Verfahren zum Herstellen von Refinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen des bemesserten Stators und des gleichfalls bemesserten Rotors von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen.
Die Mahlung von Papierfaserstoffen ist ein wichtiger Arbeitsgang der Papiererzeugung und bestimmt im erheblichen Masse die Eigenschaften des Papiers. Der Hauptzweck des Mahlens ist darin zu sehen, dem Faserstoff ein bestimmtes Mass im Längen- und Dikkenverhältnis zu verleihen, um das gewünschte Gefüge und die Geschlossenheit des Papierblattes zu gewährleisten. Weitere Zwecke sind darin zu sehen, dem Faserstoff einen bestimmten Hydratationsgrad, eine bestimmte Oberflächenentwicklung, Plastizität und an- dere Eigenschaften als Voraussetzung für eine Faserbindung im Papier und viele andere Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, Dichte, Saugfähigkeit, Luftdurchlässigkeit, Transparenz u. d. zu verleihen.
Bei der Mahlung passiert nun die Stoffsuspension in kontinuierlichem Fluss u. a. die Garnierung (Bemesserung) von Kegel- und/oder Scheibenrefinern, die jeweils aus einem bemesserten Stator und einem bemesserten Rotor bestehen. Die Bemesserung der Statoren und Rotoren solcher Refiner ist dabei abhängig von der verwendeten Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften.
Die Wirkung der Messer kann nun eine schneidende unddcEder quetschende und fibrillierende sein.
Ausserdem vollzieht sich bei dem Mahlen der sehr wichtige Hydratisierungs-Vorgang. Die Kontrolle des Mahlvorganges wird im allgemeinen mit Hilfe des Mahlradpriifers nach Schopper-Riegler vorgenommen, wobei die Wasserabgabefähigkeit des Papierstoffes ermittelt und sowohl der Zerlegungsgrad als auch die Hydratationseigenschaften der Faser gekennzeichnet werden.
Die bislang verwendeten Mahlaggregate sind hinsichtlich ihrer Bemesserung von verschiedenartigster Ausführung, in welchem Zusammenhang zu vermerken wäre, dass die Art der Mahlung neben den oben angeführten Kriterien auch abhängt von dem eingestellten Messerabstand (Mahlspalt) und verschiedenen anderen Faktoren. Der Mahlvorgang bestimmt sich im Regelfall nach dem erwünschten Gefüge und der Geschlossenheit des herzustellenden Papierblattes oder Kartons, wie dies oben bereits erwähnt wurde, folglich steht bei einem Teil der Mahl aggregate das Kürzen, bei einem anderen Teil die Längsaufspaltung und Fibrillierung des Fasermaterials usw. im Vordergrund, wobei in allen Fällen eine ausreichende Hydratisierung zu erreichen versucht wird.
Die am häufigsten verwendeten Kegel- und Scheibenrefiner, zu welchen auch Kegelstoffmühlen zu rechnen sind, welche sich von den Kegelrefinern nur in der Kegeldfehzahl und dem Anpressdruck unterscheiden, erlauben das Durchführen des Mahlvorganges unter ausreichend befriedigenden Bedingungen hinsichtlich der erwünschten Eigenschaften des aufbereiteten Stoffes. Arbeiten sie mit einem niedrigen spezifischen Druck zwischen ihren festsitz henden und ihren bewegten Messern, dann ist die Hydratisierung vorherrschend, arbeiten sie dagegen mit einem hohen spezifischen Druck zwischen ihren Messern, dann ist deren Schneidwirkung bei verringerter Hydratisierung vorherrschend.
Hinsichtlich der Schneidwirkung der Messer wäre in diesem Zusammenhang zu vermerken, dass sie bei einer vergrösserten Anzahl von Einzelmessern grösser ist, wenn dabei die übrigen Variablen als konstant betrachtet werden.
Die Hydratisierung ist abhängig von der Grösse der aktiven Fläche der Refinerteile, sie ist um so grösser, je grösser diese Fläche ist. Da erfahrungsgemäss ein einmaliger Mahlvorgang in einem Refiner nicht ausreicht, um das Fasermaterial in erwünschtem Masse zu kürzen und zu hydratisieren, weil nicht verhindert werden kann, dass ein Teil unbeeinflusst durch den Refiner hindurchgeht, ist es oft erforderlich, den Mahlvorgang mehrmals zu wiederholen, um dadurch den Koeffizienten nach Schopper-Riegler dem Idealwert von 1 anzunähern.
