DE19935741A1 - Vorrichtung zur Verarbeitung von Dispersionen - Google Patents
Vorrichtung zur Verarbeitung von DispersionenInfo
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Abstract
Eine 15%ige Stärkedispersion wird einer Behandlungsstrecke (14) zugeführt und der Einwirkung von Wasserdampf ausgesetzt. Zu diesem Zweck enthält die Behandlungsstrecke (14) eine Lochwand (25) mit zahlreichen verteilt angeordneten Löchern (26), durch die der Wasserdampf in die Dispersion eindringt. Dadurch erfolgt ein Aufschließen der Dispersion. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Kochen von Stärkeleim
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von
Dispersionen mit einem Behandlungsfluid und insbesondere eine
Vorrichtung zum Zuführen von Wasserdampf in eine Stärkepulver
dispersion zum Zwecke des Kochens von Papierleim.
Bei der Herstellung von Papierleim wird eine Stärkepulverdis
persion mit einem Feststoffanteil von etwa 15% einer Dampfbe
handlung ausgesetzt. Das dabei erfolgende Verkleistern oder
Aufschließen der Dispersion wird als Kochen bezeichnet. Bei
dieser Dampfbehandlung erfolgt eine intensive Vermischung des
kondensierenden Wasserdampfes mit der Dispersion, wobei die
Verkleisterung der Stärke (oder modifizierten Stärke) in Stär
keleim erfolgt.
Die Verarbeitung von Stärkepulverdispersion zum Zwecke der
Leimherstellung für die Papierindustrie zum Kleben von Karton
oder zur Oberflächenbehandlung von Papier und zur Verwendung im
Papier (Massenleimung) erfolgt nach dem Stand der Technik unter
anderem dadurch, daß die Dispersion zwischen zwei Scheiben hin
durchgeleitet wird, die an den einander zugewandten Blechen mit
Vorsprüngen versehen sind, wobei die eine Scheibe Bestandteil
eines Stators und die andere Bestandteil eines Rotors ist. Wäh
rend des Durchlaufs zwischen den Scheiben wird die Stärkedis
persion einer Wasserdampfbehandlung ausgesetzt. Hierbei ergeben
sich ein hoher Aufschlußgrad und eine hohe Klebekraft des Lei
mes, jedoch erfordert diese Art der Stärkekochung zusätzliche
Energie zum Antrieb der Rotor-/Statormaschine und wartungsin
tensiven technischen Aufwand.
In neuerer Zeit werden in der Papierindustrie sogenannte Jetko
cher eingesetzt, bei denen die Behandlungskammer als Verwirbe
lungskammer ausgebildet ist. Der Wasserdampf wird durch tangen
tiale Düsen in die Behandlungskammer eingeleitet, um den Koch-
und Aufschlußeffekt zu bewirken. Hierbei treten allerdings un
kontrollierbare Geräusche in der Behandlungsstrecke und Schwin
gungen im Rohrsystem vor und hinter der Behandlungsstrecke auf.
Ferner hat sich ergeben, daß sporadische Schwankungen in der
Klebefähigkeit des Leimes vorkommen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Verarbeitung von Dispersionen mit einem Behandlungsfluid zu
schaffen, die ohne angetriebene Komponenten auskommt und im
Dauerbetrieb eine qualitativ hochwertige Verarbeitung mit kon
stanter Qualität ohne Schwingungen und Vibrationen erzeugt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer
Vorrichtung, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Behandlungs
fluid, vorzugsweise Wasserdampf, von einem Verteilraum aus
durch eine Lochwand in die Behandlungsstrecke injiziert. Dabei
gelangt das Behandlungsfluid durch zahlreiche Löcher der
Lochwand radial in die Behandlungsstrecke hinein. Die erfin
dungsgemäße Vorrichtung arbeitet kontinuierlich und schwin
gungsfrei. Sie ist imstande, Dispersionen mit hoher Effektivi
tät und hohem Massendurchsatz zu verarbeiten. Die Erfindung
eignet sich insbesondere für die Herstellung von Papierleim aus
Stärkedispersionen. Dabei ergibt sich ein gesteigerter Auf
schlußgrad der Stärke, wodurch die Klebkraft erhöht wird. Dies
bedeutet, daß bei gleicher Klebkraft wie früher weniger Stärke
(etwa 10%) benötigt wird.
