DE10066175B4

DE10066175B4 - Doppelscheibenrefiner für Papierrohstoff

Info

Publication number: DE10066175B4
Application number: DE10066175A
Authority: DE
Inventors: Christopher Lariviere
Original assignee: GL&V Management Hungary Kft
Current assignee: GL&V Management Hungary Kft
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: WO2000052255A2; US6053440A; ES2250125T3; ES2246597B1; AU4309200A; DE60023658D1; ITMI20011834A0; DE60023658T2; CA2363137A1; WO2000052255A3; USRE39688E1; DE10084327T1; DE10084327C2; ITMI20011834A1; EP1157160B1; EP1157160A2; CA2363137C; ES2246597A1

Abstract

Doppelscheibenrefiner (20) für Papierrohstoff, mit:
– einem Refinergehäuse (34), das einen stromaufwärts liegenden Papierrohstoffeinlass (44) zur Zufuhr des Papierrohstoffes in das Refinergehäuse (34) und einen stromabwärts liegenden Papierrohstoffauslass (65) zur Abgabe des im Refinergehäuse (34) verarbeiteten Papierrohstoffes aufweist;
– einer im Refinergehäuse (34) drehbar gelagerten Welle (26) und bezüglich der Welle (26) rotationssymmetrischen Rotorscheibe (42);
– einer ersten Refinerscheibe (62), die an einer ersten Fläche der Rotorscheibe (42) angeordnet ist, und die sich bei Drehung der Rotorscheibe (42) mit der Welle (26) mitdreht;
– einer zweiten Refinerscheibe (66), die an einer der ersten Fläche der Rotorscheibe (42) entgegengesetzten Fläche der Rotorscheibe (42) angeordnet ist, und die sich die bei Drehung der Rotorscheibe (42) mit der Welle (26) mitdreht;
– einer im Refinergehäuse (34) ausgebildeten und bezüglich des Refinergehäuses (34) feststehenden, zur Rotorscheibe (42) parallel beabstandeten ersten Trägerplatte (51), wobei an einer der Rotorscheibe (42) zugewandten...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Refiner zur Behandlung von Papierbreifasern, um die Fasern vor Abgabe an eine Papiermaschine aufzubereiten, und auf Refiner zum Behandeln von Papierrohstoff mit einer Konsistenz von ca. 3 bis ca. 6 Gew.-% Fasern. Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung einen Doppelscheibenrefiner mit den Merkmalen den Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Scheibenrefiner werden in der Papierindustrie eingesetzt, um Papierbreifasern zur Ausbildung von Papier in einer Papiermaschine herzustellen.

Papierrohstoff mit drei bis sechs Trockengewichtsprozent Fasern wird zwischen nah beabstandete, entgegengesetzt rotierende Rotorcheiben im Inneren des Refiners gefüllt. Die Refinerscheiben üben eine abschleifende Wirkung auf die Papierfasern aus, wenn diese radial zwischen den sich entgegengesetzt bewegenden und den unbeweglichen Refinerscheiben hindurchlaufen. Die Aufgabe eines Scheibenrefiners ist es, einzelne Holzzellstofffasern abzuschleifen.

Die Verarbeitung von Fasern in einem Niedrigkonsistenz-Scheibenrefiner kann sowohl an chemisch als auch mechanisch verfeinertem Zellstoff stattfinden, und kann insbesondere in Abfolge mit einem Hochkonsistenz-Scheibenrefiner verwen det werden, um die Fasern, nachdem diese im Hochkonsistenz-Scheibenrefiner getrennt wurden, noch weiter zu bearbeiten.

Beim Betrieb soll ein Niedrigkonsistenz-Scheibenrefiner im allgemeinen eine Art abschleifende Wirkung auf einzelne Fasern in der Zellstoffmasse ausüben, so dass die äußersten Schichten der einzelnen zigarrenförmigen Fasern abgetragen werden. Dieses Abtragen der Fasern, die den Mahlgrad der Fasern erhöhen soll, erleichtert die Bindung der Fasern, wenn diese zu Papier verarbeitet werden.

