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Die
Erfindung betrifft Schärfungsgrat
zum Gestalten einer Schleifoberfläche eines Schleifsteins mit
einem zylindrischen Körper
und mit einer äußeren Oberfläche.
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Die
historische Entwicklung und der Gebrauch des Papiers als ein Mittel,
menschliche Ereignisse aufzuzeichnen, ist äußerst umfangreich und berühmt. Dennoch
haben sich die meisten von den technologischen Fortschritten, die
mit der Papierherstellung verbunden sind, langsam entwickelt, oder sind
erst nachdem eine lange Zeit vorbeigegangen war, aufgeblüht. Zum
Beispiel bis 1803, beinahe 250 Jahre nach der Entwicklung der Druckerpresse,
waren manuelle Produktionsmethoden, entwickelt durch die Chinesen
vor über
zwei-tausend Jahren, das hauptsächliche
Mittel, um Papier herzustellen. Obwohl diese neueren mechanischen
Methoden als eine Wohltat für
die Papierproduktionsindustrie angesehen wurden, haben sie tatsächlich Probleme
bezüglich
des Mangels an Papier verstärkt,
weil sie die Nachfrage nach pflanzlichen Fasern, dem wesentlichen
in der Papierproduktion benutzten Bestandteil, verstärkten.
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In
1843 hat Friedrich Gottleib Keller das Problem der Verkürzung von
pflanzlichen Fasern durch das Ausdenken eines Verfahrens und einer
Vorrichtung für
das Herstellen von Holzpulpe untersucht. Die Vorrichtung verwendet
einen radförmigen
Mahlstein, der als „Schleifstein" bezeichnet wird.
Kellers Erfindung kam rechtzeitig, weil die industrielle Revolution gerade
in einen vollen Schwung eintrat, und die Nachfrage nach Papierfasern
ebenfalls hoch war. Demzufolge wurden Produktionseinrichtungen für Pulpe
mit riesigen Schleifsteinen gebaut, um ununterbrochen große Mengen
Holz zu Pulpe zu mahlen. Die Kellerschen Mahlverfahren mit Schleifsteinen sind
bis heute verhältnismäßig unverändert, außer einer
Zunahme in Kapazität
und Wirkungsgrad, die auf Verfeinerungen im Schleifsteindesign zurückzuführen sind.
In der Tat werden Schleifsteine immer noch benutzt, um ziemlich
große
Mengen an Holzpulpe herzustellen, die in Papierprodukten gegenwärtig benutzt
wird.
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Die
Patentschrift
DE 533 095 offenbart
ein Werkzeug zum Schärfen
der Schleifsteine von Holzfasern. Die Schleifsteine haben eine zylindrische Form
und an deren Umfang sind eine Vielzahl von Zähnen angeordnet. Der Zeichnung
ist zu entnehmen, dass die Zähne
eine spitze Form aufweisen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
De
2 201 577 zeigt ein Abrichtwerkzeug. Abwechselnd sind dünne und
dicke Zähne
am Umfang eines zylindrischen Körpers
verteilt. Die Zähne
zeigen keine abgerundeten Enden.
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Das
U.S. Patent 1,852,639 zeigt ein Abrichtwerkzeug, bei dem die einzelnen
Zähne ebenfalls kein
abgerundetes Ende aufweisen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE
1 777 095 offenbart einen Block zum Zurichten von Schleifscheiben.
Die Zähne
sind nicht auf einem Zylinder angeordnet.
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Der
Patent Abstrakt von Japan
JP
090 111 29 A offenbart die Zahnform für ein Abrichtwerkzeug. Der
Zahn besitzt ein flaches Ende. Ferner ist offenbart, dass der Zahn
symmetrische Seitenflächen
besitzt.
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1 zeigt
eine typische (Stand der Technik) Mahleinrichtung 10 für Holzpulpe,
die einen drehenden Schleifstein 12 und eine Vielzahl von
Schiebern 14 umfasst, die die Stämme 9 gegen eine äußere Mahloberfläche 12A des
Schleifsteins drücken.
Wie in 1 dargestellt, dreht der Schleifstein 12 im
Gegenuhrzeigersinn und die Stämme 9 sind
derart angeordnet, dass ihre Längsachsen
parallel zur Rotationsachse des Schleifsteins sind. Während sich
der Schleifstein 12 dreht, werden die Stämme 9 durch
die Schieber 14 unter Druck zugeführt, um mit der Schleifsteinoberfläche 12A zur
Produktion von Holzpulpe in Wirkzusammenhang zu treten.
