DE2757175A1

DE2757175A1 - Vorrichtung und verfahren zum zermahlen und aufbereiten von abfallstoffen

Info

Publication number: DE2757175A1
Application number: DE19772757175
Authority: DE
Inventors: Llewellyn E Clark; John Berard Matthew; Bruce E Nunn
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-07-13
Also published as: CA1068959A; DE2757175C2; GB1584574A; JPS5737719B2; ES465629A1; IT1088976B; JPS5386810A; BR7708598A; MX146734A

Description

Beloit Corporation
Beloit, Wisconsin 53511
Vereinigte Staaten von Amerika

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ZERMAHLEN UND AUFBEREITEN VON ABFALLSTOFFEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zermahlen und Aufbereiten von Abfallstoffen und insbesondere von Zellstoffabfällen zur Verwendung in Maschinen zur Herstellung von Papier oder Pappe.

In einer bekannten Vorrichtung zum Zermahlen und Aufbereiten von Abfallstoffen wird der zu zermahlende und aufzubereitende Zellstoff durch einen tangentialen Einlass in eine im wesentlichen zylindrische Kammer eingeleitet. Ein Läufer befindet sich im wesentlichen in einer von dem tangentialen Einlass entfernten Endwand und dient zum Zermahlen des Zellstoffes sowie zum Umwirbein desselben in der Kammer. Durchgelassene Stoffteilchen strömen durch ein Sieb in der Wand, hinter dem Läufer. Eine Vorrichtung entsprechend dieser allgemeinen Bauart ist in der U.S. Patentschrift 3,844,488 beschrieben, wobei schwere abgewiesene Stoffteilchen über eine ringförmige Nut aus der Kammer entfernt werden, während leichte abgewiesene Teilchen sich im Zentrum der Kammer und in der

809028/0605

Nähe der dem Läufer gegenüberliegenden Wand ansammeln können. Die leichten abgewiesenen Stoffteilchen werden periodisch durch einen axialen Auslass in der dem Läufer gegenüberliegenden Wand abgelassen. Diese Vorrichtung wurde unter der Annahme entwickelt, dass die Maschine zum Zermahlen und Aufbereiten der Abfallzellstoffe ähnlich wie ein Wirbelabscheider arbeitet.

Die Wirbelbewegung des Zellstoffes in der Kammer führt zu grossen Zentrifugalkräften und zu einer wesentlichen Drucksteigerung in der Nähe des äusseren Umfanges oder der zylindrischen Wand. Da die Einlassleitung am äusseren Umfange der Kammer angeordnet ist, benötigt man einen wesentlichen Druck zum Einleiten des Zellstoffes in die Kammer. Da ausserdem nicht bekannt ist wie schnell die leichten abgewiesenen Stoffteilchen sich in der Nähe des mittleren Bereiches der dem Läufer gegenüberliegenden Wand ansammeln, und ausserdem die Ansammlung der leichten abgewiesenen Stoffteilchen sich während dem Betrieb der Vorrichtung ändern kann, kann man nur mutmassen, wie oft die Öffnung zum Ablassen der leichten abgewiesenen Stoffteilchen zu öffnen ist und wie lange sie offenbleiben soll.

Es wurde gefunden, dass die Vorrichtung zum Zermahlen und Aufbereiten der obigen allgemeinen Bauart eher in der Weise eines schwachbelasteten, Hochleistungszerfaserungssiebes arbeitet und nicht in ihrer Wirkungsweise mit einer Wirbeltrennvorrichtung zu vergleichen sind. Der Zellstoff wird in der Kammer zermahlen und durchgelassene Zellstoffteilchen gelangen durch den Sieb hinter dem Läufer. Leichte abgewiesene Teilchen sammeln sich in der Nähe des radialen Randes der mit dem Sieb versehenen Wand. Schwere abgewiesene Zellstoffteilchen folgen der Fluidströmung radial nach aussen und axial vom Läufer weg und sammeln sich längs der äusse- ' ren zylindrischen Wand und in der Nähe der dem Läufer gegenüberliegenden Stirnwand. Die leichten abgewiesenen Stoffteilchen können deshalb kontinuierlich abgelassen werden und zwar durch die zylindrische Wand an einer Stelle in der Nähe der mit dem Sieb versehenen Stirnwand, während schwere abgewiesene Zellstoffteilchen durch einen Auslass in der zylindrischen Kammer in der Nähe der dem Läufer gegenüberliegenden Wand abzulassen sind. Die

