Refiner

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Refiner zur Mahlung einer Zellstoffsuspension bestehend aus einem Rotor und Stator mit einem Einlaßrohr und einem zylinder- oder kegelförmigen Mahlspalt zwischen Rotor und Stator.

[0002] Zur Zeit werden Refiner meist in der Bauform der (Doppel-) Scheibe oder des Kegels ausgeführt. Die Nachteile des Doppelscheibenrefiners sind die sich verändernde relative Geschwindigkeit entlang der Mahlzone, eine relativ hohe Leerlaufleistung und besonders bei niedrigen Durchsätzen Probleme mit der Zentrierung des Rotors. Ein bedeutender Nachteil des bekannten Kegelrefiners ist die schlechte Pumpwirkung. Daraus folgen Durchsatzprobleme und in weiterer Folge die Notwendigkeit, die Nuten in der Mahlzone zu vergrößern, was eine Verringerung der Kantenlänge bewirkt. Als weitere Nachteile können die relative Verschiebung der Messer beim Anstellen zueinander, die Notwendigkeit einer robusten Bauweise aufgrund der auftretenden Lagerkräfte und der Schwierigkeiten beim Garniturwechsel gesehen werden, die zu hohen Herstellungskosten führen. Durch einen Zylinderrefiner, wie er z.B. aus der US 5,813,618 bekannt ist, können viele dieser Nachteile vermieden werden, doch sind ähnlich wie beim Kegelrefiner Durchsatzprobleme zu erwarten. Weiters sind aus der GB-A- 1407712 und der US-A-4401280 Refiner zur Mahlung von Hackschnitzeln bzw. hochviskosen Medien bekannt, wobei die Zufuhr der Medien in den Refiner mittels Schneckenförderern erfolgt. Diese Refiner sind zur Mahlung einer Zellstoffsuspension nicht geeignet.

[0003] Ziel der Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannten Zylinder- und Kegelrefiner zu umgehen um auch in weiterer Folge hohe Durchsätze zu ermöglichen.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stoffzufuhrkanal vom Einlaßrohr zum Mahlspalt hin in radialer Richtung erstreckt, wobei im Stoffzufuhrkanal und/oder Einlaßrohr Einbauten, insbesondere Schaufeln, angeordnet sind. Der zugeführte Stoff wird hier durch die Rotation des Rotors in Umfangsrichtung beschleunigt, wodurch ein Druckanstieg in der Flüssigkeit bewirkt wird. Durch diesen Druckaufbau kann man einerseits die Zuführpumpe einsparen andererseits erfolgt dadurch eine gute rotationssymetrische Anströmung. Durch die erfindungsgemäßen Einbauten im Einlaßrohr oder im Stoffzufuhrkanal kann die Beschleunigung der Flüssigkeit zusätzlich zu den Effekten der Wandreibung noch wesentlich verstärkt werden.

[0004] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffzufuhrkanal rotationssymetrisch ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige und rotationssymetrische Anströmung der Mahlspalte.

[0005] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Stoffzufuhrkanal verbundene Einlaßrohr eine Achse aufweist, die mit der Achse des Rotors zusammenfällt. Auf diese Weise erfolgt die Stoffzufuhr direkt in der Achse des Refiners, wodurch der Stoff einerseits bereits teilweise im Rohr vor Eintritt in den Stoffzufuhrkanal beschleunigt wird und andererseits eine noch gleichmäßigere Verteilung des Stoffes bewirkt wird.

[0006] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Einlaßrohr und Mahlspalt eine Scheibe vorgesehen ist, die den Stoffzufuhrkanal begrenzt. Erfolgt die Stoffzufuhr außerhalb der Achse, so wird durch die Scheibe der Stoff an der Welle umgelenkt und rotationssymetrisch nach außen geführt, wobei hier zwischen Scheibe und Rotorstirnfläche die Beschleunigung der Flüssigkeit radial nach außen erfolgt und anschließend die Flüssigkeit in den Mahlspalt gleichmäßig verteilt einströmt. Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Rotor vorgesehen ist. Es kann auch ein sich in Strömungsrichtung des Stoffes erweiternder Kegelrotor oder alternativ ein sich in Strömungsrichtung des Stoffes verjüngender Kegelrotor vorgesehen sein. Je nach Erfordernis kann somit die geeignete Form des Mahlspalts eingesetzt werden.

[0007] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Doppelrotor vorgesehen ist. Bei einem Doppelrotor, bei dem der Rotor sowohl zylinderförmig als auch kegelförmig (erweiternder Konus bzw. verjüngender Konus) ausgeführt sein kann, kann ein großer Durchsatz erzielt werden, wobei ebenfalls eine gleichmäßige rotationssymetrische Anströmung der Mahlspalte erfolgt.

