<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen Rotor oder Stator für Refiner od. dgl. zum Mahlen von Papierstoff, wobei die Messer des Rotors oder Stators jeweils am Grundkörper derselben angeschweisst sind.
Die Mahlung von Papierfaserstoffen ist ein wichtiger Arbeitsgang der Papiererzeugung und bestimmt im erheblichen Masse die Eigenschaften des Papiers. Der Hauptzweck des Mahlens ist darin zu sehen, dem Faserstoff ein bestimmtes Mass im Längen-und Dickenverhältnis zu verleihen, um das gewünschte Gefüge und die Geschlossenheit des Papierblattes zu gewährleisten. Weitere Zwecke sind darin zu sehen, dem Faserstoff einen bestimmten Hydrationsgrad, eine bestimmte Oberflächenentwicklung, Plastizität und andere Eigenschaften als Voraussetzung für eine Faserbindung im Papier und viele andere Eigenschaften wie mechanische Festigkeit,
EMI1.1
bemesserten Rotor bestehen. Die Bemesserung der Statoren und Rotoren solcher Refiner ist dabei abhängig von der verwendeten Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften.
Die Wirkung der Messer kann nun eine schneidende und/oder quetschende und fibrillierende sein.
Ausserdem vollzieht sich bei dem Mahlen der sehr wichtige Hydrations-Vorgang. Die Kontrolle des Mahlvorganges wird im allgemeinen mit Hilfe des Mahlradprüfers nach SCHOPPER-RIEGLER vorgenommen, wobei die Wasserabgabefähigkeit des Papierstoffes ermittelt und sowohl der Zerlegungsgrad als auch die Hydrationseigenschaften der Faser gekennzeichnet werden.
Die bislang verwendeten Mahlaggregate sind hinsichtlich ihrer Bemesserung von verschiedenartigster Ausführung, in welchem Zusammenhang zu vermerken wäre, dass die Art der Mahlung neben den oben angeführten Kriterien auch abhängt von dem eingestellten Messerabstand (Mahlspalt) und verschiedenen andern Faktoren. Der Mahlvorgang bestimmt sich im Regelfall nach dem erwünschten Gefüge und der Geschlossenheit des herzustellenden Papierblattes oder Kartons, wie dies oben bereits erwähnt wurde, folglich steht bei einem Teil der Mahlaggregate das Kürzen, bei einem andern Teil die Längsaufspaltung und Fibrillierung des Fasermaterials usw. im Vordergrund, wobei in allen Fällen eine ausreichende Hydratisierung zu erreichen versucht wird.
Die am häufigsten verwendeten Kegel- und Scheibenrefiner, zu welchen auch Kegelstoffmühlen zu rechnen sind, welche sich von den Kegelrefmern nur in der Kegeldrehzahl und dem Anpressdruck unterscheiden, erlauben das Durchführen des Mahlvorganges unter ausreichend befriedigenden Bedingungen hinsichtlich der erwünschten Eigenschaften des aufbereiteten Stoffes. Arbeiten sie mit einem niedrigen spezifischen Druck zwischen ihren feststehenden und ihren bewegten Messern, dann ist die Hydratisierung vorherrschend, arbeiten sie dagegen mit einem hohen spezifischen Druck zwischen ihren Messern, dann ist deren Schneidwirkung bei verringerter Hydratisierung vorherrschend.
Hinsichtlich der Schneidwirkung der Messer wäre in diesem Zusammenhang zu vermerken, dass sie bei einer vergrösserten Anzahl von Einzelmessern grösser ist, wenn dabei die übrigen Variablen als konstant betrachtet werden. Die Hydratisierung ist abhängig von der Grösse der aktiven Fläche der Refmerteile, sie ist umso grösser, je grösser diese Fläche ist. Da erfahrungsgemäss ein einmaliger Mahlvorgang in einem Refiner nicht ausreicht, um das Fasermaterial in erwünschtem Masse zu kürzen und zu hydratisieren, weil nicht verhindert werden kann, dass ein Teil unbeeinflusst durch den Refiner hindurchgeht, ist es oft erforderlich, den Mahlvorgang mehrmals zu wiederholen, um dadurch den Koeffizienten nach SCHOPPER-RIEGLER dem Idealwert von 1 anzunähern.
