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Verfahren und Maschine zum Herstellen von Holzsehliff
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Holzschliff durch Schleifen von
Stämmen und eine Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens.
Eines der Ziele der Erfindung ist es, relativ lange, ungebrochene Fasern sowohl aus Hartholz, z. B.
Buche, Birke, Ahorn, als auch aus Weichholz, wie Pappel, Eukalyptususw., ohnevorhergehendeche- mische Behandlung der Holzstämme wirtschaftlich günstig zu erhalten.
Hiebei sollen die Stämme in Faserbündel oder Faserstränge zerschliffen werden, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, den zur Anfertigung von Papier oder papierartigen Erzeugnissen benötigten Brei infolge der längeren, ungebrochenen Fasern qualitativ zu verbessern. Auch sollen die normalerweise bei Holzschleifmaschinen verwendeten grossen Schleifscheiben vermieden werden, da die Herstellungskosten der Fasern wegen des grossen Kraftaufwandes für den Betrieb dieser Scheiben zu hoch liegen.
Diese Ziele lassen sich durch die Kombination an sich bekannter Massnahmen erreichen, wenn erfindungsgemäss die Stämme um ihre Längsachse in Drehung versetzt und der Wirkung wenigstens einerrotierenden Schleifscheibe unterworfen und gleichzeitig die in Drehung versetzten Stämme in Längsrichtung stetig an der Schleifscheibe vorbeigeführt werden, wodurch in einer schraubenförmigen Bahn aufeinanderfolgende Bündel von relativ langen ungebrochenen Fasern von der Oberfläche der Stämme abgeschliffen werden. Es kann hiebei die Achse einer an sich bekannten, gerade, kegelig oder hyperbolisch profilierten Schleifscheibe unter einem Winkel von 650 bis 800 in bezug auf die Achse des in Schleifbearbeitung befindlichen Holzstammes angestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn durch Anordnung zweier oder mehrerer Schleifscheiben in der Vorschubbahn der Holzstämme jeder derselben von diesen Schleifscheiben nacheinander bearbeitet wird.
Ferner ist es zweckmässig, dass die jeder Schleifscheibe benachbarte Schleifzone mit der geregelten Menge einer an sich bekannten chemischen Substanz oder Lösung überspült oder geflutet wird und dieselbe, infolge der schwellenden Belastung der Oberflächenabschnitte der Stämme, hervorgerufen durch das Eigengewicht der letzteren beim Rotieren über eine Anzahl von auf Abstand stehenden Stützrollen, in die Oberflächenabschnitte hineingesaugt wird.
Die Erfindung erstreckt sich weiters auf Holzschleifmaschinen zur Durchführung dieser Verfahren. Bei diesen Maschinen sind erfindungsgemäss zur Drehung der Holzstämme mehrere auf Abstand stehende Rollenpaare angeordnet, von denen wenigstens je eine Rolle pro Paar antreibbar ist, wobei die Rollenpaare eine Einzugstelle oder Schleifstelle bilden, durch welche eine Vorschubvorrichtung die Holzstämme mit ihren Stirnenden hintereinanderliegend in Axialrichtung über die zugehörenden Schleifflächen mehrerer umlaufender Schleifscheiben vorschiebt. Hiebei kann jede Schleifscheibe in einer schwenkbaren Lagerung gehalten sein, welche eine Verstellung des Winkels zwischen der Schleifscheibenachse und der Achse des in Schleifbearbeitung durch die Schleifscheibe befindlichen Holzstammes ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, gesonderte Einstellvorrichtungen zum gegenseitigen Bewegen einzelner sich gegen- Uberstehender Rollenpaare sowie Verstellvorrichtungen zum Bewegen der einzelnen Drehachsen der Schleifscheiben, in Richtung zur Achse des in Schleifbearbeitung befindlichen Holzstammes oder von dieser weg, vorzusehen.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt, an Hand derer die Erfindung
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im folgenden näher beschrieben wird. Es zeigt : Fig. 1 eine Teildraufsicht der Holzschleifmaschine ; Fig.