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Wie
in 2 dargestellt, besitzt der Schleifstein 12 abschleifbare
Körner 15,
die mit einem Bindemittel 16 zusammengehalten werden, wobei
die Körner 15 entweder
aus einem mit Keramik oder Zement gebundenen Schleifmittel gebildet
sind. Die Schleifsteinoberfläche 12A ist
ausführlich
dargestellt und besitzt abwechselnde Erhebungen 17 und
Vertiefungen 18. Während
sich der Schleifstein 12 dreht und das Holz 9 gegen
die Schleifsteinoberfläche 12A gedrückt wird,
kommen die Erhebungen 17 mit dem Holz 9 in Kontakt
und die Vertiefungen 18 bewegen sich über das Holz 9, um
dadurch Hitze zu erzeugen, die durch Oszillation zwischen mechanischer
Kompression und Druckverminderung geschaffen wird. Die Hitze macht
das Lignin des Holzes weich und die Rotationskräfte wirken auf die Holzstämme ein,
um die Holzfasern zu lockern und aus den Holzstämmen zu entfernen. Wegen der
extremen Drücke,
der hohen Reibungskräfte
und der während
des Mahlens der Baumstämme
erzeugten Hitze, beginnen sich die Erhebungen 17 der Schleifsteinoberfläche 12A abzunutzen
und zu verbreitern, und die schleifenden Körner 15 beginnen stumpf
zu werden. Das Ausmaß einer
solchen Abnutzung der Oberfläche ändert sich entlang
der axialen Länge
des Schleifsteins 12. Folglich muss mehr und mehr Energie
aufgewendet werden, um eine gleichmäßige Qualität und den Ausstoß der Pulpe
beizubehalten. Folglich spielen die Qualität der Oberfläche und
das Rillenmuster des Schleifsteins eine sehr entscheidende Rolle
in der effektiven Produktion der Pulpe mit der gewünschten
Qualität. Es
ist daher äußerst wünschenswert
sicherzustellen, dass das Muster aus Erhebungen und Vertiefungen auf
der Schleifsteinoberfläche
durch regelmäßiges "Schärfen" oder "Bearbeiten" beibehalten wird.
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Der
Begriff "Schärfen des
Schleifsteins" ist eine
irreführende
Bezeichnung. Das Schärfen
des Schleifsteins schärft
nicht tatsächlich
das Schleifmittel eines Schleifsteins. Vielmehr bricht das Schärfen des
Schleifsteins das weichere Bindungsmaterial des Schleifsteins, um
die stumpfen, älteren
Schleifkörner zu
entfernen und das schärfere,
neuere Korn freizulegen und das gewünschte gerillte Muster beizubehalten.
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3 zeigt
ein bekanntes Verfahren zum Schärfen
eines Schleifsteins. Um einen Schleifstein zu schärfen, ist
ein Grat zum Schärfen 20 in
einem gabelförmigen
Ende 19 eines Querschlittens (nicht dargestellt) gelagert,
der selbst derart auf einem querlaufenden Träger, einer Lade (auch nicht
dargestellt), befestigt ist, so dass die Drehachse des Grats parallel
zu der des Schleifsteins ist. Wie in 4 dargestellt
ist, besitzt der Grat 20 eine Vielzahl von beabstandeten
Zähnen 22 auf
seiner äußeren, peripheren
Oberfläche,
die in die Schleifsteinoberfläche 12A auf
eine vorausbestimmte Tiefe durch das Einstellen des Mechanismus
des Querschlittens gedrückt
werden können.
Nachdem der Grat 20 an einer Seitenkante des Schleifsteins 12 ausgerichtet
und die Grattiefe festgesetzt worden ist, wird der Schleifstein
gedreht, um dadurch auf den Grat zum Schärfen eine Drehbewegung zu übertragen.
Der Grat 20 wird dann linear entlang der Schleifsteinoberfläche 12A transversal
bewegt, wie es durch den Doppelpfeil in 3 angedeutet
ist. Die unter Druck ausgeführte
transversale Bewegung des Grates 20 zum Schärfen bildet ein
Muster in der Schleifsteinoberfläche 12A aus,
das durch Entfernen des alten Schleifkorns und durch Freilegen des
scharfen, neuen Schleifkorns erreicht wird. Die transversale Bewegung
wird auf Bedarf öfters
mit einem neuen Grat zum Schärfen
wiederholt, um das gewünschte
Oberflächenmuster
des Schleifsteins herzustellen. Während des Verfahrens zum Schärfen des
Schleifsteins ist die Eindringtiefe der Zähne 22 des Grates
zum Schärfen
von entscheidender Bedeutung. Eine geeignete Eindringtiefe des Zahns
bricht und entfernt Schleifkörner
auf der Oberfläche
eines Schleifsteins. Jedoch neigt eine zu tiefe Eindringtiefe dazu,
tiefer liegende Bindungen in der Schleifsteinoberfläche zu brechen
und breite Rillen zu schaffen, die die Unbeständigkeit der Schleifsteinoberfläche fördern. Breite
Rillen im Schleifstein sind nicht erwünscht, weil sie lange pflanzliche
Fasern und Faserbündel
erzeugen, die mit einer niedereren Klasse der Pulpe verbunden sind.
