CN109317253B - 用于加工水基的悬浮纤维料的加工配件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造配件(2、3)的方法，所述配件用于在加工间隙(4)内加工水基的悬浮纤维料(1)，所述配件由具有朝向间隙(4)指向的加工元件(6)的基体(5)构成。在此为了降低制造耗费而规定，所述加工元件(6)至少局部被逐层地涂覆液态或固态的材料，并且在此实施物理的或化学的硬化过程或熔炼过程。

Description

用于加工水基的悬浮纤维料的加工配件

本申请是发明名称为“用于加工水基的悬浮纤维料的加工配件”，申请日：2016年2月22日，申请号：201680023864.2的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于在加工间隙内加工水基的悬浮纤维料的配件，所述加工间隙通过两个相对彼此转动的且由配件构成的加工面限定边界，所述配件由基体构成，所述基体具有朝向间隙指向的、纵长的且沿至少一个方向分量径向延伸的加工元件，所述配件按照本发明的方法制造。

背景技术

这种配件应适合于对悬浮的纤维材料进行机械的加工。由此优选研磨纸纤维、分离污物和纤维并且浸渍、也就是溶解纤维簇集。配件例如安装在研磨机器(所谓的精磨机)中。在此，悬浮物在精磨机中具有大约2-8％的固体含量。类似的材料密度也被分解(Entstippern)。在用于较高的材料密度的机器中，例如涉及高稠度磨碎机、分散器或搅拌器。

在其中进行的机械加工可以涉及整个纤维材料，也就是分散包含在其中的杂质。

这种机器具有至少一个转子和至少一个定子，该转子和定子或者具有盘形面或者具有锥形面，在该面上安装配件，使得在它们之间可以构成间隙。许多配件在加工面上具有接片和凹槽，所以也称为“刀具配件”。另外的配件具有齿环的形状。

除了这种接片、凹槽和齿部的形状，还已知一种材料，接片、凹槽和齿部由这种材料构成，其在加工纤维料时发挥作用。

配件承受磨损并且因此必须以确定的时间间隔更换。此外，在使用寿命中的磨碎可能导致加工效果的改变。

在纸浆工业和造纸工业中在机械加工纤维料时的运行费用的较大部分是能源费用。因此，始终力求如此构造和运行配件和所使用的机器，从而(根据所希望的效果)不需要较高的能量耗费。

因此可理解的是，为了研发配件需要较大的费用，这涉及形状的设计和材料的选择。

在此为了减少配件的制造耗费，例如在DE 10 2004 016 661 A1中建议，由多个元件构成配件并且随后相互焊接或钎焊。

由FR 2 707 677 A1已知配件的借助激光被涂覆有研磨料的刀具表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在这种配件中以经济上理想的耗费增大设计的自由度。

所述技术问题按照本发明如此解决，即，所述加工元件至少局部被逐层地涂覆液态或固态的材料，并且在此实施物理的或化学的硬化过程或熔炼过程。

通过逐层的涂覆，加工元件的材料和形状可以更简单地且广泛地配合特定的需求。

在此有利的是，所述加工元件的核心分别一体式地与所述基体相连，并且所述加工元件的至少一个外部部分被逐层地涂覆液态或固态的材料，并且在此实施物理的或化学的硬化过程或熔炼过程。

以这种方式，可以为加工元件设置磨损层。在此核心的颜色与加工元件的外部的颜色不太能够，由此可以通过颜色变化推断达到磨损边界。

已磨损的配件的再生也可以通过涂覆磨损层实现。

加工元件的核心不仅用作与基体的连接件，还减少了所需的且大多数情况下较昂贵的耐磨材料的使用。

但如果加工元件的布置和设计应提供更多的空间，则有利的是，所述加工元件被共同地逐层地涂覆液态或固态的材料，并且在此实施物理的或化学的硬化过程或熔炼过程。

也可以使用通用的基体。

因为逐层涂覆的材料大多数情况下是昂贵的，所以如此基体可使用其他廉价的材料。

因为这种用于研磨、分散或分解纤维料的机器具有较高的负荷，所以逐层涂覆的材料是粉末状的和/或包括一个或多个金属或金属化合物。

在此有利的是，逐层涂覆的材料借助激光被烧结或熔合。

陶瓷层也以这种方式制造。

按照本发明的制造方法可以根据特定的布置方式选择材料，所以所述加工元件的至少局部的、优选整个的表面由一种与基体的材料不同的材料构成，所述表面分别由两个侧面和位于这两个侧面之间的朝向间隙指向的上侧构成。由此，加工元件可以在最低地使用昂贵材料、如碳化钨时设计得非常耐磨。