Es sei jedoch vermerkt, dass ein solches mehrmaliges Wiederholen des Mahlvorganges den Nachteil aufweist, dass dadurch auch ein Teil des Fasermaterials unter Umständen in zu starkem Masse gekürzt werden kann, so dass das Fasermaterial in seiner Gesamtheit unter Umständen für seine weitere Verwendung wertlos wird.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ohne weiteres erkennbar, dass im Hinblick auf die verschiedenartigsten Papiere, Kartons usw. die Ausführungen solcher Refiner von einer Vielzahl von Faktoren abhängig sind, um einen aufbereiteten Papierfaserstoff erwünschter Qualität zu erhalten. Eine zu beachtende Grösse ist dabei insbesondere die Bemesserung von Stator und Rotor der Refiner, wobei den einzelnen Messern in Abhängigkeit von der verwendeten Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften die verschiedenartigsten Formen gegeben werden können.
Allen gegossenen Refinern ist nun insbesondere der Nachteil gemeinsam, dass bei einem Stumpfwerden der Messer Stator und Rotor sowohl bei den Kegel- wie auch bei den Scheibenrefinern unbrauchbar werden, was zu einem Verlust in der Grössenordnung von etwa 70% des wertvollen Materials, wie rostfreier Stahl oder Speziallegierungen, führt, aus welchem solche Statoren und Rotoren im Regelfall hergestellt werden, wobei das Gesamtgewicht der Messer etwa 30% des Gewichtes eines Refiners ausmacht. Weiterhin weisen solche Refiner insbesondere hinsichtlich ihrer Herstellung zahlreiche Nachteile auf, was im Hinblick auf die unterschiedlichsten Formgebungen der Messer die Bereitstellung einer Vielzahl von Giessformen und/oder Kernen erfordert.
Dabei kann auch nicht unberücksichtigt bleiben, dass die einzelnen Messer oft unterschiedliche Breiten und Höhen aufweisen, dass ihr gegenseitiger Abstand oft von Ausführungsform zu Ausführungsform variiert werden muss und dass in den Grundkörpern von Stator bzw. Rotor oft Rillen und Fliessbremsen für das Fasermaterial vorzusehen sind. Alle diese Faktoren gemeinsam betrachtet lassen ohne weiteres erkennen, dass die Herstellung solcher Statoren und Rotoren für Refiner äusserst kostspielig ist.
Auch ist zu berücksichtigen, dass im Regelfall nicht sichergestellt werden kann, dass die Giessmaterialien ihre Eigenschaften beibehalten, nachdem sie
<Desc/Clms Page number 2>
zu Statoren und Rotoren gegossen worden sind, mit der Folge, dass oft zu bemerken ist, dass die einzelnen Messer leicht ausbrechen, unerwünscht hart und nicht elastisch sind und ausserdem zu Korrosion neigen. Dabei bedarf es nicht einmal des ergänzenden Hinweises auf die Schwierigkeit des durchzuführenden Giessvorganges bei komplizierten Formgebungen der Messer und der erforderlichen Nachbearbeitung der Werkstücke nach dem
Giessen.
Erfolgt keine exakte Herstellung der bemesserten Statoren und Rotoren, dann kann keine exakte
Mahlung der Papierfaserstoffe vorgenommen werden, es können also die erwünschten Eigenschaften des aufbereiteten Stoffes allenfalls unter schwierigsten Bedingungen erzielt werden.
Bei den bisher bekannten Refinern mit angeschweissten Messern war eine Wiederverwendung der Refmer durch Abdrehen der abgenutzten Messer möglich. Im Hinblick auf eine notwendige Festigkeit wurden die Messer beiderseits mit dem Grundkörper verschweisst. So zeigt ein Ausführungsbeispiel, dass Messer und Schweissnähte den eigentlichen Grundkörper vollkommen bedecken. Da für den Schweissvorgang selbst durch die erforderliche Winkellage der Elektroden ein gewisser Mindestabstand zwischen benachbarten Messern eingestellt werden muss, ergibt sich zwangsläufig eine Begrenzung bei dieser Art der Bemesserung (Messerbild). Da man die Ansicht vertrat, dass sich beim Messermaterial infolge der Wärmebeeinflussung durch das Schweissen eine
Gefügeveränderung vollzog, hat man weiters die Messer mit T-bzw. L-Querschnitt ausgeführt.