Papierfasern sind relativ schmale, röhrenartige strukturelle Komponenten, die aus einer Anzahl konzentrischer Schichten aufgebaut sind. Jede dieser Schichten („Lamellen" genannt) besteht aus feineren strukturellen Komponenten („Fibrillen" genannt), die spiralförmig gewunden und miteinander verbunden sind, um die zylindrischen Lamellen auszubilden. Die Lamellen sind wiederum miteinander verbunden und formen so einen Verbund, der nach den Gesetzen der Mechanik bestimmte Biege- und Torsionssteifigkeitsmerkmale besitzt. Eine relativ harte äußere Hülle („Primärwandung" genannt) schließt die Lamellen ein. Während der Zellstoffveredelung wird diese Primärwandung oftmals teilweise entfernt. Rohfasern sind relativ steif und haben eine relativ kleine Oberfläche, wenn die Primärwandung intakt ist, und damit weisen Rohfasern ein schlechtes Faserbindungsbild auf, mit dem Ergebnis, dass das aus Rohfasern bestehende Papier eine beschränkte Festigkeit hat.

Es wird allgemein angenommen, dass die Aufgabe eines Refiners für Papierrohstoff, der im wesentlichen eine Mahlvorrichtung ist, darin besteht, die Primärwandung teilweise zu entfernen und die Bindungen zwischen den Fibrillen der äußeren Schichten aufzubrechen, um eine zerfaserte Oberfläche zu erreichen, wodurch die Oberfläche der Faser um ein Vielfaches vergrößert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Doppelscheibenrefiner mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 dahingehend weiterzuentwickeln, dass die im Doppelscheibenrefiner zum Einsatz kommenden ortsfesten dritten und vierten Refinerscheiben mit weniger Auslenkung gelagert sind, so dass die ersten und zweiten Trägerplatten, an denen die dritten und vierten Refinerscheiben befestigt sind, gewichtsmäßig leichter ausgeführt werden können.

Scheibenrefiner bestehen typischerweise aus einer Anordnung von erhöhten Stäbe mit dazwischen angeordneten Rillen. Papierfasern, die in einem gewässerten Faserrohstoff enthalten sind, werden dazu veranlasst, zwischen entgegengesetzten Refinerscheiben oder -platten durchzufließen, die sich gegeneinander drehen. Wenn der Faserrohstoff über die Refinerplatten radial nach außen fließt, müssen die Fasern zwangsläufig über die Stäbe fließen. Der Mahlvorgang soll zwischen den nah beabstandeten Stäben auf entgegengesetzten Scheiben stattfinden.

Scheibenrefiner haben sich als kostengünstige Vorrichtungen mit hoher Durchsatzleistung herausgestellt, die mit einer Reihe anfallenden Zellstoffmaterials betrieben werden können.

Dennoch bleiben Verbesserungen bei der Scheibenverschleißdauer und anderen Mitteln zur Reduzierung der Wartung zu wünschen übrig.

Die Druckschrift DE-OS 21 46 549 offenbart einen Doppelscheibenrefiner für Papierrohstoff mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Scheibenrefiner der vorliegenden Erfindung verbessert die Gesamtleistung eines Doppelscheibenrefiners des Typs mit zwei ortsfesten (dritten und vierten) Refinerscheiben und einer Einzelrotorscheibe, an der entgegengesetzte (erste und zweite) Refinerscheiben montiert sind, die den dritten und vierten Refinerscheiben entgegengesetzt sind. Herkömmlicherweise ist eine der ortsfesten Refinerscheiben feststehend und die andere ist für eine Axialbewegung zur anderen ortsfesten Refinerscheibe hin montiert. In der Vergangenheit war die Welle, auf der die Rotorscheibe montiert war, axial beweglich, um die Rotorscheibe zwischen den ortsfesten (dritten und vierten) Refinerscheiben zu positionieren, wenn der Abstand zwischen den ortsfesten Refinerscheiben eingestellt wurde. Bei dem Doppelscheibenrefiner der vorliegenden Erfindung ist die Rotorscheibe für eine Axialbewegung an einer Keilwelle montiert. Die Keilwelle bildet Teil einer Antriebswelle, die mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Die Befestigung mittels Keilwelle erleichtert einen hydrodynamischen Ausgleich der Rotorsscheibe zwischen den dritten und vierten Refinerscheiben.

Der Doppelscheibenrefiner lagert die dritten und vierten Refinerscheiben jeweils auf weniger starre erste und zweite Trägerplatten, ist aber dazu ausgelegt, Faserrohstoff auf beiden Seiten des Scheibenauflagers bzw. der Trägerplatten zirkulieren zu lassen. Dies verbessert die Ausrichtung der an der Rotorscheibe montierten ersten und zweiten Refinerscheiben und der ortsfesten dritten und vierten Refinerscheiben auf zweierlei Weise: Indem die Fluiddrücke auf beiden Seiten der ersten und zweiten Trägerplatten für die dritten und vierten Refinerscheiben im Gleichgewicht gehalten werden, und indem Wärmegefälle daran gehindert werden, eine Auslenkung von eben diesen Trägerplatten zu verursachen.

