AT393519B - Zerkleinerungs- bzw. mahlelement fuer trommelrefiner - Google Patents

Description

AT 393 519 B

Die Erfindung betrifft ein Zerkleinerungs- bzw. Mahlelement für Trommelrefiner zur Zerkleinerung bzw. zum Mahlen von Faserstoffmaterial mit einem motorgetriebenen Rotor, das am Rotormantel befestigbar ist, wobei vorzugsweise wenigstens eine Zerkleinerungs- bzw. Mahlelemente aufweisende zur Rotorachse geneigte bzw. hiezu etwa normal stehende Rotationsfläche mit von der Materialzufuhr weg zunehmendem Durchmesser sowie gegebenenfalls bei Vorhandensein von mindestens zwei Zerkleinerungselemente o. dgl. auf weisenden zur Rotorachse geneigten bzw. hiezu etwa normal stehenden Rotationsflächen solche mit gegenläufiger Neigung zur Rotorachse vorhanden ist bzw. sind und wobei vorzugsweise die zur Rotorachse geneigten Mahlspalte zwischen Zerkleinerungs- bzw. Mahlelementen des Rotormantels sowie entsprechende Gegenzerkleinerungs- bzw. -mahl-elemente der Gehäuseinnenwände wenigstens teilweise verstellbar sind, und wobei im Abstand von der Materialzufuhr die am Rotormantel vorgesehenen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen und gegebenenfalls der sie tragende Rotormantel Kanäle bzw. Bohrungen zur Dampfabfuhr aufweisen, welche die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen und gegebenenfalls deren Träger durchqueren und mit einem Ende im Arbeitsbereich der Zerkleinerungs- bzw. Mahlelemente, welche an den Rotationsflächen vorgesehen sind, sowie mit einem anderen Ende in etwa normal zu den Dampfabfuhikanälen bzw. Dampfabfuhrbohrungen verlaufende Kanäle bzw. Bohrungen münden sowie zweckmäßig mit Hohlräumen im Gehäuse in Verbindung stehen. Derartige Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen unterliegen einer Abnutzung. Dies ist z. B. dann besonders der Fall, wenn die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen kegelig ausgebildet sind. Solche Flächen müssen daher während der Verwendung solcher Trommelrefiner wiederholt »neuert werden, um eine entsprechende Zerkleinerungs- bzw. Mahlleistung sicherzustellen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß besonders günstig dadurch erreicht, daß das bzw. die Zerkleinerungs- bzw. Mahlelement(e) als Zylindersegment(e) ausgebildet ist bzw. sind, das bzw. die auf der der Rotorachse zugewandten Seite Verankerurigsfortsätze mit hammerkopfartigem Querschnitt aufweisen, die in entsprechende Rotomuten mit hammerkopfartigem Querschnitt einbringbar sind und daß diese Zylindersegmente der Dampfableitung dienen. Solche Segmente besitzen zwei Hauptvorteile: Einerseits können sie verhältnismäßig einfach in und aus entsprechenden Rotomuten geschoben werden, wobei z. B. Keile zur festen Verankerung benützt werden und zum Lösen wieder zu entfernen sind. Anderseits ist es möglich, auch nur einzelne Bereiche der Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen am Rotormantel auszuwechseln, die weniger abgenutzten Mahlflächenteile mit den sie tragenden übrigen Zylindersegmenten also am Rotor weiter zu belassen und weit»' zu benutzen. Auf diese Weise wird die Mahlleistung bei gleichzeitiger ökonomisch» Nutzung der Maschinenteile optimiert, wozu zusätzlich die gleichzeitig ermöglichte günstige Dampfäbfuhr ihren beachtlichen Beitrag leistet