[0008] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffzufuhrkanal zwischen den beiden Rotoren angeordnet ist. Speziell bei Verwendung eines Einlaßrohrs, das sich in der Achse eines Rotors befindet kann der Stoff in die Mitte des Refiners zugeführt und dort durch die Rotation nach außen geführt werden, was zu einem entsprechenden Druckanstieg führt. In weitere Folge wird der Stoff mittig in den entsprechenden Mahlspalt eingeführt, wodurch eine weitere Vergleichmäßigung der Stoffzufuhr erreicht wird.

[0009] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer und ein kegelförmiger Mahlspalt aneinandergereiht sind. Die Aneinanderreihung eines zylindrischen und eines kegelförmigen Mahlspaltes kann entweder auf einem Rotor oder unter Verwendung von zwei hintereinanderliegenden unterschiedlichen Rotoren erreicht werden. In beiden Fällen ist die Reihenfolge der Aneinanderreihung beliebig und nur von den zu erzielenden Stoffeigenschaften abhängig.

[0010] Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 eine Variante mit axialer Stoffzufuhr, Fig. 2 eine Variante mit seitlicher Stoffzufuhr, Fig. 3 eine analoge Variante zu Fig. 2 mit Kegelrotor, Fig. 4 eine weitere Variante mit Kegelrotor, Fig. 5 eine Variante mit zylindrischem Doppelrotor und axialer Stoffzufuhr, Fig. 6 und Fig. 7 eine Variante mit Doppelkegelrotoren sowohl verjüngend als auch erweiternd und axialer Stoffzufuhr, Fig. 8 eine Variante mit zylindrischem Doppelrotor und seitlicher Stoffzufuhr, Fig. 9 eine Variante mit axialer Stoffzufuhr und Doppelrotor bestehend aus Zylinder- und Kegelrotor, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13 Varianten mit unterschiedlicher Hintereinanderschaltung von zylindrischen und kegelförmigen Mahlspalt auf einem Rotor und Fig. 14 einen Schnitt gemäß Linie A-A in Fig. 5 darstellt.

[0011] Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Refiner mit Einlaß 1, Stoffzufuhrkanal 7, Mahlzone 3, Auslauf 4, Rotor 5 und Stator 6. Der Stoff strömt hier durch den Einlaß 1, der in der Achse des Rotors 5 angeordnet ist, zentral in den Refiner. In der Beschleunigungszone 7 zwischen Rotor 5 und Gehäuse 6 erfolgt durch Wandreibung oder durch spezielle Einbauten (siehe Fig. 14) eine Beschleunigung des Stoffes in Umfangsrichtung und dadurch der Druckaufbau. Anschließend fließt der Stoff durch die Mahlzone 3 und verläßt den Refiner durch den Auslaß 4. Das Gehäuse 6 besteht hier aus einem in axialer Richtung verschiebbaren Ring, auf dem ein Keil 10 befestigt ist. Die Mahlplatten sind mit einem weiteren Keil 11 verbunden, wobei durch die Verschiebung des Ringes 9 eine Einstellung des Mahlspalts 3 erfolgt.

[0012] Fig. 2 zeigt einen analog aufgebauten Refiner, wobei hier die Stoffzufuhr seitlich erfolgt. Der Stoff strömt dabei durch den seitlich angeordneten Einlaß 1 in den Refiner und wird durch eine Scheibe 8 zur Welle umgelenkt. Dort wird er durch die Wandreibung oder durch spezielle Einbauten beschleunigt und tritt in den Stoffzufuhrkanal 7 zwischen Scheibe 8 und Rotor 5 ein, wobei Kanal 7 als Beschleunigungszone wirkt. In dieser Beschleunigungszone erfolgt eine weitere Beschleunigung in Umfangsrichtung und dadurch der erforderliche Druckaufbau. Der Druckaufbau bewegt sich dabei im Bereich von 1,5 bis 2 bar. Anschließend fließt der Stoff durch die Mahlzone 3 und verläßt den Refiner durch den dem Einlaß 1 gegenüberliegenden Auslaß 4. Auch hier erfolgt die Einstellung des Mahlspaltes 3 durch die verschiebbar angeordneten Keile 10 und 11.

[0013] Fig. 3 und Fig. 4 zeigen analoge Refiner zu Fig. 2, wobei bei gleicher Stofführung in Fig. 3 ein konischer Refiner mit einem sich erweiternden Kegelkonus und in Fig. 4 ein konischer oder Kegelrefiner mit einem sich verjüngendem Konus dargestellt ist.