Um einen Schaden an den Refinerscheiben durch metallische Fremdkörper zu verhindern, wird das einfließende Faserrohmaterial in einer Vorkammer zentrifugal beschleunigt, das metallische Fremdkörper oder dergleichen abscheidet und auffängt, bevor das Faserrohmaterial zwischen den ortsfesten und rotierenden Refinerscheiben hindurchläuft. Die Vorkammer besitzt Durchgänge, die das rotierende Fluid in einen Tank eintreten lassen, der die Antriebswelle umgibt und die Freiräume zwischen der Rotorscheibe und den ortsfesten Refinerscheiben ausfüllt. Durch Vorrotieren des Papierrohstoffs bevor es in die Refinerkammer fließt, in der die Rotorscheibe angeordnet ist, kann der Papierrohstoff gleichmäßiger zwischen beiden Seiten der Rotorscheibe aufgeteilt werden, da der rotierende Papierrohstoff durch Öffnungen in der Rotorscheibe fließen kann, um die Rückseite der Rotorscheibe zu erreichen.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, einen Doppelscheibenrefiner mit reduziertem Verschleiß der Refinerplatten bereitzustellen.

Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, einen Doppelscheibenrefiner mit einer Rotorscheibe bereitzustellen, die sich selbst frei zwischen ortsfesten dritten und vierten Refinerplatten positionieren kann.

Noch ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, einen Doppelscheibenrefiner bereitzustellen, der ein Mittel beinhaltet, das Fremdkörper entfernt, bevor das Faserrohmaterial durch den Doppelrefiner verarbeitet wird.

Noch ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, einen gewichtsmäßig leichteren Doppelrefiner bereitzustellen, der die ortsfesten dritten und vierten Refinerplatten mit weniger Auslenkung lagert.