809828/0605

Einlassleitung kann dementsprechend in der dem Läufer gegenüberliegenden Wand und in der Mitte derselben angeordnet werden. Da die Einlassleitung sich in der Mitte der Endwand befindet und auf der Drehachse liegt, ist der erforderliche Druck zum Einleiten des Zellstoffes in die Vorrichtung sehr wesentlich niedriger, und in einigen Fällen kann der Zellstoff sogar ausschliesslich durch Schwerkraft in die Kammer eingeführt werden.

Es wurde dabei auch gefunden, dass in überraschender Weise bei steigender Einlasströmung eine bessere Trennung der Abfallstoffe erfolgt.

Die Erfindung schafft dementsprechend eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zermahlen und Aufbereiten von Abfallstoffen mit geringerem Leistungsbedarf und besserem Wirkungsgrad , ohne dass dadurch das Zermahlen und die Trennung der Abfallstoffe beeinträchtigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung, wobei Teile der erfindungsgemassen Vorrichtung weggebrochen sind.

Figur 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung nach Figur 1 längs der Linie 2-2 nach Figur 1, wobei auch Teile der erfindungsgemäs- , sen Vorrichtung aufgebrochen sind.

Figur 3 eine grafische Darstellung des erforderlichen Einlassdrukkes bei einer Vorrichtung und einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu der bekannten Vorrichtung und dem bekannten Verfahren.

Figur 4 eine grafische Darstellung zum Vergleich der abgewiesenen leichten Zellstoffteilchen bei einer Vorrichtung und einem Verfal ren entsprechend der Erfindung und bei der bekannten Vorrichtung

809828/0605

und dem bekannten Verfahren.

In den Zeichnungen, insbesondere in den Figuren 1 und 2, ist eine Vorrichtung 1 dargestellt zum Zermahlen und Aufbereiten von Abfallstoffen, insbesondere Abfallpapier. Die Vorrichtung 1 hat eine im wesentlichen zylindrische Kammer 2, welche durch eine im wesentlichen zylindrische Wand 3 gebildet ist, und zwischen einer ersten Stirnwand 4 und einer zweiten Stirnwand 5 liegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kammer genau zylindrisch und die Stirnwände sind flach, es ist aber selbsverständlich, dass die zylindrische Wand nicht genau zylindrisch und die Stirnwände nicht eben sein müssen. Die Stirnwände 4 und 5 können zum Beispiel durch eine gleichförmige Krümmung an die zylindrische Wand 3 angeschlossen sein. Zum Zwecke der Beschreibung der Lage und Orientierung der verschiedenen Teile, wird im Folgenden die Achse 6, welche senkrecht durch den Mittelpunkt der beiden Stirnwände und durch die Mitte der zylindrischen Kammer verläuft als Mittelachse 6 bezeichnet.

Ein im wesentlichen zylindrischer, gelöcherte Bereich 7 befindet sich in der Mitte der ersten Stirnwand 4. Dieser gelöcherte Bereich dient als Sieb zum Durchlassen von Stoffteilchen durch die Stirnwand 4. Die Grosse und die Form der Löcher oder Bohrungen der Endwand 4 wird in Abhängigkeit der erforderlichen Beschaffenheit des durchzulassenden Zellstoffes ausgewählt.

