DE19523704A1 - Vorrichtung zur geregelten mechanischen Behandlung von hochkonsistentem Faserstoff - Google Patents
Vorrichtung zur geregelten mechanischen Behandlung von hochkonsistentem FaserstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur geregelten mechanischen Behandlung von
hochkonsistentem Faserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Behandlungsvorrichtung ist zum Beispiel aus der DE-PS 30 47 013
bekannt. Diese zum Dispergieren von Altpapier geeignete Vorrichtung dient dazu, den
Stoff intensiv mechanisch und thermisch zu bearbeiten, wodurch die darin enthaltenen
Störstoffe von den Fasern abgelöst, zerkleinert und/oder unter die Sichtbarkeitsgrenze
gebracht werden können. Anders als zum Beispiel bei Papierstoff-Mahlrefinern wird
bei derartigen Maschinen der Faserstoff nicht in einer pumpfähigen Suspension
bearbeitet, sondern in Form eines teigigen oder krümeligen Hochkonsistenzstoffes,
vorzugsweise mit einem Trockengehalt zwischen 20 und 35%. Auf diese Weise lassen
sich beträchtlich höhere Scherkräfte in den Faserstoff übertragen, wodurch die
genannten Ziele erreichbar sind, ohne daß dabei eine wesentliche Veränderung der
Faserlänge erfolgt. In vielen Fällen wird die Wirkung der mechanischen Behandlung
durch Hitze weiter verstärkt, z. B. durch Einstellen einer Faserstofftemperatur von 90°
Celsius oder noch darüber.
Durch die hohe Konsistenz, die der Faserstoff bei der Behandlung hat, ist eine intensive
mechanische Bearbeitung möglich, obwohl sich die Zähne der relativ zueinander
bewegbaren Behandlungswerkzeuge nicht berühren, sondern sich vielmehr in einem
Abstand von ca. 1 mm oder mehr aneinander vorbeibewegen. Oft kann der Abstand
zwischen den Behandlungswerkzeugen zur Regelung der Behandlungsintensität verändert
werden. Es ist außerdem bekannt, daß die Konsistenz des Faserstoffs einen wesentlichen
Einfluß auf die Behandlungsintensität hat, weshalb auch diese gelegentlich verändert
wird. Eine solche Veränderung erfolgt zum Beispiel durch eine geregelte Wasserzugabe
vor Eintritt des Faserstoffs in den Behandlungsraum. Das funktioniert zwar gut, hat
aber den Nachteil, daß die ohnehin relativ aufwendige Eindickung zu einem höheren
Trockengehalt führen muß als zur Behandlung eigentlich erforderlich, damit ein
ausreichendes Regelpotential für die genannte Leistungsregelung zur Verfügung steht.
Der Regelaufwand dafür ist außerdem beträchtlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Behandlungsvorrichtung zu
schaffen, mit der es möglich ist, die Behandlungsintensität mit einfachen Mitteln zu
steuern oder den Regelbereich für die Behandlungsintensität zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale
vollständig gelöst.
Dabei wird die Tatsache genutzt, daß durch Veränderungen der Austrittsquerschnitte an
den Behandlungswerkzeugen oder am sich anschließenden Ringraum der Füllungsgrad
und/oder der Kompressionsdruck in den Behandlungswerkzeugen der Vorrichtung
verändert und gesteuert werden kann.