Zusätzlich
wird Unbeständigkeit
der Schleifsteinoberfläche
auch als unerwünscht
angesehen, da es typisch den verfrühten Verschleiß des Schleifsteinoberfläche und
den Ausfall des Rillenmusters verursacht. Folglich werden das Oberflächenmuster
des Schleifsteins und die Rillentiefe als wichtige Faktoren für das Herstellen gleichmäßig und
qualitativ hochwertiger Pulpe angesehen.
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Das
Schärfen
des Schleifsteins dient zusätzlichen
mehreren nützlichen
Zwecken. Zuerst, verringert das Schärfen die Mahlfläche eines
Schleifsteins und senkt den Energieverbrauch. Zweitens, kontrolliert
das Schärfen
die Oszillationen zwischen der Druckerhöhung und Druckverminderung
der Holzfasern, das folglich das Erfordernis der Hitze kontrolliert,
die benutzt wird, um Holzfasern aus dem Lignin zu befreien. Drittens,
reinigt das Schärfen
des Schleifsteins dessen Poren und verhindert ein Überhitzen der
Mahloberfläche,
das Brechen und den verfrühten Verschleiß durch
den Eintrag von Wasser zur der Mahlzone, um dadurch ein Abkühlen und
Schmieren zu erreichen.
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Schließlich trägt das Schärfen des
Schleifsteins und das Rillenmuster dazu bei die Pulpe aus der Mahlzone
zu transportieren.
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Grate
zum Schärfen
von Schleifsteinen, wie zum Beispiel der Grat 20 aus 3 und 4,
haben sehr wenige Veränderungen
während
des vergangenen Jahrhunderts erfahren. Gegenwärtig gibt es vier grundlegende
Arten: spiralförmige,
diamantartige, geriefte, und schraubenförmige. Spiralförmige Grate
haben Zähne,
die parallel zueinander unter einem Winkel (bekannt als der "Hauptwinkel") zur Drehungsachse
des Grats verlaufen. Bei der Anwendung auf die Oberfläche eines
Schleifsteins, stellt der spiralförmige Grat eine Reihe diagonaler
Eindrücke über die
Oberfläche
des Schleifsteins her. Während des
Mahlens nimmt das diagonale Muster, das auf dem Schleifstein mit
einem spiralförmigen
Grat gebildet worden ist, Holzfasern heraus, wobei hierzu eine Teil-Scherwirkung
benutzt wird. Bei Graten mit diamantförmigen Zähnen haben die Zähne eine
pyramiden- oder
diamantförmige
Gestalt. Sie werden hauptsächlich
zum Nachschleifen von Schleifsteinen und zum Herausnehmen von Mustern
auf einem Schleifstein benutzt. Geriefte Grate, wie zum Beispiel
der in 4 dargestellte Grat 20, haben Zähne die
parallel zur Drehachse des Grats verlaufen. Bei der Anwendung auf
die Schleifsteinoberfläche,
erzeugt der geriefte Grat ein Muster, das parallel zur Drehachse
des Schleifsteins ist. Während
des Mahlens nimmt das geriefte Muster des Schleifsteins lange, grobe
Fasern aus dem Holz heraus. Ein schraubenförmiger Grat stellt eine Reihe
von Ringen auf der Oberfläche eines
Schleifsteins her, die eine sehr geringe Scherwirkung erzeugen,
die sich in der Produktion von einer qualitativ hochwertigen Pulpe
widerspiegelt. Grate zum Schärfen
von Schleifsteinen werden typischerweise aus einer stählernen
Schale hergestellt, die dann bezüglich
der Harte und des Spannungsabbaus mit Wärme behandelt wird.
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Die
Zähne eines
Grates zum Schärfen
eines Schleifsteins, spielen vielleicht die kritischste Rolle in der
Produktion von Holzpulpe, weil sie tatsächlich die Muster erzeugen,
die solche tiefschürfenden
Auswirkungen auf die Menge, die Qualität und die Beschaffenheit des
endgültigen
Produkts aus der Holzpulpe haben. Die Zähne des Grates wirken dahingehend, dass
sie im Schleifstein Verbindung zwischen den Körnern des Schleifmaterials
brechen, wodurch auf der Oberfläche
des Schleifsteins ein schmirgelartiges Musters ausgebildet wird.