因为在基体方面加工元件通常具有更高的负荷，所以至少多个、优选所有的加工元件尤其共同地由一种与基体的材料不同的材料构成。

通过材料选择、但尤其通过逐层的涂覆还可行的是，所述加工元件的至少朝向间隙指向的上侧形成一种外形轮廓，这改善了纤维的细纤维化。

在此有利的是，所述加工元件的上侧的外形轮廓由凹陷构成，所述凹陷通过在其间延伸的接片并且在上侧的边缘上也通过构成加工元件的一部分侧面的接片限定边界。

因为这种外形轮廓在加工面转动时或者在加工纤维悬浮物时承受较高的负荷，所以至少沿着加工元件的一个侧面，所述加工元件的侧面优选在旋转的加工面中朝着旋转方向指向并且在固定的加工面中反向于(另外的旋转的加工面的)旋转方向指向，所述接片具有比在凹陷间延伸的接片更大的宽度。与旋转方向无关地可以保证外形轮廓的全面的保护，方法是，沿着加工元件的两个侧面，构成侧面的一部分的接片具有比在凹陷间延伸的接片更大的宽度。

在有利的制造方法方面在简化要求上特别有利的是，至少加工元件的位于所述外形轮廓以下的外部区域以至少2mm、优选至少4mm的厚度完全被相应的材料填充，其中，所述材料的厚度在具有位于上方的接片的部段中比在具有位于上方的凹陷的部段中更大。这实现了在加工元件的整个横截面上的平面的、逐层的尤其粉末状材料的涂覆，其中，被涂覆的材料随后仅仅或尤其强烈地在接片区域中优选借助激光实施熔炼过程。

如果加工元件的外形轮廓由于磨损被剥除，由此材料也不断地从凹陷中松脱或分离，使得在较长的使用寿命中确保确定的轮廓深度。由于松脱的材料与被加工的纤维量相比具有较低的量，所以对于纤维料的加工过程是不重要的。

备选或附加地同样有利的是，接片的延伸走向垂直于加工元件的上侧地至少局部改变。以这种方式，实现在加工元件的上侧的下方的凹陷，所述加工元件首先通过针对上侧的不断的磨损被开放，由此，通过纤维料或精细料有效地使凹陷被持续地磨损并且提高加工元件的稳定性。

通常，用于制备纤维料的加工机器具有圆形或圆环形的加工面，所述加工面由多个配件组合而成。在此在制造可行性和经济性方面，按照本发明的制造方法尤其示出的优点是，所述基体具有扇形或圆环段的形状，并且圆弧角(单位为°)与圆直径(单位为cm)的乘积大于6000、优选大于6500。按照本发明的制造过程可以实现更大的配件并且由此避免每个加工面的配件数量，这改善了加工的均匀性。在此，基体的圆直径在35至150cm之间。

与至今配件传统的铸造不同的是，通过按照本发明的方法可以减小基体的厚度并且由此也降低了材料要求和重量。在此特别有利的是，所述基体的厚度小于所述加工元件的高度，并且尤其小于加工元件的高度的85％、优选小于75％。在基体的厚度方面，例如为了固定在壳体内或诸如此类的，保持局部限定的增厚是不予考虑的。

通过适宜地使用非常耐磨的材料，从基体开始的加工元件的高度可以在相同的运行时间下被减小，这进一步简化了对加工元件的逐层的涂覆。从而降低了机器的空载功率，其中，加工元件的较小的高度是有利的。

由此，所述加工元件的高度至少局部、优选整体上小于5mm、优选小于4mm。

为了增强加工效果，与至今传统的铸造不同的是，按照本发明的制造方法可以实现非常窄小的加工元件并且同样实现在相邻的加工元件之间的较小的间距。由此，加工元件平行于基础面具有纵长的横截面形状并且至少局部、优选整体上具有0.1至5mm、尤其0.1至1mm的宽度，和/或相邻的加工元件的间距至少局部、优选整体上在0.1至5mm之间、尤其在0.1至2mm之间。