Es sei jedoch vermerkt, dass ein solches mehrmaliges Wiederholen des Mahlvorganges den Nachteil aufweist, dass dadurch auch ein Teil des Fasermaterials unter Umständen in zu starkem Masse gekürzt werden kann, so dass das Fasermaterial in seiner Gesamtheit unter Umständen für seine weitere Verwendung wertlos wird.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ohne weiteres erkennbar, dass in Hinblick auf die verschieden- artigsten Papiere, Kartons usw. die Ausfiihrungen solcher Refiner von einer Vielzahl von Faktoren abhängig sind, um einen aufbereiteten Papierfaserstoff erwünschter Qualität zu erhalten. Eine zu beachtende Grösse ist dabei insbesondere die Bemesserung von Stator und Rotor der Refiner, wobei den einzelnen Messern in Abhängigkeit von der verwendeten Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften die verschiedenartigsten Formen gegeben werden können.
Allen vorbekannten Refinern ist nun insbesondere der Nachteil gemeinsam, dass bei einem Stumpfwerden der Messer Stator und Rotor sowohl bei den Kegel- wie auch bei den Scheibenrefinern unbrauchbar werden, was zu einem Verlust in der Grössenordnung von etwa 70 O/o des wertvollen Materials, wie rostfreier Stahl oder Speziallegierungen, führt, aus welchem solche Statoren und Rotoren im Regelfall hergestellt werden, wobei das Gesamtgewicht der Messer etwa 30 /o des Gewichts eines Refiners ausmacht. Weiterhin weisen solche Refiner insbesondere hinsichtlich ihrer Herstellung zahlreiche Nachteile auf. Die bemesserten Statoren und Rotoren werden im Regelfall durch Giessen in einem Stück hergestellt, was im Hinblick auf die unterschiedlichsten Formgebungen der Messer die Bereitstellung einer Vielzahl von Giessformen und/oder Kernen erfordert.
Dabei kann auch nicht unberücksichtigt bleiben, dass die einzelnen Messer oft unterschiedliche Breiten und Höhen aufweisen, dass ihr gegenseitiger Abstand oft von Ausführungsform zu Ausführungsform variiert werden muss und dass in den Grundkörpern von Stator bzw. Rotor oft Rillen und Fliessbrem- sen für das Fasermaterial vorzusehen sind. Alle diese Faktoren gemeinsam betrachtet lassen ohne weiteres erkennen, dass die Herstellung solcher Statoren und Rotoren für Refiner äusserst kostspielig ist. Auch ist zu berücksichtigen, dass im Regelfall nicht sichergestellt werden kann, dass die Giessmaterialien ihre Eigenschaften beibehalten, nachdem sie zu Statoren und Rotoren gegossen worden sind, mit der Folge, dass oft zu bemerken ist, dass die einzelnen Messer leicht ausbrechen, unerwünscht hart und nicht elastisch sind und ausserdem zu Korrosion neigen.
Dabei bedarf es nicht einmal des ergänzenden Hinweises auf die Schwierigkeit des durchzuführenden Giessvorganges bei komplizierten Formgebungen der Messer und der erforderlichen Nachbearbeitung der Werkstücke nach dem Giessen. Erfolgt keine exakte Herstellung der bemesserten Statoren und Rotoren, dann kann keine exakte Mahlung der Papierfaserstoffe vorgenommen werden, es können also die erwünschten Eigenschaften des aufbereiteten Stoffes allenfalls unter schwierigsten Bedingungen erzielt werden.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist zwar bereits eine Vielzahl von Vorschlägen unterbreitet worden, alle unter'oreiteten Vorschläge sind aber gleichfalls mit Nachteilen behaftet, so dass es nicht erfordeilich ist, hier eine nähere Beschreibung wiederzugeben. Nur beispielsweise sei darauf hingewiesen, dass man die Statoren und Rotoren solcher Refiner auch durch spanabnehmende Formgebung beispielsweise mittels Finger fräsern herzustellen versuchte, diesen Weg aber wieder wegen zu hoher Fertigungskosten, welche durch ein genaues Bearbeiten verursacht wurden, und wegen zu hohen Materiaiabfalls wieder verlassen hat.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausfüh rungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Herstellen der bemesserten Statoren und Rotoren von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen zu schaffen, durch welches die erwähnten Nachteile vermieden werden. Das in Vorschlag zu bringende neue Herstellungs- verfahren soll insbesondere die Möglichkeit bringen, auf möglichst einfache Art und Weise der Bemesserung dieser Refinerteile die verschiedenartigsten Anordnungen, Ausführungsformen und Formgebungen zu geben, die von so vielen Faktoren abhängig sind, von welchen in diesem Zusammenhang nur das erwünschte Gefüge und die Geschlossenheit des Papierblattes als einer der bereits genannten Faktoren wiederholt sei.
