DE102017113795A1

DE102017113795A1 - Faserbehandlungsanordnung

Info

Publication number: DE102017113795A1
Application number: DE102017113795.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Heim
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2018-12-27
Also published as: WO2018234167A1; CN110678603A; CN110678603B; EP3642412A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur mechanischen Behandlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei einen Behandlungsspalt (1) bildenden, relativ zueinander rotierenden und koaxial zueinander angeordneten Behandlungsplatten (2,3), die in einem geschlossenen Gehäuse (4) mit einem Zu- (5) und einem Ablauf (6) für die Faser-Suspension angeordnet sind.Dabei soll die Konstruktion dadurch vereinfacht werden, dass rotierende Behandlungsplatten (2,3) im Gehäuse (4) gelagert und über eine Antriebswelle (7) mit einem außerhalb des Gehäuses (4) vorhandenen Getriebe (8) oder Antrieb (9) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur mechanischen Behandlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei einen Behandlungsspalt bildenden, relativ zueinander rotierenden und koaxial zueinander angeordneten Behandlungsplatten, die in einem geschlossenen Gehäuse mit einem Zu- und einem Ablauf für die Faser-Suspension angeordnet sind.
Es ist seit langem bekannt, Zellstofffasern, d.h. Frischzellstoff und/oder Altpapierfasern mechanisch zu behandeln, insbesondere zu mahlen oder zu dispergieren, um bei der daraus hergestellten Faserstoffbahn die gewünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Festigkeit, Formation und Oberfläche erreichen zu können.
Bei den dabei in der Regel zum Einsatz kommenden Refinern besitzen die Behandlungsplatten eine Vielzahl von Mahlleisten, auch Messer genannt. Die Behandlungsplatten selbst werden jeweils von mehreren Mahlgarnituren gebildet. Die Refiner können als Scheibenrefiner oder Kegelrefiner ausgebildet sein.
Im Unterschied hierzu weisen die Behandlungsplatten beim Disperger ringförmige, konzentrisch angeordnete Zahnreihen auf.
Für das Erreichen der gewünschten Fasereigenschaften müssen die Behandlungsplatten dem zu behandelnden Faserstoff bestmöglich angepasst werden, auch um einen übermäßigen Verschleiß derselben zu verhindern.
Wegen der hohen, hierbei erforderlichen Antriebsleistung sind die dabei mitwirkenden Elemente einer hohen Beanspruchung und damit auch einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Hinzu kommt der hierfür erforderliche Raumbedarf.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Konstruktion derartiger Anordnungen zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass rotierende Behandlungsplatten im Gehäuse gelagert und über eine Antriebswelle mit einem außerhalb des Gehäuses vorhandenen Getriebe oder Antrieb verbunden sind.
Durch die separate Lagerung der rotierenden Behandlungsplatten kann die Belastung der Antriebswelle erheblich reduziert werden, was sich entsprechend auf deren Gestaltung und Lagerung auswirkt. Im Ergebnis vermindern sich der erforderliche Raum sowie die entsprechenden Herstellungskosten wesentlich.
Dies wiederum erlaubt es, die Antriebswelle lediglich außerhalb des Gehäuses zu lagern.
Am einfachsten lässt sich dies dadurch realisieren, dass die Antriebswelle einstückig mit einer Achse des Getriebes oder des Antriebs ausgeführt ist.
Über den Wegfall der Lagerung der Antriebswelle im Gehäuse vereinfacht sich die Konstruktion.
Alternativ kann bei der Antriebswelle auch gänzlich auf eine direkte Lagerung verzichtet werden.
Zur Übertragung der Antriebskraft sollte hierzu mit Vorteil das Getriebe oder der Antrieb einen Antriebs-Zapfen zur kraft- oder formschlüssigen Aufnahme des entsprechenden, als Nabe ausgebildeten Endabschnitts der Antriebswelle oder eine Antriebs-Hohlwelle zur kraftschlüssigen Aufnahme des entsprechenden Endabschnitts der Antriebswelle besitzen.
Zur Aufnahme der vom Rotor über dessen Lagerung auf das Gehäuse wirkenden Kräfte sollte sich dieses auf einem Fundament abstützen. Ebenso sollten sich das Getriebe und/oder der Antrieb auf einem, vorzugsweise dem gleichen Fundament abstützen.
Je nach Art der Behandlung und den spezifischen Anforderungen können die Behandlungsflächen der Behandlungsplatten senkrecht zur Rotationsachse oder aber konisch zur Rotationsachse verlaufen.
Es ist ebenso möglich, dass im Gehäuse mehrere Behandlungsspalte vorhanden sind. In diesem Fall sollten zur umfassenden Nutzung der Vorteile der Erfindung die rotierenden Behandlungsplatten der Behandlungspalte über eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben werden.
Anwendbar ist die Erfindung bei Anordnungen mit zumindest einem Behandlungsspalt zur Mahlung der Fasern oder wenigstens einem Behandlungsspalt zur Dispergierung der Fasern.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:

