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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mahlen faseriger Suspensionen, wie Scheibenmüh- le, mit zwei in ebenen Flächen gegeneinander angeordneten Messerträgern, wobei mindestens ein
Träger bei seiner Funktionstätigkeit rotiert und die Messerträger mindestens teilweise in Blöcke und die Blöcke in Gruppen angeordnet und durch Hauptverteilungskanäle sowie Hilfsverteilungs- i kanäle für die Suspension voneinander getrennt sind, wobei die Messer eines Blockes und einer
Gruppe gegenseitig parallel und zu den Messern einer andern Gruppe in einem Winkel angeord- net sind.
Bei allen derzeitigen Mahlvorrichtungen mit Messern stehen die Komponenten des Vektors der Rotorumfangsgeschwindigkeit, die durch Zerlegung dieses Vektors in Richtung der Messerkante I des Stators und in Richtung der Messerkanten des Rotors entstehen, gegeneinander bezüglich der
Grösse in einem Verhältnis von Rotorkomponente zur Statorkomponente, das 1 bis 1, 4, meist jedoch zwischen 1 und 1,2 beträgt.
Daraus folgt, dass zwischen den Messern des Stators und jenen des Rotors nur eine gerin- ge Relativbewegung in Richtung der Kante eines der Messer zustandekommt, also nur eine gerin- ge tangentiale oder Schneidebewegung. Es handelt sich mehr um einen Hieb, mit einem verhält- nismässig kurzen Kontakt Faser-Messerkante und diese Bewegung muss kraftvoll energisch ausge- führt werden, um ihre Funktionsarbeit zu verrichten.
Bekannte konstruktive Anordnungen von Messern haben ferner den Nachteil, dass die Nuten zwischen einzelnen Messern als Kanäle einer Zentrifugalpumpe mit hohem Fördereffekt wirken.
Dies bedeutet für die Verarbeitung der Fasern eine Arbeit, die keinen Nutzen bringt und somit eine überflüssige Arbeit der Anordnung darstellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Dies wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass die
Messer des einen Messerträgers gegenüber den Messern des andern Messerträgers in einem Winkel von 0 bis 900, vorzugsweise 30 bis 60 , angeordnet sind, wobei die Messer eines Messerträgers in einem Winkel von 50 bis 90 , vorzugsweise 70 bis 80 , zum jeweiligen Radius geneigt sind und mindestens auf einem Träger jede Gruppe der Messer mindestens durch zwei Hauptverteilungs- kanäle und mindestens durch einen Hilfsverteilungskanal abgegrenzt ist, und dass die Messer in einem Abstand von 0, 1 bis 1,5 mm angeordnet sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, dass die Hilfsverteilungskanäle die Messer- blöcke längs der längeren Umfangskanten derselben abgrenzen und zusammen mindestens zwei
Hauptverteilungskanäle gegenseitig verbinden, die die Messerblöcke an den Stellen der kürzeren
Umfangskanten abgrenzen, wobei die Hauptverbindungskanäle regelmässig grössere Abmessungen be- sitzen als die Hilfsverteilungskanäle.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird die Schöpfwirkung der Bemesserung durch die bezüglich der Schöpfwirkung ungünstige Lage und für die Beförderung der Suspension ungeeigne- te Grösse der Lücke zwischen den Messern auf ein Minimum beschränkt. Ferner wird die Verweil- zeit der Fasern in der Bemesserung erhöht, die Zahl der Kontakte einer Faser mit Messerkanten und Flächen, die Gleichförmigkeit des Verarbeitens der Fasern und die Möglichkeit einer scho- nenden Behandlung der Fasern werden erhöht, der Kontakt der Faser mit der Messerkante wird verlängert und die Art des Kontaktes der Faser mit dem Wasser wird geändert.
Es ist möglich, durch Versuche zu beweisen und es wurde an einer betriebsmässigen Vor- richtung bestätigt, dass mit der erfindungsgemässen Bemesserung bei einer Fibrillierausführung ein spezifischer Energieaufwand auch unterhalb 6 kMh/t SR zu erzielen ist. Das bedeutet wenigstens eine 25%ige Energieeinsparung für das Mahlen gegenüber dem derzeitigen Aufwand in Mahlvorrichtungen. Die Bemesserung zeigt bei Betriebsdrehzahl 1000/min einen sogenannten Blindaufwand der Energie von etwa 15% der zugeführten Leistung der Mahlvorrichtung bei maximaler Belastung, das ist etwa die Hälfte gegenüber bestehenden Stirnmahlvorrichtungen. Bei Betriebsversuchen wurde festgestellt, dass für den Antrieb eine Mahlvorrichtung mit erfindungsgemässer Bemesserung ein Antriebselektromotor mit einer etwa 60%igen Leistung derzeitiger Antriebseinheiten genügen wird.