Im Hinblick auf die erwähnten zahlreichen Nachteile eines Giess- verfahrens soll nach Möglichkeit ein solcher Giessvorgang vollkommen vermieden werden, und schliesslich soll es das neue Verfahren noch ermöglichen, die einem sehr starken Verschleiss unterworfenen Bemesserungen auf eine rationelle und kostensparende Art und Weise am Ende ihrer Standzeit einer Wiederverwertung zuzuführen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass für die beiden Teile eines Refiners, nämlich den Stator und den Rotor, zunächst je ein kegeliger oder ein scheibenförmiger Grundkörper glatter Oberfläche hergestellt wird, und dass dann mit den einander zugeordneten Oberflächen der beiden Grundkörper Messer einzeln verbunden werden, und zwar insbesondere verschweisst werden, wobei in die- sem Fall bevorzugt eine Elektroschweissung mit Elektroden aus dem Material empfohlen wird, aus welchem auch die einzelnen Messer hergestellt sind.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Refiner mit bemessertem Rotor und Stator, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine verschweisste Festlegung der einzelnen Messer an einem einstückigen oder aus mehreren Teilen zusammengesetzten Grundkörper, wobei mindestens die Messer aus kaltgewalztem, rostfreiem Stahl oder legiertem Kohlenstoffstahl hergestellt sind.
Vorzugsweise werden die einzelnen Messer aus kaltgewalztem rostfreien Stahl oder Kohlenstoffstahl hergestellt, insbesondere in Chrom-Nickel-Legierung, wobei das genannte Kaltwalzen so durchzuführen ist, dass der verwendete Stahl der bei der Reduzierung seiner Dicke zwar eine höhere Härte und eine höhere Festigkeit erhält, jedoch seine anfängliche Biegsamkeit beibehält. Insbesondere hat sich für die erwähnte Chrom-Nickel-Legierung ein Kaltwalzen, ausgehend von einer Dicke von etwa 16 mm auf eine Dicke von etwa 2 mm, bewährt.
Für die Herstellung der Grundkörper von Kegelrefinern wird empfohlen, diese aus kaltgewalzten Stahlblechen herzustellen, aus welchen trapezförmige Segmente ausgeschnitten oder ausgestanzt werden, die dann zu hohlkegelstumpfförmigen Segmenten verformt und anschlies,send miteinander verschweisst werden.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor.
Es zeigt:
Fig. 1 in Perspektivansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines Rotors für einen Kegelrefiner, bevor die Bemesserung aufgebracht ist.
Fig. 2 in Perspektivansicht den dem Rotor-Grund körper nach Fig. 1 entsprechenden Stator-Grundkörper, gleichfalls bevor die Bemesserung aufgebracht ist.
Fig. 3 in Perspektivansicht einen Grundkörper eines Scheibenfräsers, bevor die Bemesserung aufgebracht ist.
Fig. 4 in Perspektivansicht einen bemesserten Rotor und einen bemesserten Stator, bei welchen die einzelnen Messer durch die Verwendung dieser Teile in einem Kegelrefiner einem starken Verschleiss unterworfen worden waren, zur Erläuterung der ermöglichten Wiederverwertung dieser Messer.
Fig. 5 erläuternde Darstellungen der unterschiedlichen Gefüge, die stufenweise beim Niederwalzen von Stahl zur Herstellung der einzelnen Messer auftreten.
Fig. 6 Schaubilder zur Erläuterung des Härte- und des Zugfestigkeit-Anstiegs beim Kaltwalzen für Stahl.
Fig. 10-12 Perspektivenansichten von jeweils einem Rotor mit zugeordnetem Stator für einen Kegelrefiner zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Bemesserung dieser Teile.
Fig. 13-18 Perspektivansicht bzw. Draufsicht ur- terschiedlicher Ausführungen der Bemesserung der Scheiben von Scheibenrefinern, teilweise ein geschlossenes System, teilweise ein offenes System und teilweise ein geschlossenes und unterbrochenes System zeigend.
Fig. 19 und 20 Schniftdarstellungen durch einen Kegel- bzw. durch einen Scheibenrefiner, und
Fig. 21 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Wechselwirkung von mittlerer Faserlänge und Hydra- dationsgrad des Faserstoffes während des Mahlvorganges in Refinern bekannter Ausführungsform.
Für das vorliegende Verfahren zum Herstellen des bemesserten Stators und des gleichfalls bemesserten Rotors von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen ist der erste Verfahrensschritt in der Herstellung von kegeligen bzw. scheibenförmigen Grundkörpern zu erblicken. Diese Grundkörper für den Kegelrefiner-Stator und Rotor werden aus trapezförmigen Stahlplatten-Segmenten hergestellt, die einer spaniosen Formgebung unterworfen werden, um aus ihnen hohlkegelstumpfförmige Mantelsegmente 1 bzw. 2, bestimmt für den Rotor gemäss Fig. 1 bzw. für den Stator gemäss Fig. 2, zu bilden. Die einzelnen Mantelsegmente werden dann durch Schweissraupen 3 zur Bildung eines kegeligen Körpers miteinander verbunden, dessen Konizität, wie ohne weiteres erkennbar, für die einzelnen Bauarten variiert werden kann.