Ein anderes weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, einen Doppelscheibenrefiner mit niedrigeren Wartungskosten bereitzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden genauen Beschreibung in Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine isometrische Rückansicht, teilweise in Querschnittsperspektive, einer Ausführungsform des Doppelscheibenrefiners der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht des Doppelscheibenrefiners von 1.
3 ist eine isometrische Vorderansicht des Doppelscheibenrefiners von 1, für Wartungszwecke geöffnet dargestellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit näherem Bezug auf 1 bis 3, bei denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen, ist ein Doppelscheibenrefiner 20 in diesen Figuren dargestellt. Der Doppelscheibenrefiner 20 besitzt einen Maschinenrahmen 22, auf dem eine rotierende Baugruppe 24 montiert ist, die eine durch Lager 28 an einem Wellengehäuse 30 befestigte Welle 26 umfasst. Die Welle 26 ist an einem ersten Ende 32 mit einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor verbunden. Ein zweites Ende 33 der Welle 26 erstreckt sich bei einer abnehmbaren Stopfbuchse 36 durch eine kreisförmige Trennwand 35 in ein Refinergehäuse 34. Wie in 2 gezeigt ist, ist das zweite Wellenende 33 so gearbeitet, dass es eine Keilwelle 38 ausbildet, an der die Nabe 40 einer Rotorscheibe 42 montiert ist.
Die Antriebsseite 43 des Refinergehäuses 34 hat einen Rohmaterialeinlass 44, der Rohmaterial zu einer Vorkammer 46 befördert, die einen Durchgang dreieckigen Querschnitts zwischen einer äußeren konischen Umhüllung 48, einer inneren zylindrischen Struktur 50 und einer ersten Trägerplatte 51 beschreibt, wobei die erste Trägerplatte 51 eine Trägerstruktur für die antriebsseitige ortsfeste Refinerscheibe 60 (nachfolgend als „dritte Refinerscheibe" bezeichnet) bildet. Die innere zylindrische Struktur 50 umgibt die Trennwand 35. Die Vorkammer 46 veranlasst das Rohmaterial zu rotieren, indem es eine Beschleunigung von ca. einem halben G erzeugt, die von der zylindrischen Struktur 50 radial nach außen gerichtet ist. Der dreieckige Durchgang endet an einer Prallwand 52, womit das Rohmaterial dazu veranlasst ist, durch eine Reihe von sechs Löchern 54 hindurchzutreten, um in einen auf der Innenseite der zylindrischen Struktur 50 um die Welle 26 ausgebildeten Tank einzutreten.
Die Vorkammer 46 erfüllt mehrere Funktionen. Die kreisförmige Bahn, auf der das Rohmaterial fließen muss, scheidet metallische Fremdkörper und andere schwere Abfälle aus, indem diese radial nach außen gegen die andere konische Umhüllung 48 geschleudert werden. Die Radialbeschleunigung ist aber nicht so schnell, dass sie schwere metallische Fremdkörper und dergleichen entlang der konischen Umhüllung nach oben in Angriff an die Prallwand 52 wandern lässt. Vielmehr sammeln sich die metallischen Fremdkörper in der Nähe eines Abfallauslasses 56, der sich in der Nähe des untersten Abschnitts oder Bodens der Vorkammer 46 befindet.
Die rotierende Bewegung des Papierrohstoffs um die zylindrische Struktur 50 dauert an, wenn der Strom durch die Löcher 54 fließt, und in Übereinstimmung mit der Aufrechterhaltung des Massenträgheitsmoments, nimmt die Rotation des Papierrohstoffs zu, je näher es der durch die Welle 26 definierten Rotationsachse kommt. Die viskositätsbedingte Mitnahme des Stromes an Papierrohstoff durch die Welle 26, wenn dieser sich entlang der Welle auf die Rotorscheibe 42 zubewegt, beschleunigt auch den Papierrohstoff, so dass er mit weniger Widerstand und somit geringerem Druckabfall durch die Öffnungen 58 in der