Dies brachte wieder eine Reduktion der möglichen Anzahl der im Grundkörper befestigbaren Messer mit sich. Sämtliche oben genannten Ausführungen brachten einen relativ hohen Elektrodenverbrauch mit sich, was ungünstig auf die Gesamtkosten wirkt.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen Stator und Rotor von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen zu schaffen, durch welchen die erwähnten Nachteile vermieden werden. Die Erfindung soll insbesondere die Möglichkeit bringen, auf möglichst einfache Art und Weise der Bemesserung dieser Refinerteile die verschiedenartigsten Anordnungen, Ausführungsformen und Formgebungen zu geben, die von so vielen Faktoren abhängig sind, von welchen in diesem Zusammenhang nur das erwünschte Gefüge und die Geschlossenheit des Papierblattes als einer der bereits genannten Faktoren wiederholt sei.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Messer entlang einer ihrer beiden Kanten in an sich bekannter Weise angefasst und mit dem Grundkörper verschweisst sind und jedes Messer mit Abstand von der Schweissnaht des angrenzenden Messers angeordnet ist.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor.
Es zeigen : Fig. l in Perspektivansicht die bevorzugte erfindungsgemässe Ausführungsform eines Rotors für einen Kegelrefiner, bevor die Bemesserung aufgebracht ist, Fig. 2 in Perspektivansicht den dem Rotor-Grundkörper nach Fig. l entsprechenden Stator-Grundkörper, gleichfalls bevor die Bemesserung aufgebracht ist, Fig. 3 in Perspektivansicht den Grundkörper eines Scheibenrefmers, bevor die Bemesserung aufgebracht ist, Fig. 4 in Perspektivansicht einen erfindungsgemäss bemesserten Rotor und einen bemesserten Stator, bei welchen die einzelnen Messer durch die Verwendung dieser Teile in einem Kegelrefiner einem starken Verschleiss unerworfen worden waren, zur Erläuterung der ermöglichten Wiedergewinnung dieser Messer, die Fig. 5 bis 7 in Perspektivansichten die den Fig.
l bis 3 entsprechenden Teile im Zeitpunkt des Anschweissens der einzelnen Messer, die Fig. 8 bis 10 Perspektivansichten von jeweils einem Rotor mit zugeordnetem Stator für einen Kegelrefiner zur Veranschaulichung der ermöglichten unterschiedlichen Bemesserung dieser Teile, die Fig. l l bis 16 Perspektivansicht bzw. Draufsicht unterschiedliche, ermöglichte Ausführungen der Bemesserung der Scheiben von Scheibenrefmern, teilweise ein geschlossenes System, teilweise ein offenes System und teilweise ein geschlossenes und unterbrochenes System zeigend, die Fig. 17 bis 18 Schnittdarstellung durch einen Kegel- bzw. durch einen Scheibenrefmer und Fig. 19 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Wechselwirkung von mittlerer Faserlänge und Hydradationsgrad des Faserstoffes während des Mahlvorganges in Refinern bekannter Ausführungsform.
Für das Verfahren zum Herstellen des bemesserten Stators und des gleichfalls bemesserten Rotors von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen ist der erste Verfahrensschritt in der Herstellung von kegeligen bzw. scheibenförmigen Grundkörpern zu erblicken. Diese Grundkörper werden für den Kegelrefiner-Stator und-rotor aus trapezförmigen Stahlplatten-Segmenten hergestellt, die einer spanlosen Formgebung unterworfen werden, um aus ihnen hohlkegelstumpfförmige Mantelsegmente-l bzw. 2--, bestimmt für den Rotor gemäss Fig. l bzw. für den Stator gemäss Fig. 2 zu bilden.