Wie bereits ausgeführt wurde, wird die Behandlungsintensität bisher in vielen Fällen
dadurch gesteuert, daß der Abstand, in dem sich die Behandlungswerkzeuge zueinander
befinden, einstellbar ist. Dabei führt bekanntlich die Verkleinerung des Abstandes zu
einer Erhöhung der Bearbeitungswirkung und umgekehrt. Konstruktiv wird das
meistens so gelöst, daß die Zähne der Behandlungswerkzeuge so angeschrägt sind, daß bei
einer Verschiebung der Zähne senkrecht zu ihrer Umfangsbewegung eben eine solche
Veränderung des Abstandes zwischen den Zähnen unterschiedlicher
Behandlungswerkzeuge erfolgt. Infolge der Abschrägung haben die Zähne keinen
konstanten Materialquerschnitt mehr, wodurch z. B. die axiale Erstreckung von radial
durchströmten Behandlungswerkzeugen begrenzt wird. In solchen Fällen kann daher die
Anwendung der Erfindung die erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung nicht nur
vereinfachen, sondern auch eine Möglichkeit schaffen, Behandlungswerkzeuge mit
längeren Zähnen, axial betrachtet, zu bauen.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 Schnitt durch den wesentlichen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in
Seitenansicht;
Fig. 2 Aufsicht auf die Vorrichtung;
Fig. 3 Details zur Erläuterung der Wirkung;
Fig. 4 schematisch: Eine andere Ausführungsform;
Fig. 5 eine Variante der Erfindung, geschnitten in Seitenansicht;
Fig. 6 die Variante gemäß dem Fig. 5 in Aufsicht;
Fig. 7, 8 zwei weitere Varianten, geschnitten in Seitenansicht;
Fig. 9 eine weitere Variante, geschnitten in Aufsicht.
Fig. 1 zeigt zwei relativ zueinander bewegbare komplementäre Behandlungswerkzeuge 1
und 2, die miteinander so im Eingriff stehen, daß sie zusammenwirken können. Die
gewählte Darstellung in Form eines Schnitts in Seitenansicht läßt erkennen, daß sich
radial von innen nach außen die zu verschiedenen Behandlungswerkzeugen gehörenden
Zähne 3, 4, 3′, 4′′, 3′′ abwechseln. Zur besseren Darstellung ist einer der Zähne des
Behandlungswerkzeuges 2 nicht gezeichnet, so daß der Leerraum 6 leicht erkennbar ist.
Die Anordnung ist derart, daß die Zahnreihe eines Behandlungswerkzeuges jeweils in
den Leerraum des komplementären Werkzeuges reicht.
In der Aufsicht gemäß Fig. 2 dieses Gegenstandes erkennt man, daß die Leerräume
ringförmig sind. Auch die Zähne 3, 3′, 3′′, 4, 4′, 4′′ sind in ringförmigen Reihen
angeordnet. Derartige Behandlungswerkzeuge sind grundsätzlich bereits bekannt und
werden beispielsweise zum Entstippen oder Dispergieren eingesetzt. Die entscheidende
Neuerung findet sich im Bereich der Austragsvorrichtung 8. Diese weist in dem hier
gezeigten Beispiel eine ringförmige Zahnreihe auf mit einer Vielzahl von Zähnen 10.
Zweckmäßig ist, daß diese, stromabwärts gesehen, letzte Zahnreihe zum selben
Behandlungswerkzeug 1 gehört wie die stromaufwärts benachbarte Zahnreihe mit den
Zähnen 3′′. Es findet also hier kein Wechsel statt wie bei den anderen im Eingriff
stehenden Zahnreihen. Da die hier betrachteten letzten Zahnreihen sich relativ
zueinander verdrehen lassen, können - wie in Fig. 2 erkennbar - die Zahnlücken 5 der
vorletzten Zahnreihe wahlweise mehr oder weniger durch Zähne 10 verdeckt werden.
Dadurch ergibt sich eine Drosselwirkung, die mit einfachen Mitteln regulierbar ist.
Hierzu ist eine Einstellvorrichtung 9 (Fig. 1) schematisch dargestellt. Der Durchgang
des Faserstoffs durch die Bearbeitungsvorrichtung ist in Fig. 2 mit einer Anzahl von
Pfeilen radial außerhalb angedeutet. Aus Gründen der vereinfachten und übersichtlichen
Darstellung ist ein großer Teil der vorhandenen Zähne nicht gezeichnet. In der Regel
sind diese über den ganzen Umfang gleichmäßig verteilt.
Bekanntlich ist eine Vielzahl von verschiedenen derartigen Zahngarnituren im Einsatz,
deren Ausgestaltung sich nach den Bedingungen der Herstellbarkeit und der gewünschten
Bearbeitungswirkung richtet.