Rotorscheibe 42 fließen kann. So werden durch das Vorhandensein der Vorkammer 46 metallische Fremdkörper und dergleichen entfernt, und die Gleichmäßigkeit des Rohmaterialflusses zwischen der antriebsseitigen (unbeweglichen) dritten Refinerscheibe 60, der antriebsseitigen rotierenden Refinerscheibe 62 (nachfolgend „erste Refinerscheibe" genannt) und der beweglichen ortsfesten Refinerscheibe 64 (nachfolgend „vierte Refinerscheibe" genannt) und der türseitigen rotierenden Refinerscheibe 66 (nachfolgend „zweite Refinerscheibe" genannt) wird verbessert.
Die Vorkammer 46 bringt den Papierrohstoff in Angriff an die Rückseite der ersten Trägerplatte 51 für die (ortsfeste) dritte Refinerscheibe 60, die Teil des dreieckigen Durchgangs bildet und verleiht so der Trägerplatte 51 hydraulischen Halt. Durch diesen hydraulischen Halt kann die Trägerstruktur bzw. Trägerplatte des Stators aus einem gewichtsmäßig wesentlich leichteren strukturellen Abschnitt bestehen. Ein Refiner aus dem Stand der Technik, der eine Trägerplatte verwendet, die 11,4 cm (~ 4,5 Inch) dick ist, hat die doppelte Auslenkung einer ersten Trägerplatte 51, die 47 mm (~ 2 Inch) dick ist. Die Tatsache, dass die erste Trägerplatte 51 im wesentlichen vollständig von Papierrohstoff umgeben ist führt zu sehr geringem Temperaturgefälle innerhalb der Trägerstruktur, so dass eine wärmebedingte Auslenkung im wesentlichen ausgeschlossen ist. Die verbesserte Wärmeauslegung schließt Umwelttemperatur und Temperatur des in der Verarbeitung befindlichen Papierrohstoffs als Variable, die die Refinerleistung beeinträchtigen, aus.
Bei einem Doppelscheibenrefiner erfordert es die Wirkung auf die Fasern, wenn diese zwischen den an der Rotorscheibe 42 montierten ersten und zweiten Refinerscheiben 62, 66 und den (ortsfesten) dritten und vierten Refinerscheiben 60, 64 hindurchlaufen, dass die Refinerscheiben nah voneinander beabstandet sind, typischerweise zwischen 0,05 mm und 0,1 mm (~ 0,002 und 0,004 Inch). Die einheitliche Aufrechterhaltung dieses Zwischenraums über den gesamten Durchmesser der Refinerplatte – der 137 cm (~ 54 Inch) oder mehr betragen kann – resultierte in der Vergangenheit in massiven Trägerstrukturen bzw. Trägerplatten, um den durch Drücken zwischen den Refinerplatten verursachten Auslenkungen standzuhalten.
Der Papierrohstoff wird der Rotorscheibe 42 bei einem Druck von 1,38 bar bis 6,2 bar (~ 20 bis 90 psi) aufgegeben und die Rotorscheibe 42 erzeugt eine Pumpwirkung, die den Druck, wenn der Papierrohstoff zwischen den Refinerplatten fließt, um ca. 1,03 bar bis 1,38 bar (~ 15 bis 20 psi) erhöht, je nach der besonderen Anordnung der Stäbe auf den Refinerplatten. Der die Rotorscheibe 42 enthaltende Abschnitt des Refinergehäuses 34 zwischen den ortsfesten dritten und vierten Refinerscheiben 60, 64, beschreibt eine Refinerkammer.
Nachdem er durch die Refinerplatten in der Refinerkammer hindurchgeflossen ist, verlässt der Papierrohstoff das Refinergehäuse 34 durch einen tangentialen Papierrohstoffauslass 65. Indem der Druck des Papierrohstoffs auf beiden Seiten der ersten Trägerplatte 51 vorhanden ist, sind die Auslenkungsbelastungen auf die erste Trägerplatte 51 wesentlich reduziert, wodurch eine leichtgewichtigere Trägerstruktur möglich ist, die unter Belastung niedrigere Auslenkungen aufweist. Ein synergetischer Effekt aus der Verwendung leichtgewichtigerer struktureller Abschnitte besteht darin, dass benetzte Teile des Doppelscheibenrefiners 20 aus rostfreiem Stahl, vorzugsweise mindestens des Typs 316L hergestellt werden können, ohne untragbare Kosten hervorzurufen.
