AT16791U1 - Konische Mahlanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei einen Mahlspalt (1) bildenden, sich relativ zueinander bewegenden, konischen Mahlflächen (3,4) mit Mahlleisten (6) und dazwischen verlaufenden Nuten (7), wobei wenigstens eine Mahlfläche (3,4) um die Konus-Achse rotiert und die Mahlleisten (6) auf der entsprechenden konischen Mahlfläche (3,4) mit einer Richtungskomponente radial zur Rotationsachse (10) verlaufen. Dabei soll eine schonende und effiziente Mahlung dadurch erreicht werden, dass sich die senkrecht zum Mahlspalt (1) verlaufenden Seitenflächen der Mahlleisten (6) jeweils radial nach außen aus mehreren geraden, untereinander abgewinkelten Abschnitten zusammensetzen und zumindest eine Mahlfläche (3,4) aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren (8) besteht, wobei die Mahlleisten (6) jedes Mahlsektors (8) jeweils parallel zueinander verlaufen.

Description

Beschreibung

KONISCHE MAHLANORDNUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei einen Mahlspalt bildenden, sich relativ zueinander bewegenden, konischen Mahlflächen mit Mahlleisten und dazwischen verlaufenden Nuten, wobei wenigstens eine Mahlfläche um die Konus-Achse rotiert und die Mahlleisten auf der entsprechenden konischen Mahlfläche mit einer Richtungskomponente radial zur Rotationsachse verlaufen.

[0002] Es ist seit langem bekannt, Zellstofffasern, d.h. Frischzellstoff und/oder Altpapierfasern zu mahlen, um bei der daraus hergestellten Faserstoffbahn die gewünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Festigkeit, Formation und Oberfläche erreichen zu können.

[0003] Bei den dabei in der Regel zum Einsatz kommenden Refinern werden die Mahlleisten Messer genannt und die Mahlflächen von Mahlgarnituren gebildet.

[0004] Die Refiner können als Scheibenrefiner oder wie hier behandelt als Kegelrefiner ausgebildet sein.

[0005] Für das Erreichen der gewünschten Fasereigenschaften, insbesondere den Mahlgrad müssen die Mahlgarnituren dem zu behandelnden Faserstoff bestmöglich angepasst werden, auch um einen übermäßigen Verschleiß der Garnituren zu verhindern.

[0006] Problematisch ist diese Anpassung jedoch vor allem bei der Behandlung von Altpapierfasern, da deren Anteil an Langfasern erheblich schwanken kann.

[0007] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine effiziente und schonende Mahlung bei möglichst geringem Verschleiß zu gewährleisten.

[0008] Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich die senkrecht zum Mahlspalt verlaufenden Seitenflächen der Mahlleisten jeweils radial nach außen aus mehreren geraden, untereinander abgewinkelten Abschnitten zusammensetzen und zumindest eine Mahlfläche aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren besteht, wobei die Mahlleisten jedes Mahlsektors, d.h. die gegenüberliegenden Seitenflächen benachbarter Mahlleisten jeweils parallel zueinander verlaufen.

[0009] Da sich zumindest die Mehrheit der Mahlleisten ohne Unterbrechung radial weitestgehend über die gesamte Mahlfläche erstrecken, können sich Wirbel, welche den Faserstoff in den Mahlspalt befördern, besser in den Nuten ausbilden.

[0010] Des Weiteren ist es hierdurch möglich, die Mahlleisten jedes Mahlsektors so auszurichten, dass sich eine möglichst geringe Abweichung vom optimalen Schnittwinkel derselben ergibt, was zu einer schonenden Mahlung bei besonders effizienter Steigerung der Faserfestigkeit führt.

[0011] Der Schnittwinkel wird dabei von den beiden Mahlkanten der überstreichenden Mahlleisten der sich gegenüberliegenden Mahlflächen bei deren Relativbewegung gebildet.

[0012] Außerdem erlaubt dies schmale Mahlleisten und damit eine Steigerung der Schnittkantenlänge.

