AT511129B1 - Anordnung, Refiner und Verfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Refiner zum Mahlen eines faserartigen Materials, welcher folgendes aufweist: Zwei zueinander gerichtete in Bezug zueinander rotierende Mahlflächen (2a, 2b); eine Anordnung zur Lagerung der Achse umfassend einen auf der Achse (8) angeordneten Druckring (16), ein hydrodynamisches Axiallager (14a, 14b), eine Achsbuchse (15), in der das besagte hydrodynamische Axiallager (14a, 14b) angeordnet ist. Die Anordnung weist weiterhin ein Vorspannelement (17, 17a, 17b), das ein Gehäuse (22) aufweist, welches in Bezug auf die Achsbuchse (15) befestigt ist, ein in dem Gehäuse (22) angeordnetes Kontaktelement (24), und ein Übertragungsmittel (25) auf, das angeordnet ist, um das Kontaktelement (24) in Bezug auf das Gehäuse (22) des Vorspannelementes (17, 17a, 17b) zu verschieben, und so die Vorspannung in dem hydrodynamischen Axiallager (14a, 14b) zu regeln. Die Anordnung weist weiterhin die Betätigungsmittel (29) zur Einwirkung auf das Übertragungsmittel (25) auf.

Description

esteireldiisisei pitwiarot AT 511 129 B1 2013-12-15

Beschreibung [0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Refiner zum Mahlen eines faserartigen Materials, wobei der Refiner folgendes aufweist: mindestens eine erste Mahlfläche und mindestens eine zweite Mahlfläche, welche Mahlflächen zueinander gewandt und in Bezug zueinander rotierbar angeordnet sind, welche erste Mahlfläche an dem Tragkörper des Refiners befestigt ist und welche zweite Mahlfläche an einer Achse befestigt ist, welche rotierend in Bezug auf den Tragkörper des Refiners angeordnet ist, und wobei zwischen der ersten Mahlfläche und der zweiten Mahlfläche ein Messerabstand vorhanden ist, und wobei der Refiner eine Anordnung zur Lagerung der Achse aufweist, welche Anordnung folgendes aufweist: einen auf der Achse angeordneten Druckring, ein hydrodynamisches Axiallager, das zur Lagerung des Druckrings angeordnet ist, eine Achsbuchse, bezüglich welcher die Achse mit ihrem Druckring rotierend angeordnet ist und in der das besagte hydrodynamische Axiallager angeordnet ist.

[0002] Ein Axiallager oder ein 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.

[0003] Es sind unter anderem hydrodynamische Axiallager bekannt, in denen eine axialgerichtete Belastung über einen Ölfilm zwischen den in Bezug zueinander beweglichen Lagerflächen von einer Lagerfläche zu einer anderen übertragen wird. Die zueinander 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.

[0004] Der Ölfilm erfordert für seine Entstehung einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Lagerflächen. Bei der Ingangsetzung besteht dieser Unterschied nicht und somit besteht 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.

[0005] 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 Axiallagers, 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.

[0006] 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 dehnt sich das Axiallager bei Verringerung der Axialkraft in der Axialrichtung entsprechend aus. Dies kann Probleme in derartigen mit einem hydrodynamischen Axiallager versehenen Maschinen und Anordnungen verursachen, in denen in die Achse Maschinenelemente angeordnet sind, die während des Betriebs möglichst genau in derselben Position zu halten wären.

[0007] 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.

[0008] Die DE 23 57 881 A1 zeigt beispielsweise ein Axiallager, insbesondere für Schiffsgetriebe. Bei dem hier gezeigten Axiallager kann die Vorspannung nicht eingestellt werden. Es wird lediglich das Dämpfen von Druckschwankungen beschrieben und eine Struktur offenbart, wo alle Drucksteine der gleichen Kraft ausgesetzt sind. 1 /18

&te^id»scHg ρ®ίκηΕδίϊϊί ΑΤ 511 129 B1 2013-12-15 [0009] Das % Wegeventil, welches in der DE 23 57 881 A1 gezeigt ist, ist dazu in der Lage, Öl in die Druckkammern auf der ersten oder zweiten Seite des Druckbunds zuzuführen und gleichzeitig Öl von den Druckkammern auf der jeweils entgegengesetzten Seite abzuziehen. Das % Wegeventil erlaubt es nicht den Öldruck gleichzeitig auf beiden Seiten des Druckbundes zu erhöhen oder zu erniedrigen. Daher besteht bei dieser Anordnung nicht die Möglichkeit die Vorspannung auf das Axiallager zu steuern oder einzustellen.