Ein Läufer 8 befindet sich in der Kammer und liegt in bekannter Weise in der Nähe des gelöcherten Bereiches 7 und seine Drehachse fällt mit der Mittelachse 6 der Vorrichtung 1 zusammen. Eine Welle 9, die an einen Motor (nicht dargestellt) angeschlossen ist, ragt durch die Stirnwand 4 und ist an den Läufer 8 angeschlossen, um denselben in Rotation zu setzen.

Entsprechend der Erfindung ist eine Zufuhrleitung 10 an eine Einlassdüse 11 angeschlossen, die sich im Zentrum der zweiten Wand 5 befindet. Die Einlassdüse 11 liegt deshalb auch in der Mittelachse 6 der Kammer 2 und dient zum Einlassen des Zellstoffes in die Kammer 2 durch die zweite Stirnwand 5 an einer Stelle unmittelbar

809828/0605

gegenüber dem Läufer 8, der sich in der Nähe des gelöcherten Bereiches 7 befindet.

Eine Düse 12 zum Ablassen der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen befindet sich an einer Stelle radial ausserhalb des gelöcherten Bereiches 7. Insbesondere befindet sich der Auslass 12 für die leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen in der zylindrischen Wand 3 in der Nähe der ersten Stirnwand 4. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der Auslass 12 für die leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen tangential zu der zylindrischen Wand 3 angeordnet und an eine Leitung 13 zum Abführen der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen angeschlossen. Eine Pumpe (nicht dargestellt) kann an die Leitung 13 angeschlossen sein, um die Förderung der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen zu einer anderen Verwendungsstelle zu unterstützen.

Ein Auslass 14 für die schweren abgewiesenen Zellstoffteilchen befindet sich in der zylindrischen Wand 3 in der Nähe der zweiten Stirnwand 5. Entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Auslass 14 für die schweren abgewiesenen Zellstof fteilchen unmittelbar in der Nähe der zv/eiten Wand 5. Dementsprechend liegt der Auslass für die schweren abgewiesenen Zellstof fteilchen an der Stelle kleinster Bewegungsgeschwindigkeit der schweren Zellstoffteilchen längs der zylindrischen Wand 3, damit sich die schweren abgewiesenen Zellstoffteilchen nicht in der Nähe der zweiten Stirnwand 5 ansammeln können und wieder in der Kammer umgewirbelt werden, wodurch eine starke Abnutzung bedingt wäre. Der Auslass für die schweren abgewiesenen Zellstoff teilchen ist, wie in Figur 2 ersichtlich, ebenfalls tangential zu der zylindrischen Wand 3 angeschlossen und mit einer Leitung 15 verbunden.

Eine Kammer 16 zur Aufnahme der durchgelassenen Zellstoffteilchen ist an die erste Stirnwand 4 angeschlossen und umschliesst den gelöcherten Bereich 7 ausserhalb der Kammer 2 zur Aufnahme der Zeil· Stoffteilchen,welche durch den gelöcherten Bereich oder durch das Sieb 7 strömen. Ein Auslass 17 ist an die Kammer 16 angeschlossen und mit einer Leitung 18 verbunden.

809828/0605

In der Figur 2 ist die Drehrichtung des Läufers durch den Pfeil 19 angedeutet. Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass der Auslass 12 für die leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen und der Auslass 14 für die schweren abgewiesenen Zellstoffteilchen nicht nur tangential zur zylindrischen Wand 3 gerichtet sind, sondern sie sind auch im wesentlichen in Drehrichtung des Läufers 19 angebracht. Der Läufer 19 erteilt dem Zellstoff in der Kammer 2 eine Pump- und Wirbelbewegung im wesentlichen in Richtung der Pfeile 20. Der Zellstoff gelangt in die Einlassdüse 11 im wesentlichen in Richtung des Pfeiles 21. Die Einlassdüse 11 ist parallel zur Mittelachse 6 gerichtet, damit der Zellstoff in die Kammer 2 längs der Mittelachse 6 und in Richtung zum Läufer 8 einströmt. Der Läufer 8 dient zum Zermahlen des Zellstoffes und erteilt demselben die oben erwähnte Wirbelbewegung, damit der Zellstoff in der Kammer 2 in Richtung der Pfeile 20, siehe Figur 2, wirbelt. Der wirbelnde Zellstoff bewegt sich nach hinten von der ersten Endwand 4 zu der zweiten Ednwand 5, wie durch die Pfeile 20 in Figur 1 angedeutet ist.