2 eine Teilvorderansicht der Holzschleifmaschine, Fig. 3 im vergrösserten Massstab einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 2, Fig. 4 im vergrösserten Massstab einen waagrechten Schnitt durch einen Satz der Hoizstammstutz-und-antriebsrollen : Fig. 5 im vergrösserten Massstabe einen Teilquerschnitt durch i die den Holzstammvorschiebende Gelenkkette ; Fig. 6 im vergrösserten Massstabe einen senkrechten Teil- schnitt durch einen den Holzstamm vorschiebenden Treiber ;
Fig. 7 im vergrösserten Massstabe eine Teil- ansicht einer als Hyperboloid profilierten Schleifscheibe mit der Spindel und den Traglagern für diese ;
Fig. 8 im vergrösserten Massstabe eine schematische Draufsicht auf eine Schleifscheibe mit den den Holz- stamm tragenden Rollen und einem zu schleifenden Holzstamm ; Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie VIII- ) OVNI der Fig. 8i Fig. 10 eine schematisch dargestellte Draufsicht einer abgeänderten Anordnung, in der ein Holzstamm von einer kegeligen Schleifscheibe geschliffen wird.
Fig. 11 eine schematisch dargestell- te Stirnansicht des in Fig. 10 dargestellten Holzstammes und der Schleifscheibe, Fig. 12 eine schema- tisch dargestellte Vorderansicht des in Fig. 10 dargestellten Holzstammes und der Schleifscheibe, Fig. 13 eine Ansicht einer kegeligen Schleifscheibe auf einer üblichen Schleifscheibenspindel nach Fig. 7 und Fig. 14 ein Mikrophoto des Faserstoffes, der mit der Maschine hergestellt wurde, wobei Einzelfasern und
Faserbündel sichtbar sind.
Die Maschine umfasst ein Maschinengestell 10, das mehrere auf Abstand stehende lotrechte Rahmen
11,12, 13 und 14 aufweist (Fig. 1). Diese Rahmen stützen einen waagrecht angeordneten Rahmen 15, der mehrere in derVorschubbahn der Holzstämme hintereinander liegende Holzschleifsteine bzw. Schleif- scheiben 20 trägt. Gegebenenfalls können die Schleifscheiben mit einem entsprechenden Winkelabstand voneinanderum den Umfang des Stammes herum verteilt angeordnet sein. Jede Schleifscheibe ist auf ei- ner Schleifspindel 21 befestigt, die in zwei voneinander distanzierten Lagern 22 und 23 unterstützt ist. In Fig. 1 ist eine der derart gelagerten Spindeln samt Schleifscheibe dargestellt. Die Lager für die Spindeln befinden sich in Bügeln 24. die sich in nach oben weisende Vorschubspindeln 25 fortsetzen (Fig. 2).
Jede
Vorschubspindel durchsetzt eine im waagrechten Rahmen 15 befindliche Durchgangsbohrung. Zwei Ring- scheiben 26 und 27 sind auf jede Vorschubspindel 25 unterhalb des Rahmens 15, ein zweites Paar von
Ringscheiben 28 und 29 ist auf jede Vorschubspindel 25 oberhalb des Rahmens 15 aufgeschraubt.
Durch Verdrehen der Ringscheiben 26,27 und 28,29 können die Vorschubspindeln 25 in lotrechter
Richtungverstelltwerden, um auf diese Weise das Einstellen der Schleiffläche der Schleifscheibe in einer vorbestimmten Stellung relativ zur Achse der zu schleifenden Hoizstamme zu ermöglichen. Die Schleif- scheibenspindein 21 können auch gemeinsam mit den Schleifscheiben 20 in waagrechter Ebene verdreht bzw. verschwenkt werden, um die Achse der Schleifscheibenspindel 21 so einzustellen, dass sie unter ei- nem Winkel von etwa 65 bis 80 in bezug auf die Achse der zu schleifenden Holzstämme steht. Wie in den Fig. 7 - 9 gezeigt, können die Schleifscheiben vorzugsweise eine als Hyperboloid profilierte Schleif- fläche 31 aufweisen.
Gegebenenfalls kann aber auch eine kegelförmige Schleifscheibe 120, wie sie in den Fig. 10, 11, 12 und 13 dargestellt ist, verwendet werden. Die in den Fig. 10,11 und 12 dargestellte Schleifscheibe 120 ist auf einer Unterlagscheibe 122 angeordnet, die an einer Schleifscheibenspindel 123 befestigt ist. Die
Schleifscheibenspindel123 wird von zweckdienlichen Lagern (nicht dargestellt) getragen. Bei der in Fig.
13 dargestellten Ausführung sitzt die Schleifscheibe 120 auf einer Spindel 124, die in der in Fig. 7 dar- gestellten Weise von Lagern abgestützt ist. Jede Schleifscheibeneinheit gleicht der vorstehend beschrie- benen, so dass eine Beschreibung der andern Einheiten nicht notwendig erscheint.