[0010] Die US 2 947 485 A offenbart einen Refiner der hinsichtlich von Varianzen im Spalt zwischen den Mahlscheiben selbstregulierend ist. Sie offenbart nicht, dass die Vorspannung eines hydrodynamischen Axiallagers gesteuert ist, noch gibt sie darauf einen Hinweis.

[0011] Tatsächlich ist es unmöglich eine derartige Steuerung mit der in dieser Druckschrift gezeigten Axiallagerstruktur zu verwirklichen. Bei dieser Anordnung gibt es eine Hülse, die zwischen zwei Endplatten angeordnet ist. Das Axiallager ist in dem Raum, der von der Hülse und den beiden Endplatten gebildet wird angeordnet. Die Hülse und die Endplatten bilden somit eine Kolbenanordnung, die dazu in der Lage ist sich in axialer Richtung eines Schafts in einem Zylinder zu bewegen. Dabei ist es besonders wichtig zu beachten, dass sich die Kolbenanordnung als eine Einheit im Zylinder bewegt. Mit anderen Worten ist es nicht möglich die Schuhelemente des Lagers auf der ersten Seite des Druckbundes in Relation zu den Schuhelementen auf der zweiten Seite des Druckbundes zu bewegen. Daher ist keine Änderung oder irgendeine Form der Steuerung der Vorspannung des Axiallagers möglich.

KURZE BESCHREIBUNG

[0012] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Refiner zum Mahlen eines faserartigen Materials zustande zu bringen.

[0013] Kennzeichnend für einen Refiner gemäß der Erfindung ist das, was in den kennzeichnenden Teilen des unabhängigen Patentanspruchs 1 dargestellt worden ist. Für die weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist das kennzeichnend, was in den übrigen Patentansprüchen 2-10 dargestellt worden ist.

[0014] Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden auch in dem Beschreibungsteil und in den Zeichnungen dieser Anmeldung dargestellt. Der 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 betrachtet wird. 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.

[0015] Im Folgenden werden Züge einiger Ausführungsformen der Erfindung in einer zufälligen Reihenfolge aufgezählt.

[0016] 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.

[0017] Das Vorspannelement ist ein doppelwirkender Hydraulikzylinder. Ein Vorteil ist es, dass die Regulierung in beide Axialrichtungen durchgeführt werden kann.

[0018] Das Vorspannelement ist ein ringartiger Hydraulikzylinder. Ein Vorteil ist, dass die Querschnittsfläche des Zylinders sehr groß sein kann, wobei die Regulierkraft vergrößert werden kann.

[0019] Das Übertragungsmittel ist ein Mechanismus, der angeordnet ist, um mit einem Elektromotor verwendet zu werden. Ein Vorteil ist, dass die Regulierung sehr genau verwirklicht werden kann. 2/18

MerrelckiÄi föteüSafst AT511 129 B1 2013-12-15 [0020] Das Gehäuse des Vorspannelementes ist zumindest teilweise außerhalb der Achsbuchse angeordnet, und die Achsbuchse weist eine Öffnung auf, in der das Kontaktelement angeordnet ist. Ein Vorteil ist, dass es einfach ist, an das Gehäuse heranzukommen.

[0021] Das Gehäuse des Vorspannelementes ist innerhalb der Achsbuchse angeordnet. Ein Vorteil ist, dass das Gehäuse vor Schmutz und dergleichen geschützt ist.

[0022] Das Gehäuse des Vorspannelementes ist mit der Achsbuchse integriert. Ein Vorteil ist, dass die Konstruktion vereinfacht wird.

[0023] Die Anordnung weist zwei auf beide Seiten des Druckringes angeordnete hydrodynamische Axiallager auf und Vorspannelemente sind hinter den beiden Axiallagern angeordnet. Ein Vorteil ist, dass die Vorspannung in beide Axialrichtungen reguliert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0024] Einige Ausführungsformen der Erfindung werden in den beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert, in denen [0025] die Figur 1 [0026] die Figur 2 [0027] die Figur 3 [0028] die Figur 4 [0029] die Figur 5 [0030] die Figur 6 schematisch eine Konstruktion eines Refiners von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, schematisch die in der Figur 1 dargestellte Axiallagerlösung eines Refiners von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, schematisch eine zweite Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, schematisch eine dritte Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, schematisch eine vierte Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt, schematisch eine fünfte Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt.

[0031] die Figur 7 schematisch eine sechste Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt darstellt.

[0032] 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

[0033] 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.

[0034] 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.