1: einen Längsschnitt durch eine herkömmliche Mahlanordnung;
2a-c: einen Längsschnitt durch verschiedene erfindungsgemäße Mahlanordnungen mit Getriebe 8 und Antrieb 9;
3: einen detaillierten Längsschnitt durch eine Mahlanordnung und
4: eine Draufsicht auf das Gehäuse 4 der Mahlanordnung.

Im geschlossenen Gehäuse 4 der Mahlanordnung befinden sich hier beispielhaft zwei senkrecht zu einer Rotationsachse 15 verlaufende Behandlungsspalte 1 in Form von Mahlspalten, die jeweils von einer feststehenden und mit dem Gehäuse 4 verbundenen Behandlungsplatte 2 und einer um die Rotationsachse 15 rotierenden Behandlungsplatte 3 gebildet werden.
Dabei verlaufen die kreisringförmigen und koaxial zueinander angeordneten Mahlflächen der beiden Behandlungsplatten 2,3 eines Mahlspaltes parallel zueinander, wobei der Abstand zwischen diesen meist einstellbar ist.
Zwischen den beiden im Gehäuse 4 verankerten Behandlungsplatten 2 befinden sich die beiden, rotierenden Behandlungsplatten 3.
Die rotierenden Behandlungsplatten 3 sind erfindungsgemäß entsprechend den 2 bis 4 im Gehäuse 4 rotierbar gelagert und werden von einer gemeinsamen Antriebswelle 7 angetrieben.
Zur Vereinfachung der Konstruktion sind die beiden rotierenden Behandlungsplatten 3 gemäß 1, wie an sich bekannt, an einer gemeinsamen Scheibe 16 der Antriebswelle 7 befestigt.
Die Mahlflächen werden dabei jeweils von einer Vielzahl von im Wesentlichen radial verlaufenden Mahlleisten und den dazwischenliegenden Nuten gebildet.
Die zu mahlende Fasersuspension gelangt bei dem hier gezeigten Beispiel über einen Zulauf 5 durch das Zentrum in einen der beiden Behandlungsspalte 1 zwischen den beiden Mahlflächen. Die Fasersuspension passiert die zusammenwirkenden Mahlflächen radial nach außen und sammelt sich in dem sich anschließenden Ringraum 17.
Während zumindest ein Teil der so behandelten Fasersuspension diesen Ringraum 17 durch einen Ablauf 6 verlässt, kann unter Umständen der andere Teil der Fasersuspension durch die Nuten der nicht-rotierenden Mahlfläche durch einen Abschnitt ihrer Länge wieder zurückfließen.
Nur angedeutet sind in 1 die an sich bekannten Mittel, mit denen eine Kraft erzeugt wird, um die beiden Mahlplatten 2,3 gegeneinander zu drücken.
Der Querschnitt der Mahlleisten, auch Messer genannt, ist im Allgemeinen rechteckig, wobei es aber auch andere Formen gibt. Die Oberseite dieser Mahlleisten, also die die Mahlkanten tragenden Flächen, liegen in der Radialebene.
Die zwischen den Mahlleisten verlaufenden Nuten haben ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt und dienen als Strömungskanäle für die Fasersuspension. Die Nuttiefe beträgt meist zwischen 2 und 20 mm.
Angetrieben wird die Antriebswelle 7 über ein Getriebe 8 beispielsweise in Form eines Stirnrad- oder Planetengetriebes von einem elektrischen Antrieb 9, wobei Getriebe 8 und Antrieb 9 außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet sind.
Da die rotierenden Behandlungsplatten 2 im Gehäuse 4 rotierbar gelagert sind, kann bei der Antriebswelle 7 auf eine Lagerung im Gehäuse 4 verzichtet werden, was den Aufbau der Mahlanordnung erheblich vereinfacht.
Die 2 a bis c zeigen verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten für die Kopplung der Antriebswelle 7 mit dem Getriebe 8.
Bei 2c ist die Antriebswelle 7 der Mahlanordnung einstückig mit einer Achse 10 des Getriebes 8 ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Antriebswelle 7 nur im Getriebe 8 gelagert ist und so kaum radiale Kräfte überträgt.
Alternativ ist es aber ebenso möglich, dass die Antriebswelle 7 keine eigene Lagerung besitzt.
Dies ist gemäß 2b zum Beispiel möglich, indem das Getriebe 8 einen Antriebs-Zapfen 11 zur kraftschlüssigen Aufnahme des entsprechenden, als Nabe 12 ausgebildeten Endabschnitts der Antriebswelle 7 besitzt.
Bei einer anderen Ausführung entsprechend 2a besitzt das Getriebe 8 hierzu eine Antriebs-Hohlwelle 13 zur kraft- oder formschlüssigen Aufnahme des entsprechenden Endabschnitts der Antriebswelle 7. Sollen hierbei auch axiale Kräfte übertragen werden, so ist dies über eine entsprechende Formgebung beispielsweise mit einer Schulterform möglich.
Im Ergebnis übernimmt bei allen Ausführungen das Getriebe 8 die komplette Lagerfunktion für die Antriebswelle 7 der Mahlanordnung.
Das Gehäuse 4 wie auch das Getriebe 8 sowie der Antrieb 9 stützen sich auf einem gemeinsamen Maschinen-Fundament 14 ab.
Neben den hier gezeigten, senkrecht zur Rotationsachse 15 verlaufenden Mahlflächen der Behandlungsplatten 2,3 ist wie beim Kegelrefiner auch ein konischer Verlauf der Mahlflächen möglich.