Auf jeder Schleifscheibenspindel 21 sind zwei Klemmflansche 40 und 41 (Fig. 7) und zwei Klemm- muttern 42 und 43 angeordnet, mit denen die Schleifscheiben gehalten werden.
Für jede Schleifscheibe ist eine unabhängige Antriebsvorrichtung vorgesehen, die einen Elektromo- tor 35 (Fig. 1) enthält. Die Motorwelle 36 jedes Motors ist über eine Gelenkkupplung 37 mit einer An- triebswelle 38 verbunden, welche mittels einer Kupplung 39 an dem einen Ende der Schleifscheibenspin- del 21 befestigt ist. Durch den Einbau der gelenkigen Antriebskupplungen können die Schleifscheiben leicht in dem gewünschten Winkel eingestellt werden.
Zum Tragen der zu schleifenden Holzstämme bei ihrer Axialbewegung durch die Holzschleifmaschi- ne sind Stützrollen vorgesehen. Eine Einzugsstelle bzw. Schleifstelle zwischen den Schleifscheiben und den Stützrollen dient dazu, die Achse der Holzstämme bei ihrem Durchgang durch die Maschine in einer im wesentlichen geradlinigen Bahn zu halten. Auf der einen Seite der Einzugsstelle befinden sich mehrere
Rollenkonsolen 49, und auf der entgegengesetzten Seite mehrere Rollenkonsolen 50. Diese Konsolen tra- gen die die Holzstämme abstützenden Rollen. Die Konsolen 49 dienen als Träger für je zwei Rollen 45,
46 und die gegenüberliegenden Konsolen 50 für die Rollen 47, 48. Der Aufbau der Konsolen ist gleich, so
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dass nur eine einzige beschrieben werden soll.
Die Konsole 50 weist eine drehbare Welle 55 (Fig. 4) auf, die von zwei auf Abstand stehenden, an der Konsole 50 angeordneten Kugellagern 56 und 57 getragen wird. Die Welle 55 dient als Träger für die zwei Stützrollen 47,48. Auf der Rolle 48 ist ein Kettenrad 58 befestigt. Ein ähnliches Kettenrad befindet sich an der rechtsliegenden Rolle jeder Konsole 49 und 50.
Um die Achsen der Holzstämme 60 beim Durchgang durch die Holzschleifmaschine in einer vorbe- stimmten Ebene zu halten, ist es erwünscht, die Konsolen 49 und 50 gegeneinander verstellen und zwi- schen den Konsolen 49 und 50 und dem Maschinengestell 10 Unterlagen einlegen zu können. Hiezu sind die Rollen-Konsolen 49 und 50 am Maschinengestell 10 mittels zweier Langschlitze 59 verstellbar gela- gert und können in verschiedenen Stellungen festgeklemmt werden. Die Konsolen 50 und 49 können also mit Hilfe dieser Langschlitze zur Einstellung des gewünschten Abstandes zwischen den Rollen 45,46 und
47, 48 quer zur Vorschubrichtung verstellt werden.
Hiedurch besteht die Möglichkeit, die Rollen den
Durchmessern des stufenweise abgeschliffenen Holzstammes anzupassen, so dass die zwischen den Schleif- scheiben 20 und den die Holzstämme tragenden Rollen geformte Einzugsstelle in ihrer Grösse ab- nimmt.
Eine Antriebsvorrichtung erteilt mindestens einem Satz der von den Rollenkonsolen 49 und 50 getra- genen Rollen 45, 46 und 47,48 eine Drehbewegung. Die Antriebsvorrichtung enthält einen ein Kettenrad
62 treibenden Motor 61. Das Kettenrad 62 ist über eine Antriebskette 63 mit einem Kettenrad 64 verbun- den, das am hinteren Ende einer Welle 65 befestigt ist. Diese Welle trägt mehrere auf Abstand stehende
Kettenräder 66, welche durch Antriebsketten 67 mit den Kettenrädern 58 verbunden sind, um die Rollen- paare anzutreiben, die von den Rollenkonsolen 50 getragen werden.
Die Welle 65 trägt ausserdem ein Kettenrad 64a, das über eine Antriebskette 68 mit einem Ketten- rad 69 verbunden ist, das sich auf dem hinteren Ende einer Welle 70 befindet. Diese Welle trägt Ketten- räder 71, welche durch Antriebsketten 72 mit Kettenrädern verbunden sind, um die Rollenpaare anzutreiben, die von den Rollenkonsolen 49, getragen werden. Der Motor 61 versetzt also die Wellen 65 und 70 in Drehung und treibt auf diese Weise die von den Rollenkonsolen 49 und 50 getragenen Stützrollen an.