[0035] In dem Refiner 1 sind zwei gegeneinander angeordnete Refinerflächen 2a, 2b vorhanden, die Messer aufweisen. In einem Refiner 1 können natürlich auch mehrere gegeneinander angeordnete Refinerflächenpaare vorhanden sein. 3/18

estefwiciiisise: fiäfeü tarnt AT511 129 B1 2013-12-15 [0036] Die erste Refinerfläche 2a weist Statormesser 3 auf und sie ist in 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 Rotormessern 4 ist ein Abstand, der Messerabstand 5 genannt wird. Das zu mahlende Material wird in den Messerabstand 5 eingeführt.

[0037] Der Rotor 7 ist an der Achse 8 mit dieser gemeinsam rotierend befestigt. Die Achse 8 ist in dem Belastungselement 9 gelagert. Für das 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 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 angeordnete Achse 8, der an der Achse 8 befestigte Rotor 7 und die Rotormesser 4. Auf diese Weise kann die Größe des Messerabstands 5 reguliert werden.

[0038] Die Achse 8 ist in dem Belastungselement 9 über die Lagerungseinheit 11 angeordnet. Zu dieser kann ein oder mehrere Radiallager 12 sowie mindestens eine Axiallagereinheit 13 gehören.

[0039] In der in der Figur 1 dargestellten Lagerungseinheit 11 sind zwei Radiallager 12 und eine Axiallagereinheit 13 vorhanden. Die Radiallager 12 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 Achsbuchse 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, am nächsten zum Rotor 7 befindliche Axiallager 14a kann man Widerlager und das zweite Axiallager 14b Hauptdrucklager nennen.

[0040] 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.

[0041] In der Figur 2 ist die Axiallagerlösung des Refiners der Figur 1 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 letztgenannten Flansche weisen auch einen Ausgleichmechanismus für die Axialbelastungen auf. Die Konstruktion des Axiallagers 14a, 14b ist an sich bekannt, so dass deren Einzelheiten hier nicht genauer beschrieben werden.

[0042] In der Achsbuchse 15 sind Vorspannelemente 17 befestigt, deren Anzahl eins, zwei, drei, vier oder größer sein kann, sogar bis zu zig Stück.

[0043] 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 oder ein 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 dem Zylinder angeordneten Kolben 23 auf, und ein Kontaktelement 24, das angeordnet ist, um sich mit dem Kolben zu bewegen. Der Hydraulikzylinder kann ein Standardhydraulikzylinder 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.

[0044] 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 Hydraulikflüs- 4/18

Merreöiise-ts pitesSäsnt AT 511 129 B1 2013-12-15 sigkeit, 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 Druckmedium, 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, Anschlussteile usw. aufweisen kann, die zur Vereinfachung der Darstellung nicht in den Figuren dieser Beschreibung dargestellt sind.

[0045] 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.

[0046] Die Steuereinheit 28 für das Druckmedium wird mit Betätigungsmitteln 29 gesteuert, die einen Prozessor und einen darin auszuführenden Computerprogrammcode aufweisen können.

[0047] 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.

[0048] 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 wirkende Variable, beispielsweise auf Veränderungen des Messerabstandes 5 oder auf eine Temperaturmessung der Axiallager 14a, 1b gründen. Auf der Basis der genannten Variablen kann unter anderem die größte Vorspannkraft der Axiallagereinheit 13 in Bezug auf die erforderliche axiale Belastungskraft bestimmt werden.

[0049] 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.

[0050] Die Betätigungsmittel 29 für die Regulierung der Vorspannung können angeordnet werden, um lokal von der Vorrichtung in Frage, hier des Refiners 1, oder von einem Kontrollraum, in dem außer des Betriebs der Einrichtung möglicherweise auch andere Einrichtungen und Prozesse kontrolliert werden, bedient zu werden oder die Betätigungsmittel 29 können an das Steuersystem der Fabrik usw. angeschlossen werden.

[0051] 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.

[0052] 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.

[0053] Als Beispiel sei ein Refiner 1 erwähnt, in dem die bei dem Reiben benötigte Tragkraft der Axialkraft 110 Tonnen beträgt. Bei dem genannten Refiner 1 kann beispielsweise ein derartiges hydrodynamisches Lager angeordnet werden, dessen konstante Tragkraft 200 Tonnen beträgt. Hierbei hat das betreffende Lager 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 Erfin- 5/18

AT 511 129 B1 2013-12-15 düng vorgeht, die Vorspannung von 70 Tonnen auf 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 im Verhältnis zu dem Belastungselement 9 genau regulieren.

[0054] 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 sich bekannte Mittel sind und die aus dem Grunde in diesem Zusammenhang nicht genauer behandelt werden.

[0055] 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 die Funktion 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.

[0056] In der Figur 3 wird schematisch eine zweite Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt 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.

