Vorrichtung zum Verfeinern und Egalisieren von in Flüssigkeit aufgeschwemmten Faserstoffen für die Herstellung von Papier, Pappen oder ähnlichen Erzeugnissen Für die Herstellung von Papier, Pappen oder ähn lichen Erzeugnissen ist die Mahlung von Faserstoffen eine notwendige Vorbehandlung, wenngleich sie einen recht unwirtschaftlichen Vorgang darstellt.
Aus neuzeit lichen Forschungsberichten und aus Mahlversuchsergeb- nissen ist eine solche oder ähnliche Feststellung in der Papiertechnologie zu entnehmen. Zudem lassen diese Forschungsarbeiten eindeutig erkennen, dass die hydro statischen und hydrodynamischen Kräfte, die den Faser- aufschluss besonders bei einem mechanischen Mahlen betrieblich und stofftechnisch recht günstig beeinflussen, hinsichtlich ihrer Wirkungsweisen mit den hydraulischen Feldern innerhalb der Flüssigkeitsräume mehr als bisher in die konstruktive Gestaltung dieser bekannten Mühlen und Apparate einbezogen werden sollten.
Es ist bekannt, dass eine hydromechanische Behand lungsweise von Faserstoff-Suspensionen, wenn sie voll endet wirksam werden soll, in solchen Räumen erfolgen muss, die grösser sind als die bei den üblichen Konstruk tionen der Kegelstoff-Refiner und Mühlen sowie der sonstigen Refiner Lind ähnlichen Stoffmühlen, und klei ner sind als die der Pulper oder ähnlichen Stofflöser- Konstruktionen, wobei jedoch die Grössenordnung von der jeweiligen Tiefenwirkung des sich radial bewegen den Flüssigkeitsdruckes abhängt.
In einer Vorrichtung zum Verfeinern und Egalisieren von in Flüssigkeit aufgeschwemmten Faserstoffen für die Herstellung von Papier, Pappen oder dergleichen Er zeugnissen wird daher das Strömungsgefälle der einflies- senden Suspension zwischen dem Zu- und Ablauf inner halb einem im Mittelteil des Gehäuses zwischen waage recht gelagerten Mahlrotoren eingeordneten Raum in horizontal unterteilte hydraulische Druckräume mit un terschiedlichen Wirkungsmerkmalen übergeleitet, wobei der abschliessende Flüssigkeitsspiegel höher als der Scheitel des Umlaufkreises der Rotoren in einer Ab- schluiss-Druckkuppel gelegen ist,
und gleichzeitig die sich stets horizontal durch die aufsteigende Strömung aus den unterhalb liegenden -turbulenten hydraulischen Druck vorgängen ausgleichende Abflüssebene des Gutstoffes bildet.
Mit dieser konstruktiven Formgestaltung wird be zweckt, dass durch die radialen Umlaufströmungen und durch die pumpenartigen Wirkungseffekte der Rotoren in der Abschlusskuppel ein über die gesamte Oberfläche des Mittelteils ausgedehnter Wamer-Druckkörper ent steht, der in Form einer gleichmässig verteilten und .lot recht abwärts wirkenden Drucklast-Ebene sämtliche fa- serstofftechnischen Aufschlussvorgänge in seinen Druck bereich einbezieht und sie hydraulisch zentral nach hy- dromechanischen Wirkungsweisen steuert.
Die Grösse der Oberfläche des WasseMruckkörpers, die etwa das Fünfzehnfache der in Frage kommenden Rohrquerschnitte beträgt, und die Stärke der Wasser säule, die sich zwischen<B>100</B> und 250 mm bewegt, zeigen den hohen Einflussbereich der hydraulischen Kräfte.