Die Rollen 45,46 und 47,48 lfegen an der Umfangsfläche des sich durch die Holzschleifmaschine bewegenden Holzstammes an, so dass die Umfangsgeschwindigkeit jedes Stammes jener der StUtzrollen im wesentlichen gleich ist. Beim Durchgang des Holzstammes durch die Holzschleifmaschine wird der Durchmesser des Holzstammes verringert und um eine gleichförmige Schleifwirkung aufrechtzuerhalten, ist es erwünscht, die Drehzahl des in Schleifbearbeitung befindlichen Holzstammes zu erhöhen.
Da die in Schleifbearbeitung befindlichen Holzstämme mit der Umfangsgeschwindigkeit der StUtzrollen gedreht werden, wird die Drehzahl der Holzstämme automatisch erhöht, denn die zwangsläufig angetriebenen StUtzrollen prägen den Holzstämme bei ihrem Durchgang durch die Holzschleifmaschine eine im wesentlichen gleichbleibende Umfangsgeschwindigkeit auf. Infolge des sich während des Durchganges durch die Maschine verringernden Durchmessers der Holzstämme wird also ihre Drehzahl pro Minute allmählich erhöht (Fig. 1 und 2).
Zur Erzielung einer gewünschten Breite der Schleifbahn muss den Holzstämme ein vorbestimmter Axialvorschub erteilt werden. Hiezu ist eine zwangsläufig arbeitende Antriebsvorrichtung eingebaut, die einen Motor 75 und eine ein Kettenrad 77 tragende Motorwelle 76 enthält. Das Kettenrad 77 ist über eine Antriebskette 78 mit einem auf einer drehbaren Welle 80 befestigten Kettenrad 79 verbunden. Die Welle 80 trägt ausserdem ein grosses Kettenrad 81, das über eine Gelenkkette 82 mit einem auf einer drehbaren Welle 84 befestigten Kettenrad 83 verbunden Ist. Die Gelenkkette 82 weist mehrere an den Holzstämme angreifende Treiber 85 auf, die einen Abstand voneinander besitzen, der im wesentlichen gleich der Länge der zu schleifenden Stämme ist.
Die Treiber 85 sind mit Hilfe von Stützen 86 an Gelenken der Gelenkkette 82 (Fig. 1) befestigt. Jede dieser Stützen trägt einen kurzen Schaft 87 (Fig. 6), auf dem Kugellager 88 angeordnet sind, die eine reibungsarme Lagerung für die Treiber 85 bilden. Bei Antrieb der Gelenkkette 82, legen sich die Treiber 85 an die hinteren Enden der zu schleifenden Holzstämme und erteilen diesen eine axiale Vorschubbewegung. Durch Regelung der Umlaufgeschwindigkeit der Gelenkkette 82 wird der gewünschte Vorschub der Stämme und damit die Breite der Schleifbahn eingestellt.
Die Gelenkkette 82 ist in Abständen beidseitig mit Rollen 89,90 versehen, welche in auf dem Maschinengestell 10 befestigten Führungen 91 bzw. 92 (Fig. 5) laufen, wodurch der arbeitende Teil der Kette ständig abgestützt wird.
Erreichen die Holzstämme 60 das rechtsiegende Ende der Maschine (Fig. 2), dann sind die Stämme
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auf einen verhältnismässig kleinen Durchmesser abgeschliffen. Die Zerkleinerung dieses dünnen Endes der
Holzstämme erfolgt mittels einer Schleifscheibe 20', die unmittelbar unterhalb der letzten Schleifschei- be 20 angeordnet ist und mit ihrem Umfang dieser Schleifscheibe 20-gegenübersteht. Die Schleifscheibe 20' ist auf einer Schleifscheibenspindel 21 befestigt, die über eine Gelenkkupplung 39' (Fig. 1) mit einer ) Antriebswelle 38" in Verbindung steht. Die Welle 38'ist mittels einer Gelenkkupplung 37" mit der Mo- torwelle 36'eines Antriebsmotors 35'verbunden.
Jede Schleifscheibe 20 ist teilweise mit einer Schutzhaube 100 abgedeckt.