[0013] Um dies umfassend zu nutzen, sollten beide Mahlflächen aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren bestehen, wobei die Mahlleisten jedes Mahlsektors jeweils parallel zueinander verlaufen.

[0014] Dabei hat es sich als optimal erwiesen, wenn sich die Mahlsektoren über 2 bis 5° des Umfangs der entsprechenden Mahlfläche erstrecken.

[0015] Die Begrenzungslinie der Mahlsektoren in Umfangsrichtung sollte sägezahnförmig radial nach außen verlaufen. Konkret bedeutet dies, dass sich die Begrenzungslinie entlang des geraden Abschnitts der äußeren Mahlleisten sowie über die Knicke der Mahlleisten des Mahl-

sektors erstreckt.

[0016] Die Breite der Mahlleisten ist mit Vorteil konstant und liegt vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,5 mm. Auch die Breite der Nuten sollte zumindest überwiegend konstant sein. Im Ergebnis erlaubt dies eine Maximierung der Schnittkantenlänge.

[0017] Allgemein, insbesondere aber in Fällen, bei denen nur eine Mahlfläche rotiert, unterstützt eine konstante Nutbreite die Zunahme der Geschwindigkeit der Fasersuspension von innen nach außen.

[0018] Um die Nutbreite trotz der radial nach außen erfolgenden Verbreiterung der Mahlfläche weitestgehend konstant halten zu können, besteht die Möglichkeit vereinzelt, zusätzliche Mahlleisten anzuordnen, deren radial innen liegendes Ende wesentlich weiter von der Rotationsachse entfernt ist als das der Mehrheit der Mahlleisten. Ergänzend oder alternativ können sich aber auch einige der Mahlleisten radial nach außen teilen.

[0019] Zur Gewährleistung einer ausreichenden Förderleistung sollte der Mahlspalt mit der Rotationsachse der Mahlfläche einen Winkel zwischen 20 und 35° bilden.

[0020] Vorteile bei der Konstruktion sowie der Montage ergeben sich, wenn die Mahlfläche jeweils von mehreren, lösbar befestigten Mahlsegmenten gebildet wird, die jeweils 3 bis 5 Mahlsektoren umfassen und/oder sich über 6 bis 18° des Umfangs der entsprechenden Mahlfläche erstrecken.

[0021] Zwecks Verbesserung der Förderleistung sowie eines sanfteren Übergangs hinsichtlich der offenen Fläche ist es vorteilhaft, wenn die Enden der Mahlleisten am radial inneren Ende wenigstens einer, vorzugsweise beider Mahlflächen unterschiedlich weit von der Rotationsachse entfernt sind.

[0022] Hierbei hat es sich als optimal herausgestellt, wenn der Abstand zwischen den Enden der Mahlleisten und der Rotationsachse in Umfangsrichtung periodisch vorzugsweise in mehreren Stufen zu und wieder abnimmt.

[0023] Die Schnittfläche von sich kreuzenden Mahlleisten, oft auch als Jagenbergfläche bezeichnet, beträgt in Summe etwa 6 -15%, der gesamten Mahlfläche und beeinflusst im Wesentlichen die hydraulische Gegenkraft im Mahlspalt.

[0024] Entsprechend den Anforderungen und Gegebenheiten kann es von Vorteil sein, wenn beide Mahlflächen um die gleiche Rotationsachse in entgegengesetzter Richtung oder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in gleicher Richtung rotieren oder aber nur eine Mahlfläche rotiert.

[0025] Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:

[0026] Figur 1: einen schematischen Querschnitt durch einen konischen Refiner; [0027] Figur 2: ein Mahlsegment;

[0028] Figur 3: einen Ausschnitt gemäß Figur 2;

[0029] Figur 4: ein anderes Mahlsegment;

[0030] Figur 5: einen Ausschnitt eines weiteren Mahlsegmentes und

[0031] Figur 6: einen anderen Ausschnitt eines weiteren Mahlsegmentes.

