DE102005004344A1

DE102005004344A1 - Verfahren zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern

Info

Publication number: DE102005004344A1
Application number: DE200510004344
Authority: DE
Inventors: Michael Kramer; Paul-Wilhelm Sepke
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: DE102005004344B4

Abstract

Das Verfahren dient zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern unter Verwendung von mindestens zwei zusammenwirkenden Mahlgarnituren (1, 2), die relativ zueinander rotierend bewegt werden. Die Suspension (S) wird von der Zulaufstelle (5) der Mahlgarnituren (1, 2) zu deren Ablaufseite (6) geführt und auf diesem Weg gemahlen. Erfindungsgemäß weisen die verwendeten Mahlgarnituren (1, 2) an ihrer Ablaufseite (6) Abschrägungen (7) auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Seit langem ist bekannt, dass Zellstofffasern, sei es nun Frischzellstoff oder Altpapier, gemahlen werden, damit das später daraus hergestellte Papier die gewünschten Eigenschaften, insbesondere Festigkeiten, Formation und Oberfläche, aufweist. Mahlverfahren der hier betrachteten Art benutzen Mahlwerkzeuge, die mit als Messer bezeichneten Leisten versehen sind. Die entsprechenden Maschinen werden zumeist Messerrefiner genannt. Bei den Mahlwerkzeugen spricht man meist von Garnituren.

Bekanntlich ist das Spektrum der zur Papiererzeugung verwendeten Faserstoffe sehr breit. So gibt es z.B. Zellstoffe mit einer relativ großen mittleren Faserlänge und andere Zellstoffe, bei denen diese relativ klein ist. Dabei liegen die Größenordnungen der Faserlänge in einem Bereich von 1 bis zu 15 mm. Bei Durchführung der bekannten Mahlverfahren hat es sich gezeigt, dass unter bestimmten Bedingungen die Betriebssicherheit der verwendeten Maschine unbefriedigend ist. Die Gründe hierzu liegen in der Neigung von Papierfasern, sich an bestimmten Stellen abzulagern und insbesondere die zwischen den Mahlleisten liegenden Nuten zu verstopfen. Dieses Problem tritt verstärkt bei langfaserigem Stoff auf, insbesondere wenn er mit einer fein strukturierten Messergarnitur gemahlen wird. Langfaseriger Zellstoff liegt z.B. vor, wenn er durch chemischen Aufschluss von Nadelhölzern hergestellt wurde.

In vielen Fällen werden die gewünschten Ergebnisse optimal gerade mit solchen Garnituren erzielt, die mit relativ schmalen Messern (z.B. mit einer Breite zwischen 0,8 und 4 mm) und schmalen dazwischen liegenden Nuten (z.B. mit einer Breite zwischen 2 und 5 mm) versehen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Zellstoffmahlung zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Mahlung besonders betriebssicher, insbesondere auch bei hohem Anteil von langfaserigen Zellstoff- oder Papierfasern und/oder der Verwendung von relativ schmalen Mahlleisten durchzuführen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen kann verhindert werden, dass sich an der Ablaufseite der Mahlgarnitur Fasern ablagern. Solche Ablagerungen werden durch die sich bei Betrieb der Mahlvorrichtung einstellenden Druckverhältnisse begünstigt. Beim Zusammenwirken von einer rotierenden Mahlgarnitur (Rotorgarnitur) mit einer nicht rotierenden (Statorgarnitur) oder zumindest wesentlich langsamer rotierenden zweiten Mahlgarnitur tritt ein Druckgefälle zwischen den Nuten beider Mahlgarnituren auf. Das bewirkt einen stetigen Transport von Fasern aus der Stator- in die Rotorgarnitur. Dieses Phänomen führt im Ablaufbereich der Mahlgarnitur dazu, dass sich Fasern um die Außenfläche der Mahlleisten herumlegen oder sonst wie festsetzen können. Durch die erfindungsgemäße Abschrägung wird das verhindert, da die Fasern dem Druckgefälle folgend an dieser abgleiten und wieder in den radial weiter innen liegenden Mahlbereich gelangen können.