Ein Satz ortsfester Refinerscheiben ist auf einem Schiebekopf 68 montiert. Der Schiebekopf ist für eine Translationsbewegung zur Rotorscheibe 42 hin und von diesem weg montiert. Der Schiebekopf 68 ist durch einen Tragring 72 an einer abnehmbaren Türe 70 befestigt, die Teil des Refinergehäuses 34 bildet. Der Schiebekopf 68 ist durch ein Gegengewicht 74 ausbalanciert und durch einen Schraubenwindenmechanismus 76 angetrieben, der einen frequenzvariablen Antriebsmotor 78 verwendet, ähnlich der in der 1 des an Ellery, Sr. erteilten US-Patents Nr. 4,589,598 gezeigten Anordnung, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Die Rotorscheibe 42 ist am Ende der Welle 2G an die Keilwelle 38 montiert. Die Keilwelle überträgt Rotationskraft auf die Rotorscheibe 42, ist aber nicht an dieser befestigt. Ein ausreichendes Spiel zwischen der Rotornabe 40 und der Keilwelle 38 ist vorgesehen, so dass die Rotorscheibe 42 entlang der Keilwelle gleitet, wodurch die Rotorscheibe 42 im Ansprechen auf hydrodynamische Kräfte zwischen der auf der ersten Trägerplatte 51 befestigten dritten Refinerscheibe 60 und der ortsfesten, am Schiebekopf 68 befestigten vierten Refinerscheibe 64 positioniert wird. Ein sehr kleiner Rotorkippbetrag gegenüber der Achse der Welle 26 ist auch durch die Keilwellennabenbefestigung geboten.
Der Schiebekopf 68 lagert die türseitige vierte Refinerscheibe 64 auf einer zweiten Trägerplatte 80. Diese zweite Trägerplatte 80 lässt den Papierrohstoff hinter ca. 30 Prozent des äußeren Umfangs der zweiten Trägerplatte 80 fließen, was in etwa fünfzig Prozent der Fläche der vierten Refinerscheibe 64 darstellt. Ferner befindet sich der Papierrohstoff, der die äußeren 30 Prozent der zweiten Trägerplatte 80 trägt, aufgrund der Pumpwirkung der Rotorscheibe 42 in einem höheren Druck als der Papierrohstoff, der durch die Vorkammer 46 fließt. Der hydraulische Halt der zweiten Trägerplatte 80 trägt somit den am höchsten belasteten Abschnitt der Platte, da der Fluiddruck radial ansteigt, wenn das Fluid durch das Pumpen der Rotorscheibe 42 angetrieben wird. Die zweite Trägerplatte 80 hat minimale Wärmegefälle, weil die Platte entweder direkt dem Papierrohstoff ausgesetzt ist oder sich vom Äußeren des Doppelscheibenrefiners 20 entfernt befindet. So sind Auslenkungen minimiert, die durch Wärmegefälle induziert werden.
Die erhöhte Steifigkeit der ersten und zweiten Trägerplatte 51, 80 für die dritte und vierte Refinerscheibe 60, 64 in Kombination mit der Fähigkeit der Rotorscheibe 42, sich selbst mit der dritten und vierten Refinerscheibe 60, 64 auszurichten, resultiert in einer größeren Gleichmäßigkeit des Zwischenraums zwischen den an der Rotorscheibe 42 montierten ersten und zweiten Refinerscheibe 62, 64 und den ortsfesten dritten und vierten Refinerscheiben 60, 64. Der Zwischenraum zwischen den Refinerscheiben beträgt typischerweise zwischen 0,05 mm und 0,1 mm (~ 0,002 und 0,004 Inch) und wird typischerweise durch die physikalische Dicke der Papierbreifasern aufrechterhalten und unterstützt, wenn diese zwischen den Refinerscheiben hindurchlaufen. Eine größere Gleichmäßigkeit dieses Zwischenraums erzeugt eine gleichmäßigere Verfeinerung und führt zu reduziertem Verschleiß.