[0032] Im Gehäuse 2 der Mahlanordnung wird gemäß Figur 1 ein Mahlspalt 1 von einer feststehenden und mit dem Gehäuse 2 gekoppelten Mahlfläche 3 und einer um eine Rotationsachse 10 rotierenden Mahlfläche 4 gebildet.

[0033] Dabei stimmen die Rotationsachse 10 mit der Konusachse überein und verlaufen die beiden konusförmigen Mahlflächen 3,4 parallel zueinander, wobei der Abstand zwischen diesen meist einstellbar ist.

[0034] Die Flussrichtung der Faserstoffsuspension erfolgt in axialer, als auch in radialer Richtung, da der Mahlspalt 1 mit der Rotationsachse 10 der Mahlfläche 3,4 einen Winkel zwischen 20 und 35° bildet.

[0035] Die rotierende, radial innenliegende Mahlfläche 4 wird hier von einer im Gehäuse 2 rotierbar gelagerten Welle 11 in Rotationsrichtung 12 bewegt. Angetrieben wird diese Welle 11 von einem ebenfalls im Gehäuse 2 vorhandenen Antrieb.

[0036] Die zu mahlende Fasersuspension gelangt bei dem hier gezeigten Beispiel über einen Zulauf 13 durch das Zentrum in den Mahlspalt 1 zwischen den beiden Mahlflächen 3,4.

[0037] Die Fasersuspension passiert die zusammenwirkenden Mahlflächen 3,4 radial nach außen und verlässt den sich anschließenden Ringraum durch einen Ablauf 14.

[0038] Nicht dargestellt sind die an sich bekannten Mittel, mit denen eine Kraft erzeugt wird, um die beiden Mahlflächen 3,4, auch Mahlgarnituren genannt, gegeneinander zu drücken.

[0039] Beide Mahlflächen 3,4 werden jeweils von mehreren Mahlsegmenten 5 gebildet, die sich über jeweils einen Umfangsbereich zwischen 6 und 18° der entsprechenden Mahlfläche 3,4 erstrecken und auf einer parallel zum Mahlspalt 1 verlaufenden Stützfläche 15,16 abstützen und mit dieser lösbar verbunden sind.

[0040] In Umfangsrichtung nebeneinander gereiht ergeben die Mahlsegmente 5 eine durchgehende Mahlfläche 3,4.

[0041] Die Mahlsegmente 5 und damit auch die Mahlflächen 3,4 werden, wie in den Figuren 2 bis 6 dargestellt, von einer Vielzahl von radial verlaufenden Mahlleisten 6 und dazwischenliegenden Nuten 7 gebildet.

[0042] Der Querschnitt der Mahlleisten 6, auch Messer genannt, ist im Allgemeinen rechteckig, wobei es aber auch andere Formen gibt. Für eine maximale Schnittkantenlänge ist die Breite der Mahlleisten 6 konstant und relativ klein im Bereich zwischen 1,2 und 1,5 mm.

[0043] Die zwischen den Mahlleisten 6 verlaufenden Nuten 7 haben ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt und dienen als Strömungskanäle für die Fasersuspension. Die Nuttiefe beträgt meist zwischen 2 und 20 mm.

[0044] Erfindungswesentlich ist hierbei, dass sich die senkrecht zum Mahlspalt 1 verlaufenden Seitenflächen der Mahlleisten 6 jeweils radial nach außen aus mehreren geraden, untereinander abgewinkelten Abschnitten zusammensetzen. Des Weiteren bestehen beide Mahlflächen 3,4 aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren 8, wobei die Mahlleisten 6 jedes Mahlsektors 8 jeweils parallel zueinander verlaufen.

[0045] Während die durchgehenden Mahlleisten 6 eine effiziente und homogene Mahlung ermöglichen, sorgt die große Anzahl an Mahlsektoren 8 für eine geringe Abweichung vom optimalen Schnittwinkel.

[0046] Der Schnittwinkel ergibt sich, wenn die bezüglich der Rotationsachse 10 axial gegenüberliegenden Mahlkanten der Mahlleisten 6 bei der Rotation der Mahlfläche 4 aneinander vorbeibewegt werden.