Um die Konizität dieser Refinerteile zu bewahren und sie vor einer Verformung während des Mahlvorganges zu schützen, kann der Rotor-Grundkörper mit zwei Ringkörpern 4, 5 endseitig und gegebenenfalls mit einem weiteren Ringkörper 7' (s.Fig. 19) mittig ver steift sein, analog kann der Stator-Grundkörper mit Ringkörpern 6, 6' und 7 versteift sein. Diese Ringkörper stehen mit den Oberflächen der Refinerteile in Berührung, welche mit keiner Bemesserung versehen werden, sie sind vorzugsweise mit den Grundkörpern fest verbunden, insbesondere verschweisst.
Fig. 3 zeigt einen scheibenförmigen Grundkörper 8 für einen Scheibenrefiner, der mit einer zentralen Öffnung 9 versehen ist, dieser Grundkörper kann einstückig sein oder aus miteinander verschweissten Segmenten bestehen, wobei sich für ihn wie für die Grundkörper nach den Fig. 1 und 2 rostfreier Stahl oder Kohlenstoffstahl als Material am besten eignet. Um diesen scheibenförmigen Grundkörpern gleichfalls eine ausreichende Steifigkeit zu geben, kann ihre nicht mit einer Bemesserung zu versehende Oberfläche mittels einer geeigneten Auftragsschweissung versehen oder es kann in sonstiger Art und Weise eine entsprechende Versteifung vorgenommen werden.
Eine derartige Herstellung von Grundkörpern für die Refinerteile (Stator und Rotor) bringt gegenüber einem Giessvorgang den Vorteil nahezu vollständiger innerer Spannungsfreiheit neben dem Vorteil gleichmässiger Wandstärke und dem Vorteil, dass mit Sicherheit jegliches Lockern vermieden werden kann.
Ausserdem kann bei einem Verschleiss der Bemesserung, deren Aufbringung nachfolgend noch näher beschrieben werden wird, jeder Grundkörper einer Wiederverwertung zugeführt werden, was immerhin eine Materialersparnis in der Grössenordnung zwischen 60 und 70 O/o bringt, denn es bedarf lediglich einer relativ einfachen Entfernung der verschliffenen Bemessung beispielsweise durch Drehen, um aus den in Gebrauch gestandenen Statoren und Rotoren beispielsweise nach Fig. 4 die Grundkörper nach den Fig. 1 und 2 wieder zu erhalten.
Bevor die Bemesserung auf die wie vorbeschrieben hergestellten Grundkörper der Refinerteile aufgebracht wird, werden diese Grundkörper spanabnehmend bearbeitet, um ihre eine Oberfläche, auf welche die Bemesserung aufzubringen ist, gleichförmig zu glätten. Für das Aufbringen der Bemesserung werden nun folgende Verfahrensschritte in Vorschlag gebracht.
Als Ausgangsmaterial für die einzelnen Messer wählt man rostfreien Stahl oder Kohlenstoffstahl und vorzugsweise eine Nickel-Chrom-Legierung. Insbesondere eignet sich eine Legierung etwa der folgenden Zusammensetzung: 17-19 0/0 Cr, 7-9 0/0 Ni, 2-30/oCr, 0,070/(rC, 1 0/0 Si, O,()7 /oP, 0,03 /oS, Rest übliche edle Verunreinigungen.
Es sei in diesem Zusammenhang allerdings vermerkt, dass sich selbstverständlich auch andere Legierungen für die Herstellung der einzelnen Messer eignen, diese Legierung ist nur beispielsweise deshalb aufgeführt, weil sie sich bei Berücksichtigung der einzelnen Faktoren bei der Mahlung von Papierstoffen wegen ihrer Härte in der Grössenordnung von etwa 200 Grad Brinell und ihrer Zugfestigkeit in der Grössenordnung von etwa 70,7 kg/mm2 für besonders vorteilhaft erwiesen hat. Die für die Bemesserung gewählte Legierung sollte also so beschaffen sein, dass sie einer speziellen Gestaltung des Mahlvorganges Rechnung trägt, und zwar unter Beachtung des wesentlichen Merkmals, dass durch Kaltwalzen ein Verdichten ihres Gefüges vorgenommen werden kann.