Die Zellstoffteilchen,welche durch das Sieb 3 strömen gelangen in die Kammer 16 und werden schliesslich durch die Auslassdüse 17 abgeleitet. Die leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen sammeln sich in der Nähe der ersten Endwand 4 und werden kontinuierlich durch den Auslass 12 für die leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen abgeführt.

Die schweren abgewiesenen Zellstoffteilchen werden durch die Zentrifugalkraft radial nach aussen geschleudert und bewegen sich nach hinten zur zweiten Stirnwand 5 wo sie durch den Auslass 14 ι abgelassen werden. i

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wurde verglichen mit einer be- i kannten Vorrichtung was den erforderlichen Einlassdruck sowie die Abscheidung der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen, das heisst Zellstoffteilchen mit einer spezifischen Schwerkraft kleiner als 1, anbelangt. Die bekannte Vorrichtung hatte eine im wesentlichen zylindrische Kammer mit einer ersten Stirnwand die einen gelöcherten Bereich aufwies und ein Läufer war in der Nähe

809828/0605

ier

des gelöcherten Bereiches vorgesehen.Die zweite Stirnwand der bekannten Vorrichtung war gegenüberliegend der ersten Stirnwand angeordnet und der Auslass für die leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen befand sich in der Mitte der zweiten Stirnwand. Der Zellstoffeinlass war tangential zu der zylindrischen Wand angeordnet und befand sich in der Nähe der zweiten Stirnwand. Die bekannte Vorrichtung hatte dementsprechend im wesenlichen den gleichen Ausbau als die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit der Ausnahme, dass der Einlass der bekannten Vorrichtung in der zylindrischen Wand vorgesehen war und der Auslass für die leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen sich in der Mitte der dem Läufer gegenüberliegenden Stirnwand befand.

Wie aus der folgenden Aufstellung und aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist,ist der erforderliche Einlassdruck für eine bestimmte Durchlasströmung wesentlich geringer bei der erfindungsgemässenVorrichtung.

Durchlasströmung in l/m

Einlassdruck in

2
kp/cm

Abscheidung der leichten Zellstoffteilchen in %

bekannte	757
Vorrichtung	1135
	1514
erfindungsgemässe	378
Vorrichtung	776
	1211
	1514

1,2
1,3
1,3

38.4 32.7 20.0

0,54
0,59
0,77
0,98

41.7 34.9 47.2 37.5

Die Abscheidung der leichten Verunreinigungen oder die prozentual^ Abscheidung der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen war we- j sentlich grosser bei der erfindungsgemässen Vorrichtung, und insbesondere bei grösseren Durchsätzen. Dies ist besonders vorteilhaft, denn die Wirksamkeit der bekannten Vorrichtungen der be-

809828/0605

schriebenen Bauart zum Abscheiden der leichten abgewiesenen ZeIlstoffteilchen nimmt ab bei steigendem Durchsatz der Durchlassströmung. Die erfindungsgemässe Vorrichtung dagegen lässt keine Verminderung der Wirksamkeit zur Abscheidung der abgewiesenen leichten Zellstoffteilchen bei steigender Durchlasströmung erkennen.