In Kegelstoffmühlen und Kegelrefinern werden be kanntlich auch hydraulische Druckräume eingeschaltet, jedoch liegen diese an den Stirnwänden des Gehäuses mit einem Auslaufstrom in paralleler Richtung zur Ro- torachse, dagegen nicht rechtwinklig zu dieser mit einer horizontalen, abschlessenden Oberflächendruckebene. In Scheibenrefinern wird die Suispension mittels Fliessdruck zwar senkrecht gegen eine Mahlscheibe geleitet,
um da durch in einer axialen Aufteilung einen Faserstoffstrom durch deren Mahlelemente im Aussenkreis gleichmässig für eine Flächenmahlung hindurchzuleiten. Alle sonsti gen Stoffmühlen, soweit sie bekannt sind, weisen keine hydraulischen Druckräume auf.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus ei nem Gehäuse, in dessen parallel zueinander verlaufen den Längsseiten gegensinnig angetriebene, mit Werk zeug-Garnituren versehene Mahlrotoren zu beiden Sei ten eines im Mittelteil des Gehäuses vorgesehenen Raums angeordnet sind, und zeichnet sich dadurch aus, dass dieser Raum im Bereich der Oberseite des. Zulauf- rohrs durch eine nach oben gewölbte Zwischendecke aufgeteilt ist, und zwar - in einen Zulauf- und Verteilerraum,
aus dem die Ro toren die Suspension durch die seitlichen Längs öffnungen zugeführt erhalten und - in einen Fasertrenn- und Sortierraum, in den die Ro toren das Mahlgut jeweilig in Teilmengen aus dem radialen Stoffumlauf im Gegenstrom hinein- bzw. hindurchdrücken, und in einem Kuppelraum mit ei nem Abflussrohr, in dem der Gutstoffanteil aufwärts steigt und abfliesst während der zurückgehaltene Stoffanteil über die Zwischendecke in den radialen Stoffumlauf zurückgleitet.
Ein Konstruktionsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung ist in den Zeichnungen Fig. 1 bis 3 dar gestellt, und zwar zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt und Seitenansicht in der Linie 1-I, Fig. 2 eine Draufsicht in der Schnittlinie 11-1I, und Fig. 3 eine Ansicht der Rückseite A-B.
Fig. 4 und 5 enthalten schematische Darstellungen über eine Abwicklung der Rotoroberfläche mit den Strömungsrichtungen und eine Messereinordnung der Mantelgrundwerke.
In den Längsseiten eines Gehäuses 13 sind Rotoren 12, getrennt durch einen im Mittelteil eingeordneten Raum, der durch die Zwischendecke 15 in die Räume 11 und 16 aufgeteilt ist, auf den Fundamenten 14 mit waagerechter Welle gelagert, eingebaut. Die Rohrleitung 10 mündet im Raum 11, der auf den Längsseiten unter halb der Zwischendecke 15 mit den anliegenden Rotor räumen verbunden ist.
Der Raum 11 bildet den untern Zulauf- und Verteilerraum, und im Raum 16 bewegen sich infolge des radiagen Stoffumlaufs anteilige Suispen- sionsmengen im Gegenstrom der Rotoren 12, die bei weiterem Betriebsablauf in die Abschlusskuppe 17 zu der Abflussebene in Höhe des Abflussrohrs 17a aufstei gen. Ein Ventil 18 entlüftet den obern Kuppelraum. Der Flüssigkeitsdruck wird über das Manometer 18a über wacht.
Die Zwischendecke 15, die in der Längsrichtung des Raums mit einer halbkreisförmig ausgebildeten Ober fläche eingeordnet ist, bildet für den Raum 16 gleich zeitig den Abfall-Boden und ist auf beiden Rotorseiten mit Führungsblechenden auswechselbar versehen, die hier die Umlaufzone der Rotoren begrenzen.
Die Mantelteile 19, die die Rotoren halbkreisförmig umgeben und die Rotorräume auf den Aussenseiten Sicht A-B - abschliessen, werden in oberen und unteren Führungsmitteln wie Bolzen 21, Bolzenmantel 22, die untereinander mit Gussprofilen 23 verbunden sind, gehal ten und durch Handräder 24 in horizontaler Linienfüh rung gegen die Anschlagseiten 20 gedrückt. Durch diese Anordnung ist der Konstruktionsteil ein- und auszubauen.
Ohne grossen Zeitaufwand können in den Innenseiten die Mahloirgane ausgewechselt wenden. Bei den. allge meinen Mahlvorgängen ist der Einsatz eines besonderen Grundwerks nicht notwendig, daher sind .in der darge- stellen Vorrichtung Einbauelemente 25 vorgesehen, die eine poröse Oberfläche besitzen.
Im Oberteil der Mahlräume sind zwischen den Ro toren 12 und dem Raum 16 in Höhe der Auslaufströ mungen in Richtung der Pfeile 26 Lochblechsegmegte 27 vorgesehen, welche düreh die Bolzen 21 im Mantelteil befestigt sind. Die obere Abdeckung erfolgt durch die Platte 29, die mit einer Dichtungslamelle in die Gehäuse- querleiste 28 eingeschoben und auf den Dichtungsflächen mit den Rändelschrauben 30 gehalten wird.