Für die Herstellung der einzelnen Messer wird also vorgeschlagen, aus dem gewählten Material zunächst Stangen einer bestimmten Dicke herzustellen und diese Dicke dann durch Kaltwalzen auf einen Bruchteil zu reduzieren. Bei einem solchen Kaltwalzen lässt sich beispielsweise bei der vorerwähnten Chrom-Nickel Legierung eine Härtesteigerung auf etwa 400 Grad Brinell und gleichzeitig eine Erhöhung der Zugfestigkeit auf etwa 140,4 kg/mm2 erreichen, welche Materialeigenschaften für die Mahlung von Papierfaserstoffen für ausgezeichnet zu befinden sind, da sie die Vermeidung eines allzu raschen Verschleisses der Bemesserung sicherstellen.
In diesem Zusammenhang sei auf Fig. 5 verwiesen, wo das Gefüge einer kaltgewalzten Stange in den einzelnen Verfahrensstufen schematisch dargestellt ist, wenn die Stange von einer Dicke von etwa 16 mm (Querschnitt 11) auf eine Dicke von etwa 2 mm (Querschnitt 14) niedergewalzt wird. Aus den graphischen Darstellungen gemäss Fig. 6 ist in diesem Zusammenhang erkennbar, dass dabei die Brinellhärte von etwa 200 Grad bei der Dicke von etwa 16 mm auf etwa 400 Grad bei der Dicke von etwa 2 mm erhöht wird und gleichzeitig die Zugfestigkeit von einem Wert von etwa 70,7 kg/mm2 auf einen Wert von etwa 140,4 kg/mm2, und zwar unter Beibehaltung der Biegsamkeit des Stahles.
Materialeigenschaften. wie diese lassen sich mittels des herkömmlichen Giessvorganges keinesfalls erreichen, und zwar weil beim Giessen ther- mische Bedingungen zu beachten sind, die das Material äusserst steif und bruchanfällig machen, und die nicht verhindern können, dass insbesondere die einzelnen Messer an ihren Oberflächen porös sind.
Die einzelnen, wie vorstehend beschrieben, durch ein Kaltwalzen vorbereiteten Messer werden nunmehr gemäss der Darstellung nach den Fig. 7-9 mit den ge glätteten Oberflächen der vorbereiteten Grundkörper verbunden, und zwar vorzugsweise durch Schweissen, wobei sich eine Elektroschweissung mit Elektroden empfiehlt, die aus dem gleichen Material wie die Messer bestehen. Für diese Verschweissung der einzelnen Messer 15 mit den Grundkörpern empfiehlt es sich, ihnen zuvor eine Anfassung zu geben, wie bei 17 angedeutet, um die an sie und an die Oberfläche der Grundkörper anzulegende Schweissraupe 16 nicht zu weit über die Seitenfläche der Messer vorstehen zu lassen.
Bei dem Verschweissen der einzelnen Messer mit den Grundkörpern ist wegen deren relativ kleiner Dicke auch darauf zu achten, dass es zu keinem Verwerfen der Grundkörper kommt, es empfiehlt sich daher, zum Erreichen einer geeigneten Temperaturverteilung die einzelnen Messer überkreuz anzuschweissen, um dadurch örtliche Überhitzungen zu vermeiden und die Temperatur gleichförmig auf einen Wert von maximal etwa 1000 C zu halten. Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen das Anschweissen der einzelnen Messer an den kegeligen Rotor-Grundkörper bzw. Stator Grundkörper eines Kegelrefiners, und Fig. 9 veranschaulicht das Anschweissen der einzelnen Messer an einen scheibenförmigen Grundkörper eines Scheibenrefiners.
Nachdem die Grundkörper mit ihrer Bemesserung versehen worden sind, werden sie mittels geeigneter Methoden einer Materialprüfung unterzogen, bei welcher insbesondere nachgeprüft wird, ob die Statoren und Rotoren lockerungssicher sind, ob die an die eir- zelnen Messer angelegten Schweissraupen eine ausreichende Festigkeit aufweisen, ob die Körper sich nicht verworfen haben usw. Überprüft werden also alle möglichen Fehlerquellen, die eventuell einen Einfluss auf den Mahlvorgang nehmen könnten. Ist diese Überprü- fung durchgeführt worden, dann wird die Bemesserung der Statoren und Rotoren spanabnehmend bearbeitet, und anschliessend erfolgt noch eine Reinigung der Mahl spalte vorzugsweise mittels Sandstrahlen, um dadurch eventuelle Schweissgrate zu entfernen.
Abschliessend erfolgt dann eine nochmalige Überprüfung ihrer Rotationssymmetrie bei einer Drehzahl in, der Grössenordnung von etwa 3600 Ulmin. und gegebenen- falls ein Auswuchten.
Es bedarf in diesem Zusammenhang keines näheren Hinweises, dass analog dem vorbeschriebenen Her stellungs,verfahren der Statoren und Rotoren von Refinern einer Wiederverwertung zugeführte Grundkörper nach dem erwähnten Glätten ihrer einen Oberfläche mit einer neuen Bemesserung versehen werden können, was gegenüber herkömmlichen Giessverfahren den Vorteil einer Materialersparnis in der Grössenordnung zwischen 60 und 700/0 bringt, da die Bemesserung etwa 30 O/o des Gesamtgewichts eines Rotors bzw. Stators ausmacht.