[0014] In Fig. 5 ist die Funktionsweise eines Refiners mit Doppelrotor dargestellt. In der hier vorliegenden Ausführung strömt der Stoff durch den als Hohlwelle ausgebildeten Einlaß 1 durch den Rotor 5 zum in der Mitte angeordneten Stoffzufuhrkanal 2. Durch die Beschleunigung des Stoffes in Umfangsrichtung in der Hohlwelle des Einlasses 1 und im Stoffzufuhrkanal 2 erfolgt hier der Druckaufbau. Anschließend strömt der Stoff durch die Mahlzone nach außen und verläßt den Refiner durch die beiden Auslässe 4a bzw. 4b. Die Verstellung des Mahlspaltes 23 erfolgt auch hier wiederum mittels eines axial verschiebbaren Ringes 9. Neben der Möglichkeit eines über die gesamte Länge wirkenden Keils 10 bzw. mit den Mahlplatten verbundenen Gegenstück 11 ist hier ein in Keil 10a und Keil 10b aufgeteilter Keil 10 dargestellt. Das Gegenstück 11 weist entsprechende keilförmige Flächen auf. Dadurch ist eine bessere und gleichmäßigere Kraftverteilung erzielbar.

[0015] Die Fig. 6 und 7 stellen einen zu Fig. 5 analog aufgebauten Refiner mit Doppelkegel dar, wobei die Kegelform vom Stoffzufuhrkanal 2 aus gesehen zum Auslaß 4a bzw. 4b sich in Fig. 6 erweitert und in Fig. 7 verjüngend ausgebildet ist.

[0016] Die Funktionsweise entspricht der Funktion des in Fig. 5 dargestellten Doppelzylinderrefiners.

[0017] Eine weitere Möglichkeit stellt die Ausführung gemäß Fig. 8 dar, wobei hier der Stoff beidseitig durch den Einlaß 1a bzw. 1b in Richtung Welle zugeführt und durch die Scheibe 8 in den Stoffzufuhrkanal 7 umgelenkt wird. Von dort tritt der Stoff beidseitig in den Mahlspalt 3 und wird zentral über den Auslaß 4 abgeführt. Die gleiche Stofführung ist auch mit einem Doppelkegel möglich, wobei dieser vom äußeren Einlaß zum mittigen Auslaß hin als ein sich entweder erweiternder oder verjüngender Konus vorgesehen sein kann.

[0018] Fig. 9 zeigt am Beispiel eines Refiners mit Doppelrotor und als Hohlwelle ausgebildetem axialen Einlaß 1 die Kombination von zylindrischen und kegelförmigen Mahlzonen. Neben der dargestellten Variante kann die Anströmung ebenfalls beidseitig durch einen Einlaß mit einer Umlenkung durch eine Scheibe erfolgen und der Auslaß zentral angeordnet sein.

[0019] Die Fig. 10 bis 13 stellen die Kombination von zylindrischen und kegelförmigen Mahlzonen auf einem Rotor dar. Dabei kann die Strömung entweder zuerst durch den Zylinder- (Fig. 11, Fig. 12) oder zuerst durch einen Kegelteil (Fig. 10, Fig. 13) erfolgen, wobei der Kegel entweder erweiternd (Fig. 10, Fig. 12) oder verjüngend (Fig. 11, Fig. 13) ausgebildet ist. Die Definition erweiternd oder verjüngend für den Kegel erfolgt immer in Strömungsrichtung des Stoffes.

[0020] Fig. 14 zeigt einen Schnitt gemäß Linie A-A in Fig. 5. Man erkennt hier die Einbauten 12, die auch als Schaufeln oder Flügel bezeichnet werden können. Diese Einbauten 12 teilen den Stoffzufuhrkanal 2 in einzelne Stoffzufuhrkanäle 2' auf, durch die die Faserstoffsuspension vom zentralen Einlass 1 zum außen liegenden Mahlspalt 3 geführt wird. Durch diese Einbauten 12, die hier als aus vollem Material bestehende Keile ausgebildet sind, wird die Stoffsuspension zusätzlich beschleunigt und es findet eine Druckerhöhung statt. Die Einbauten 12 können aber auch hohl sein oder an ihrer Oberfläche gerundet, d.h. schaufelförmig ausgebildet sein. Derartige Einbauten 12 können auch im Stoffkanal 7 z.B. der Ausführungsvarianten nach Fig. 1 - 4, oder 8, 10 - 13 wie auch den zu Fig. 5 analogen Ausführungen der Fig. 6, 7 und 9 eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Refiner zur Mahlung einer Zellstoffsuspension bestehend aus einem Rotor und einem Stator mit einem Einlassrohr und einem zylinder- oder kegelförmigen Mahlspalt zwischen Rotor und Stator, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stoffzufuhrkanal (2,7) vom Einlassrohr (1) zum Mahlspalt (3) hin in radialer Richtung erstreckt, wobei im Stoffzufuhrkanal (2,7) und/oder Einlassrohr (1) Einbauten (12), insbesondere Schaufeln, angeordnet sind.