[0047] Die Mahlsektoren 8 erstrecken sich über 2 bis 5° des Umfangs der entsprechenden Mahlfläche 3,4, so dass jedes Mahlsegment 5 drei bis fünf Mahlsektoren 8 umfasst.

[0048] Wie in den Figuren 2,4 und 5 angedeutet, verläuft die Begrenzungslinie 9 zwischen den Mahlsektoren 8 sägezahnförmig radial nach außen. Dabei läuft die Begrenzungslinie 9 an den geraden Abschnitten der Seitenfläche der entsprechenden, äußeren Mahlleiste 6 des jeweiligen Mahlsektors 8 entlang und über die Knicke 18 der den Mahlsektor 8 verlassenden Mahlleisten 6 hinweg.

[0049] Um den Verschleiß im Einlaufbereich der Mahlfläche zu mindern und den Übergang bei der offenen Fläche allmählicher zu gestalten, sind bei den in Figur 4 und 6 gezeigten Ausführungen die Enden der Mahlleisten 6 am radial inneren Ende beider Mahlflächen 3,4 unter-

schiedlich weit von der Rotationsachse 10 entfernt.

[0050] Hierzu nimmt der Abstand zwischen den Enden der Mahlleisten 6 und der Rotationsachse 10 in Umfangsrichtung periodisch bei Figur 4 in einer und bei Figur 6 in mehreren Stufen zu und wieder ab.

[0051] Durch den pfeilförmigen Einlauf gemäß Figur 6 kann ein sehr allmählicher Übergang in den Mahlbereich geschaffen werden, was sich entsprechend auf den Verschleiß und die Förderleistung auswirkt.

[0052] Zur Maximierung der Schnittkantenlänge ist es ebenso wichtig, die Breite der Nuten 7 zumindest überwiegend konstant zu halten. Um dies bei sich radial nach außen verbreitendem Mahlsektor 8 zu erreichen, helfen zusätzliche Mahlleisten 6, bei denen das radial innen liegende Ende wesentlich weiter von der Rotationsachse 10 entfernt ist als bei den anderen Mahlleisten 6.

[0053] Während die bisher beschriebenen Mahlleisten 6 sich radial annähernd über die gesamte Mahlfläche 3,4 erstrecken, sind die zusätzlichen Mahlleisten 6, wie in Figuren 5 dargestellt, auf einen radial äußeren Teilabschnitt der Mahlfläche 3,4 begrenzt. Sind die zusätzlichen Mahlleisten 6 sehr kurz, so können sie auch ohne Knick 18 auskommen und lediglich einen geraden Abschnitt aufweisen.

[0054] Alternativ zeigen die Figuren 2,3 und 4 eine Möglichkeit die Verbreiterung durch Mahlfläche 3,4 dadurch auszugleichen, dass sich einige der Mahlleisten 6 radial nach außen teilen.

[0055] Der Ort der Teilung variiert dabei hinsichtlich seiner Entfernung zur Rotationsachse 10. Auch eine mehrfache Aufteilung einer Mahlleiste 6 radial hintereinander ist möglich.

[0056] Im Ergebnis verteilen sich so die von der Teilung der Mahlleisten 6 ausgehenden Turbulenzen in der Faserstoffsuspension und die mit ihr verbundenen Verschleißwirkungen auf die Mahlleisten 6 relativ gleichmäßig über die gesamte Mahlfläche 3,4.

[0057] So kann beispielsweise der Abstand zwischen Teilung und Rotationsachse 10 in Umfangsrichtung der Mahlfläche 3,4 in kleinen Schritten kontinuierlich zunehmen, so dass die in Umfangsrichtung benachbarten Teilungen spiralförmig verlaufen. Dies trägt wesentlich zur Vergleichsmäßigung bei.

[0058] Gemäß Figur 3 nimmt der Abstand zwischen den sich teilenden Mahlleisten 6 in einem, auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt 17 radial nach außen stetig zu.