Bei der Verwendung für ein bestimmtes Programm der Papierindustrie stellt dies eine Ersparnis an elektrischer Energie dar.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der ruhige Gang. Der Pegel des
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alsArbeitsspalt-8-- verlässt sie die Maschine über den Austritt --10--.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet ähnlich wie die Mehrzahl bestehender Mahlma- schinen nach dem Prinzip der mechanischen Wirkung der Messer auf die mit diesen in Kontakt kommenden Fasern. Die Fasern werden hier gequetscht, an der Oberfläche abgerieben, gerissen und geschnitten dank dem gegenseitigen Vorbeiführen von Messern am Stator (fester Teil) und am
Rotor (drehbarer Teil), wobei die Entfernung zwischen den Messern des Stators und Rotors in
Augenblicken ihrer Begegnung so klein ist, dass die Zellulose- und Holzfasern in der erwähnten
Art verarbeitet werden.
Alle bestehenden Mahlbemesserungen sind dadurch gekennzeichnet (s. Fig. l), dass Komponen- ten V r und Vs des Vektors-V-- der Rotorumfangsgeschwindigkeit, die durch Zerlegen des Vektors der Rotorumfangsgeschwindigkeit in Richtung der Kante des Statormessers und in Richtung der
Kante des Rotormessers bei ihrer Begegnung entstehen, der Grösse nach in einem Verhältnis
Vr : Vs - 1 bis 1, 4, überwiegend jedoch 1 bis 1, 2 stehen.
Daraus folgt, dass zwischen den Messern des Stators und des Rotors nur eine geringe Relativbewegung in Richtung der Kante eines der Messer vor sich geht, also nur eine kleine Tangentialoder Schneidebewegung. Es handelt sich mehr um eine Hiebbewegung.
Demgegenüber kennzeichnet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung, die vor allem für eine Fibrillierwirkung bei der Verarbeitung der Fasern bestimmt ist, und die sich von bestehenden Vorrichtungen dadurch unterscheidet, dass die Bemesserung für eine Arbeitsweise bei höheren Verhältnissen konstruiert ist, wo das Verhältnis Vr : Vs im Bereich von 1,5 bis 3 liegt. Es entsteht somit eine wesentliche gegenseitige Tangentialbewegung der Messer in Richtung einer der Kanten, d. h. ein höherer Effekt eines äusseren Zerreibens und einer inneren Plastifikation der Fasern (innere Fibrillation), ohne mehr zugeführte Leistung zu beanspruchen.
Ein weiteres Kennzeichen des Unterschiedes bestehender und erfindungsgemässer Bemesserungen ist ein sehr scharfer Winkel ss des Vektors --V-- der Rotorumfangsgeschwindigkeit und der Richtung der Rotormesserkante --V r -. Dieser Winkel liegt im Bereich von 0 bis 450, vorteilhaft von 10 bis 200. Dadurch wird eine geringe Schöpfwirkung der Bemesserung und somit auch eine geringe sogenannte Blindleistung der Mühle erzielt, u. zw. auch bei höherer Betriebsdrehzahl, z. B. bei 1500 Umdr/min bei einer Bemesserung eines Durchmessers von 500 mm. Ausserdem wird die Verweilzeit der Fasern in der Bemesserung erhöht. Es besteht eine längere Durchflussbahn. Es wird somit auch die Zahl der Kontakte einer Faser mit Messerkanten und Flächen bei einem Durchgang erhöht.
Es steigt somit die Mahlwirkung und das Verarbeiten der Fasern ist gleichförmiger, da bei der längeren Verweilzeit eine geringere Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Fasern unverarbeitet durch die Mühle durchkommen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung, die besonders für eine hohe Kürzungswirkung bei der Verarbeitung von Fasern bestimmt ist, also für ein Queraufteilen der Fasern, bleibt, was das Ver-
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dere Vorteile gekennzeichnet, welche aus dem erwähnten spitzen Winkel zwischen der Richtung der Rotorumfangsgeschwindigkeit und der Rotormesserkante folgen, nämlich die geringe Blindleistung und lange Durchflussbahn der Fasern.
Eine Gruppenanordnung der Messer zu Gruppen --S-- in einem Kreissektor, ist in Fig. 2 der Zeichnungen angegeben. In einem Sektor sind die Messer vorteilhaft gegeneinander parallel. Die Messergruppen werden abwechselnd durch einige kleinere und einen grösseren Spalt gebildet. Die Spalte zwischen parallelen Messern einer Gruppe dienen vor allem zum Bilden der Messerkanten und nicht zum Fördern der Suspension durch die Bemesserung.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Beispiel 1 : Fig. 2A und 2B zeigen einen Teil einer erfindungsgemässen Bemesserung, u. zw.