Im Allgemeinen ist davon auszugehen, dass es zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ausreicht, die Abschrägung nur bei den Mahlgarnituren vorzusehen, die auf dem Stator verwendet werden. Aus energetischen Gründen (verminderte Leerlaufleistung, insbesondere bei Scheibenrefinern) und um einheitliche Garnitursätze verwenden zu können, kann allerdings auch die Rotorgarnitur so ausgestattet sein.

Es ist seit langem bekannt und normalerweise zweckmäßig, Mahlgarnituren zu verwenden, die Abschrägungen an der Zulaufseite aufweisen. Die erfindungsgemäße Maßnahme unterscheidet sich von diesen Garnituren dadurch, dass sie Abschrägungen auf der Ablaufseite vorsieht, mit Vorteil in Kombination mit Abschrägungen auf der Zulaufseite.

Die Erfindung wird erläutert an Hand von schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:
1: die Durchführung des Verfahrens am Beispiel eines Scheibenrefiners;
2: einen Teil einer erfindungsgemäß gestalteten Mahlgarnitur in perspektivischer Darstellung mit Blick auf die Ablaufseite;
3: einen Teil einer erfindungsgemäß gestalteten Mahlgarnitur in Draufsicht;
4: die Durchführung des Verfahrens mit einem Doppelscheibenrefiner;
5: die Durchführung des Verfahrens mit einem zylindrischen Refiner.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Mahlvorrichtung durchgeführt werden, wie sie in 1 schematisch im Schnitt dargestellt ist. Auf einem Stator 8 ist eine Mahlgarnitur 1 und auf einem Rotor 9 eine Mahlgarnitur 2 lösbar mit Hilfe von Schrauben 12 befestigt. Bei den Mahlgarnituren 1 und 2 handelt es sich um Messergarnituren, welche mit Leisten 3 bzw. 3' versehen sind, die z.B. in der 3 etwas deutlicher zu sehen sind. Die zu mahlende Suspension S gelangt bei dem hier gezeigten Beispiel durch das Zentrum des Stators 8 an die Zulaufseite 5 der Mahlgarnituren 1 und 2. Bei dieser Darstellung ist der Abstand, den die Mahlgarnituren 1 und 2 voneinander haben, stark übertrieben dargestellt. Im Betrieb beträgt er nur Bruchteile von Millimetern. Die Suspension S passiert die zusammenwirkenden Mahlgarnituren 1 und 2 und tritt an der Ablaufseite 6 wieder aus. Erfindungsgemäß sind die Leisten 3 der Mahlgarnitur 1 an der Ablaufseite 6 mit Abschrägungen 7 versehen, die hier einen Neigungswinkel α von 45° haben. Die andere Mahlgarnitur 2 kann abweichend von dieser Darstellung ebenfalls Abschrägungen aufweisen (siehe auch 4 und 5), muss es aber nicht. Der Rotor 9 wird durch eine Welle 11 angetrieben. Nicht dargestellt sind die an sich bekannten Mittel, mit denen eine Kraft erzeugt wird, um die beiden Mahlgarnituren gegeneinander zu drücken.
In 2 sind zwei Leisten 3 in perspektivischer Weise dargestellt sowie die Abschrägungen 7, welche hier als schräge ebene Flächen ausgeführt sind.
Wie an sich bekannt, hat eine Mahlgarnitur eine große Anzahl von Mahlleisten, besonders wenn es sich um eine fein strukturierte Garnitur, also eine mit relativ schmalen Nuten und schmalen Leisten, handelt. Das wird durch 3 gezeigt, ohne dass hier eine maßstäbliche Zeichnung vorliegt. Bei dieser Darstellung sind die Nuten 4 erkennbar, deren Nutbreite b z.B. zwischen 2 und 6 mm liegen kann. Die Leistenbreite a kann zwischen 0,8 und 4 mm betragen. Die Höhe H der Leisten 3 über dem Grund der Nuten 4 liegt mit Vorteil zwischen 4 und 20 mm. Die Länge L der Abschrägung 7 richtet sich nach dem Neigungswinkel α und der Höhe H.
Wird die Erfindung mit einem Doppelscheibenrefiner durchgeführt, kann gemäß 4 vorgegangen werden. Man erkennt dort einen zwischen zwei Statoren 8 bzw. 8' liegenden Rotor 9, der auf beiden Seiten jeweils Mahlgarnituren 1 bzw. 1' aufweist. Die Stellung von Rotor und Stator ist hier im Betriebszustand dargestellt, d.h. die Leisten werden gegeneinander gedrückt. Bei dem hier gezeigten Beispiel sind alle Mahlgarnituren an ihrer Ablaufseite mit Abschrägungen versehen.
Durch die vorliegende Erfindung kann nicht nur die Mahlung mit Scheiben- bzw. Doppelscheibenrefinern verbessert werden, sondern auch mit konischen oder zylindrischen Refinern. Hierzu zeigt 5 in schematischer Weise die Anwendung bei einem zylindrischen Refiner, bei dem also der Rotor 9' walzenförmig ist und an seinem Zylinderumfang die Mahlgarnitur trägt. Die damit zusammenwirkende Mahlgarnitur befindet sich an der Peripherie des Rotors und ist mit dem Stator 8' verbunden. Die Suspension S wird in axialer Richtung zwischen den Garnituren von der Zulaufseite 5 zu der Ablaufseite 6 geführt. Man erkennt deutlich, dass auch hier die Mahlgarnituren an ihrer Ablaufseite mit Abschrägungen versehen sind. Die Darstellung in 5 ist sehr stark vereinfacht, reicht aber aus, um das Prinzip der Erfindung an diesem Beispiel zu erläutern.