Dementsprechend schafft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zermahlen und Trennen von Abfallstoffen, wobei ein wesentlich geringerer Einlassdruck erforderlich ist,ohne dass dabei die Wirksamkeit der Abscheidung der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen kleiner wird, sondern die Abscheidung der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen wird bei grösseren Strömungsdurchsätzen sogar verbessert. Dies bedeutet eine Strömungszunahme und dementsprechend eine Produktionssteigerung und gleichzeitig eine verbesserte Abscheidung der leichten abgewiesenen Zellstoffteilchen. Ausserdem ergibt sich noch ein geringerer Leistungsbedarf zum Fördern des Zellstoffes in den erfindungsgemassen Zermahler, und unter Umstanden kann die Einlasspumpe sogar vollständig wegfallen.

809828/0605

Claims

y-

PATENTANSPRÜCHE

11 Vorrichtung zum Zermahlen und Aufbereiten von Abfallstoffen, insbesondere Abfallpapier, mit einer eine erste Stirnwand und eine zweite Stirnwand sowie eine zylindrische Wand aufweisenden zylindrischen Kammer, wobei die erste Stirnwand einen ringförmigen gelöcherten Bereich hat, der in begrenztem Abstand von der zylindrischen Wand angeordnet ist, mit einem in der Kammer in der Nähe des gelöcherten Bereiches angeordneten Läufer, dessen Drehachse mit der Mittelachse der Kammer zusammenfällt, mit einer Einlassöffnung für die Abfallstoffe mit einem Auslass für die leichten abgewiesenen Stoffteilchen, mit einer Auslassöffnung für die abgewiesenen schweren Stoffteilchen in der zylindrischen Wand, und mit einer Ableitungskammer zur Aufnahme der durch den gelöcherten Bereich strömenden Stoffmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung für die Abfallstoffe in der Mitte der zweiten Stirr wand angeordnet ist, und dass der Auslass für die leichten abgewiesenen Stoffteilchen radial ausserhalb des gelöcherten Bereiches

809828/0605

vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass für die leichten abgewiesenen Stoffteilchen in der zylindrischen Wand in der Nähe der ersten Stirnwand vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass für die abgewiesenen schweren Stoffteilchen in der Nähe der zweiten Endwand vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass für die abgewiesenen leichten Stoffteilchen tangential zu der zylindrischen/und zum Ableiten der leichten Stoffteilchen in Drehrichtung des Läufers angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass für die abgewiesenen schweren Stoffteilchen tangential zu der zylindrischen Wand und zum Ableiten der schweren Stofftedlchen in Drehrichtung des Läufers angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Stoffeinlassöffnung parallel zu der Mittelachse der Kammer ist und mit derselben zusammenfällt zum Einleiten der Stoffe längs der Mittelachse der Kammer in dieselbe ^: in Richtung zum Läufer.
7. Verfahren zum Trennen von Abfallstoffen in einer Vorrichtung mit einer durch eine zylindrische Wand, eine erste Stirnwand mit j ejnem gelöchertem Bereich und eine gegenüber der ersten Stirnwand angeordneten Stirnwand begrenzten Kammer , sowie mit einem in der Kammer in der Nähe der ersten Stirnwand angeordneten Läufer, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstoffe durch die zweite Stirnwand im Zentrum derselben längs der Mittelachse der Kammer einge- \ leitet werden, dass leichte Verunreinigungen an einer Stelle in J der Nähe der ersten Stirnwand aus der Kammer abgeleitet werden, und dass schwere abgewiesene Stoffteilchen durch einen Auslass in der Nähe der zweiten Stirnwand abgeleitet werden.

609828/0605
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die leichten Verunreinigungen durch einen Auslass in der zylindrischen Wand in der Nähe der ersten Stirnwand abgeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schweren abgewiesenen Teilchen durch einen Auslass in der zylindrischen Wand in der Nähe der zweiten Stirnwand abgeleitet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die leichten Verunreinigungen und die schweren abgewiesenen Teilchen in Tangentialrichtung zu der zylindrischen Wand und in Drehrichtung des Läufers aus der Kammer abgeleitet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstoffe längs der Mittelachse in Richtung zum Läufer in die Kammer eingeleitet werden.

809828/0605