Fig. 2A für den Rotor, Fig. 2B für den Stator. Da die Messer in jedem Sektor gegenseitig parallel sind, ist es bei Anwendung einer spanabhebenden Bearbeitungstechnologie vorteilhaft, die Bemesserung zu Sektoren a aufzuteilen und jeden Sektor separat mittels eines Gruppenwerkzeuges zu bearbeiten. Jeder Sektor wird dabei separat an eine Stator- oder Rotorplatte oder Kegel befestigt, vorteilhaft mittels von zwei oder mehr Schrauben von der hinteren Seite der Bemesserung.
Die Spalte --R-- dient zum Verteilen der Suspension zwischen den Messergruppen --S-- und
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den Messersektoren a und deren Abmessungen entsprechen ordnungsgemäss den Abmessungen der Spal- te-M-, die die einzelnen Messergruppen --B-- unterteilen. Die Spalten --M-- stellen die Haupt- verteilungskanäle der Suspension während ihrem Durchfluss durch die Bemesserung vor. Die Suspen- sion strömt auch teilweise über Spalte --H-- zwischen den Messern einer Gruppe, vor allem bei einem Typ der Bemesserung für Erzeugung durch Guss und für eine Kürzungsmahlwirkung und von hier wird der Suspensionsfilm, der zwischen Messern des Stators und Rotors gebildet wird, er- gänzt.
Die Entfernung --H-- zwischen den Messern beträgt 0. 3 bis 6 mm, für eine Fibrillierbemesse- rung beträgt sie vorteilhaft 1 mm. Die Breite --T-- der Messer wird minimal gewählt, da dies der
Wirkung nach eine wenig ausschlaggebende Abmessung ist und beträgt 0, 1 bis 2, 5 mm, vorteilhaft 1 bis 1,5 mm.
Die Stator- und Rotormesser schliessen miteinander je nach den technologischen Bedürfnissen einen Winkel von 0 bis 650 ein, bei einer Fibrillierbemesserung vorteilhaft 15 bis 450 in Abhän- gigkeit von der Stelle wo gemessen wird. Die Messersektoren a werden vorteilhaft gleich gross gewählt.
Beispiel 2 : In Fig. 3A und 3B ist ein Teil einer erfindungsgemässen Bemesserung in Ausfüh- rung A für den Rotor und B für den Stator für eine kreisförmige Anordnung der Messergruppen --S-- dargestellt. Die Spalten zwischen Messergruppen --S-- werden dann nicht durch parallele, sondern gegeneinander geneigte Messergruppen --S-- gebildet, welche sie begrenzen, wobei die Breite der
Spalte M, 1 bis M 2 ist. Die Messer einer Messergruppe --S-- sind vorteilhaft parallel. Der Kreisring der Breite v hat vorteilhaft eine unterschiedliche Breite v l'V 2.... bis vn, wobei v 1 kleiner als vs ist, usw.
Der Neigungswinkel der Messer im ganzen Kreisring des Stators und Rotors ist vor-
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die Spalte --H-- zwischen Messern vorteilhaft etwa 50% grösser als bei der Anordnung nach Fig. 2B.
Beispiel 4 : Eine weitere Abänderung der erfindungsgemässen Bemesserung ist eine Ausführung, bei der die Abmessungen-M, H, T, S und R-gemäss Fig. ZA im ganzen Messersektor a nicht gleich sind.
Beispiel 5 : Fig. 4A und 4B zeigen eine Abänderung der Ausführung, wo die Kanäle --M-- für die Verteilung der Suspension eine andere Neigung als die Messer haben. Diese Lösung hat den Vorteil, dass auch bei stark radialer Richtung der Messer, die Verteilerkanäle --M-- in einer Lage bleiben, die mit Rücksicht auf die Schöpfwirkung und auf die Verweilzeit der Suspension in der Bemesserung vorteilhaft ist.
Beispiel 6 : Fig. 5A und 5B zeigen ein Ausführungsbeispiel der Bemesserung mit in sich geschlossenen Arbeitskanten der Messer in Kurvenform, die überwiegend als geeignete Öffnungen oder Erhebungen an der Hauptmasse des Stators oder Rotors ausgeführt sind.
Die Messergruppen --S-- sind wieder durch Kanäle --R und M-- für die Hauptverteilung der Suspension in der Bemesserung geteilt. Die Arbeitskanten sind vorteilhaft kreisförmig mit Durchmessern vorteilhaft bis 5 mm.
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