此外有利的是，在所述基体和所述加工元件之间的过渡上的半径小于1mm、优选小于0.3mm，并且加工元件可以没有成型斜度。这实现了更大开放的凹槽面、配件的更好的输送效果并且理想地利用加工面。

按照本发明的方法也可以在此实现在加工元件中的底切。由此例如有利的是，所述加工元件的至少一个侧面相对于加工面的旋转方向的垂线倾斜。针对待加工的纤维料为了产生输送效果，则在旋转的加工面中所述加工元件的朝着旋转方向指向的侧面相对于旋转方向的垂线反向于旋转方向倾斜。

为了实现加工元件的理想的布置，通常有利的是，纵长的加工元件至少逐段地非直线形地延伸，也就是弯曲地延伸或具有弯折。通过有利的制造方法在此也可以实现与倾斜的侧面的连接。

附图说明

以下结合多个实施例阐述本发明。

在附图中：

图1：研磨装置的剖面示意图；

图2：研磨装置的配件2、3的俯视图；

图3-6：不同的配件2、3的局部剖视图；

图7-9：两个不同的加工元件6的俯视图。

具体实施方式

根据图1，在研磨装置的壳体中，由固定的且与壳体连接的研磨面和围绕旋转轴线15转动的研磨面构成研磨间隙4。在此，两个环形的研磨面(加工面)相互平行地延伸，其中，两个研磨面之间的距离大多数情况下可以被调整。

在此，转动的研磨面通过在壳体内可旋转支承的轴16沿旋转方向运动。所述轴16由同样设在壳体内的驱动器被驱动。

待研磨的纤维悬浮物1在所示的实施例中通过入口穿过中央进入两个研磨面之间的研磨间隙4。但是，也可以通过配件内的开口实现输入。

纤维悬浮物1经过共同作用的研磨面径向向外并且通过出口离开相邻的环形空间。未示出已知的器件，通过该器件产生一个力，两个研磨面借助该力相对彼此挤压。

两个研磨面分别由根据图2的多个扇形或圆环段形的研磨配件2、3构成，所述研磨配件2、3分别在相应的研磨面的圆周段上延伸。

沿周向并排排列地，由配件2获得固定的研磨面，并且由另外的配件3获得转动的研磨面。

如图2所示，配件2、3分别由基板5构成，所述基板具有多个基本上径向延伸的、板条形状的加工元件6和位于加工元件6之间的凹槽9。

也称作刀具的加工元件6的横截面如图3、4和6所示通常是矩形的，但其中也可以是其它形状。由此根据图5a-c，加工元件6的一个或两个通常大约垂直于研磨面的旋转方向17延伸的侧面18也可以朝向或者反向于旋转方向17倾斜。当如图5a-c所示地，在旋转的研磨面中，加工元件6的面向旋转方向17的侧面18相对于旋转方向17的垂线反向于旋转方向17倾斜时，由此在研磨间隙4内产生运输作用并且由此也增强了纤维处理能力。根据图5c，加工元件6的两侧朝相同的方向倾斜。由于加工元件6的上部区域遭受较大的磨损，所以为了尤其加强加工元件6的上部区域，在此根据图5a可以使反向于旋转方向17指向的侧面18反向于旋转方向17倾斜，或者如图5b垂直于旋转方向17延伸。但是侧面18的倾斜度的选择是不受限制的，而是可以根据希望达到的效果、例如也在固定的研磨面中实现。

与基板5平行地，加工元件6具有纵长的截面形状，其中，加工元件6的朝向加工间隙4指向的上侧通常平行于基板5的外侧面延伸。为了优化它的布置和效果，加工元件6通常至少在径向区段上非直线地、也就是曲线地、波浪状地或如图2所示地弯折地延伸。这与接下来的制造方法相关地也可适用于倾斜的侧面18中。

为了降低配件2、3的制造成本，仅配件的加工元件6至少局部被逐层地涂覆液体或固体材料，并且在实施物理的或化学的硬化过程或熔炼过程。这意味着，可以根据特定的要求和需求选择材料。由此，尤其基体5可以由廉价的金属浇铸，并且对于不同设计的配件2、3具有相同的形状。甚至可以再次使用基体5。因为基体5在运行时不会遭受较大的磨损，所以对其耐磨性也没有特殊的要求。