Die Must» der Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen selbst können in der verschiedensten Weise gestaltet w»-den, wobei Rippen bzw. Zähne od. dgl. in Frage kommen. So können Nuten und Rippen vorgesehen werden.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung können zwecks Halterung des bzw. der Zylinderseg-ment(s)(e) am Rotormantel im Querschnitt hammerkopfartige Rippen vorgesehen werden, die jeweils zwei benachbarte Segmente kontaktieren. Ein besonders sicherer Sitz der Zylindersegmente im Betrieb läßt sich erreichen, wenn die Übergangsflächen zwischen den Hammerköpfen und den Hammerkopfstielen Ebenen sind, von denen jede mit der Hammerkopfsymmetrieebene einen zur Rotorachse hin offenen gleichen spitzen Winkel, allerdings im entgegengesetzten Sinne, einschließt. Dies» Effekt läßt sich verstärken, wenn im verankerten Zustand die Seitenflanken der Zylindersegmente im außerhalb d» Hammeiköpfe befindlichen Bereich in radial zur Rotorachse verlaufenden Ebenen angeordnet sind, wobei sich die Seitenflanken benachbarter Zylindersegmente berühren.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Refiner mit radialer Materialzufuhr, Fig. 2 in dazu vergrößertem Maßstab einen schematischen Schnitt entlang der Ebene (A-B) d» Fig. 1 zeigen. Fig. 3 gibt in weiter v»größerter Form die Erfindung in einem ähnlichen Schnitt wie Fig. 2 wieder.

Es handelt sich dabei um einen Trommelrefiner mit einem zylindrischen, beidseitig gelagerten Rotor (1), an dem Mahlplatten (2) angebracht sind, durch die die Mahlzone zunächst achsparallel gestaltet und hierauf zur Horizontalen leicht geneigt ist Auf in horizontaler Richtung verstellbaren Statorringen (3) sind Gegenmahlplatten (4) vorgesehen. Die Hackschnitzel werden über Schnecken in der (den) radial gerichteten Materialzu-fuhr(en) (5), von denen zwei oder mehr gleichmäßig verteilt am Umfang des Trommelrefiners vorgesehen sein können, diesem zugeleitet; dabei werden die Hackschnitzel in der achsparallelen Vorzerkleinerungszone (6) nach beiden Seiten verteilt und im wesentlichen in der zur Rotorachse geneigten Mahlzone (7) zerfasert. Von dieser Zone führen Kanäle (8) senkrecht zur Rotorachse zu (einem) Sammelkanal(älen) (9). Durch dieses Kanalsystem gelangt der Dampf in einen Hohlraum (10) des Refin»gehäuses, von wo er gemeinsam mit dem Fasermaterial bei (11) austritt und zu einem nachfolgenden Druckzyklon für eine Rückgewinnung der Wärme geführt und somit abgeschieden werden kann. Die gleichen oder ähnliche Kanäle (8), (9) sind zweckmäßigerweise auch auf beiden Rotorseiten vorgesehen. Die Mahlplatten (2) sind gemäß der Erfindung aus Segmenten (2*) aufgebaut (Fig. 2!). Eine Ausführung mit der Praxis besonders angepaßten Größenverhältnissen zeigt Fig. 3. Es sind Verankerungsfortsätze (12) in entsprechenden Rotomuten (13) mit hammerkopfartigem Querschnitt für die einzelnen Mahlplattensegmente (2') vorgesehen. Hi» sind zwecks Bildung der Zerkleinerungs- bzw. Mahlfläche am Rotor (1) das bzw. die Zerkleinerungs- bzw. Mahlsegment(e) (2') an der von d» Rotorachse abgewandten Fläche mit etwa achsparallelen Rippen (2") bzw. Nuten (2"') ausgestattet. Außerdem sind zwecks Halterung des bzw. der Zylindersegment(s)(e) (2') am Rotormantel im Querschnitt hammerkopfartige Rippen (13') vorge- -2-

AT 393 519 B sehen, die jeweils zwei benachbarte Segmente (2') kontaktieren. Die Verankerung der Segmente wird besonders günstig gestaltet, wenn die Übeigangsflächen (12'), (13") zwischen den Hammerköpfen und den Hammerkopfstielen Ebenen sind, von denen jede mit der Hammerkopfsymmetiieebene (12") einen zur Rotorachse hin offenen gleichen spitzen Winkel, allerdings im entgegengesetzten Sinne, einschließt. Dies wird noch verbessert, wenn im verankerten Zustand die Seitenflanken (2IV), (2V) der Zylindersegmente (2') im außerhalb der Hammerköpfe (12) befindlichen Bereich in radial zur Rotorachse verlaufenden Ebenen angeordnet sind, wobei sich die Seitenflanken benachbarter Zylindersegmente berühren. Die entsprechenden übrigen Teile dieser Darstellung tragen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß einerseits eine ökonomische Nutzung der Mahlflächen «reicht wird und anderseits der Dampf direkt am Ort sein«- Entstehung und damit bei höchstmöglichem Druck abgeführt wird. Eine Rückströmung des Dampfes und damit Behinderung der Hackschnitzelzufuhr od. dgl. wird dadurch weitgehend vermieden. Durch die senkrecht zur Rotorachse angebrachten Kanäle (8) wird eine gute Abscheidung von Dampf und gegebenenfalls dessen Trennung vom Feststoff erzielt und ein Verstopfen der Kanäle verhindert. Die gute Abführung des Dampfes erlaubt nicht nur eine Rückgewinnung des Dampfes bei möglichst hohem Druck, sondern auch - bezogen auf die zur Verfügung stehende Mahlfläche - einen höheren spezifischen Energieeinsatz.

Das zu zerkleinernde Material gelangt aus den radialen oder tangentialen Materialzufuhren (5) in einen den Rotor (1) außen umschließenden Ringraum (14) innerhalb des Gehäuses (15) der Vorrichtung. Dieser Ringraum (14) steht innen mit einem ringförmigen Materialeinführungsspalt (16) in Verbindung, der in der queraxialen Mittelebene der Vorrichtung bzw. deren Gehäuses zwischen den achsparallelen (6) und damit zwischen den zur Rotorachse geneigten Zeikleinerungs- bzw. Mahlflächen (7) vorgesehen ist

In dem vorzugsweise horizontal geteilten Refinergehäuse (15) ist der zylindrische Rotor (1) beidseitig in Lagern (101), (102) gelagert, wobei je nach Durchmesser, Kapazität und Drehzahl Wälz- oder Gleitlager, insbesondere Kippsegmentgleitlager, eingesetzt werden können. Die Rotorwellenenden sind gegen Axialverschiebung gesichert in den Lagerteilen (103), (104) bzw. (105) der Lager (101), (102) gelagert. Es kann auch eine schwimmende Lagerung vorgesehen werden. An dem Rotor (1) sind in der Zone (6) Mahlplatten (106) und in der Zone (7) Mahlplatten (107) angebracht, wobei die entlang eines zylindrischen Mantelteils angeordneten Mahlplatten (106) zur Vorzerkleinerung der Hackschnitzel und die mit der Rotorachse einen Winkel einschließenden Mahlplatten (107) wird eine Neigung der Mahlzone zur Horizontalen zwischen 5 und 45°, vorzugsweise 15°, erreicht. Es können außerdem zusätzliche, zur Rotorachse stärker geneigte Mahlplatten vorgesehen werden, die sich an die Mahlplatten (107) anschließen. ln die axial verschiebbaren mit den Gegenmahlplatten (4) bestückten Statorringe (3) greifen radial mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete Exzenterbolzen (303) ein, die den Statorring (3) sowohl axial als auch radial exakt in der gewünschten Stellung fixieren. Der bzw. die Statorringe (3) müssen somit am Außenmantel nicht geführt werden und können gegenüber dem Gehäuse (15) Spiel haben.

Um den Mahlspalt zu verstellen, kann nur der Exzenterbolzen (303) über einen daran formschlüssig befestigten Hebel (304) und einen damit verbundenen Lenker (305) verdreht werden, wobei alle Lenk« eines Statorringes durch einen hydraulisch oder mechanisch z. B. durch die Verstellorgane bewegten Regelring (306) exakt gleichmäßig verstellt werden. Es ist auch eine gleichzeitige Verstellung beider Statoninge denkbar.

Die Regelringe (306) sind vorzugsweise - dem Gehäuse angepaßt - zweiteilig ausgefühit und werden durch geeignete, mit dem Gehäuse verbundene Rollenkörper geführt. Die Anordnung der Regelringe (306) erfolgt konzentrisch zum Statorring (3) und vorzugsweise über dem Schwenkbereich der Hebel (304).

Aufgrund der symmetrischen Anordnung der Statoninge (3) ist die Verstelleinrichtung ebenfalls symmetrisch zur Mittellinie angeordnet; die beiden Regelringe (306) können unabhängig voneinander verstellt werden, um Unterschiede in der Größe des Mahlspaltes beider Seiten, z. B. aufgrund ungleicher Wärmedehnungen von Gehäuse und Rotor, ausgleichen zu können.

Die Zuführung der Hackschnitzel erfolgt radial über eine bis vier Materialzufuhr(en) (5) mit Öffnungen am Umfang. Die Hackschnitzel werden, wie oben erwähnt, im horizontalen Mahlspalt vorzerkleinert und symmetrisch in beide Richtungen verteilt. Im gegen die Horizontale geneigten, verstellbaren Mahlspalt erfolgt die Zerfaserung des Holzes. Das Mahlgut gelangt dann in den Innenraum (10) des Refinergehäuses und wird bei (11) samt dem entstehenden Dampf ausgetragen.

Die Lager sind über Dichtungseinheiten (115) gegen den Dampf im Refinergehäuse abgedichtet. Am freien Wellenende (116) kann ein Motor, vorzugsweise ein Gleichstrommotor, mit wesentlich geringerer Leistung als der Hauptmotor installiert werden, so daß die Anfahrstromspitze verringert wird. Durch diese gegenüber den bestehenden Refinern geänderte Ausführung kann der Refiner mit Drehzahlen bis zu 3600 UpM betrieben werden.

Die Erfindung ist auch bei Refinern mit lotrecht stehend« Rotorwelle mit Vorteil einsetzbar. Auch das Zerkleinern anderer Fasermaterialien als Holz und sogar unter Umständen von Lederstücken ist damit gut durchführbar, wobei unter Umständen zum vorzerkleinerten Material Wasser oder andere Flüssigkeiten zuzusetzen sind. Es lassen sich vor allem folgende Vorteile bzw. Effekte bei Refinern od. dgl. realisieren: Eine Führung und Zentrierung des bzw. der äußeren Mahlplattentiäger(s) in Gestalt eines bzw. von Statorringes(en) durch radiale, über den Umfang verteilt angeordnete Exzenterbolzen und eine kontrollierte axiale Verschiebung des bzw. der Statoninges(e) mittels Exzenterbolzen, Hebel, Lenk« und Regelring(en). Ein Vorteil ist dabei außerdem eine -3-

Claims (5)

1. AT 393 519 B konzentrische Anordnung des(r) Regelringe(s) zum (zu den) Statorring(en), wobei diese Regelringe das Gehäuse umschließen: Dabei ist eine symmetrische Ausführung der Verstelleinrichtung für die beiden Statorringe sehr günstig. Eine Verstellung eines Regelringes bewirkt ein gleichmäßiges Verdrehen aller Exzenterbolzen, die mit dem gleichen Regelring in Verbindung stehen, und demzufolge eine exakte axiale Verlagerung des zugeordneten Statorringes, ohne daß ein Verklemmen od. dgl. eintreten kann. Es ist eine günstige Kraft-Weg-Übersetzung zu verzeichnen. Wegen der getrennten Regelringe ftir die einzelnen Statomnge läßt sich eine besondere Beherrschung der Mahlspalte bzw. deren Form bzw. Größe erreichen. Komplizierte hydraulische Verstellvorrichtungen werden somit vermieden. Die Materialzufuhr kann auch, z. B. an zwei Stellen, etwa tangential zum Rotor (1) in den Ringraum (14) erfolgen, aus dem dann das Material zu den Mahlplatten u. dgl. gelangt. Zur schwimmenden Lagerung des Rotors können in den Lagern hydrostatische Gleitlager vorgesehen werden. Die Lager sind wieder über Dichtungseinheiten gegen den Dampf im Refinergehäuse abgedichtet. PATENTANSPRÜCHE 1. Zerkleinerungs- bzw. Mahlelement für Trommelrefiner zur Zerkleinerung bzw. zum Mahlen von Faserstoffmaterial mit einem motorgetriebenen Rotor, das am Rotormantel befestigbar ist, wobei vorzugsweise wenigstens eine Zerkleinerungs- bzw. Mahlelemente aufweisende zur Rotorachse geneigte bzw. hiezu etwa normal stehende Rotationsfläche mit von der Materialzufuhr weg zunehmendem Durchmesser sowie gegebenenfalls bei Vorhandensein von mindestens zwei Zerkleinerungselemente od. dgl. aufweisenden zur Rotorachse geneigten bzw. hiezu etwa normal stehenden Rotationsflächen solche mit gegenläufiger Neigung zur Rotorachse vorhanden ist bzw. sind und wobei vorzugsweise die zur Rotorachse geneigten Mahlspalte zwischen Zerkleinerungs- bzw. Mahlelementen des Rotormantels sowie entsprechende Gegenzerkleinerungs- bzw. -mahl-elemente der Gehäuseinnenwände wenigstens teilweise verstellbar sind, und wobei im Abstand von der Materialzufuhr die am Rotormantel vorgesehenen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen und gegebenenfalls der sie tragende Rotormantel Kanäle bzw. Bohrungen zur Dampfäbfuhr aufweisen, welche die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen und gegebenenfalls deren Träger durchqueren und mit einem Ende im Arbeitsbereich der Zerkleinerungs- bzw. Mahlelemente sowie mit einem anderen Ende in etwa normal zu den Dampfabfuhrkanälen bzw. Dampfabfuhrbohrungen verlaufende Kanäle bzw. Bohrungen münden sowie zweckmäßig mit Hohlräumen im Gehäuse in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Zerkleinerungs- bzw. Mahlelement(e) als Zylindersegment(e) (2') ausgebildet ist bzw. sind, das bzw. die auf der der Rotorachse zugewandten Seite Verankerungsfortsätze (12) mit hammerkopfartigem Querschnitt aufweisen, die in entsprechende Rotomuten (13) mit hammerkopfartigem Querschnitt einbringbar sind, und daß diese Zylindersegmente (2') der Dampfableitung dienen.
2. 2. Zerkleinerungs- bzw. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Zerkleinerungs- bzw. Mahlsegment(e) (2') an der von der Rotorachse abgewandten Fläche mit Rippen (2") bzw. Nuten (2'") ausgestattet ist bzw. sind.
3. 3. Anordnung mit Zerkleinerungs- bzw. Mahlelementen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Rotormantel im Querschnitt hammerkopfartige Rippen (131) vorgesehen sind, die jeweils zwei benachbarte Segmente (2') kontaktieren (Fig. 3).
4. 4. Anordnung mit Zerkleinerungs- bzw. Mahlelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Obergangsflächen (12', 13”) zwischen den Hammerköpfen und den Hammerkopfstielen Ebenen sind, von denen jede mit der Hammerkopfsymmetrieebene (12") einen zur Rotorachse hin offenen gleichen spitzen Winkel, allerdings im entgegengesetzten Sinne, einschließL
5. 5. Anordnung mit Zerkleinerungs- bzw. Mahlelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im verankerten Zustand die Seitenflanken (2IV, 2V) der Zylindersegmente (2') im außerhalb der Hammerköpfe (12) befindlichen Bereich in radial zur Rotorachse verlaufenden Ebenen angeordnet sind, wobei sich die Seitenflanken benachbarter Zylindersegmente berühren (Fig. 2,3). Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-