In Fig. 3 ist die bereits beschriebene Wirkung der Austragsvorrichtung 8 in einer etwas
anderen Weise dargestellt. Die Zähne 10 gehören zur stromabwärts letzten und die
Zähne 3′′ zur stromabwärts vorletzten Zahnreihe des Stators. Wenn die Zähne 3′′
ortsfest gehalten und die Zähne 10 relativ dazu verdrehbar eingesetzt sind (Doppelpfeil
12), ergeben sich für den Stoffstrom, angedeutet durch die Pfeile 15, veränderte
Querschnitte 7 am Übergang von der zwischen den Zähnen 3′′ gebildeten Zahnlücke 5 zur
Zahnlücke zwischen den Zähnen 10. Dadurch findet die gewünschte Regulierung statt.
Stromaufwärts zu den Zähnen 3′′ bewegen sich die zum anderen Behandlungswerkzeug,
dem Rotor, gehörenden Zähne 4′′ mit relativ hoher Geschwindigkeit (Pfeil 13).
Hierdurch wird in bekannter Weise die hohe Scherbeanspruchung zwischen dem durch
die Zahnlücken geförderten Stoff und den Zähnen 3′′, 4′′ möglich.
Fig. 4 erläutert, daß nicht nur bei einer radialen Strömungsführung des Faserstoffes
sondern auch bei seiner axialen Strömungsführung die erfindungsgemäße Vorrichtung
verwendbar ist. Man erkennt die beiden Behandlungswerkzeuge 1′ und 2′, wobei 2′ zu
einem Rotor und 1′ zu einem Stator gehören, mit Zähnen von der Höhe H.
Eine weitere Möglichkeit, um die Regulierung an der Austragsvorrichtung 8 vornehmen
zu können, zeigen die Fig. 5 und 6. In diesem Falle enthält die Austragsvorrichtung einen
Ring, der sich senkrecht zur Strömungsrichtung des Faserstoffs und relativ zur
vorletzten Zahnreihe verschieben läßt. Auch dadurch werden am Austritt
unterschiedlich große Strömungsquerschnitte frei gegeben und eine Regulierung
möglich. Während Fig. 5 wiederum eine seitliche Schnittzeichnung ist, wird die
Vorrichtung in Fig. 6 als Aufsicht dargestellt.
Es ist ohne weiteres denkbar, noch andere Möglichkeiten zur Querschnittseinstellung an
der Austragsvorrichtng vorzusehen. Beispielsweise können, wie in Fig. 9 gezeigt, die
Zähne in der, in Strömungsrichtung gesehen, letzten Zahnreihe jeweils zweiteilig
ausgeführt sein, wobei dann durch Verschieben dieser beiden Teile zueinander der freie
Querschnitt 5 der Zahnlücken zwischen diesen Zähnen verändert wird.
In der Regel ist es konstruktiv einfacher, die erfindungsgemäß verstellbare
Austragsvorrichtung an dem stillstehenden Behandlungswerkzeug 1, 1′, also im Stator,
anzubringen. Eine solche Lösung ist dann besonders einfach zu gestalten, wenn, was auch
wiederum sehr häufig ist, die in Stoffströmungsrichtung letzte Zahnreihe ebenfalls zum
Stator gehört. Daß auch andere Lösungen denkbar sind, zeigt Fig. 7. Hier enthält der
Rotor die, in Strömungsrichtung gesehen, letzte Zahnreihe (Zähne 4′′). Der Sinn dieser
Ausführungsvariante ist der, daß in bestimmten Fällen das Ausschleudern des
behandelten Stoffes mit Hilfe der letzten Zahnreihe gewünscht wird. Auch eine derart
gestaltete Behandlungsvorrichtung kann gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt
werden. Beispielsweise ist hier das stillstehende Behandlungswerkzeug 1 mit einem
rechtwinklig zur Strömungsrichtung verschiebbaren Ring 11 versehen.
Wie bereits gesagt, kann es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung überflüssig werden,
daß zum Zwecke der Leistungsregelung zwei miteinander in Eingriff stehende
Behandlungswerkzeuge (z. B. Rotor und Stator) gegeneinander verstellt werden müssen.
In solchen Fällen können die Zähne einen im wesentlichen konstanten Querschnitt haben,
was besondere Vorteile bringt, wenn eine möglichst große Zahnhöhe H gewünscht wird.