Claims

Anordnung zur mechanischen Behandlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei einen Behandlungsspalt (1) bildenden, relativ zueinander rotierenden und koaxial zueinander angeordneten Behandlungsplatten (2,3), die in einem geschlossenen Gehäuse (4) mit einem Zu- (5) und einem Ablauf (6) für die Faser-Suspension angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass rotierende Behandlungsplatten (2,3) im Gehäuse (4) gelagert und über eine Antriebswelle (7) mit einem außerhalb des Gehäuses (4) vorhandenen Getriebe (8) oder Antrieb (9) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (7) nur außerhalb des Gehäuses (4) gelagert ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (7) einstückig mit einer Achse (10) des Getriebes (8) oder des Antriebs (9) ausgeführt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (7) keine eigene Lagerung besitzt.
Anordnung nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (8) oder der Antrieb (9) einen Antriebs-Zapfen (11) zur kraftschlüssigen Aufnahme des entsprechenden, als Nabe (12) ausgebildeten Endabschnitts der Antriebswelle (7) besitzt.
Anordnung nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (8) oder der Antrieb (9) eine Antriebs-Hohlwelle (13) zur kraft- oder formschlüssigen Aufnahme des entsprechenden Endabschnitts der Antriebswelle (7) besitzt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gehäuse (4) auf einem Fundament (14) abstützt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Getriebe (8) und/oder der Antrieb (9) auf einem Fundament (14) abstützen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflächen der Behandlungsplatten (2,3) senkrecht zur Rotationsachse (15) verlaufen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflächen der Behandlungsplatten (2,3) konisch zur Rotationsachse (15) verlaufen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) mehrere Behandlungsspalte (1) vorhanden sind.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Behandlungsplatten (2,3) der Behandlungspalte (1) über eine gemeinsame Antriebswelle (7) angetrieben werden.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsspalt (1) zur Mahlung der Fasern dient.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsspalt (1) zur Dispergierung der Fasern dient.