与之相对地，加工元件6则承受更大的磨损，所以加工元件6的至少局部分别由两个侧面18和位置其间的、朝向间隙4的上侧构成的表面应由耐磨的、与基体5的材料不同的材料制成。

由于在用于加工纤维料1的机器方面的极高的应力，所以尤其适合逐层地涂覆粉末状的材料，该材料包括陶瓷或者一种或多种金属或金属化合物。逐层涂覆的材料可以随后在每层之后借助激光进行烧结或熔合。

在图3和5中，根据需要选择加工元件6在基体5上的布置方式。

因此，所有的加工元件6可以整体上由一种材料构成，其与基体5的材料不同。由此，加工元件6可以共同地逐层地被液态或固态的材料涂覆并且在此实施物理或化学的硬化过程或熔炼过程。

与之不同地，在图4和6中，加工元件6分别具有一体式地与基体5相连的核心7。由此虽然规定了加工元件6的布置方式，但是另一方面通过核心7也保证了加工元件6在基体5上的非常牢固的固定。相应地，仅加工元件6的外部区域被逐层地涂覆液态或固态的材料并且在此实施物理或化学的硬化过程或熔炼过程。

在图4中加工元件6的整个外表面被逐层地制造，而在图6中仅在朝向加工间隙4指向的外侧19上被被逐层地制造。

作为外侧的磨损层，在此例如碳化钨适合用于逐层的构造，其中，1mm的磨损层厚度在大多数情况下是足够的。

因为逐层涂覆的材料通常在颜色方面也与基体5的材料不同，所以在加工元件6的朝向间隙4指向的上侧19上出现的逐层涂覆的材料的完全剥落是可以轻易识别到的。这首先适用于具有核心7的加工元件6，该核心7尤其较好地适用于磨损的加工元件6的再生。

为了改善纤维的细纤维化，至少加工元件6的朝向间隙4指向的上侧19设计为一种外形轮廓。该外形轮廓基本上包括在上侧19上的凹陷20，所述凹陷通过在凹陷20之间延伸的接片21限定边界，并且在上侧19的边缘上也通过构成加工元件6的侧面18的一部分的接片22限定边界。在图7和9中，凹陷20由朝向间隙4开放的缝隙构成，并且在图8中由开放的蜂窝构成。因为所述外形轮廓承受较大的应力，接片22在图8中沿加工元件6的侧面18具有比另外的尤其在凹陷20之间延伸的接片21更大的宽度。加强的接片21在旋转的研磨面中处于沿旋转方向17指向的侧面上，并且在固定的研磨面中处于反向于(相对置的、旋转的研磨面的)旋转方向17指向的侧面上。

与之不同地，在图7中接片22沿加工元件6的两个侧面18均具有比在凹陷20之间延伸的接片21更大的宽度。

在此本质上，在加工元件6的位于外形轮廓以下的外部区域通过至少4mm的厚度完全被相应的材料填充，其中，这种材料在具有位于之上的接片21、22的部段的厚度大于具有位于之上的凹陷20的部段的厚度。在图3b中该厚度差例如在加工元件6的主要的部分上延伸，而在图6b中该厚度差向下直至核心7。这简化了制造，因为用于加工元件6的粉末状的材料不再需要精确地仅针对接片21、22涂覆，而是也可以涂覆在朝向间隙4的位于之上的凹陷20的区域内。但是随后在每层涂覆后对材料的烧结则尽量仅在朝向间隙4的位于之上的接片21、22的区域内进行。材料的熔合的部分相对是较硬的且耐磨的，而这部分相对于材料的被激光处理的部分不是多孔的或仅略微多孔。随着外形轮廓的不断的磨损，多孔的材料被去除，这导致原先的凹陷20的加强。结果是，配件2、3可以保持较长的使用寿命。

图9示出一种实施方式，其中，接片21、22的延伸走向垂直于加工元件6的上侧19改变。由于磨损随着不断地侵蚀外形轮廓，在此开放新的凹陷20。具体地，加工元件6在此由多个朝向研磨间隙4彼此相叠布置的层构成，其中，层的接片21基本上延伸超出位于之上的层的缝隙状的凹陷20。以这种方式，在较长的运行时间下也可保证外形轮廓的作用效果。