Siehe hierzu Fig. 8.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur geregelten mechanischen Behandlung von hochkonsistentem
Faserstoff, mit mindestens zwei relativ zueinander bewegbaren
Behandlungswerkzeugen (1, 1′, 2, 2′),
- 1.1 die jeweils einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Grundkörper aufweisen und koaxial zueinander angeordnet sind,
- 1.2 die in ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen angeordnete Zähne (3, 3′, 3′′, 4, 4′, 4′′) aufweisen, zwischen welchen sich Zahnlücken (5) befinden, die freie Querschnitte bilden, welche von dem zu behandelnden Faserstoff durchströmbar sind,
- 1.3 die zwischen den Zahnreihen ringförmige Leerräume (6) aufweisen,
- 1.4 die so zueinander positioniert sind, daß mindestens eine Zahnreihe eines Behandlungswerkzeuges (1, 2) in einen ringförmigen Leerraum eines anderen Behandlungswerkzeuges (2, 1) hineinreicht,
- 1.5 von denen wenigstens eines eine Austragsvorrichtung (8) für den austretenden Faserstoff mit vom Faserstoff durchströmbaren freien Querschnitten (7) enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vom Faserstoff durchströmbaren freien Querschnitte (7) der
Austragsvorrichtung (8) mit Hilfe einer Einstellvorrichtung (9) veränderbar
sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Behandlungswerkzeug (1, 1′) ein feststehender Stator ist und das damit
zusammenwirkende Behandlungswerkzeug (2, 2) ein antreibbarer Rotor.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Austragsvorrichtung (8) zum Stator gehört.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Austragsvorrichtung (8) durch die, in Strömungsrichtung gesehen, letzte
und vorletzte Zahnreihe gebildet wird, wobei diese Zahnreihen zu demselben
Behandlungswerkzeug (1, 1′, 2, 2′) gehören und in Umfangsrichtung relativ
zueinander derart verdrehbar sind, daß ein Teil des jeweils durch eine Zahnlücke
(5) in der vorletzten Zahnreihe gebildeten freien Querschnittes durch
variierbares Abdecken mit mindestens einem der letzten Zahnreihe zugehörigen
Zahn (10) veränderbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die, in Strömungsrichtung gesehen, letzte und vorletzte Zahnreihe die gleiche
Teilung haben.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Austragsvorrichtung (8) durch die, in Strömungsrichtung gesehen, letzte
Zahnreihe und einem sich stromab anschließenden Ring (11) gebildet wird, wobei
die Zahnreihe und der Ring (11) relativ zueinander rechtwinklig zur
Strömungsrichtung derart verschiebbar sind, daß ein Teil des jeweils durch die
Zahnlücken (5) in der letzten Zahnreihe gebildeten freien Querschnittes durch
variierbares Abdecken mit mindestens einem Teil des Ringes (11) veränderbar
ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der rotationssymmetrische Grundkörper mehrere radial zueinander
angeordnete konzentrische Zahnreihen enthält und zwei benachbarte, relativ
zueinander bewegbare Behandlungswerkzeuge axial nebeneinander angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die, in Strömungsrichtung gesehen, letzte und vorletzte Zahnreihe zu zwei
gegeneinander verdrehbaren konzentrischen Ringen gehören, wobei die radialen
Außenflächen der Zähne in der vorletzten Zahnreihe zumindest auf einem Teil des
Umfangs die radialen Innenflächen der Zähne in der letzten Zahnreihe berühren.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die, in Strömungsrichtung gesehen, letzte Zahnreihe und der Ring zu zwei
gegeneinander axial verschiebbaren konzentrischen Ringen gehören, wobei die
radialen Außenflächen der Zähne in der letzten Zahnreihe zumindest teilweise die
radialen Innenflächen des Ringes berühren.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der rotationssymmetrische Grundkörper mehrere axial nebeneinander
angeordnete konzentrische Ringe aufweist, die jeweils wenigstens eine Zahnreihe
enthalten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnreihen benachbarter Ringe eines Grundkörpers axial zueinander
versetzt angeordnet sind.
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