Die Refinerscheiben 60, 62, 64, 66 sind typischerweise Feinmahlscheiben bildende Segmente, die, je nach Durchsatz des Doppelscheibenrefiners 20, einen Durchmesser von 40,6 cm bis 137 cm (~ 16 bis 54 Inch) haben können. Die Refinerscheiben verschleißen und müssen von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden. Die Papierherstellung ist ein kontinuierlicher Prozess, und wenn irgendein vorhandenes Bauteil in dem Prozess zwischen Holzspänen und fertigem Papier über eine deutlich längere Zeitspanne außer Betrieb ist, kann das gesamte kostenintensive System zum Stillstand kommen. Deshalb ist Einfachheit und Schnelligkeit bei der Wartung von Bedeutung. Der Doppelscheibenrefiner 20 kommt diesem Bedürfnis, Wartung zu minimieren entgegen, indem er für die benetzten Refinerbauteile rostfreien Stahl verwendet, um Korrosion zu minimieren und periodische Wartung zu reduzieren, indem eine Fehlausrichtung zwischen den Refinerplatten reduziert wird.
Die Wartung wird ferner durch einen in 3 gezeigten Wartungsarm 82 erleichtert, der an der Nabe 40 der Rotorscheibe 42 befestigt ist und die Rotorscheibe vom Refinergehäuse 34 abnimmt, bei dem die ersten und vierten Refinerscheiben 62, 64 abgeschraubt und ausgewechselt werden können.
Der durch den Doppelscheibenrefiner 20 bewerkstelligte Verfeinerungsprozess wird in einer breiten Palette von Papiertypen verwendet, wodurch Verarbeitungskapazitäten zwischen 378 Liter (~ 100 Gallonen) und 22.712 Liter (~ 6.000 Gallonen) pro Minute wünschenswert sind. Die Produktionsflussraten entsprechen einem Energiebedarf zwischen 50 und 3.000 PS, oder ca. 0,132 PS pro Liter pro Minute (~ 0,5 PS pro Gallone pro Minute), obwohl die PS-Zahl auch vom Fasergehalt und Fasertyp abhängen. Die Position des Schiebekopfs 68 wird nämlich im Ansprechen auf das Motordrehmoment gesteuert, um den Energieeintrag in die Papierrohmasse zu steuern, die durch den Doppelscheibenrefiner 20 bearbeitet werden soll. Durch Reduzieren des strukturellen Gewichts der ersten und zweiten Trägerplatten 51, 80 der dritten und vierten Refinerscheiben 60, 64 wird das Gesamtgewicht des Doppelscheibenrefiners um ca. fünfzehn bis zwanzig Prozent gesenkt.
Es versteht sich, dass die verschiedenen strukturellen Bauteile des Doppelscheibenrefiners 20, obwohl dieser als Schweißkonstruktion dargestellt ist, Gussteile sein können. Schweißkonstruktionen haben jedoch den Vorteil, dass sie ein Angebot an einer größeren Anzahl von Modellen zulassen, die kostengünstige computergesteuerte Laser- oder Plasmastrahlschneidtechniken einsetzen.
Es versteht sich, dass die Wartung des Doppelscheibenrefiners 20 ferner dadurch erleichtert ist, dass die rotierende Baugruppe 24 als eigenständige Baugruppe angeordnet ist, die als eine Einheit ausgewechselt werden kann. Darüber hinaus kann die rotierende Baugruppe ölgeschmierte Lager oder Drucköllager verwenden, die dort Vorteile bieten, wo höhere Motorstärken eingesetzt werden.
Bei der Offenbarung und Beanspruchung einer Keilwelle versteht es sich, dass diese einen nicht kreisförmigen Wellenquerschnitt mit einer komplementären Öffnung in der Rotornabe aufweist, um die Rotorscheibe 42 im Ansprechen auf die Bewegung des Schiebekopfs 68 sich entlang der Welle bewegen zu lassen, und eine derart leichte axiale Ausrichtung einzurichten, wie für die optimale Positionierung der Rotorscheibe 42 gegenüber der dritten und vierten Refinerscheiben 60, 64 nötig sein kann. Das an Frederiksson et al., erteilte US-Patent 4,783,014 offenbart Beispiele solcher nicht kreisförmigen Wellenquerschnitte, worauf hiermit Bezug genommen wird.
Es versteht sich, dass sich Fremd- oder Abfallstoffe auf Material wie Metallmuttern, Bolzen oder andere Stoffe beziehen, die in einem Strom Papierrohmasse nichts verloren haben. Solche Stoffe können erheblichen Schaden anrichten, wenn sie zwischen Refinerscheiben eingeklemmt werden.
Es versteht sich, dass die entfernbare Stopfbuchse als ausbrechbare Standardstopfbuchse ausgelegt sein kann, oder alternativ eine mechanische Dichtung des Typs sein kann, der dem Fachmann auf dem Gebiet der Wellendichtung bekannt ist.