[0057] 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.

[0058] 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.

[0059] Ein doppelwirkender Hydraulikzylinder kann gegenüber dem in der Figur 1 dargestellten einfachwirkenden Hydraulikzylinder den Vorteil bieten, 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.

[0060] 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.

[0061] In der Figur 4 wird eine dritte Axiallagerlösung schematisch von der Seite und teilweise als Querschnitt dargestellt. In dieser Lösung sind hinter den beiden Axiallagern 14a, 14b Vor- 6/18 spannelemente 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.

[0062] 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 dargestellten doppelwirkenden Hydraulikzylindern ersetzt werden können.

[0063] Die ersten und zweiten Vorspannelemente 17a, 17b geben die Möglichkeit, sehr vielseitig die Funktion der Axiallagereinheit 13 und 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.

[0064] Die in der Figur 4 dargestellte 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 Messerabstandes 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 Mahlflächen 2a, 2b sogar bemerkenswert variiert. Wenn die Belastung der Mahlflächen 2a, 2b zunimmt, wird die Belastung des Messerabstandes 5 erhöht, und wenn sich die Axialbelastung der Mahlflächen 2a, 2b verringert, wird die Belastung des Messerabstandes 5 kleiner justiert. So kann der durch den Wechsel der Axialbelastung bedingte Wechsel des Messerabstandes 5 kompensiert werden.

[0065] In der Figur 5 wird eine vierte Axiallagerlösung 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 hergestellter Teil sein.

[0066] 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.

[0067] Das Vorspannelement 17 ist in seiner Gesamtheit innerhalb der Achsbuchse 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 Achsbuchse 15 eine Konstruktion, sei das erwähnte Gehäuse ringartig oder nicht.

[0068] Das Fungieren eines ringartigen Vorspannelementes 17 ist an sich gleich wie schon im Vorangehenden beschrieben.

[0069] In der Figur 6 wird eine fünfte Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. Hier ist das ringartige Vorspannelement 17 jetzt hinter dem

äförreitfeises AT511 129 B1 2013-12-15 zweiten Axiallager 14b angeordnet, außerdem unterscheidet es sich von seiner Konstruktion und 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.

[0070] 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 vorbei gelangen, wobei die Vorspannanordnung ohne zusätzliches Pumpen des Druckmediums verwendet werden kann.

[0071] In der Figur 7 wird eine sechste Axiallagerlösung von der Seite und teilweise als Querschnitt schematisch dargestellt. Das Vorspannelement 17 ist hier als elektromechanische Lösung verwirklicht 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 Bezug 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 näher behandelt werden. Es sei jedoch angemerkt, dass der Elektromotor auch in Richtung des Kontaktelementes 24 angeordnet werden kann.

[0072] 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.

[0073] In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktelement 24 des Vorspannelementes 17 an der Flansche 20 des Axiallagers befestigt, wobei mit Hilfe des Vorspannelementes 17 die Vorspannung und das Axialspiel durch die in beide Axialrichtungen geschehenden Regulierbewegungen kontrolliert werden können.

[0074] Der Elektromotor kann mit einem Gerät 33 eines anderen Typus ersetzt werden, beispielsweise mit einem Hydraulikmotor oder einem Druckluftmotor.

[0075] 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 kann. 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.

[0076] 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 Refinern ist nur ein Axiallager vorhanden. Dieses ist in Kontakt mit dem Druckring auf dessen einer Seite auf eine an sich entsprechende Art wie es in den Figuren 1-7 dargestellt worden ist angeordnet.

[0077] In einigen Fällen können die in dieser Anmeldung 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.

[0078] Als Zusammenfassung kann festgestellt werden, dass es typisch für eine Anordnung gemäß der Erfindung ist, dass sie Folgendes aufweist: einen auf der Achse angeordneten Druckring, ein gegen einen Druckring angeordnetes hydrodynamisches Axiallager, eine Achs- 8/18

Sförreidsäcses pitwiteist AT511 129 B1 2013-12-15 buchse, bezüglich welcher 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 an der Achsbuchse befestigt ist, ein in dem erwähnten Gehäuse angeordnetes Kontaktelement, sowie ein Übertagungsmittel, das angeordnet ist, um das Kontaktelement in Bezug auf das Gehäuse zu verschieben, um in dem hydrodynamischen Axiallager eine Vorspannung zustande zu bringen, und dass die Anordnung Betätigungsmittel zur Regelung der Vorspannung während des Betriebs des hydrodynamischen Axiallagers aufweist.