Die Rotoreinlaufplatte 31, die von der Gehäuse- Querleiste 20 im Unterteil und der Querrippe 51 getra gen wird, ist mit einer Muldenform ausgebildet, um durch die Umlaufströmung in Pfeilrichtung 26 in der Zulauföffnung 59 einen Flüssigkeitssog im Raum 11 zu bewirken.
Die Rotoren 12 sind- mit Hohlwellen 32 ausgerüstet, die einseitig für axiale Strömungsvorgänge eingeschaltet werden. Die Hohlkörper-Längssegmente 33 werden zwi- -schen den Aussenscheiben mit Auflageringen 34 durch Zuganker und Rohrbolzen 36, die gleichzeitig die Werk zeug-Tragkörper 35 in den Längsnuten harten, einge spannt.
Die Oberflächen dieser Tragkörper 35, die ab gerundet und über den Rotorkern erhöht eingeordnet sind, werden in Auflaufebenen für die Messerbesetzung 37 und in Ablaufebenen, die unbesetzt bleiben, aufge teilt, d. h. die Auflaufebene ist die der Umlaufrichtung zugekehrte und die Ablaufebene die dieser abgekehrte Seite.
Der axiale Längsraum 39 auf der Rotoroberfläche 12 mit der Begrenzung durch die Tragkörper 35 weist einen sektorartigen Querschnitt mit einer senkrechten Tiefe von 50 und einer oberen Breite von 120 mm auf.
Durch die Hohlwelle 32 wird eine Rohrleitung 40 geführt, die bis zum Vorraum 42 im Rotorinnenraum reicht, von wo aus weitere Verteilrohrleitungen 41 durch Ringscheiben 43 im Rotorinnenraum eingebaut sind, u und über Rohranschlüsse 44 und Längsöffnungen in den Hohllcönpersegmenten 44a in Richtung der Pfeile 64 mit den Rotor-Längsräumen 39 verbunden werden, um axiale Stoffströme in die umlaufende Suspension einzu fügen.
Ausserdem erhält die Rohrleitung 40 unterhalb der Aufgabestelle der einzuströmenden Medien in Rich tung des Pfeils 40a eine zusätzliche Druckleitung für flüssige und gasförmige oder Strömung ähnlicher Art, die auch für die Reinigung und Sauberhaltung der Rotor- Inneneinbauten notwendig ist.
Die Triebwelle 45 ist duirch einen verstärkten Wellen stumpf 46 mit dem Rotor 12 verbunden. Auf dem Wellenende ist eine elastische Kupplung 47 vorgesehen, um jeden Rotor getrennt anzutreiben.
In Fig. 4 beginnt die Darstellung mit dem Auftreffen des Stoffstroms 58, wobei de Umlaufrichtung - Pfeil 26 - darüber entscheidet, welche Seite der Tragkörper 35 die schräg gestellten Messergarnituren tragen. Die ablaufende Seite 38 bleibt stets frei, während auf den Auflaufseiten bei 48 die Messer mit einer Abweichung von der Senkrechten nach rechts und bei 49 sie mit einer Abweichung nach links angeordnet sind. Demgemäss wird die Suspension wechselweise in Richtung der Pfeile 65 und 66 mechanischen Prall-Beanspruchungen aus gesetzt, die in schneller Folge beschleunigt und bis auf Null abgebremst werden.
Der Aufbereitungsvorgang wird im Nachfolgenden beschrieben. In Richtung der Pfeile 55 fliesst die Sus pension zunächst in den Zulauf- und Verteilerraum 11, der bis auf das Dreifache des Rohrquerschnitts 10 erweitert ist, um auch auf Fliesspfropfen und sonstige Faserballungen durch Langfasern aus den Rohrströmun gen Rücksicht zu nehmen, damit die Rotoren eine möglichst gleichmässige Stoffzuführung erhalten.
Die Umleitung des Zulaufstroms erfolgt in Richtung der Pfeile 56, nachdem dieser zuvor gegen die Aussenwand des Gehäuses 13 gestossen war, womit auch die Fliess- energie aus der Rückströmung in Richtung der Pfeile 57 in die radiale Umlaufströmung der Rotore 12 über geleitet wird.