Gegenwärtige
und vergangene Zahnausgestaltungen sind traditionell ausschließlich "spitz-dreieckig", wie in 5 dargestellt ist. "Spitz-dreieckig" bedeutet, dass der
Zahn 22 des Grates aus zwei zusammenlaufenden, gegenüberliegenden
ebenen Seiten 23A und 23B gebildet wird, die sich
an einem im wesentlichen spitzen Ende 24 kreuzen. Der eingeschlossene
Winkel des Endes 24, das durch die Kreuzung von den Seiten 23A und 23B gebildet
ist, bewegt sich in etwa zwischen 20° bis 70°. Spitz-dreieckige Ausgestaltungen
der Zähne
haben zwei Hauptnachteile. Erstens, weil sie äußerst scharf und spitzt sind,
neigen sie zu einer ungleichmäßigen Abnutzung,
wenn sie sich über
eine Schleifsteinoberfläche
bewegen. Folglich erzeugen spitz-dreieckige Zähne letzten Endes ein ungleichmäßiges Muster
auf die Oberfläche
des Schleifsteins, ein besonders unerwünschtes Ergebnis, weil ein
ungleichmäßiges Schleifsteinmuster
unterschiedliche Pulpegrade erzeugt, was von der axialen Position
entlang der Oberfläche
des Schleifsteins abhängt.
Zweitens, können die
spitz-dreieckigen Zähne
einen "Tiefbindungsbruch" in der Oberfläche des
Schleifsteins verursachen. Tiefbindungsbruch ist unerwünscht, weil
er in der Schleifsteinoberfläche
und im Rillenmuster eine Unbeständigkeit
verursacht, die zu einem verfrühten Verschleiß des Schleifsteins
neigt. Wegen des Tiefbindungsbruchs muss ein Schleifstein öfters aus
dem Prozess entfernt und geschärft
werden. Dies führt
zu häufigeren
Geräteausfallzeiten
und geringerem Produktionsausstoß.
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Folglich
wäre das
Entwickeln eines Grates zum Schärfen,
der das Vorkommen des Tiefbindungsbruchs reduziert und dem Verschleiß derart
widersteht, dass ein homogenes Muster über die Oberfläche eines
Schleifsteins hergestellt werden kann, äußerst förderlich für die die Holzpulpe verarbeitende Industrie.
Dies bedeutet eine erhöhte
Qualität
der Pulpe und eine gesteigerte Pulpeproduktion.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Grat zum Schärfen eines
Schleifsteins zu schaffen, der den Verschleiß des Schleifsteins verlangsamt,
indem das Vorkommen des Tiefbindungsbruchs auf der Oberfläche während des
Vorgangs des Schärfens
verhindert ist.
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Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Grat zum
Schärfen
eines Schleifsteins zu schaffen, der selbst widerstandsfähig bezüglich des
Verschleißes
ist, dadurch dass der Grat ein homogeneres Rillenmuster auf der
Oberfläche
eines Schleifsteins erzeugt.
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Im
Hinblick auf diese Aufgaben und gemäß Erfindung, wird ein Grat
zum Schärfen,
der eine Vielzahl von Zähnen
besitzt, dahingehend verbessert, dass das Profil der Zahngestaltung
von der traditionellen spitz-dreieckigen Konfiguration zu einer
Konfiguration geändert
ist, die einen beschnittenen Endabschnitt aufweist. Wobei der beschnittene
Endabschnitt in der Form eines abgerundeten Endabschnitts, eines
flachen Endabschnitts oder eines stumpfwinkligen Endabschnitts ausgebildet
ist. Der Endabschnitt verbindet die gegenüberliegenden Seiten des Zahns,
wobei die Seiten entweder ein symmetrisches oder ein asymmetrisches
Zahnprofil bilden. Symmetrische Konfigurationen der Seiten schließen, linear-linear,
konvex gebogen-konvex gebogen, und konkav gebogen-konkav gebogen
mit ein. Asymmetrische Konfigurationen der Seiten schließen, linear-konvex
gebogen, linear-konkav gebogen und konvex gebogen-konkav gebogen mit
ein.
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Die
Erfindung umfasst auch eine weitere Verbesserung bezüglich eines
Grates zum Schärfen
eines Schleifsteins, derart dass sich der Hauptwinkel der Zähne des
Grats periodisch entlang der axialen Länge des Grats ändert, um
den Schleifstein mit einem wellenförmigen Rillenmuster zu versehen.