Gegenüber sämtlichen vorbekannten Herstellungsverfahren bringt vorliegendes Herstellungsverfahren insbesondere den ohne weiteres erkennbaren Vorteil, dass ohne grosse Schwierigkeiten die verschiedenartigsten Anordnungen und Formgebungen für die einzelnen Messer gewählt werden können, und dass insbesondere der Abstand zwischen den einzelnen Messern ohne Schwierigkeit in einem Mass reduziert werden kann, das mittels Giessen keinesfalls zu erreichen ist.
Die Fig. 10-18 zeigen nur einige mögliche Anordnungen und Formgebungen von Messern der unterschiedlichsten Breiten und der unterschiedlichsten Grössen des Mahlspaltes, wobei erkennbar ohne grosse Schwierigkeiten geschlossene Systeme, offene Systeme, Fliessbremsen, Überläufe usw. geschaffen werden können, um damit den unterschiedlichsten Faktoren gerecht zu werden.
Die Bemesserung kann also individuell gewählt werden, und es ist damit in einem zuvor nicht gekannten Ausmass die Möglichkeit geschaffen,, dem Faserstoff jedes erdenkliche Mass im Längen- und Dikkenverhältnis, jeden erdenklichen Hydratationsgrad, jede erdenkliche Oberflächenentwicklung, Plastizität und andere Eigenschaften als Voraussetzung für eine Faserbindung im Papier und viele andere Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, Dichte, Saugfähigkeit, Luftdurchlässigkeit, Transparenz u. a. zu verleihen, um dadurch eine Vielzahl erwünschter Gefüge des Papierblattes zu gewährleisten.
Die Fig. 19 und 20 zeigen jeweils im Schnitt einen Kegelrei iner bzw. einen Scheibenrefiner mit Stator und zugeordnetem Rotor. Diese beiden Refinerteile sind im Betrieb des Refiners koaxial zueinander angeordnet und der Stator 19 umfasst als feststehender Aussenteil beim Kegelrefiner den drehenden Rotor 18.
Die einander zugewandten Oberflächen dieser beiden Refinerteile sind jeweils mit einer Bemesserung 15 versehen und ihr Grundkörper ist mit Ringkörpern 6, 6', 7 bzw. 4, 5, 7' versteift. Der Betrieb solcher Refiner kann als bekannt vorausgesetzt werden, weshalb es diesbezüglich keiner näheren Ausführungen bedarf.
Der Papierfaserstoff wird am kleineren Kegeidurch- messer eingeführt und tritt infolge hydraulischen Drucks und. wachsender Zentrifugalkraft unter Einfluss des zunehmenden Kegeldurchmessers am grösseren Durchmesser wieder aus. Dieser Vorgang kann, falls erforderlich, mehrfach wiederholt werden, in wel ehem Zusammenhang nochmals zu erwähnen wäre, dass sich das Herstellungsverfahren auch für die Herstellung von Kegelstoffmühlen eignet, die sich von solchen Kegelrefinern im äusseren Aufbau kaum unterscheiden, ein Unterschied liegt nur in der Kegeidreh zahl und in dem Anpressdruck vor. Bei dem Scheibenrefiner nach Fig. 20 wird der Papierstoff koaxial eingeführt und wird dann zwischen den beiden bemesserten Scheiben 8 nach aussen bewegt.
Neben den bereits erwähnten Vorteilen des vorlie- genden Herstellungsverfahrens gegenüber vorbekannten Herstellungsverfahren von Refinerteilen wären noch die folgenden wirtschlaftlichen Vorteile aufzuführen. Es mag zwar den Anschein haben, dass das Anschweissen der einzelnen Messer an die geglätteten Oberflächen von Statoren und Rotoren sowie die vorbereitenden Handlungen wie auch abschliessende Materialprüfungen teurer kommen als das herkömmliche Giessen solcher Refinerteile. Wird diese tJberle- gung für eine einzige Ausführungsform einer Bemesserung der Refinerteile angestellt, dann kann man dieser Ansicht zustimmen.
Berücksichtigt man jedoch die Vielzahl erwünschter Muster für die Bemesserung, dann ist ohne weiteres erkennbar, dass das vorliegende Herstellungsverfahren gegenüber dem Giessen wesent- lich billiger kommt, weil ja für das Giessen eine Vielzahl von Giessformen erst einmal hergestellt werden müssen und dann in jedem Einzelfall neue Giessbedingungen genauestens einzuhalten sind. Werden diese nicht eingehalten, dann kommt es zu Ausschussware.