Die mitgeführten Fremdteile, wie Eisenkleinteile oder dergleichen werden im Raum 1l zurückgehalten. Sie fallen in Richtung der Pfeile 63 auf die schrägen Abfall böden 52, die von den Querrippen 51 getragen werden und mit der Ablaufrinne 53 verbunden sind. Die Besei tigung dieser Ballast-Stoffe erfolgt über die Rohrleitung mit Sperrschieber 54.
In Richtung der Pfeile 58 - Fig. 1 und Fig. 2 - tritt die Suspension aus dem Raum 11 durch die Längs öffnungen 59 in die Rotormahlräume, deren Rotoren in Richtung des Pfeils 26 umlaufen. Aus beiden Rotorräumen strömt das Mahlgut im Gegenstrom in Richtung der Pfeile 60, durch die Lochblech-Segmente 27 in kleine Druckkomponenten aufgeteilt, in horizon taler Richtung in der obern Fasertrenn- und Sortierraum 16.
In der Mittellinie stossen die Flüssigkeitsströme ge gen- und ineinander, so dass im Gegenspiel der hydrau lischen Kräfte aus der horizontalen, turbulenten Flüssig keitszone ein aufsteigender Fliessvorgang in Richtung der Pfeile 61 zum Abflussrohr 17a resultiert.
Für ein Egalisieren der Faserstoffe sind die eigene Schwere der Faser und die Geschwindigkeit der Auf wärtsbewegung innerhalb der Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 61 grundlegend. Um hierbei das Wichte- Trenn-Prinzip möglichst intensiv einzubeziehen, ist die Auslaufebene für Gutstoff in eine solche Höhe in den Kuppelrau.m 17 gelegt worden, die sich oberhalb der Umlaufscheitelhöhe der Rotoren befindet. In Pfeil richtung 62 gleiten die nicht genügend verfeinerten Faser stoffe auf der axial zum Zulaufrohr verlaufenden Ober fläche der Zwischendecke 15 in die seitlichen Rotor räume zurück,
während die Grobstoffe durch das Loch blech-Segment 27 zurückgehalten und im Mahlvorgang weiter bearbeitet werden. Durch die nachgeschaltete Fasertrennung im Wiche-Prinzip unter Einschaltung ei ner Wasserdruck-Ebene ist es möglich, das Segment 27 mit grössern Durchflussöffnungen zu versehen, so z. B. Lochweiten von 5 bis 10 mm oder Langlochquerschnitte und eventuell es ganz auszuschalten.
Um die Faserstoffe bzw. die einzelnen Fasern eng an die Mahlzone zu binden und Trenneffekte innerhalb der zentrifugalen Strömungen zu vermeiden, erhalten die Rotorrand.gebiete an der Gehäusewand 19 eine radiale Druckzone 77, in der schräg gestellte Messer eingreifen, während die Aussenzone 78 einen Flüssig keitsdruckring um den Messeraussenkreis des Rotors bildet (vgl. Fig. 4).
Die Fig. 5 zeigt in einem Schema den Einbau von Grundwerk-Elementen in die Rotor-Mantelteile 19 für Sonder-Mahlvorgänge, die .sich durch eine unterschied liche Grundmesser-Ausrichtung kenntlich macht. In den Aussenseiten 68 ist ein Neigungswinkel abwärts nach innen, .und in den Mittelbeilen 67 ist eine horizontale Linienführung vorgesehen.
Sie bewirken eine schnelle Rückführung der Suis':pension aus den. Messerzellen über die Kanäle abwärts in Richtung der Pfeile 72, in denen die seitlichen Messerzellen in Richtung der Pfeile 71 münden, und lassen in den Aussenseiten Wirbelzonen 73 entstehen.
Als Arbeitsorgane sind Nutmesser 70 mit einem Querschnitt 69 vorgesehen, die mit Distanzstücken 69a eingeordnet werden. In der gleichen Weise, wie die Werkzeuge der Rotoren sind auch die Grundwerk Stahl- oder Steingut-Mahlsätze auswechselbar. Die Griffe 75 erleichtern das Herausziehen des Mantelteils 19 mit dem Grundwerk. Die Verstellung gegen die Rotoren erfolgt durch die Handräder 24, sie wird durch die Zwischenringe 76 fixiert. An den Längsseiten des Gehäu ses 13 sind Kontrollöffnungen 74 vorgesehen.
Durch die Abschlusskappe 59 ist eine Möglichkeit geschaffen, die Zuflussrohrleitung 10 eventuell auf diese Seite zu ver legen.