[0079] Weiter kann festgestellt werden, dass es typisch für einen Refiner gemäß der Erfindung ist, dass er Folgendes aufweist: mindestens eine erste Mahlfläche und mindestens eine zweite Mahlfläche, welche Mahlflächen zueinander gewandt und in Bezug zueinander rotierbar angeordnet sind, wobei die erste Mahlfläche an dem Tragkörper des Refiners befestigt ist, und wobei die zweite Mahlfläche an einer Achse befestigt ist, die rotierend in Bezug auf den Tragkörper des Refiners angeordnet ist, und wobei zwischen der ersten Mahlfläche und der zweiten Mahlfläche ein Messerabstand vorhanden ist.

[0080] Für einen Refiner gemäß der Erfindung ist es weiterhin typisch, dass darin auf das, in der 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 dass die erwähnte Einwirkung mit Betätigungsmitteln während des Betriebs des Axiallagers reguliert wird.

[0081] 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 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.

BEZUGSNUMMERN 1 Refiner 2a, 2b Mahlfläche 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 Achsbuchse 16 Druckring 9/18

AT511 129 B1 2013-12-15 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 35 Axialbewegungseinheit 36 Öffnung 10/18

Claims (10)

1. iisteirelcNscsei psttüteff* AT511 129 B1 2013-12-15 Patentansprüche 1. Refiner zum Mahlen eines faserartigen Materials, wobei der Refiner folgendes aufweist: mindestens eine erste Mahlfläche (2a) und mindestens eine zweite Mahlfläche (2b), welche Mahlflächen (2a, 2b) zueinander gewandt und in Bezug zueinander rotierbar angeordnet sind, welche erste Mahlfläche (2a) an dem Tragkörper (6) des Refiners befestigt ist und welche zweite Mahlfläche (2b) an einer Achse (8) befestigt ist, welche rotierend in Bezug auf den Tragkörper (6) des Refiners angeordnet ist, und wobei zwischen der ersten Mahlfläche (2a) und der zweiten Mahlfläche (2b) ein Messerabstand (5) vorhanden ist, und wobei der Refiner eine Anordnung zur Lagerung der Achse (8) aufweist, welche Anordnung folgendes aufweist: einen auf der Achse (8) angeordneten Druckring (16), ein hydrodynamisches Axiallager (14a, 14b) das zur Lagerung des Druckrings (16) angeordnet ist, eine Achsbuchse (15), bezüglich welcher die Achse (8) mit ihrem Druckring (16) rotierend angeordnet ist und in der das besagte hydrodynamische Axiallager (14a, 14b) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zusätzlich folgendes aufweist: ein Vorspannelement (17, 17a, 17b), das folgendes aufweist: ein Gehäuse (22) des Vorspannelementes (17), welches Gehäuse (22) an der Achsbuchse (15) befestigt ist, ein in dem erwähnten Gehäuse (22) angeordnetes Kontaktelement (24), sowie ein Übertragungsmittel (25), das angeordnet ist, um das Kontaktelement (24) in Bezug auf das Gehäuse (22) des Vorspannelementes (17, 17a, 17b) zu verschieben und so die Vorspannung in dem hydrodynamischen Axiallager (14a, 14b) zu regeln, und dass die Anordnung ein Betätigungsmittel (29) zur Einwirkung auf das Übertragungsmittel (25) zur Regelung der Vorspannung während des Betriebes des hydrodynamischen Axiallagers (14a, 14b) aufweist.
2. 2. Refiner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) Druckmedium ist und dass das Vorspannelement (17, 17a, 17b) ein Hydraulikzylinder ist.
3. 3. Refiner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (17, 17a, 17b) ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder ist.
4. 4. Refiner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (17, 17a, 17b) ein ringförmiger Hydraulikzylinder ist.
5. 5. Refiner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) ein Mechanismus ist, der von einem Elektromotor (33), einem Hydraulikmotor oder einem Druckluftmotor angetrieben ist.
6. 6. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) des Vorspannelementes (17) mindestens teilweise außerhalb der Achsbuchse (15) angeordnet ist, und dass die Achsbuchse (15) eine Öffnung (36) aufweist, in der das Kontaktelement (24) angeordnet ist.
7. 7. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) des Vorspannelementes (17) innerhalb der Achsbuchse (15) angeordnet ist.
8. 8. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) des Vorspannelementes (17) mit der Achsbuchse (15) integriert ist.
9. 9. Refiner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei hydrodynamische Axiallager (14a, 14b) aufweist, die auf beiden Seiten des Druckringes (16) angeordnet sind.
10. 10. Refiner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Vorspannelemente (17, 17a, 17b) hinter beiden Axiallagern (14a, 14b) angeordnet sind. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen 11/18