Erwünscht ist eine Kühlvorrichtung, um den Schleifscheiben und den in Schleifbearbeitung befindli- chen Holzstämme eine KUhlflüssigkeit zuleiten zu können, welche die Schleifscheiben und die Holz- stramme kult und gleichzeitig die abgeschliffenen Holzfasern aus der Schleifzone wegschwemmt. Die
Kühlvorrichtung weist ein Zuleitungsrohr 101 (Fig. 2) auf, dem die Kühlflüssigkeit aus einem Vorrats- behälter zugeführt wird. Ein Regelventil 102 ist zwischen Rohrleitung 101 und einer sich längs des Rah- mens 15 erstreckenden Rohrleitung 103 eingeschaltet.
Die Rohrleitung 103 ist über Regelventile 104 mit
Rohrleitungen 105 verbunden, um die Kühlflüssigkeit in die Schutzhauben 100 zu leiten und die Schleifscheiben 20 zu fluten, sowie mit Rohrleitungen 106 verbunden, um die Kühlflüssigkeit über Düsen 107 den Schleifscheiben 20 und den Holzstämme 60 an den Schleifzonen zuzuführen.
Fig. 14 zeigt eine stark vergrösserte Ansicht von verhältnismässig grossen Klumpen oder Bündeln von verhältnismässig langen Fasern 115, die mit einer erfindungsgemässen Holzschleifmaschine hergestellt sind. Zur Erzielung derart langer Fasern kann eine chemische Lösung z. B. von Sulfiten, Bisulfiten, Ätz- natron und andern chemischen Substanzen, wie sie üblicherweise in der Papierindustrie verwendet wer- den, in der Kühlanlage umlaufen, um die Oberfläche der in Schleifbearbeitung befindlichen Holzstäm- me gründlich zu tränken und dadurch die Abnahme von Fasern von diesen Flächen zu erleichtern. Als
Lösung kann beispielsweise eine Lösung von 1 Gramm Ätznatron je Liter Wasser verwendet werden. Die chemische Wirkung schwellt die Fasern und löst sie aus den Faserbündeln oder löst und erweicht die die Fa- sern verbindenden Lignine oder Harze.
Werden chemische Substanzen in der Kühlflüssigkeit verwendet und wird die Anlage geschlossen, so dass die Holzstämme und ein Abschnitt der Schleifscheiben in die
Flüssigkeit eintauchen, so tränken die chemischen Substanzen die Holzfasern gründlich. Dies insbesonde- re deshalb, weil beim Rotieren der Stämme die Oberflächenabschnitte auf die auf Abstand stehenden
Stützrollen auflaufen, durch das Gewicht der Stämme zusammengedrückt werden und nach dem Ablau- fen von den Rollen sich wieder ausdehnen, wobei sie die Flüssigkeit in sich hineinsaugen. Bei einer der- artigen Bearbeitung ist keine zusätzliche chemische Behandlung der Holzstämme vor dem Schleifen noch eine chemische Behandlung der Fasern und bzw. oder des Faserstoffes nach dem Schleifen erforder- lich.
Der von der erfindungsgemässen Holzschleifmaschine benötigte Kraftbedarf ist wesentlich geringer als jener eines üblichen Holzschleifers und beträgt ungefähr 300 kW-Stunden je Tonne langer Fasern aus
Pappelstämmen, und annähernd 900 bis 950 kW-Stunden je Tonne langer Fasern aus Kiefernstämmen.
Die üblichen Holzschleifer hingegen benötigen 1300 bis 1400 kW-Stunden je Tonne hergestellten Holz- schiffes. Die Kosten für den Energieaufwand betragen daher schätzungsweise weniger als 405o jener eines üblichen Holzschleifers, der eine gleiche Holzschliffmenge erzeugt.
Es ist also eine Holzschleifmaschine geschaffen worden, in der die verschiedenen erstrebten Ziele gemeinsam mit vielen praktischen Vorteilen mit Erfolg erreicht worden sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Holzstoff durch Schleifen von Stämmen, gekennzeichnet durch die
Kombination der an sich bekannten Massnahmen, dass die Stämme um ihre Längsachse in Drehung ver- setzt und der Wirkung wenigstens einer rotierenden Schleifscheibe unterworfen werden und dass gleichzei- tig die in Drehung versetzten Stämme in Längsrichtung stetig an der Schleifscheibe vorbei geführt wer- den, wodurch in einer schraubenförmigen Bahn aufeinanderfolgende Bündel von relativ langen ungebro- chenen Fasern von der Oberfläche der Stämme abgeschliffen werden.