2. Refiner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffzufuhrkanal (2,7) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

3. Refiner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Stoffzufuhrkanal (2) verbundene Einlaßrohr (1) eine Achse aufweist, die mit der Achse des Rotors zusammenfällt.

4. Refiner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Einlassrohr (1) und Mahlspalt (3) eine Scheibe (8) vorgesehen ist, die den Stoffzufuhrkanal (7) begrenzt.

5. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrischer Rotor (5) vorgesehen ist.

6. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in Strömungsrichtung des Stoffes erweiternder Kegelrotor (5) vorgesehen ist.

7. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in Strömungsrichtung des Stoffes verjüngender Kegelrotor (5) vorgesehen ist.

8. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Doppelrotor (5) vorgesehen ist.

9. Refiner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffzufuhrkanal (2) zwischen den beiden Rotoren (5) angeordnet ist.

10. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrischer und ein kegelförmiger Mahlspalt (3) aneinandergereiht sind.

Claims

1. Refiner for a pulp suspension comprising a rotor and a stator with an inlet pipe and a cylindrical or conical refining gap between the rotor and the stator, characterised by the pulp feed channel (2, 7) extending in radial direction from the inlet pipe (1) up to the refining gap (3), with the pulp feed channel (2, 7) and/or inlet pipe (1) having internals (12), especially paddles.

2. Refiner according to Claim 1, characterised by the pulp feed channel (2, 7) having a rotationally symmetrical design.

3. Refiner according to Claim 1 or 2, characterised by the inlet pipe (1) connected to the pulp feed channel (2) being on an axis which coincides with the axis of the rotor.

4. Refiner according to Claim 1 or 2, characterised by a disc (8) being provided between the inlet pipe (1) and the refining gap (3) which limits the pulp feed channel (7).

5. Refiner according to one of Claims 1 to 4, characterised by a cylindrical rotor (5) being provided.

6. Refiner according to one of Claims 1 to 4, characterised by a conical rotor (5), widening in the flow direction of the pulp, being provided.

7. Refiner according to one of Claims 1 to 4, characterised by a conical rotor (5), narrowing in the flow direction of the pulp, being provided.

8. Refiner according to one of Claims 1 to 7, characterised by a twin rotor (5) being provided.

9. Refiner according to Claim 8, characterised by the pulp feed channel (2) being located between the two rotors (5).

10. Refiner according to one of Claims 1 to 9, characterised by a cylindrical and a conical refining gap (3) being arranged in series.

Revendications

1. Raffineur pour le broyage d'une suspension de pâte de cellulose comprenant un rotor et un stator avec un tube d'admission et une fente cylindrique ou conique entre le rotor et le stator, caractérisé en ce que le chenal d'amenée (2, 7) s'étend radialement à partir du tube d'amenée (1) jusqu'à la fente de raffinage (3), des installations (12), surtout des palettes, étant prévues dans le chenal d'amenée (2, 7) et/ou le tube d'amenée (1).

2. Raffineur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chenal d'amenée de pâte (2, 7) a une construction à symétrie de rotation.

3. Raffineur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube d'amenée (1) lié au chenal d'amenée de pâte (2) se trouve sur un axe qui coïncide avec l'axe du rotor.

4. Raffineur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un disque (8) est prévu entre le tube d'amenée (1) et la fente de raffinage (3) et qui limite le chenal d'amenée (7).

5. Raffineur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un rotor cylindrique (5) est prévu.

6. Raffineur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un rotor conique (5) s'élargissant en direction du courant de la pâte est prévu.

7. Raffineur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un rotor conique (5) se réduisant en direction du courant de la pâte est prévu.

8. Raffineur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un rotor double (5) est prévu.

9. Raffineur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le chenal d'amenée de pâte (2) se situe entre les deux rotors (5).

10. Raffineur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une fente de raffinage cylindrique et une fente conique (3) se succèdent.

Zeichnung