Für kleinere Stückzahlen von unterschiedlichsten Mustern der Bemesserung von Refinerteilen ist daher das vorliegende Herstellungsverfahren dem herkömmlichen Giessen wirtschaftlich bei weitem überlegen.
Hinzu kommt, dass es mit dem genannten Herstellungsverfahren ermöglicht wird, den etwa 70 Gew. /o ausmachenden Grundkörper einer Wiederverwertung zuzuführen, was beim Giessen nicht möglich ist, wo Grundkörper und Bemesserung einstückig sind. Hinsichtlich technischer Vorteile wäre zu vermerken, dass es dadurch ermöglicht wird, den einzelnen Messern eine wesentlich; grössere Verschleissfestigkeit und Zugfestigkeit zu geben. Gegenüber den gegossenen Messern weisen die vorliegenden an den Grundkörper ansgeschweissten Messer eine um etwa 50 /o vergrösserte Standfestigkeit auf.
Aufgrund langer Versuchsreihen wurde dabei gefunden, dass sich für die einzelnen Messer insbesondere rostfreier Stahl und legierter Kohlenstoffstahl, vorzugsweise eine Nickel-Chrom-Legierung, als Material eignet, wobei dann Bleche grösserer Dicke zu Blechen mit stark reduzierter Dicke kalt niedergewalzt werden, um eine Härte von etwa 400 Grad Brinell und eine Zugfestigkeit von etwa 140 kg/mm2 zu erhalten, und zwar unter Beibehaltung der Biegsamkeit. Die aus einem derartig behandelten Material hergestellten Messer sind nach ihrem Verschweissen mit den Grundkörpern unter gesteuerten Temperaturbedingungen äusserst widerstandsfähig und weisen gegenüber den gegossenen Messern insbesondere den Vorteil auf, dass sie weniger leicht ausbrechen und dass ihre Oberflächen weniger porös sind und in einem viel geringe ren Masse zu einer Korrosion neigen.
Die hiermit hergestellte Bemesserung der Refinerteile gewährleistet daher eine optimal möglich erscheinende Mahlwirkung der einzelnen Messer, die wie erwähnt, schneidend oder quetschend bzw. fibrillierend sein kann.
Als technischer Vorteil des vorliegenden Herstellungsverfahrens wäre auch noch die Vielzahl möglicher Muster der Bemesserung anzuführen. Welche Vorteile dies bringt sei unter Bezugnahme auf die graphische Darstellung gemäss Fig. 21 erläutert. Diese Figur zeigt die Abhängigkeit zwischen der mittleren Faserlänge und dem Hydratationsgrad des Faserstoffes bei einem Mahlvorgang in vorbekannten Ausführungsformen von Refinern. Aus der Darstellung ist eine nahezu kon stante Wechselbeziehung zwischen der Schneidwirkung und der Hyd?atation erkennbar, welche nur begrenzt varriierbar ist durch eine Beeinflussung der Druckver hältnisse, der Fliessrate und andere Faktoren.
Es ist nun aber bekannt, dass für die Papiererzeugung der Wunsch besteht, die Eigenschaften des Papiers in viel faches Hinsicht zu variieren, und diese Variierung wird nur dadurch ermöglicht, dass man den Mahlvorgang entsprechend beeinflusst. Die Art der Bemesserung oder Garnierung ist abhängig von der verwendeten Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften. In einigen Fällen ist es erwünscht, eine hohe Hydratisle- rung und nur ein begrenztes Schneiden der Fasern zu erhalten, in anderen Fällen ist es wieder erwünscht, nur eine geringe Hydratisierung und ein starkes Schneiden der Fasern zu erhalten. Die Bemesserung der Refinerteile muss daher in jedem Einzelfall entsprechend gewählt werden.
Das vorliegende Herstellungsverfahren ermöglicht nun die Ausführung jedes denkbaren Musters der Bemesserung, d. h. die einzelnen Messer können gerade oder winklig ausgeführt werden, zwischen den einzelnen Messern können kontinuierliche oder unterbrochene Mahlspalte vorgesehen werden, usw. Ausserdem bereitet es keine Schwierigkeiten, die einzelnen Messer selbst dann in sehr engem Abstand zueinander anzuordnen, wenn sie äusserst kleine Breiten aufweisen, es können also eine Vielzahl von Messern an die Grundkörper angeschweisst wer; den, wodurch die wirksame Fläche wesentlich vergrös- sert und damit u. U. erreicht werden kann, dass es nicht mehr erforderlich ist, das Fasermaterial mehrmalig durch einen Refiner passieren lassen zu müssen.