Von besonderer Bedeutung ist die Aufteilung des Dämpfstroms in
eine hohe Zahl von Einzelströme. Dies erfolgt durch mindestens
50 Löcher in der Wand der Behandlungsstrecke. Die Lochzahl be
trägt vorzugsweise zwischen 50 und 75 und sie liegt insbesonde
re in der Nähe von 70. Die Vermischung von Behandlungsfluid und
Dispersion erfolgt an vielen Stellen gleichzeitig, ohne jedoch
die Dispersion einer zusätzlichen Rotation auszusetzen. Dies
wird als Grund für die höhere Effizienz der Vorrichtung angese
hen. Die Dispersionsbehandlung erfolgt schonender als im Falle
von Verwirbelung oder mechanischer Durchmischung.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erweitert
sich der Querschnitt der Behandlungsstrecke in Fließrichtung
der Dispersion. Diese Erweiterung erfolgt in einem konischen
Teil, dessen Konuswinkel (Winkel der Wand in bezug auf die
Längsachse) 10° bis 25°, vorzugsweise 15°, beträgt.
Zweckmäßigerweise ist im Anschluß an die Behandlungsstelle eine
Drosselstelle vorgesehen, damit sich der für die Behandlung er
forderliche Gegendruck aufbauen kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verarbeitung
von Dispersionen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu
tert.
In der Zeichnung ist die Vorrichtung im Längsschnitt darge
stellt.
Die dargestellte Verarbeitungsvorrichtung dient zum Kochen
(Verkleistern, Aufschließen) von Stärkepulverdispersionen durch
Einleiten von Wasserdampf.
Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 10 mit einer zylindrischen
Längsbohrung 11 und einem Boden 12 auf. In die Längsbohrung 11
ist ein Einsatz 13 eingesetzt, der die Behandlungsstrecke 14
bildet. Der Einsatz 13 hat eine generell zylindrische Außenflä
che, die genau in die Längsbohrung 11 hineinpaßt. Die Innenwand
des Einsatzes 13 weist in der Nähe des unteren Endes eine Ver
engung 15 auf und hat nach oben hin eine konische Erweiterung
16 mit einem Konuswinkel (bezogen auf die Mittelachse) von etwa
15°. Am oberen Ende des Einsatzes 13 befindet sich die Stelle
17 größten Querschnitts. An den Einsatz 13 schließt sich ein
weiterer Einsatz 18 an, der in einen Gewindeabschnitt 19 der
Längsbohrung 11 eingeschraubt ist. Der Einsatz 18 bildet eine
Drosselstelle 20, an der sich der Fließkanal zunächst verengt
und dann wieder erweitert. Der Einsatz 18 hält den Einsatz 13
gegen den Boden 12 gedrückt. Der Einsatz 18 kann aus dem Gehäu
se 10 herausgeschraubt werden und dann kann auch der Einsatz 13
aus dem Gehäuse entnommen werden. Beide Einsätze sind somit
auswechselbar.
Anschließend an den Einsatz 18 ist in den Gewindeabschnitt 19
ein Auslaßrohr 27 eingeschraubt, durch welches das Endprodukt
abgeführt wird. Der Innenquerschnitt des Auslaßrohres 27 ist
größer als der größte Querschnitt in einem der Einsätze 13, 18.
In eine Gewindebohrung 21 des Bodens 12 ist ein Einlaßrohr 22
eingeschraubt. Der Innenquerschnitt des Einlaßrohres 22 ist
größer als der Querschnitt an der Verengung 15, jedoch kleiner
als der Querschnitt am Ende 17. Der Innenquerschnitt der Dros
selstelle 20 ist kleiner als der Innenquerschnitt des Einlaß
rohres 22.