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Das
Wesen der Erfindung wird in der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
erläutert,
wobei auf die beigefügten
Zeichnungen und Figuren Bezug genommen wird. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Beispiels einer Schleifvorrichtung
für Holzpulpe
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 einen
vergrößerten Querschnitt
einer Oberfläche
eines Schleifsteins mit einem darin ausgebildetem Rillenmuster;
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3 eine
schematische Darstellung eines Vorgangs zum Schärfen eines Schleifsteins unter Verwendung
eines Grats, gemäß dem Stand
der Technik,
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4 eine
perspektivische Ansicht eines geriffelten Grates zum Schärfen gemäß dem Stand
der Technik;
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5 einen
vergrößerten Querschnitt
eines spitz-dreieckigen Gratzahnes des Standes der Technik;
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6A einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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6B einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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6C einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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6D einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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6E einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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6F einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns der gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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7A einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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7B einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
achten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ausgebildet ist;
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7C einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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7D einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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7E einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
elften Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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7F einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
zwölften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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8A einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
dreizehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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8B einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
vierzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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8C einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
fünfzehnten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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8D einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
sechszehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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8E einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
siebzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist;
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8F einen
vergrößerten Querschnitt
eines Gratzahns, der gemäß einem
achtzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist; und
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9 eine
vergrößerte, perspektivische
Teilansicht eine Grates zum Schärfen
eines Schleifsteins, wobei der Grat gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist.
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Aufmerksamkeit
wird im Allgemeinen auf 6A bis 8F gerichtet,
die verschiedene Konfigurationen für die Gratzähne gemäß der gegenwärtigen Erfindung
darstellen. Die Gratzähne
sind vergrößert im
Profil gezeigt, und es ist selbstverständlich, dass die Gratzähne auf
einer äußeren Oberfläche eines
zylindrischen Körpers
ausgebildet sind, genauso wie die spitz-dreieckigen Zähne 22 auf
einer äußeren Oberfläche eines
Grates 20 gemäß des Standes
der Technik (siehe 4).
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Unter
ausdrücklicher
Bezugnahme auf die 6A–6F, sind
innovative Konfigurationen von Gratzähnen gemäß dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt und werden jeweils durch die Bezugsziffern 101, 102, 103, 104, 105,
und 106 identifiziert. Die Zähne 101–106 sind einander
in der Weise ähnlich,
dass jeder einen abgerundeten Endabschnitt 110 umfasst,
der als eine Abkehr von der aktuellen winkligen, spitz-dreieckigen Spitze
des Standes der Technik aufzufassen ist. Der abgerundete Endabschnitt 110,
der einfach als ein Radius gebildet werden kann, verbessert die
Fähigkeit
des Zahns, seine Gestalt und Höhe
im Vergleich zu den spitz-dreieckigen Zähnen des Standes der Technik
zu halten, weil die Dicke der Spitze, bezogen auf das Zentrum des
Zahns, schneller vom Scheitelpunkt des Zahnes her zunimmt und sich
auf die Basis des Zahnes zubewegt, bis der abgerundete Endabschnitt 110 mit
den Seiten des Zahns zusammentrifft. Der Radius des Endabschnitts 110 wird
klein genug gewählt,
so dass der Zahn noch die Möglichkeit hat,
einen Hauptanteil des Mustergebietes im Schleifstein zu bilden.
Ein wichtiger Vorteil des abgerundeten Endabschnitts 110 ist,
dass sich die Zahnform weniger abnutzt und gleichmäßiger bleibt
während
der Grat den Schleifstein überquert
und dabei eine gleichmäßigere Tiefe
des Rillenmuster über
der ganzen Oberfläche
des Schleifsteins erzeugt. Letztlich erlaubt dies eine bessere Steuerung
der Fasermischung, welche während
des Schleifprozesses durch eine Begrenzung des Anteils an groben
und feinen Fasern erreicht wird. Dies erleichtert es die Pulpefasern
näher zur
Zielspezifikation herzustellen. Ein anderer Vorteil des Endabschnitts 110 ist,
dass es das Vorkommen des Tiefbindungsbruchs verringert, wodurch
eine Erhöhung
der Stabilität
der Oberfläche
des Schleifsteins und des Rillenmuster erzielt wird. Folglich verbessern
die Ausführungsbeispiele aus
den 6A–6F den
Prozess der Herstellung von Holzpulpe auf zwei Arten: erstens durch
Erzeugen einer homogenen Schleifsteinoberfläche wird die Qualität der Pulpe
als ganzes verbessert, und zweitens durch Verringern des Vorkommens
von Gerätestandzeiten,
die erforderlich sind, um das Verfahren des Schärfen des Schleifsteins durchzuführen.