Die einzelnen Mantelsegmente werden dann durch Schweissraupen--3--zur Bildung eines kegeligen Körpers miteinander verbunden, dessen Konizität, wie ohne weiteres erkennbar, für die einzelnen Bauarten variiert werden kann. Um die Konizität dieser Refmerteile zu bewahren und sie vor einer Verformung während des Mahlvorganges zu schützen, kann der Rotor-Grundkörper mit zwei Ringkörpern --4, 5-- endseitig und gegebenenfalls mit einem weiteren Ringkörper--7'- (s. Fig. 2, 19) mittig versteift sein, analog kann der Stator-Grundkörper mit Ringkörpern - -6, 6'und 7-- versteift sein.
Diese Ringkörper stehen mit den Oberflächen der Refinerteile in Berührung, welche mit keiner Bemesserung versehen werden, sie sind vorzugsweise mit den Grundkörpern fest verbunden, insbesondere verschweisst. Fig. 3 zeigt einen scheibenförmigen Grundkörper--8-für einen Scheibenrefiner,
<Desc/Clms Page number 3>
der mit einer zentralen Öffnung --9-- versehen ist, dieser Grundkörper kann einstückig sein oder aus miteinander verschweissten Segmenten bestehen, wobei sich für ihn wie für die Grundkörper nach den Fig. l und 2 rostfreier Stahl oder Kohlenstoffstahl als Material am besten eignet.
Um diesen scheibenförmigen Grundkörpern gleichfalls eine ausreichende Steifigkeit zu geben, kann ihre nicht mit einer Bemesserung zu versehende Oberfläche mittels einer geeigneten Auftragsschweissung versehen oder es kann in sonstiger Art und Weise eine entsprechende Versteifung vorgenommen werden.
Bevor die Bemesserung auf die wie vorbeschrieben hergestellten Grundkörper der Refinerteile aufgebracht wird, werden diese Grundkörper spanabnehmend bearbeitet, um ihre eine Oberfläche, auf welche die Bemesserung aufzubringen ist, gleichförmig zu glätten.
Die einzelnen, durch ein Kaltwalzen vorbereiteten Messer werden nunmehr gemäss der Darstellung nach den Fig. 5 bis 7 mit den geglätteten Oberflächen der vorbereiteten Grundkörper verbunden, u. zw. durch Schweissen, wobei sich eine Elektroschweissung mit Elektroden empfiehlt, die aus dem gleichen Material wie die Messer bestehen. Für diese Verschweissung der einzelnen Messer--15--mit den Grundkörpern werden sie angefast wie bei--17--angedeutet, um die an sie und an die Oberfläche der Grundkörper anzulegende Schweissraupe - nicht zu weit über die Seitenfläche der Messer vorstehen zu lassen.
Bei dem Verschweissen der einzelnen Messer mit den Grundkörpern ist wegen deren relativ kleiner Dicke auch darauf zu achten, dass es zu keinem Verwerfen der Grundkörper kommt, es empfiehlt sich daher, zum Erreichen einer geeigneten Temperaturverteilung die einzelnen Messer überkreuz anzuschweissen, um dadurch örtliche überhitzungen zu vermeiden und die Temperatur gleichförmig auf einen Wert von maximal etwa 100 C zu halten. Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen das Anschweissen der einzelnen Messer an den kegeligen Rotor-Grundkörper bzw.
Stator-Grundkörper eines Kegelrefmers und Fig. 7 veranschaulicht das Anschweissen der einzelnen Messer an einen scheibenförmigen Grundkörper eines Scheibenrefmers.
Nachdem die Grundkörper mit ihrer Bemesserung versehen worden sind, werden sie mittels geeigneter Methoden einer Materialprüfung unterzogen, bei welcher insbesondere nachgeprüft wird, ob die Statoren und Rotoren lecksicher sind, ob die an die einzelnen Messer angelegten Schweissraupen eine ausreichende Festigkeit aufweisen, ob die Körper sich nicht verworfen haben usw. überprüft werden also alle möglichen Fehlerquellen, die eventuell einen Einfluss auf den Mahlvorgang nehmen könnten. Ist diese Überprüfung durchgeführt worden, dann wird die Bemesserung der Statoren und Rotoren spanabnehmend bearbeitet und anschliessend erfolgt noch eine Reinigung der Mahlspalte vorzugsweise mittels Sandstrahlen, um dadurch eventuelle Schweissgrate zu entfernen.