Der Einsatz 13 weist eine ringförmige Nut auf, die im Gehäuse
10 einen Verteilraum 23 bildet. Dieser ist an ein Rohr 24 ange
schlossen, durch welches das Behandlungsfluid zugeführt wird.
Der Verteilraum 23 wird nach außen durch das Gehäuse 10 und
nach innen durch die Lochwand 25 begrenzt, welche die Behand
lungsstrecken umgibt. Die Lochwand 25 enthält zahlreiche Löcher
26 mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm. Die Löcher sind
gleichmäßig verteilt in der konischen Lochwand 25 angeordnet.
Durch das Einlaßrohr 22 wird eine 15-%ige Stärkedispersion,
z. B. Maisstärke, zugeführt, die eine Temperatur von 10°C hat.
Die Durchflußgeschwindigkeit beträgt 130 bis 200 m/sec, vor
zugsweise 160 m/sec.
Durch das Rohr 24 wird Wasserdampf zugeführt, der eine Tempera
tur von mindestens 130°C und einen Druck von 1,8 bis 6 bar
(über) hat. Der Wasserdampf gelangt in den Verteilraum 23 und
dringt von dort umfangsmäßig verteilt durch die Löcher 26 radi
al an zahlreichen Stellen in die Dispersion ein. Beim Kontakt
mit der kälteren Dispersion kondensiert der Wasserdampf. Hier
bei gelatinisiert die Dispersion. Diesen Vorgang, der etwa bei
130°C abläuft, bezeichnet man als Kochen. Die Vermischung von
Dampf und Dispersion erfolgt durch die Dampfinjektion an zahl
reichen Stellen gleichzeitig und schonend.
Die Wahl des Gehäuses 10 mit Rohr 24 und der Einsätze 13 und 18
erfolgt in Abhängigkeit von den Stoffströmen. Bei Änderung die
ser Stoffströme können die genannten Teile einzeln ausgewech
selt werden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Verarbeitung von Dispersionen mit einem Be
handlungsfluid, mit einer Behandlungsstrecke (14), in der
das Behandlungsfluid unter Druck in die Dispersion einge
leitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlungsstrecke (14) durch eine zahlreiche Lö
cher (26) aufweisende Lochwand (25) begrenzt ist, die von
einem Verteilraum (23) umgeben ist, welchem das Behand
lungsfluid zugeführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Querschnitt der Behandlungsstrecke (14) sich in Fließ
richtung der Dispersion erweitert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im Anschluß an die Behandlungsstrecke (14) eine Dros
selstelle (20) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn
zeichnet, daß am Einlaß der Behandlungsstrecke (14) eine
Verengung (15) in bezug auf ein ankommendes Einlaßrohr (22)
vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn
zeichnet, daß in einer Bohrung (11) des Gehäuses (10) ein
die Behandlungsstrecke (14) bildender auswechselbarer Ein
satz (13) vorgesehen ist.
6. Verfahren zur Verarbeitung von Dispersionen mit einem Be
handlungsfluid, bei welchem die Dispersion durch eine Be
handlungsstrecke (14) gefördert und dabei das Behandlungs
fluid durch zahlreiche am Umfang der Behandlungsstrecke
(14) vorgesehene Löcher (26) in das Behandlungsfluid inji
ziert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dispersion eine Stärkepulverdispersion und das Behandlungs
fluid Wasserdampf mit einer Temperatur von mindestens
130°C und einem Druck von mindestens 1,8 bar (über) ist.
Priority Applications (2)
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DE19935741A DE19935741C2 (de) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | Vorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung von Dispersionen |
DE29923955U DE29923955U1 (de) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | Vorrichtung zur Verarbeitung von Dispersionen |
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DE (1) | DE19935741C2 (de) |
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1999
- 1999-07-29 DE DE19935741A patent/DE19935741C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19935741C2 (de) | 2002-12-12 |
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