Claims

Verfahren zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern, bei dem diese Fasern in einer wässrigen Suspension (S) zwischen mit Leisten (3, 3') versehenen Mahlgarnituren (1, 2) geführt werden, die relativ zueinander rotierend bewegt und gegeneinander gedrückt werden, wodurch mechanische Mahlarbeit auf die Zellstofffasern übertragen wird und wobei die Suspension (S) an die Zulaufseite (5) der Mahlgarnituren (1, 2) und dann zwischen zusammenwirkenden Mahlgarnituren (1, 2) zur Ablaufseite (6) der Mahlgarnituren (1, 2) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mahlgarnituren (1, 2) verwendet werden, von denen zumindest ein Teil mit Leisten (3) versehen ist, welche an der Ablaufseite (6) Abschrägungen (7) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschrägungen (7) zu einer stetigen Verringerung der Höhe (H) der Leisten (3) bei zunehmendem Radius führen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Abschrägung (7) mindestens 15°, vorzugsweise mindestens 45°, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) mindestens 60° beträgt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht rotierend bewegte Mahlgarnitur (1) an der Ablaufseite (6) Leisten (3) mit Abschrägungen (7) aufweist.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mahlgarnituren (1, 2) mit Abschrägungen (7) an der Ablaufseite (6) versehen sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierend bewegte Mahlgarnitur (2) an der Ablaufseite (6') keine Abschrägungen aufweist.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (3, 3') eine Leistenbreite (a) von höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 2,5 mm, haben.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Leisten (3, 3') frei bleibenden Nuten (4) eine Nutbreite (b) von mindestens 2 mm und höchstens 6 mm aufweisen.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) der Leisten (3, 3') über dem Grund der Nuten (4) zwischen 3 und 20 mm, vorzugsweise zwischen 3 und 10 mm, beträgt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mahlgarnituren (1, 2) verwendet werden, die auch auf der Zulaufseite (5) mit Abschrägungen versehen sind.