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Die
Ausführungsbeispiele
der 6A–6F unterscheiden
sich voneinander in Bezug auf die Konfiguration der Seiten des Zahnes, die
durch den abgerundeten Endabschnitt 110 verbunden sind.
Der Zahn 101 in 6A umfasst
ein Paar symmetrische Seiten 111A und 111B, die
in der Profilansicht linear sind, ähnlich den Seiten 23A, 23B des
Zahnes 22 aus dem Stand der Technik, der in 5 dargestellt
ist. Da der Zahn 101 in der Oberseite ein Gebiet mit gleicher
Breite produziert wie ein herkömmlicher
Zahn, wird die resultierende, vorhandene Schleiffläche auf
dem Schleifstein nicht in Frage gestellt. Lineare Seiten 111A, 111B sind
einfacher als andere Konfigurationen der Seiten zu bearbeiten, die
nachfolgend behandelt werden.
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Der
Zahn 102 aus 6B besitzt ein Paar symmetrische
Seiten 112A und 112B, die jede eine konvexe Form
aufweisen, wenn im Profil betrachtet. Die symmetrischen konvexen
Seiten 112A, 112B haben einen Winkel bezüglich der
Normalen, der von 20° bis
70° reicht.
Die Form des Zahns 102 ist widerstandsfähiger in Querschnitt als die
Form des Zahnes 22 aus dem Stand der Technik (siehe 5),
und erzeugt für
den Zahn mehr Fläche, über die
der inhärente
Verschleiß verteilt
wird, während
sich der Grat in Kontakt mit dem drehenden Schleifstein befindet. Da
die durch den Grat durchgeführte
Arbeit in Bezug auf schleifende Körner, die durch das Brechen
des Bindungsmaterials zwischen den Körnern entfernt werden, mit
der verfügbaren
Fläche
der Zahnform in Verbindung gebracht werden kann, hat der Zahn 102 das
Potential mehr Arbeit zu leisten, ohne dafür zu einem übermäßigen Verschleiß zu führen. Der
Zahn 102 erzeugt eine breitere, offenere Rille zwischen dem
Muster der Gebiete in der Schleifsteinoberfläche, und folglich ist es wünschenswert
in Fällen,
in denen es für
die Rillen wichtig ist, große
Mengen von Spülwasser
durch die mahlende Zone zu führen,
um somit besser die Pulpfasern zu transportieren und die Hitze abzuführen.
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6C zeigt
den Zahn 103, der gegenüberliegende
Seiten 113A, 113B umfasst, die eine symmetrische
konkave Biegung besitzen, wenn in Profil betrachtet. Der hauptsächliche
Vorteil dieser Konfiguration ist, dass sie ein stärkeres Rillemuster
in dem Schleifstein erzeugt, weil es ein "Biegungs-Ähnliches" (keine reine Biegung) geformtes Gebiet
im Rillenmuster erzeugt.
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Der
Zahn 104, der in 6D gezeigt
ist, hat Seiten 114A, 114B, die bezüglich einer
imaginären radialen
Linie, die sich von der Rotationsachse des Grates durch das Zentrum
des abgerundeten Endabschnitts 110 erstreckt, asymmetrisch
ist. Eine Zahnform mit asymmetrischen Seiten eröffnet die Möglichkeit positive Eigenschaften
der vorausgehenden Seite mit denen der nachfolgenden Seite des Zahns
zu kombinieren. Der Zahn 104 schließt eine konvexe Biegung der
vorausgehenden Seite 114B und eine lineare nachfolgende
Seite 114A mit ein, wobei die zusätzliche Fläche und der Verschleißwiderstand
auf der Seite des Zahns geben ist, die den meisten Nutzen von diesen
Qualitäten
hat.
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Bezugnehmend
auf 6E, besitzt der Zahn 105 asymmetrische
Seiten 115A, 115B, um die Wand der Rille im Schleifstein
auf jeder Seite unterschiedlich zu gestalten. Dies ist wegen der
dynamischen Kräfte
wertvoll, die gegen das Rillenmuster des Schleifsteins während des
Schleifprozesses geleitet werden. Während das Muster der Gebiete über die Stirnseite
eines Stammes beim Mahlen gleitet, tritt eine gegenwirkende, tangentiale
Kraft gegen das Gebiet auf. Wenn die tangentiale Kraft die Kraft
des Gebietes überschreitet,
kann das Muster von der Schleifsteinoberfläche abgebrochen werden. Folglich hat
die vorausgehende Seite 115B im Profil eine konkave Biegung,
um eine widerstandsfähigere
Biegungs-Ähnliche
Wand auf der nachfolgenden Seite des Musters der Gebiete des Schleifsteins
zu bilden, während
die nachfolgende Seite 115A linear ist, um eine konventionell
gestaltete Rillenwand auf der vorausgehenden Seite des Musters der
Gebiete des Schleifsteins zu bilden. Diese zusätzliche Dicke im Querschnitt
am nachfolgenden Ende des Gebietes des Schleifsteins, kann der auf
das Gebiet ausgeübten
Schleifkraft zusätzlichen
Widerstand zur Verfügung
stellen, um das Wegbrechen der schleifenden Körner von der Schleifsteinoberfläche zu verhindern. Der
Zahn 105 erhält
damit wenigerer Unterschiede im Rillenvolumen, in der Gesamtheit
der aktiven Körner
und in der mahlenden Fläche
im Vergleich zum spitz dreieckigen Zahns des Standes der Technik
mit einer symmetrischen Zahnform mit konkaver Biegung, wie z.B.
der Zahn 103 aus 6C. Folglich sind
die Betriebsparameter denen eines konventionellen Grats ähnlich,
bei dem zusätzliche
Kraft an der nachfolgenden Wand der Gebiete des Schleifsteinmusters
erzeugt wird.
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Ein
asymmetrischer Gratzahn 106, der in 6F dargestellt
ist, kombiniert eine konkav, gebogene, vorauslaufende Seite 116B mir
einer konvex, gebogenen, nachfolgenden Seite 115A. Die
Gestalt der vorauslaufenden Seite 116B verstärkt die
nachlaufende Wand der Gebiete des Schleifsteinmusters, während die
konvex gebogene nachfolgende Seite der vorauslaufenden Wand der
Gebiete des Schleifsteinmusters eine konkave Form gibt, die ausreichend
Rillenvolumen sicherstellt.
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Die
Zähne 201, 202, 203, 204, 205,
und 206, wie in den 7A–7F dargestellt,
entsprechen beispielsweise den Zähnen 101, 102, 103, 104, 105, und 106 bezüglich der
Profilkonfiguration ihrer gegenüberliegenden
Seiten, und erfahren folglich die gleichen Vorteile, wie bei den
oben diskutierten Zähnen.
Der Zahn 201 hat symmetrische lineare Seiten 211A, 211B;
der Zahn 202 hat symmetrische, konvex eingebogene Seiten 212A, 212B;
der Zahn 203 hat symmetrisch konkav gebogene Seiten 213A, 213B; der
Zahn 204 hat eine konvex gebogene vorauslaufende Seite 214B und
eine lineare nachfolgende Seite 214A; der Zahn 205 hat
eine konkav gebogene vorauslaufende Seite 215B und eine
lineare nachfolgende Seite 215A; und der Zahn 216 hat
eine konkav gebogene vorauslaufende Seite 216B und eine
konvex gebogene nachfolgende Seite 216A. Die Zähne 201–206 weichen
von den Zähnen 101–106 ab,
indem jeder einen flachen Endabschnitt 210 umfasst, der
die Seiten des Zahns verbindet und parallel zur Basis des Zahns
verläuft.
Die relative Größe des flachen
Endabschnitts 210 ist in 7A–7F übertrieben
dargestellt, und die eigentliche Größe des flachen Endabschnitts 210 ist
im Verhältnis
zum Rest des Zahns viel kleiner. Diese Art der Konfiguration stellt
im Vergleich zur spitz-dreieckigen Zahnform des Standes der Technik
einen ungeheuer größeren Verschleißwiderstand
dar, wodurch ein gleichmäßigeres
Rillenmuster über
die Oberfläche
des Schleifsteins hergestellt wird. Außerdem ist der Tiefbruchschaden
im Schleifkomposit des Schleifsteins bedeutend durch die Beseitigung
einer scharfen Spitze im Zahn verringert.
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Die
Zähne 301, 302, 303, 304, 305,
und 306, wie in 8A–8F dargestellt,
entsprechen jeweilig den Zähnen 101, 102, 103, 104, 105,
und 106 bezüglich
der Profilkonfiguration ihrer gegenüberliegenden Seiten, und erfährt folglich
die gleichen Vorteile, die bereits oben diskutiert wurden. Der Zahn 301 hat
symmetrische lineare Seiten 311A, 311B; der Zahn 302 hat
symmetrische konvex gebogene Seiten 312A, 312B;
der Zahn 303 hat symmetrisch konkav gebogene Seiten 313A, 313B;
der Zahn 304 hat eine konvex gebogene vorauslaufende Seite 314B und eine
lineare nachfolgende Seite 314A; der Zahn 305 hat
eine konkav gebogene vorauslaufende Seite 315B und eine
lineare Seite 315A; und der Zahn 316 hat eine
konkav gebogene vorauslaufende Seite 316B und eine konvex
gebogene nachfolgende Seite 316A. Im Gegensatz zum abgerundeten
Endabschnitt 110 und dem flachen Endabschnitt 210 der
vorherigen Ausgestaltungen, ist den Zähnen 301–306 ein
spitzer Endabschnitt 310 gemeinsam, der ein Oberflächenpaar 310A und 310B umfasst, die,
wenn im Profil betrachtet, einen stumpfen Winkel bilden. Der winklige
Endabschnitt 310, hat aufgrund seiner stumpfwinkligen Ausgestaltung
die Fähigkeit Form
und Höhe
besser zu halten und verursacht geringeren Tiefbindungsbruch, als
der traditionelle spitzwinklige Zahn des Standes der Technik. Der
abgewinkelte Endabschnitt 310 wandert zu den Seiten an
einem Ort, der den Seiten des Zahnes erlaubt ihre Funktion zum Ausbilden
des beabsichtigten Musters bezüglich
des Schleifsteins auszubilden. Dementsprechend wird ein mehr homogeneres
Muster über der
Schleifsteinoberfläche
geschaffen, das in der Produktion von homogeneren Fasern für die Holzpulpe
resultiert.
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In 9 wird
jetzt ein Teil eines Grats 400 gezeigt, der eine andere
Verbesserung hinsichtlich der Grat-Technologie bei Schleifsteinen
gemäß der gegenwärtigen Erfindung
darstellt. Wie oben, bezüglich
des Standes der Technik erwähnt,
erstrecken sich die Zähne
eines spiralförmigen
Grats parallel zueinander und unter einem Hauptwinkel zur Rotationsachse
des Grats. Vorher sind Grate derart hergestellt, dass der Hauptwinkel
eines Grats konstant von einem Ende des Grats zum anderen Ende ist,
und somit ohne Abweichung entlang der Länge des Grats bleibt. Wie aus 9 erkenntlich
ist, zeigt diese ein Paar gegenüberliegender
Zähne 402 des
Grates 400, wobei sich der Hauptwinkel der Zähne 402 in
einer wellenförmigen
Art und Weise ändert.
Der Hauptwinkel eines jeden Zahnes ändert sich bevorzugt in einer
regelmäßigen Art
und Weise, und noch bevorzugter in einer sinusförmigen Art und Weise, entlang der
axialen Länge
des Grats 400. Diese Innovation kann in Kombination mit
dem traditionellen spitzwinkligen Zahn, wie in 9 dargestellt,
oder mit jeder der anderen neuen Zahnformen, die hier dargestellt sind,
praktiziert werden. Der Grat 400 mit den wellenförmigen Zähnen 402 erzeugt
anstatt des jetzt verwendeten traditionellen geradlinigen Musters
ein entsprechend wellenförmiges
Rillenmuster auf der Oberfläche
des Schleifsteins. Fachleute für
die Herstellung von Holzpulpe erkennen, dass durch das Muster des
Schleifsteins ein "kämmender" Mechanismus stattfindet.
Während
das Lignin weich wird, erlaubt der kämmende Mechanismus, dass die
Holzfasern in der mahlenden Zone freigegeben werden. Besonders,
wenn ein kleiner Hauptwinkel benutzt wird, neigen die Holzfasern
dazu in langen Strängen ausgekämmt zu werden,
während
wenn ein großer Hauptwinkel
benutzt wird, neigen die Holzfasern dazu in kürzeren Strängen ausgekämmt zu werden. Der Grat 400 mit
den wellenförmigen
Zähnen 402 ist derart
entworfen, um eine Schleifsteinoberfläche mit einem Rillenmuster
zu erzeugen, das eine Kombination beider kämmenden Wirkungen ergibt. Während der
Herstellung des Schleifsteinmusters, muss es zugelassen sein, dass
sich der Grat 400 entlang seiner Lagerachse im gabelförmigen Ende 19 ein
Kreuzschlittens mit dem Drehstahl (siehe 3) hin und her
bewegt. Dadurch ist es dem Grat erlaubt, sich um einen ausreichenden
Betrag zu verschieben, damit die Zahnform auf dem Grat geeignet
in das Hauptmuster eingreift, das schon auf der Oberfläche des Schleifsteins
existieren kann. Andernfalls könnte
das existierende Muster auf dem Schleifstein zerstört werden.