In technischer Hinsicht wäre auch noch auf die geschaffene Möglichkeit zu verweisen, Refinerteile mit einer verschlissenen Bemesserung auf einfache Art und Weise wieder zu verwerten, indem man einfach die alte Bemesserung abdreht und den Grundkörper mit einer neuen Bemesserung versieht. Dieser Vorgang der Wiederverwertung ist für gegossene Refinerteile keinesfalls möglich, weil die verwendeten Giessformen nur ein einstückiges Giessen von Grundkörper und Bemesserung zulassen, bei einer verschliessenen Bemesserung waren daher die Refinerteile unbrauchbar.
Auch wäre noch zu vermerken, dass für die Grössenabmessungen solcher Refinerteile keinerlei Grenzen gesetzt sind, was u. a. zur Folge hat, dass der Schneidvorgang der ein zelnen Fasern vollkommen von dem Hydratisierungsvorgang gelöst werden kann, und es demzufolge möglich ist, die verschiedenartigsten Papierfaserstoffe einem Mahlvorgang zu unterwerfen, um die verschie denartigsten Stoffeigenschaften zu erhalten. In techni scher Hinsicht weist also das vorliegende Herstellungs verfahren gegenüber dem Giessen der Refinerteile gleichfalls zahlreiche Vorteile auf.
Das vorliegende Herstellungsverfahren ermöglicht auch eine Verbesserung der BetriebsbedD3gungen der Refiner, indem es ermöglicht werden kann, die wirksamen Mahiflächen dadurch wesentlich zu vergrössern, dass man die Anzahl der Messer durch Verringerung des Messerabstandes vergrössert. Gegenüber vorbekannten Refinern kann eine Leistungssteigerung in der Grössenordnung von 30 0/o und mehr erzielt werden, wobei sich eine höhere Leistungssteigerung für geringere Messerbreiten ergibt. Je grösser die Anzahl der Messer ist, desto grösser ist die Anzahl -der gemahlenen Fasern, es kann also hiermit ermöglicht werden, dass unter Umständen ein mehrmaliges Passieren des Fasermaterials durch die Refiner unterbleiben kann.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zum Herstellen des bemesserten Stators und des gleichfalls bemesserten Rotors von Kegeloder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Teile des Refiners, den Stator und den Rotor, zunächst je ein kegeliger oder scheibenförmiger Grundkörper glatter Oberfläche hergestellt wird und dass dann mit den einander zugeordneten Oberflächen der beiden Grundkörper Messer einzeln verbunden werden
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Messer an die geglättete Oberfläche des Grundkörpers angeschweisst werden, wobei für eine gleichförmige Temperatunertei- lung im Grundkörper durch ein Anschweissen der Messer überkreuz vorgesorgt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Messer aus kaitgewalztem rostfreiem Stahl oder legiertem Kohlenstoffstahl hergestellt werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass jeder kegelige Grundkörper für Kegelrefiner aus einem kaltgewalzten Stahlblech aus rostfreiem Stahl oder legiertem Kohlenstoffstahl hergestellt wird, aus welchem trapezförmige Segmente ausgeschnitten oder ausgestanzt werden, die dann zu hohl kegelstumpfförmIgen Mantelsegmenten verformt und anschliessend miteinander verschweisst werden
4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder kegelige Grundkörper mit mindestens einem Ringkörper versteift wird, der mit seiner nicht bemesserten Oberfläche fest verbunden wird.
5. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl für die einzelnen Messer auf eine solche, gegenüber seiner Ausgangsdicke wesentlich reduzierte Dicke kalt niedergewalzt wird, dass er gegenüber seiner Ausgangshärte und gegenüber seiner Ausgangsfestigkeit eine wesentlich erhöhte Härte und erhöhte Festigkeit unter Beibehaltung seiner Biegsamkeit erhält.
6. Verfahren nach Patentanspruch I und einem der Unteransprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Messer aus einer Chrom-Nickel-Legie- rung hergestellt werden und dass der Stahl von einer Dicke von etwa 16 mm auf eine Dicke von etwa 2 mm kalt niedergewalzt wird.
7. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messer von ihrem Verschweissen mit den Grundkörpern der Refinerteile entlang der Kante angefasst werden, entlang welcher die Schweissraupe anzubringen ist.
8. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Messer durch Elektroschweissung unter Verwendung von Elektroden -ange- schweisslt werden, welche aus demselben Material hergestellt sind wie die Messer.
9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Refinerteile nach dem Aufbrin- gen der Bemesserung atf Grundkörper abschliessend spanabnehlnend bearbeitet werden.
PATENTANSPRUCH II
Refiner mit bemessertem Rotor und Stator, herge- stellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine verschweisste Festlegung der einzelnen Messer an einem einstückigen oder aus mehreren Teilen zusammengesetzten Grunldkörper, wobei mindestens die Messer aus kaltgewalztem, rostfreiem Stahl oder legiertem Kohlenstoffstahl hergestellt sind.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.