[0059] Zur Steigerung der Stabilität könnte der sich öffnende Spalt des Teilungsabschnittes 17 zwar mit Material aufgefüllt werden, allerdings überwiegen hier die Vorteile einer erhöhten Schnittkantenlänge.

[0060] Die Länge des Teilungsabschnitts 17 liegt zwischen 10 und 50 mm.

[0061] Zur Erzielung einer möglichst großen Schnittkantenlänge verlaufen die Mahlleisten 6 außerhalb der Teilungsabschnitte 17 parallel.

[0062] Aus gleichem Grund verläuft nach der Teilung einer Mahlleiste 6 und einem auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt 17 jeweils eine der beiden geteilten Mahlleisten 6 gekrümmt.

[0063] Im Interesse einer optimalen und gleichmäßigen Wirkung der Mahlfläche 3,4 ist die Breite aller Mahlleisten 6 und aller Nuten 7 außerhalb der, auf eine Teilung folgenden Teilungsabschnitte 17 gleichgroß.

[0064] Bei Figur 2 wird die Mahlfläche 3,4 umfassend genutzt, weshalb das radial innere Ende aller Mahlleisten 6 beider Mahlflächen 3,4 gleichweit von der Rotationsachse 10 entfernt ist.

Claims (14)

Ansprüche

1. Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei einen Mahlspalt (1) bildenden, sich relativ zueinander bewegenden, konischen Mahlflächen (3,4) mit Mahlleisten (6) und dazwischen verlaufenden Nuten (7), wobei wenigstens eine Mahlfläche (3) um die Konus-Achse rotiert und die Mahlleisten (6) auf der entsprechenden konischen Mahlfläche (3,4) mit einer Richtungskomponente radial zur Rotationsachse (10) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die senkrecht zum Mahlspalt (1) verlaufenden Seitenflächen der Mahlleisten (6) jeweils radial nach außen aus mehreren geraden, untereinander abgewinkelten Abschnitten zusammensetzen und zumindest eine Mahlfläche (3,4) aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren (8) besteht, wobei die Mahlleisten (6) jedes Mahlsektors (8) jeweils parallel zueinander verlaufen.

2. Mahlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Mahlflächen (3,4) aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren (8) bestehen, wobei die Mahlleisten (6) jedes Mahlsektors (8) jeweils parallel zueinander verlaufen.

3. Mahlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mahlsektoren (8) über 2 bis 5° des Umfangs der entsprechenden Mahlfläche (3,4) erstrecken.

4. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungslinie (9) der Mahlsektoren (8) in Umfangsrichtung sägezahnförmig radial nach außen verläuft.

5. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Mahlleisten (6) am radial inneren Ende wenigstens einer Mahlfläche (3,4) unterschiedlich weit von der Rotationsachse (10) entfernt sind.

6. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Mahlleisten (6) am radial inneren Ende beider Mahlflächen (3,4) unterschiedlich weit von der Rotationsachse (10) entfernt sind.

7. Mahlanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Enden der Mahlleisten (6) und der Rotationsachse (10) in Umfangsrichtung periodisch vorzugsweise in mehreren Stufen zu und wieder abnimmt.

8. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Mahlleisten (6) konstant ist und vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,5 mm liegt.

9. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlspalt (1) mit der Rotationsachse (10) der Mahlfläche (3,4) einen Winkel zwischen 20 und 35° bildet.

10. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlfläche (3,4) jeweils von mehreren, lösbar befestigten Mahlsegmenten (5) gebildet wird, die jeweils 3 bis 5 Mahlsektoren (8) umfassen.

11. Mahlanordnung nach 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mahlsegmente (5) über 6 bis 18° des Umfangs der entsprechenden Mahlfläche (3,4) erstrecken.

12. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nuten (7) zumindest überwiegend konstant ist.

13. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einigen Mahlleisten (6) das radial innen liegende Ende wesentlich weiter von der Rotationsachse (10) entfernt ist als das der Mehrheit der Mahlleisten (6).

14. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich einige der Mahlleisten (6) radial nach außen teilen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen