AT511129A2 - Anordnung, Refiner und Verfahren - Google Patents

Abstract

Die Anordnung zur Lagerung eines Refiners weist auf: einen für die Achse (8) angeordneten Druckring (16), ein gegen den Druckring (16) angeordnetes hydrodynamisches Axiallager (14a, 14b), eine Axialachsbuchse (15), bezüglich welcher die Achse (8) mit ihrem Druckring (16) rotierend angeordnet ist und in der das besagte hydrodynamische Axiallager (14a, 14b) angeordnet ist. Die Anordnung umfasst weiterhin ein Vorspannelement (17, 17a, 17b) mit einem Gehäuse (22), welches in Bezug auf die Axialachsbuchse (15) befestigt ist, ein in dem erwähnten Gehäuse (22) angeordnetes Kontaktelement (24) und ein Übertragungsmittel (25), um das Kontaktelement (24) in Bezug auf das Gehäuse (22) des Vorspannelementes (17) zu verschieben, um eine Vorspannung in dem hydrodynamischen Axiallager (14a, 14b) zu erzielen. Die Anordnung weist weiterhin Betätigungsmittel (29) zur Einwirkung auf das Übertragungsmittel (25) zur Regulierung der Vorspannung während des Betriebes des hydrodynamischen Axiallagers (14a, 14b) auf.

Description

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Hintergrund

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung im Zusammenhang mit der hydrodynamischen Axiallagerung, welche Anordnung Folgendes aufweist: einen für die Achse angeordneten Druckring, ein gegen einen Druckring angeordnetes hydrodynamisches Axiallager, eine Achsbuchse, bezüglich welche die Achse mit ihrem Druckring rotierend angeordnet ist und in die das besagte hydrodynamische Axiallager angeordnet ist.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Refiner zum Mahlen eines faserartigen Materials, wobei der Refiner Folgendes aufweist: mindestens eine erste Mahlfäche und mindestens eine zweite Mahlfäche, welche Mahlfä-chen in Bezug aufeinander gegeneinander angeordnet sind und in Bezug aufeinander zu rotieren angeordnet sind, wobei die erste Mahlfäche an dem Tragkörper des Refiners befestigt ist und welche zweite Mahlfäche an der Achse befestigt ist, die angeordnet ist, in Bezug auf den Tragkörper des Refiners zu rotieren, und wobei zwischen der ersten Mahlfäche und der zweiten Mahlfäche ein Messerabstand vorhanden ist.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Regelung der Vorspannung der Axialiagerung.

Das Axiallager oder das Drucklager ist ein Maschinenelement, das Belastung in Richtung der Achse standhält. Dadurch kann eine Belastung in Richtung der Achse beispielsweise in den Sockel oder in den Tragkörper der Maschine übertragen werden.

Es sind unter anderem hydrodynamische Axiallager bekannt, in denen eine axialgerichtete Belastung über einen Ölfilm zwischen den in Bezug aufeinander beweglichen Lagerflächen von einer Lagerfläche zu einer anderen übertragen werden. Die in Bezug aufeinander beweglichen Lagerflächen bilden untereinander einen hydrodynamischen Druck. Der entstehende Druck kann die Lagerflächen völlig voneinander trennen, wobei die einzige Friktion aus der inneren Friktion des Schmiermittels entsteht d.h. aus der Viskosität.

Der Ölfilm erfordert für seine Entstehung einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Lagerflächen. Bei der Ingangsetzung besteht dieser Unterschied nicht und somit auch kein Ölfilm. Daher muss in das Axiallager ein gewisses Axialspiel gelassen werden, ohne dass das Anlassmoment des Gerätes sehr groß ist, sogar so groß, dass das Anlassen des Gerätes verhindert wird. • · • * 2

Damit mit einem hydrodynamischen Axiallager große Axialkräfte getragen werden können, muss die Axialkraft um das gesamte Lager herum durch und durch ausgeglichen werden. Die Axialkräfte werden mit einer Konstruktion ausgeglichen, in der die Schuhe des Axiailagers, von denen es typischerweise 4-12 gibt, auf Ausgleichscheiben gestützt sind, die ineinander greifen. Die Ausgleichscheibe ändert ihre Höhenposition, wenn sich der Druck des auf ihr stützenden Schuhes oder die lokale Axialkraft ändert. Aus einer derartigen Konstruktion des Ausgleichmechanismus ergibt sich axiale Federung .

Wegen des Axialspiels und des Ausgleichmechanismus gibt es in dem hydrodynamischen Lager eine gewisse Menge axialgerichteter Federung, die als Variation der Lage in Richtung der Achse oder der Position zum Ausdruck kommen kann. Wenn die belastende Axialkraft zunimmt, federt das Axiallager zusammen und entsprechend bei Verringerung der Axialkraft dehnt sich das Axiallager in der Axialrichtung aus. Dies kann Probleme in derartigen mit einem hydrodynamischen Axiallager versehenen Maschinen und Anordnungen verursachen, in denen in die Achse Maschinenelemente angeordnet sind, die möglichst genau in derselben Position während des Betriebs zu halten wären.

Ein hydrodynamisches Axiallager kann auch ohne Ausgleichscheiben oder einen Ausgleichmechanismus verwirklicht werden. Hierbei müssen die Teile von ihren Dimensionen her genauer hergestellt werden und ihre Durchbiegungen müssen bei der Planung der Verwirklichung und bei der Verwendung genauer in Betracht genommen werden.

Kurze Beschreibung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung eines neuen Typs im Zusammenhang mit der hydrodynamischen Axiallagerung, einen Refiner zum Mahlen eines faserartigen Materials und ein Verfahren zur Regulierung der Vorspannung einer Axiallagerung zustande zu bringen.

Kennzeichnend für eine Anordnung, einen Refiner und ein Verfahren gemäß der Erfindung ist das, was in den kennzeichnenden Teilen der unabhängigen Patentansprüche dargestellt worden ist. Für die weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist das kennzeichnend, was in den übrigen Patentansprüchen dargestellt worden ist.

Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden auch in dem Beschreibungsteil und in den Zeichnungen dieser Anmeldung dargestellt- Der

3 erfindungsgemäße Inhalt in der Anmeldung kann auch anders als in den nachstehenden Patentansprüchen definiert werden. Der erfindungsgemäße Inhalt kann auch aus mehreren separaten Erfindungen bestehen, insbesondere wenn die Erfindung im Lichte der ausgesprochenen oder impliziten Teilaufgaben oder vom Standpunkt der erreichten Vorteile oder Nutzgruppen betrachtet werden. Dabei können einige der in den nachstehenden Patentansprüchen dargestellten Definitionen von dem Standpunkt der separaten erfindungsgemäßen Gedanken her überflüssig sein. Züge der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können im Rahmen der erfindungsgemäßen Grundidee im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen angewandt werden.

Im Folgenden werden Züge einiger Ausführungsformen der Erfindung in einer zufälligen Reihenfolge aufgezählt.

Das Übertragungsmittel ist ein Druckmedium und das Vorspannelement ist ein Hydraulikzylinder. Ein Vorteil ist es, das man mit Hilfe der Hydraulik sogar große Regulierkräfte entwickeln kann.

Das Vorspannelement ist ein doppelwirkender Hydraulikzylinder. Ein Vorteil ist es, dass die Regulierung in beide Axialrichtungen durchgeführt werden kann.

Das Vorspannelement ist ein ringartiger Hydraulikzylinder. Ein Vorteil ist, dass die Querschnittsfläche des Zylinders sehr groß sein kann, wobei die Regulierkraft vergrößert werden kann.

Das Übertragungsmittel ist ein Mechanismus, der angeordnet ist, mit einem Elektromotor verwendet zu werden. Ein Vorteil ist, dass die Regulierung sehr genau verwirklicht werden kann.

Das Gehäuse des Vorspannelementes ist zumindest teilweise außerhalb der Axialachsbuchse angeordnet, und dass die Achsbuchse eine Öffnung aufweist, in der das Kontaktelement angeordnet ist. Ein Vorteil ist, dass es einfach ist, an das Gehäuse heranzukommen.

Das Gehäuse des Vorspannelementes ist innerhalb der Axialachsbuchse angeordnet. Ein Vorteil ist, dass das Gehäuse vor Schmutz und dergleichen geschützt ist

Das Gehäuse des Vorspannelementes ist mit der Axialachsbuchse integriert. Ein Vorteil ist, dass die Konstruktion vereinfacht wird.

Die Anordnung weist zwei auf beide Seiten des Druckringes angeordnete hydrodynamische Axiallager auf, und dass Vorspannelemente hinter 4 den beiden Axiallagern angeordnet sind. Ein Vorteil ist, dass die Vorspannung in beide Axialrichtungen reguliert werden kann.

Kurze Beschreibung der Figuren

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden in den beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert, in denen die Figur 1 schematisch eine Konstruktion eines Refiners von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, die Figur 2 schematisch die in der Figur 1 dargestellte Axiallagerungslösung eines Refiners und das Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, die Figur 3 schematisch eine zweite Axiallagerungslösung und das Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, die Figur 4 schematisch eine dritte Axiallagerungslösung und das Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, die Figur 5 schematisch eine vierte Axiallagerungslösung und das Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, die Figur 6 schematisch eine fünfte Axiallagerungslösung und das Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, die Figur 7 schematisch eine sechste Axiallagerungslösung und das Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt.

In den Figuren sind die Ausführungsformen der Erfindung der Klarheit halber vereinfacht dargestellt worden. Ähnliche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugsnummern gekennzeichnet worden.

Detaillierte Beschreibung

In der Figur 1 ist schematisch die allgemeine Konstruktion eines Refiners von der Seite und als Querschnitt dargestellt. Der Refiner 1 ist in diesem Falle von seinem Typ her ein Scheibenrefiner. Es soll jedoch angemerkt werden, dass der Refiner 1 außer ein Scheibenrefiner auch ein Kegelrefiner oder ein Scheibenkegelrefiner sein kann. Der Refiner kann beispielsweise ein Niedrigkonsistenz-, ein Mittelkonsistenz- oder ein Hochkonsistenzrefiner sein. Die erwähnten Refiner sind an sich bekannt, so dass sie in dieser Beschreibung nicht genauer behandelt werden. Die Erfindung kann auch in Defibratoren und in Dispergatoren und anderen entsprechenden Geräten angewendet werden, die von ihrer Konstruktion und Funktion her Refinern ähnlich sind. 5

Refiner werden zum Mahlen von Material verwendet. Das zu mahlende Material kann beispielsweise ein faserartige Lignozellulose enthaltendes Material sein, aus dem beispielsweise Fasermasse, die als Rohstoff für Papier oder Karton verwendet wird, hergestellt wird. 5 In dem Refiner 1 sind zwei gegeneinander angeordnete Refinerflä chen 2a, 2b vorhanden, die Messer aufweisen. In einem Refiner 1 können natürlich auch mehrere gegeneinander angeordnete Refinerflächenpaare vorhanden sein.

Die erste Refinerfläche 2a weist Statormesser 3 auf und sie ist in 10 dem Tagkörper 6 des Refiners befestigt. Die zweite Refinerfläche 2b weist Rotormesser 4 auf und sie ist in dem Rotor 7 befestigt, der in Bezug auf die erste Refinerfläche 2a rotierend angeordnet ist. Zwischen den Statormessern 3 und den Rotatormessern 4 ist ein Abstand, der Messerabstand 5 genannt wird. Das zu mahlende Material wird in den Messerabstand 5 eingeführt. 15 Der Rotor 7 ist an der Achse 8 mit der Achse rotierend befestigt. Die

Achse 8 ist gelagert in das Belastungselement 9 hinein befestigt. Von dem Belastungselement 9 kann man auch die Bezeichnungen Belastungshülse, Belastungsschraube oder Kraftschraube verwenden. Das Belastungselement 9 kann in der Richtung der Achse 8 in Bezug auf den Tragkörper 6 des Refiners 20 bewegt werden. Für diesen Zweck weist der Refiner 1 die Belastungseinrichtung 10 auf. Wenn sich das Belastungselement 9 in der Richtung der Achse 8 bewegt, bewegen sich auch die daran gelagert angeordnete Achse 8, der an die Achse 8 befestigte Rotor 7 und die Rotormesser 4. Auf diese Weise kann die Größe des Messerabstands 5 reguliert werden. 25 Die Achse 8 ist in dem Belastungselement 9 über die Lagerungs einheit 11 angeordnet. Zu dieser kann ein oder mehrere Radiallager 12 sowie mindestens eine Axiallagereinheit 13 gehören.

In der in der Figur 1 dargestellten Lagerungseinheit 11 sind zwei Radiallager 12 und eine Axiallagereinheit 13 vorhanden. Die Radiallager 12 30 tragen hauptsächlich radiale Belastungen und die Axiallagereinheit 13 Belastungen in der Axialrichtung. Zu der Axiallagereinheit 13 gehört das erste und das zweite Axiallager 14a, 14b, die in die Axialachsbuchse 15 angeordnet sind, sowie ein zwischen den Axiallagern 14a, 14b angeordneter, an der Achse 8 befestigter und mit ihr rotierender Druckring 16. Das in der Figur links, 35 am nächsten zum Rotor 7 befindliche Axiallager 14a kann man Widerlager und das zweite Axiallager 14b Hauptdrucklager nennen. * 4 4 · · · t 4 4 4 4 # 4 4 4 4 «4 · * · • 4 · 44 4 4«t 44444 44 4 4 6

In der Axiallagereinheit 13 sind auch ein oder mehrere Vorspannelemente 17 angeordnet. Die Konstruktion und Funktion der Axiallagereinheit 13 wird im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher betrachtet.

In der Figur 2 ist die Axiallagerungslösung des Refiners der Figur 1 und das Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. Beide Axiallager 14a, 14b weisen Schuhe 18 des Axiallagers auf, deren Anzahl üblicherweise 4-12 Stück ist, wobei die Anzahl in erster Linie von der Größe des Lagers abhängig ist. Wenn die Achse 8 rotiert, gleiten die Schuhe 18 gegen den Druckring 16. Auf der rückwärtigen Oberfläche des Schuhes 18 kann ein Stützstift oder ein entsprechendes konvexes Element vorhanden sein, durch das der Schuh 18 sich auf die Flansche 20 des Axiallagers stützt. Die letztgenannte Flansche weist auch einen Ausgleichmechanismus der Axialbelastungen auf. Die Konstruktion des Axiallagers 14a, 14b ist an sich bekannt, so dass deren Einzelheiten hier nicht desto genauer beschrieben werden.

In die Axialachsbuchse 15 sind Vorspannelemente 17 befestigt, deren Anzahl eins, zwei, drei, vier oder größer sein kann, sogar bis zu zig Stück.

In den Figuren 1 und 2 sind zwei Vorspannelemente 17 ersichtlich. In der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist das Vorspannelement 17 ein Hydraulikzylinder, der einen Zylinder oderein Gehäuse 22 aufweist, das an der Axialachsbuchse 15 mit Hilfe von einem Befestigungsring 32 und einer Schraube 26 befestigt ist. Die Befestigung kann jedoch auch anders verwirklicht werden, beispielsweise mit einem Gewinde oder anderen an sich bekannten Befestigungsanordnungen oder mit Kombinationen dieser Anordnungen. Das Vorspannelement 17 weist weiterhin einen in den Zylinder angeordneten Kolben 23 auf, und ein Kontaktelement 24, das angeordnet ist, sich mit dem Kolben zu bewegen. Der Hydraulikzylinder kann ein Standardhydraulikzylinder sein oder ein eigens für die fragliche Verwendung hergestellter Hydraulikzylinder sein. Das Kontaktelement 24 steht derart im direkten oder mittelbaren Kontakt mit der Flansche 20 des Axiallagers, dass die Bewegung des Kolbens 23 zur erwähnten Flansche 20 übertragbar ist.

Der Kolben 23 kann in Bezug auf das Gehäuse 22 mit Hilfe eines Übertragungsmittels 25 bewegt werden, das ein geeignetes Druckmedium ist, beispielsweise Öl oder Hydraulikflüssigkeit, das durch den Kanal 27 zugeführt oder abgeführt wird. Der Kanal 27 ist an die Steuereinheit 28 für das Druckmedium angeschlossen, die unter anderem einen Behälter für das Druckmedi- 7 um, eine Pumpe, Ventile und ähnliche an sich bekannte Komponenten der durch ein Druckmedium wirksamen Kraftübertragung aufweist. Es sei noch angemerkt, dass die Axiallagereinheit 13 Dichtungen, Befestigungselemente, Anschlussteiie usw. aufweisen kann, die zur Vereinfachung der Darstellung der Angelegenheit nicht in den Figuren dieser Beschreibung dargestefit sind.

Das Druckmedium kann auch Gas, sowie Luft sein, d.h. die Regulierung kann als pneumatisch wirkende Regulierung verwirklicht werden. Hierbei wird das Vorspannelement 17 natürlich als Druckluftzylinder verwirklicht.

Die Steuereinheit 28 für das Druckmedium wird mit Betätigungsmitteln 29 gesteuert, die einen Prozessor und einen darin durchzuführenden Computerprogrammkode aufweisen können.

Indem der Kolben 23 verstellt wird, kann die Größe der Vorspannung und das Axialspiel reguliert werden. Das Axialspiel ist die Summe der in der Figur mit der Bezugsnummer 21 dargestellten Teilspiele.

Beim Anlassen des Refiners 1 kann die Vorspannung leicht gehalten werden oder sie kann sogar null sein, wobei das Axialspiel relativ groß ist. Aus diesem Grunde ist das Anlassmoment des Refiners 1 niedrig, wobei das Anlassen problemlos und sicher vor sich geht. Wenn sich die Achse 8 um die Länge in der Richtung des Umkreises des Schuhes 18 des hydrodynamischen Axiallagers gedreht hat, kann die Vorspannung erhöht werden. Typischerweise wird die Erhöhung gemacht, wenn der Refiner 1 seine normale Betriebsdrehgeschwindigkeit erreicht hat. Während des Betriebs des Refiners 1 kann die Vorspannung mit den Betätigungsmitteln 29 je nach Bedarf größer oder kleiner reguliert werden. Die Regulierung kann sich auf mehrere verschiedene, in dem Refiner wirkenden Variablen, beispielsweise auf Veränderungen des Messerabstandes 5 oder auf eine Temperaturmessung der Axiallager 14a, 1b gründen. Auf der Basis der letzterwähnten Variablen kann unter anderem die größte Vorspannkraft der Axiallagereinheit 13 in Bezug auf die erforderliche axiale Belastungskraft bestimmt werden.

Wenn die Achse 8 gedreht wird, befördert der Druckring 16 Öl zwischen ihr und den Schuhen 18 des Axiallagers, wobei ein hydrodynamisches Loslösen der Schuhe 18 des Axiallagers von dem Druckring 16 stattfindet. Andererseits führt das Stoppen der Achse 8 dazu, dass die Schuhe 18 des Axiallagers an den Druckring 16 gedrückt werden.

Die Betätigungsmittel 29 für die Regulierung der Vorspannung können angeordnet werden, lokal von der Vorrichtung in Frage, hier des Refiners * · ι » · t « « « # · « • fit ·· · · «

···» ♦ * « « : I 4 · 9 · « * « t t 8 1, oder von einem Kontrollraum bedient zu werden, in dem außer des Betriebs der Einrichtung möglicherweise auch andere Einrichtungen und Prozesse kontrolliert werden, oder die Betätigungsmittel 29 können an das Steuersystem der Fabrik usw. angeschlossen werden.

Mit der Regulierung der Vorspannung während des Betriebs des Refiners 1 kann unter anderem die Größe des Messerabstandes 5 kontrolliert werden, was besonders wichtig beim Verwenden eines kleinen Messerabstandes ist. Man kann derart vorgehen, dass indem die Position in Axialrichtung des Belastungselementes 9 verändert wird, der Messerabstand 5 auf einen gewünschten Regulierbereich gebracht wird.

Mit dem Belastungselement 9 wird der Messerabstand 5 auf einen gewünschten Regulierbereich gebracht. Die Feinjustierung des Messerabstandes 5 wird durch die Regulierung der Vorspannung mit Vorspannelementen 17 verwirklicht, Die Feinjustierung fungiert auch mit einfachwirkenden Zylindern, denn das hydrodynamische Axiallager 14a, 14b entwickelt zwischen den Lagerflächen eine desto größere Tragkraft je kräftiger es axial gepresst wird.

Als Beispiel sei ein Refiner 1 erwähnt, in dem die bei dem Reiben benötigte Tragkraft der Axialkraft 110 Tonnen beträgt. In den Refiner 1 in Frage kann beispielsweise ein derartiges hydrodynamisches Lager angeordnet werden, dessen konstante Tragkraft 200 Tonnen beträgt. Hierbei hat das Lager in Frage für die Vorspannung eine Reserve von 90 Tonnen. Wenn man gemäß dem bekannten Stand der Technik vorgeht, könnte man in dem Refiner 1 eine Vorspannung von 70 Tonnen verwenden. Jetzt kann man, indem man gemäß der Erfindung vorgeht, die Vorspannung von 70 Tonnen zu 90 Tonnen erhöhen. Wenn man in der Ausführungsform gemäß der Figur 2 die Axialkraft der Vorspannung verringert, schiebt die Kraft des in dem hydrodynamischen Lager 14b oder in dem Hauptdrucklager vorherrschenden Ölfilms die Achse vorwärts, so dass der Messerabstand 5 verkleinert wird, und wenn man die Axialkraft der Vorspannung erhöht, vergrößert sich der Messerabstand 5 entsprechend. Das Verhältnis der Federung des Axiallagers zur Axialkraft kann beispielsweise 0,001 mm/Tonne oder 0,01 mm/10 Tonnen sein. Indem man den Druck verändert, kann man somit die Position der in axialer Richtung rotierenden Teile genau regulieren im Verhältnis zu dem Belastungselement 9.

Insbesondere kann die Regulierung der Vorspannung während des Betriebs mit Hilfe der Messdaten 30 durchgeführt werden. Messdaten 30 erhält man von in dem Refiner 1 angeordneten Messgeräten und Sensoren, die an 9 sich bekannte Mittel sind und die aus dem Grunde in diesem Zusammenhang nicht desto genauer behandelt werden.

Mit der genauen Kontrolle des Messerabstandes 5 kann man verhindern, dass der Messerabstand null wird, d.h. dass sich die Stator- und Rotormesser 3, 4 berühren. Wenn sich die Messer 3, 4 berühren, können sie abgenutzt oder beschädigt werden, was das Fungieren des Refiners 1 verschlechtert und Qualitätsabweichungen des zu produzierenden gemahlenen Materials verursachen kann. Der Wechsel des Messerabstandes 5 wird typischerweise von den durch den Wechsel der Prozessdrucke, dem Wechsel der Produktion oder ähnlichen Ursachen bedingten Veränderungen der Größe und Richtung der Axialkraft verursacht.

In der Figur 3 werden eine zweite Axiallagerungslösung und ein Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. Abweichend von der Lösung der Figur 2 ist das Vorspannelement 17 jetzt ein doppelwirkender Hydraulikzylinder. Ein doppelwirkender Hydraulikzylinder weist die Kanäle 27a, 27b auf beiden Seiten des Kolbens auf eine an sich bekannte Art auf. Das Vorspannelement 17 kann ein Hydraulikzylinder von Standardkonstruktion und Standarddimensionen sein, oder er kann eigens für den jetzt in Frage stehenden Zweck zugeschneiderter Hydraulikzylinder sein.

Das Vorspannelement 17 ist mit einer Befestigungsflansche 31 in der Axialachsbuchse 15 befestigt; die Befestigung kann natürlich auch anders verwirklicht werden, beispielsweise mit einer Gewindeverbindung. Das Kontaktelement 24 ist durch eine Öffnung 36 in der zuletzt erwähnten in Kontakt mit der Flansche 20 des Axiallagers angeordnet. Es sei angemerkt, dass das Kontaktelement 24 in allen Ausführungsformen der Erfindung entweder nur im Kontakt mit der Flansche 20 des Axiallagers stehen oder an der erwähnten Flansche 20 befestigt sein kann.

Ein als Vorspannelement 17 angeordneter doppelwirkender Hydraulikzylinder fungiert an sich auf eine bekannte Art, d.h. wenn man beispielsweise die Vorspannung der Axiallagereinheit 13 erhöhen will, wird Druckmedium den Kanal 27a entlang in den Zylinder in der Figur auf der linken Seite des Kolbens geleitet, und gleichzeitig lässt man das Druckmedium auf der rechten Seite des Kolbens 23 in den Kanal 27b ableiten. Hierbei verschieben sich der Kolben und das darin angeordnete Kontaktelement 24 nach rechts.

Ein doppelwirkender Hydraulikzylinder kann gegenüber dem in der Figur 1 dargestellten einfachwirkenden Hydraulikzylinder den Vorteil bieten, * · * * · » * ·· + ***«««·· · 10 dass die Regulierung noch genauer und schneller in beide Axialrichtungen ist. Außerdem nimmt die Betriebssicherheit zu, da der Kolben 23 in eine neue Position gezwungen werden kann, indem man den Öldruck des Kanals 27b erhöht. Wenn man einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder verwendet, ist die rückwärtige Bewegung hauptsächlich eine Folge der von dem Ölfilm des Axiallagers produzierten Kraftwirkung.

Es sei in diesem Zusammenhang angemerkt, dass in den Figuren 3 - 7 die Steuereinheit 28 und die Betätigungsmittel 29 des Druckmediums nicht dargestellt sind. Deren Konstruktion und Funktion können der Darstellung der Beschreibung der Figur 2 entsprechen.

In der Figur 4 werden eine dritte Axiallagerungslösung und ein Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. In dieser Lösung sind hinter den beiden Axiallagern 14a, 14b Vorspannelemente 17a, 17b derart angeordnet, dass sich hinter dem ersten Axiallager 14a die ersten Vorspannelemente 17a und entsprechend hinter dem zweiten Axiallager 14b die zweiten Vorspannelemente 17b befinden.

Die Vorspannelemente 17a, 17b sind in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform einfachwirkende Hydraulikzylinder, die im Zusammenhang mit der bereits in der Beschreibung der Figur 2 dargestellten Art fungieren. Es ist natürlich klar, dass entweder die ersten oder die zweiten Vorspannelemente 17a, 17b oder beide mit im Zusammenhang mit der Figur 3 dargesteliten doppelwirkenden Hydraulikzylindern ersetzt werden können.

Die ersten und zweiten Vorspannelemente 17a, 17b geben die Möglichkeit, sehr vielseitig das Fungieren der Axiallagereinheit 13 und der Vorrichtung, beispielsweise des Refiners 1, zu beeinflussen. Man kann beispielsweise Druckmedium in die ersten Vorspannelemente 17a zuleiten und es gleichzeitig aus den zweiten Vorspannelementen 17b ableiten, oder umgekehrt; man kann Druckmedium gleichzeitig sowohl in die ersten Vorspannelemente 17a als auch in die zweiten Vorspannelemente 17b zuleiten; man kann Druckmedium gleichzeitig sowohl aus den ersten Vorspannelementen 17a als auch aus den zweiten Vorspannelementen 17b abfließen lassen usw.

Die in der Figur 4 dargestefite Lösung gibt die Möglichkeit, beispielsweise die Vorspannung des Axiallagers und/oder die Regulierung des Axialspiels in beide Axialrichtungen vorzunehmen. Weiterhin - beispielsweise auf den Refiner 1 angewandt - gibt die Lösung die Möglichkeit, die Belastung des Messerabstandes 5 zu regulieren, was seinerseits die Größe des Messer- 11 abstandes beeinflusst. Wegen der regulierbaren Belastung des Messerabstandes 5 kann der Messerabstand konstant oder mindestens im Wesentlichen konstant gehalten werden, auch in dem Falle, dass die Axialbelastung der Mahlfächen 2a, 2b sogar bemerkenswert variiert. Wenn die Belastung der Mahlfächen 2a, 2b zunimmt, wird die Belastung des Messerabstandes 5 erhöht, und wenn sich die Axialbelastung der Mahlfächen 2a, 2b verringert, wird die Belastung des Messerabstandes 5 kleiner justiert. So kann der durch den Wechsel der Axialbelastung bedingte Wechsel des Messerabstandes 5 kompensiertwerden.

In der Figur 5 werden eine vierte Axiallagerungslösung und ein Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. Das Vorspannelement 17 ist hinter dem ersten Axiallager 14a angeordnet. Anders als in den vorangehenden Figuren ist das Vorspannelement 17 in der Figur 5 von seiner Form her ein ringartiger Hydraulikzylinder. Das Gehäuse 22 des ringartigen Vorspannelements 17, der den Zylinder bildet, und der darin angeordnete Kolben 23 sind ringartig. Der Kolben 23 bildet gleichzeitig das Kontaktelement 24, das mit der Flansche 20 des Axiallagers in Kontakt steht. Das Kontaktelement 24 kann natürlich an den Kolben 23 befestigt sein oder ein angeordneter, von diesem getrennt hergesteliter Teil sein.

Das in der Figur 5 dargestellte ringartige Vorspannelement 17 weist einen vollständigen Ring bildenden Zylinder 22 und einen Kolben 23 auf. Mit dem Begriff „ringartiges Vorspannelement 17“ sind in dieser Beschreibung auch derartige mit Druckmedium wirkende Vorspannelemente 17 gemeint, deren Zylinder und Kolben eine Form aufweisen, die mindestens annähernd ein ringartiges Segment sind. Es können mehrere derartige Vorspannelemente 17 parallel in eine kreisartige Reihenfolge gegen das Axiallager angeordnet werden. Ein ringförmiges Vorspannelement 17 ermöglicht es, die Fläche des Kolbens zu vergrößern, was dessen Maximalkraft erhöht.

Das Vorspannelement 17 ist in seiner Gesamtheit innerhalb der Axialachsbuchse 15 angeordnet. Eine entsprechende Anordnung ist natürlich auch bei der Verwendung andersartiger Vorspannelemente 17 möglich. Es sei in diesem Zusammenhang angemerkt, dass das Gehäuse 22 des Vorspannelementes integriert sein kann, d.h. mit der Axialachsbuchse 15 eine Konstruktion, sei das erwähnte Gehäuse ringartig oder nicht.

Das Fungieren eines ringartigen Vorspannelementes 17 ist an sich gleich wie schon im Vorangehenden beschrieben. • · ♦ * I I » · · * · • · · * ♦ * » 4 · 12

In der Figur 6 werden eine fünfte Axiallagerungslösung und ein Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. Hier ist das ringartige Vorspannelement 17 jetzt hinter dem zweiten Axiallager 14b angeordnet, außerdem unterscheidet es sich von seiner Konstruktion und 5 Funktion her von dem in der Figur 5 dargestellten in der Beziehung, dass es jetzt um ein doppelwirkendes ringartiges Vorspannelement 17 geht. Somit weist es die Kanäle 27a, 27b auf beiden Seiten des Kolbens 23 auf, mittels welcher Kanäle 27a, 27b Druckmedium auf eine an sich bekannte Art geleitet wird. 10 Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass ein Vorteil der mit

Druckmedium wirkenden Vorspannanordnung auf dem darin befindlichen Kolben 23 oder dem Kontaktelement 24 beruht, das vorteilhaft und betriebssicher auf seinen Flächen in Richtung der Achse 8 abgedichtet werden kann. Dabei kann Druckmedium nicht an dem Kolben 23 oder an dem Kontaktelement 24 15 vorbei gelangen, wobei die Vorspannanordnung ohne zusätzliches Pumpen des Druckmediums verwendet werden kann.

In der Figur 7 werden eine sechste Axiallagerungslösung und ein Verfahren von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. Das Vorspannelement 17 ist hier als elektromechanische Lösung verwirklicht 20 worden. Es umfasst ein Gerät 33, beispielsweise einen Elektromotor, dessen Drehbewegung mit Hilfe eines Schaltgetriebes 34 und einer Axialbewegungseinheit 35 in eine Bewegung in axialer Richtung des Kontaktelementes 24 übertragen wird. Das Schaltgetriebe 34 und die Axialbewegungseinheit 35 bilden ein Übertragungsmittel 25, das angeordnet ist, das Kontaktelement in Be-25 zug auf das Gehäuse 22 des Vorspannelementes zu verschieben. Ein Elektromotor, das Schaltgetriebe 34 und die Axialbewegungseinheit 34 sind an sich bekannte Komponenten, so dass sie in dieser Beschreibung nicht desto näher behandelt werden. Es sei jedoch angemerkt, dass der Elektromotor auch in Richtung des Kontaktelementes 24 angeordnet werden kann. 30 Als Vorteil eines elektromechanischen Vorspannelementes 17 kann die ausgezeichnete Genauigkeit und Präzision, sowie die Einfachheit der Steuerung der Regulierung erwähnt werden, da beispielsweise eine Steuerungseinheit für das Druckmittel gar nicht benötigt wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktelement 24 35 des Vorspannelementes 17 an der Flansche 20 des Axiallagers befestigt, wobei mit Hilfe des Vorspannelementes 17 die Vorspannung und das Axialspiel 13 durch die in beide Axialrichtungen geschehenden Reguiterbewegungen kontrolliert werden können.

Der Elektromotor kann mit einem Gerät 33 eines anderen Typus ersetzt werden, beispielsweise mit einem Hydraulikmotor oder einem Druckluftmotor.

Es sei in diesem Zusammenhang angemerkt, dass sei die Konstruktion oder die Form der Vorspannelemente 17 wie auch immer, sie entweder nur hinter dem ersten Axiallager 14a, nur hinter dem zweiten Axiallager 14b, oder sowohl hinter dem ersten als auch dem zweiten Axiallager 14b, 14b angeordnet werden können. Es sei weiterhin angemerkt, dass das hinter dem ersten Axiallager 14a anzuordnende Vorspannelement 17 genau gleich sein kann wie das hinter dem zweiten Axiallager 14b anzuordnende Vorspannelement 17, oder es sich von diesem von der Konstruktion und/oder Funktion her unterscheiden kann. Die Anzahl der Vorspannelemente 17 hinter dem ersten Axiallager 14a kann dieselbe wie hinter dem zweiten Axiallager 14b sein oder unterschiedlich von ihr sein.

Jede der in den Figuren 1-7 dargestellten Axiallagereinheiten 13 weist zwei Axiallager 14a, 14b auf. Dies ist jedoch nicht notwendig: in einigen anderen erfindungsgemäßen Axiallagereinheiten ist nur ein Axiallager vorhanden. Dieses ist in Kontakt mit dem Druckring auf dessen eine Seite angeordnet auf eine an sich entsprechende Art wie es in dem Zusammenhang mit den Figuren 1 - 7 dargestellt worden ist.

In einigen Fällen können die in dieser Anmeldung die dargestellten Merkmale als solche und ungeachtet der anderen Merkmale verwendet werden. Andererseits können die in dieser Anmeldung dargestellten Merkmale gegebenenfalls kombiniert werden, um verschiedene Kombinationen zu bilden.

Als Zusammenfassung kann festgestellt werden, dass es typisch für eine Anordnung gemäß der Erfindung ist, dass sie Folgendes aufweist: einen für die Achse angeordneten Druckring, ein gegen einen Druckring angeordnetes hydrodynamisches Axiallager, eine Axialachsbuchse, bezüglich welche die Achse mit ihrem Druckring rotierend angeordnet ist und in der das besagte hydrodynamische Axiallager angeordnet ist, ein Vorspannelement, das ein Gehäuse des Vorspannelementes aufweist, welches Gehäuse in Bezug auf die Axialachsbuchse des Axiallagers befestigt ist, ein in dem erwähnten Gehäuse angeordnetes Kontaktelement, sowie ein Übertagungsmittel, das angeordnet ist, das Kontaktelement in Bezug auf das Gehäuse zu verschieben, um 14 in dem hydrodynamischen Axiallager eine Vorspannung zustande zu bringen, und dass die Anordnung Betätigungsmittei zur Einwirkung auf das Übertragungsmittel zur Regulierung der Vorspannung während des Betriebs des hydrodynamischen Axiallagers aufweist. 5 Weiter kann festgestellt werden, dass es typisch für einen Refiner gemäß der Erfindung ist, dass sie Folgendes aufweist: mindestens eine erste Mahlfäche und mindestens eine zweite Mahlfäche, welche Mahlfächen in Bezug aufeinander gegeneinander angeordnet sind und in Bezug aufeinander zu rotieren angeordnet sind, wobei die erste Mahlfäche an dem Tragkörper des 10 Refiners befestigt ist und welche zweite Mahlfäche an der Achse befestigt ist, die angeordnet ist, in Bezug auf den Tragkörper des Refiners zu rotieren, und wobei zwischen der ersten Mahlfäche und der zweiten Mahlfäche ein Messerabstand vorhanden ist, und dass der Refiner eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 1 aufweist. 15 Für ein Verfahren gemäß der Erfindung ist weiterhin typisch, dass darin auf das, in die Achsbuchse angeordnete, zum Vorspannelement gehörende Übertragungsmittel derart eingewirkt wird, dass die durch das erwähnte Übertragungsmittel hervorgerufene Kraft in einem gewünschten Verhältnis in Bezug auf die auf das hydrodynamische Lager einwirkende Axialkraft ist, und 20 dass die erwähnte Einwirkung mit Betätigungsmitteln während des Betriebs des Axiallagers reguliert wird.

Die Zeichnungen und die dazugehörige Beschreibung dienen lediglich zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung. Für einen Fachmann ist es klar, dass die Erfindung sich nicht auf die im Vorangehenden beschriebenen 25 Ausführungsformen beschränkt, in denen die Erfindung mit Hilfe von einigen Beispielen dargestellt worden ist, sondern dass viele Varianten und verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im Rahmen der in den im Folgenden angeführten Patentansprüchen definierten erfinderischen Idee möglich sind. 30

15

Bezugsnummern 1 Refiner 2a, 2b Mahlfäche 3 Statormesser 4 Rotormesser 5 Messerabstand 6 Tragkörper des Refiners 7 Rotor 8 Achse 9 Belastungselement 10 Belastungsgerät 11 Lagerungseinheit 12 Radiallager 13 Axiallagereinheit 14a, b erstes und zweites Axiallager 15 Axialachsbuchse 16 Druckring 17, 17a, b Vorspannelement 18 Schuh des Axiallagers 19 Stützstift 20 Flansche des Axiallagers 21 Teilspiel 22 Gehäuse des Vorspannelementes 23 Kolben 24 Kontaktelement 25 Übertragungsmittel 26 Schraube 27, 27a, b Kanal 28 Steuereinheit für Druckmedium 29 Betätigungsmittel 30 Messdaten 31 Befestigungsflansche 32 Befestigungsring 33 Gerät 34 Schaltgetriebe • ** 4 * » * 4*» •**44 ·* 4 * 16 35 Axialbewegungseinheit 36 Öffnung

Wien, den

Zk Feb. 2012

Claims (15)

1. Dr. Müllner Dipl.-Ing. Katschinka.pEG, P.atentanwaltskanzlei Weihburggasse 9,^P o$Cfac3i*1 5$ ; A-Jl 0*lfc Φπ£Ν, Österreich Telefon [ +43 (1) 512 24 81 / iFa»: 1^3· jl h 5 W 7^81^/ E-Mail: ,.· repatent@aon.at Konto (PSK): 1480 708 BLZ 60000 BIC: OPSKATWW IBAN: AT19 6000 0000 0148 07081 480 708 L6./Ö/45499 Metso Paper, Inc. FI-0 0130 Helsinki(FI) Patentansprüche : 1. Anordnung im Zusammenhang mit der hydrodynamischer Axiallagerung, welche Anordnung Folgendes aufweist: einen für die Achse (8) angeordneten Druckring (16), 5 ein hydrodynamisches Axiallager (14a, 14b) gegen einen Druckring (16) angeordnet, eine Achsbuchse (15), bezüglich welche die Achse (8) mit ihrem Druckring (16) rotierend angeordnet ist und in der das besagte hydrodynamische Axiallager (14a, 14b) angeordnet ist, 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zusätzlich Folgendes aufweist ein Vorspannelement (17, 17a, 17b), das Folgendes aufweist ein Gehäuse (22) des Vorspannelementes, welches Gehäuse in Bezug auf die Axtalachsbuchse (15) befestigt ist, ein in dem erwähnten Ge-15 häuse (22) angeordnetes Kontaktelement (24), sowie ein Übertragungsmittel (25), das angeordnet ist, das Kontaktelement (24) in Bezug auf das Gehäuse (22) des Vorspannelementes zu verschieben zum Zustandebringen der Vorspannung in dem hydrodynamischen 20 Axiallager (14a, 14b), und dass die Anordnung die Betätigungsmittel (29) zur Einwirkung auf das Übertragungsmittel (25) zur Regulierung der Vorspannung während des Betriebes des hydrodynamischen Axiallagers (14a, 14b) aufweist.
2. 2. Eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) Druckmedium ist und dass das Vorspannelement (17, 17a, 17b) ein Hydraulikzylinder ist
3. 3. Eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 2, dadurch ge-30 kennzeichnet, dass das Vorspannelement (17, 17a, 17b) ein doppelwirkender Hydraulikzylinder ist.
4. 4. Eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (17, 17a, 17b) ein ringartiger 35 Hydraulikzylinder ist. 2
5. 5. Eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) ein Mechanismus ist, der angeordnet ist, mit einem Gerät (33) verwendet zu werden, beispielsweise einem Elektromotor, einem Hydraulikmotor oder einem Druckluftmotor.
6. 6. Eine Anordnung gemäß einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) des Vorspannelementes mindestens teilweise außerhalb der Axialachsbuchse (15) angeordnet ist, und dass die Axialachsbuchse (15) eine Öffnung (36) aufweist, in der das Kontaktelement (23) angeordnet ist.
7. 7. Eine Anordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) des Vorspannelementes innerhalb der Axialachsbuchse (15) angeordnet ist.
8. 8. Eine Anordnung gemäß einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) des Vorspannelementes mit der Axialachsbuchse (15) integriert ist.
9. 9. Eine Anordnung gemäß einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei hydrodynamische Axiallager (14a, 14b) aufweist, die auf beiden Seiten des Druckringes (16) angeordnet sind.
10. 10. Eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Vorspannelemente (17, 17a, 17b) hinter beiden Axiallagern (14a, 14b) angeordnet sind.
11. 11. Ein Refiner zum Mahlen eines faserartigen Materials, wobei der Refiner Folgendes aufweist: mindestens eine erste Mahlfäche (2a) und mindestens eine zweite Mahlfäche (2b), welche Mahlfächen (2a, 2b) in Bezug aufeinander gegeneinander angeordnet sind und in Bezug aufeinander zu rotieren angeordnet sind, welche erste Mahlfäche (2a) an dem Tragkörper (6) des Refiners befestigt ist und welche zweite Mahlfäche (2b) an der Achse (8) befestigt ist, 3 welche rotierend in Bezug auf den Tragkörper (6) des Refiners angeordnet ist, und wobei zwischen der ersten Mahlfäche (2a) und der zweiten Mahlfä-che (2b) ein Messerabstand (5) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Refiner eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch t aufweist.
12. 12. Ein Verfahren zur Regelung der Vorspannung einer hydrodynamischen Axiallagerung, in welchem Verfahren auf ein in der Axialachsbuchse (15) angeordnetes, zum Vorspannelement (17, 17a, 17b) gehörendes Übertragungsmittel (25) derart eingewirkt wird, dass die durch das erwähnte Übertragungsmittel (25) erzeugte Kraft in einem gewünschten Verhältnis in Bezug auf die auf das hydrodynamische Lager (14a, 14b) einwirkende Kraft ist, und die erwähnte Einwirkung mit Betätigungsmitteln (29) während des Betriebs des Axialiagers (14a, 14b) reguliert wird.
13. 13. Ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) Druckmedium ist, und dass auf den Druck des erwähnten Druckmittels eingewirkt wird.
14. 14. Eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Druckmedium in das Vorspannelement (17, 17a, 17b) angeordnet wird, das in die Axialachsbuchse (15) angeordnet ist
15. 15. Eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) ein Mechanismus ist, und dass auf den erwähnten Mechanismus mit einem Gerät (33) eingewirkt wird, beispielsweise einem Elektromotor, einem Hydraulikmotor oder einem Druckluftmotor. Wien, den 2^· Föt). £012