Abschliessend erfolgt dann eine nochmalige überprüfung ihrer Rotationssymmetrie bei einer Drehzahl in der Grössenordnung von etwa 3600 U/min und gegebenenfalls ein Auswuchten.
Es bedarf in diesem Zusammenhang keines näheren Hinweises, dass analog des vorbeschriebenen Herstellungsverfahrens der Statoren und Rotoren von Refinern einer Wiederverwertung zugeführte Grundkörper nach dem erwähnten Glätten ihrer einen Oberfläche mit einer neuen Bemesserung versehen werden können, was gegenüber herkömmlichen Giessverfahren den Vorteil einer Materialersparnis in der Grössenordnung zwischen 60 und 70% bringt, da die Bemesserung etwa 30% des Gesamtgewichtes eines Rotors bzw. Stators ausmacht.
Gegenüber dem Vorbekannten bringt der Erfindungsgegenstand insbesondere den ohne weiteres erkennbaren Vorteil, dass ohne grosse Schwierigkeiten die verschiedenartigsten Anordnungen und Formgebungen für die einzelnen Messer gewählt werden können, und dass insbesondere der Abstand zwischen den einzelnen Messern ohne Schwierigkeit in einem Mass reduziert werden kann, das mittels Giessen und den bekannten Anschweissverfahren keinesfalls zu erreichen ist. Die Fig. 8 bis 16 zeigen nur einige mögliche Anordnungen und Formgebungen von Messern der unterschiedlichsten Breiten und der unterschiedlichsten Grössen des Mahlspaltes, wobei erkennbar ohne grosse Schwierigkeiten geschlossene Systeme, offene Systeme, Fliessbremsen, überläufe usw. geschaffen werden können, um damit den unterschiedlichsten Faktoren gerecht zu werden.
Die Bemesserung kann also individuell gewählt werden, und es ist damit in einem zuvor nicht gekannten Ausmasse die Möglichkeit geschaffen, dem Faserstoff jedes erdenkliche Mass im Längen- und Dickenverhältnis, jeden erdenklichen Hydratationsgrad, jede erdenkliche Oberflächenentwicklung, Plastizität und andere Eigenschaften als Voraussetzung für eine Faserbindung im Papier und viele andere Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, Dichte, Saugfähigkeit, Luftdurchlässigkeit, Transparenz u. a. zu verleihen, um dadurch eine Vielzahl erwünschter Gefüge des Papierblattes zu gewährleisten.
Die Fig. 17 und 18 zeigen jeweils im Schnitt einen Kegelrefiner bzw. einen Scheibenrefiner mit einem erfindungsgemässen Stator und zugeordnetem Rotor. Diese beiden Refinerteile sind im Betrieb des Refmers koaxial zueinander angeordnet und der Stator-19-umfasst als feststehender Aussenteil beim Kegelrefiner den drehenden Rotor-18--. Die einander zugewandten Oberflächen dieser beiden Refmerteile sind jeweils mit einer Bemesserung --15-- versehen und ihr Grundkörper ist mit Ringkörper--6, 6', 7 bzw. 4,5, 7'-- versteift. Der Betrieb solcher Refiner kann als bekannt vorausgesetzt werden, weshalb es diesbezüglich keiner näheren Ausführungen bedarf.
Der Papierfaserstoff wird am kleineren Kegeldurchmesser eingeführt und tritt infolge hydraulischen Druckes und wachsender Zentrifugalkraft unter Einfluss des zunehmenden Kegeldurchmessers am grösseren Durchmesser wieder aus. Dieser Vorgang kann, falls erforderlich, mehrfach wiederholt werden, in welchem Zusammenhang nochmals zu erwähnen wäre, dass sich das Herstellungsverfahren
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1