因为不再浇铸整个配件2、3，所以在此基体5的厚度11也可以小于加工元件6的高度10，这对于配件2、3的重量和可操作性是有利的。这还同样地允许配件2、3的圆弧角(Segmentwinkel)大于其余的部分，使得圆弧角(单位为°)与圆直径(单位为cm)的乘积大于6000、优选大于6500。在此，基体5的圆直径在35至150cm之间。

加工元件6的高度10在此例如在5mm以下，加工元件6的宽度12在0.1至1mm之间，并且相邻的加工元件6之间的间距13在0.1至2mm之间。此外，新的制造方向使得在基体5和加工元件6之间的过渡区域中可以产生小于0.3mm的更小的半径14，这有利于输送效果。

Claims (18)

1.一种配件(2、3)，用于在间隙(4)内加工水基的悬浮纤维料(1)，所述间隙(4)通过两个相对彼此转动的且由配件(2、3)构成的加工面限定边界，所述配件由基体(5)构成，所述基体具有朝向间隙(4)指向的、纵长的且沿至少一个方向分量径向延伸的加工元件(6)，其中，所述加工元件(6)至少局部被逐层地涂覆液态或固态的材料，并且在此实施物理的或化学的硬化过程或熔炼过程，其中，所述加工元件(6)的至少局部的表面由与基体(5)的材料不同的材料构成，所述表面分别由两个侧面(18)和位于这两个侧面之间的朝向间隙(4)指向的上侧(19)构成，其特征在于，所述加工元件(6)的至少一个侧面(18)为了形成底切而相对于加工面的旋转方向(17)的垂线倾斜。

2.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，所述加工元件(6)的整个的表面由与基体(5)的材料不同的材料构成。

3.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，至少多个加工元件(6)由与基体(5)的材料不同的材料构成。

4.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，所有的加工元件(6)共同地由与基体(5)的材料不同的材料构成。

5.按照权利要求1至4之一所述的配件，其特征在于，所述加工元件(6)的至少朝向间隙(4)指向的上侧(19)具有一种外形轮廓，所述外形轮廓由凹陷(20)构成，所述凹陷通过在所述凹陷之间延伸的接片(21)并且在边缘上也通过构成加工元件(6)的一部分侧面(18)的接片(22)限定边界。

6.按照权利要求5所述的配件，其特征在于，构成加工元件(6)的一部分侧面(18)的接片(22)至少沿着加工元件(6)的一个侧面(18)具有比在凹陷(20)间延伸的接片(21)更大的宽度，所述加工元件(6)的侧面(18)在旋转的加工面中朝着旋转方向(17)指向并且在固定的加工面中反向于旋转方向(17)指向。

7.按照权利要求5所述的配件，其特征在于，沿着加工元件(6)的两个侧面(18)，构成加工元件(6)的一部分侧面(18)的接片(22)具有比在凹陷(20)间延伸的接片(21)更大的宽度。

8.按照权利要求5所述的配件，其特征在于，所述加工元件(6)的位于所述外形轮廓以下的外部区域以至少2mm的厚度完全被相应的材料填充，其中，材料在具有位于上方的接片(21、22)的部段中的厚度比在具有位于上方的凹陷(20)的部段中的厚度更大。

9.按照权利要求5所述的配件，其特征在于，接片(21、22)的延伸走向垂直于加工元件(6)的上侧(19)地至少局部改变。

10.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，所述基体(5)具有扇形或圆环段的形状，并且单位为度的圆弧角(8)与单位为厘米的圆直径的乘积大于6000。

11.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，所述基体(5)的厚度(11)小于所述加工元件(6)的高度(10)。

12.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，所述加工元件(6)的高度(10)至少局部小于5mm。

13.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，所述加工元件(6)的高度(10)整体上小于5mm。

14.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，纵长的加工元件(6)至少局部具有0.1至5mm的宽度(12)。

15.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，纵长的加工元件(6)整体上具有0.1至5mm的宽度(12)。

16.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，在所述基体(5)和所述加工元件(6)之间的过渡部位的半径(14)小于1mm。

17.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，在旋转的加工面中所述加工元件(6)的朝着旋转方向(17)指向的侧面(18)相对于旋转方向(17)的垂线反向于旋转方向(17)倾斜。

18.按照权利要求1所述的配件，其特征在于，纵长的加工元件(6)至少局部地非直线形地延伸。

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