20: Doppelscheibenrefiner
22: Maschinenrahmen
24: rotierende Baugruppe
26: Welle
28: Lager
30: Wellengehäuse
32: ersten Ende (von Welle 26)
33: zweites Ende (von Welle 26)
34: Refinergehäuse
35: Trennwand
36: Stopfbuchse
38: Keilwelle
40: Nabe
42: Rotorscheibe
43: Antriebsseite
44: Papierrohstoffeinlass
46: Vorkammer
48: äußere konische Umhüllung
50: innere zylindrische Struktur
51: erste Trägerplatte
52: Prallwand
54: Reihe von sechs Löchern
56: Abfallauslass
58: Öffnungen
60: dritte Refinerscheibe
62: erste Refinerscheibe
64: vierte Refinerscheibe
65: Papierrrohstoffauslass
66: zweite Refinerscheibe
68: Schiebekopf
70: Tür
72: Tragring
74: Gegengewicht
76: Schraubenwindemechanismus
78: Antriebsmotor
80: zweite Trägerplatte
82: Wartungsarm

Claims

Doppelscheibenrefiner (20) für Papierrohstoff, mit: – einem Refinergehäuse (34), das einen stromaufwärts liegenden Papierrohstoffeinlass (44) zur Zufuhr des Papierrohstoffes in das Refinergehäuse (34) und einen stromabwärts liegenden Papierrohstoffauslass (65) zur Abgabe des im Refinergehäuse (34) verarbeiteten Papierrohstoffes aufweist; – einer im Refinergehäuse (34) drehbar gelagerten Welle (26) und bezüglich der Welle (26) rotationssymmetrischen Rotorscheibe (42); – einer ersten Refinerscheibe (62), die an einer ersten Fläche der Rotorscheibe (42) angeordnet ist, und die sich bei Drehung der Rotorscheibe (42) mit der Welle (26) mitdreht; – einer zweiten Refinerscheibe (66), die an einer der ersten Fläche der Rotorscheibe (42) entgegengesetzten Fläche der Rotorscheibe (42) angeordnet ist, und die sich die bei Drehung der Rotorscheibe (42) mit der Welle (26) mitdreht; – einer im Refinergehäuse (34) ausgebildeten und bezüglich des Refinergehäuses (34) feststehenden, zur Rotorscheibe (42) parallel beabstandeten ersten Trägerplatte (51), wobei an einer der Rotorscheibe (42) zugewandten ersten Seitenfläche der ersten Trägerplatte (51) eine dritte Refinerscheibe (60) angeordnet ist, die der ersten Refinerscheibe (62) gegenüberliegt; – einer im Refinergehäuse (34) ausgebildeten und bezüglich des Refinergehäuses (34) feststehenden, zur Rotorscheibe (42) parallel beabstandeten zweiten Trägerplatte (80), wobei an einer der Rotorscheibe (42) zugewandten ersten Seitenfläche der zweiten Trägerplatte (80) eine vierte Refinerscheibe (64) angeordnet ist, die der zweiten Refinerscheibe (66) gegenüberliegt; – einer innerhalb des Refinergehäuses (34) vorgesehenen und mittels der ersten Trägerplatte (51) und der zweiten Trägerplatte (80) ausgebildeten Refinerkammer, wobei die Rotorscheibe (42) innerhalb der Refinerkammer derart angeordnet ist, dass durch eine Drehung der Rotorscheibe (42) über die Welle (26) eine Mahlung des Papierrohstoffes zwischen der ersten Refinerscheibe (62) und der dritten Refinerscheibe (60) und eine Mahlung des Papierrohstoffes zwischen der zweiten Refinerscheibe (66) und der vierten Refinerscheibe (64) erfolgt; und – einer innerhalb des Refinergehäuses (34) zwischen dem Papierrohstoffeinlass (44) und der Refinerkammer vorgesehenen Vorkammer (46), die in Kommunikation mit dem Papierrohstoffeinlass (44) steht, wobei die der Rotorscheibe (42) abgewandte zweite Seitenfläche der ersten Trägerplatte (51) teilweise eine Wand der Vorkammer (46) ausbildet, und wobei die Vorkammer (46) so ausgebildet ist, dass der über den Papierrohstoffeinlass (44) in das Refinergehäuse (34) eingeführte fließfähige Papierrohstoff durch die Vorkammer (46) in die Refinerkammer fließt, so dass die zweite Seitenfläche der ersten Trägerplatte (51) dem in der Vorkammer (46) herrschenden Fluiddruck teilweise und die erste Seitenfläche der ersten Trägerplatte (51) dem in der Refinerkammer herrschenden Fluiddruck ganz ausgesetzt ist; wobei die zweite Trägerplatte (80) dadurch gekennzeichnet ist, dass der in der Refinerkammer bearbeitete Papierrohstoff von der Refinerkammer über den radial äußeren Umfang der zweiten Trägerplatte (80) zu einem Teil der der Rotorscheibe (42) abgewandten zweiten Seitenfläche der zweiten Trägerplatte (80) fließen kann.
Doppelscheibenrefiner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierrohstoffeinlass (44), der zu einem Gehäuseabschnitt führt, der eine kreisförmige Fliessbahn bildet, die zwischen einer inneren Umhüllung (50) und einer äußeren Umhüllung (48) ausgebildet ist, wobei die kreisförmige Fliessbahn bewirkt, dass sich der Papierrohstoff rotierend um die Welle (26) bewegt, wobei der Papierrohstoffeinlass (44) so positioniert ist, dass Erdanziehung und Zentrifugalbeschleunigung gewichtsmäßig schwere Fremdkörper zur äußeren Umhüllung (48) bewegen, und wobei mindestens eine Öffnung (58) durch die innere Umhüllung (50) vorgesehen ist, durch welche die Rotationsbewegung des Papierrohstoffs aufrechterhalten wird, wenn der Papierrohstoff zur Rotorscheibe (42) fließt.
Doppelscheibenrefiner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trägerplatte (51), ein Teil des Refinergehäuses (34) ist und einen Teil der kreisförmigen Fliessbahn bildet, so dass der hydraulische Druck aufgrund des Papierrohstoffs im wesentlichen auf allen Seiten der ersten Trägerplatte (51) verteilt ist.
Doppelscheibenrefiner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Refinerscheibe (64) an einem Schiebekopf (68) montiert ist, wobei der Schiebekopf (68) durch einen Tragring (72) an einer abnehmbaren Tür (70) montiert ist, die Teil des Refinergehäuses (34) bildet, wobei der Schiebekopf (68) durch ein Gegengewicht (74) ausbalanciert und durch einen Mechanismus (76) angetrieben ist, der einen frequenzvariablen Antriebsmotor verwendet.
Doppelscheibenrefiner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebekopf (68) die türseitige vierte Refinerscheibe (64) auf der zweiten Trägerplatte (80) lagert, wodurch der Papierrohstoff hinter ca. 30 Prozent des äußeren Umfangs der zweiten Trägerplatte (80) fließen kann.
Doppelscheibenrefiner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle mit dem Papierrohstoff in Berührung kommenden Abschnitte aus rostfreiem Stahl sind.