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Scheibenmühle für Faser-, insbesondere Papierstoffe sowie Verfahren
zum Betrieb einer solchen Die Erfindung betrifft eine Scheibenmühle für Faser-,
insbesondere Papierstoffe mit einer drehbaren Welle, einerdarauf angeordneten Mahlscheibe,
deren Vorderseite mit einer ortsfesten Mahlscheibe od.dgl. zusammenarbeitet, wobei
der Stoff dem Mahlspalt in Form einer Saspension unter Druck zentral zugeführt wird,
radial durch den Mahlspalt wandert unddiesen am Scheibenumfang verläßt, und einem
den Umfang und die Rückseite der drehbaren Mahlscheibe mit Ab-
stand umgebenden,
eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte Druckkammer bildenden Gehäuse, in das die
Suspension vom Scheibenumfang her übertritt und,das einen verengten Auslaß hat,
so daß die Kammer mit der Suspension gefüllt gehalten wird.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, die bekannten Mühlen dieser Art insoweit
zu verbessern, daß ein selbsttätiger Ausgleich bei Veränderungen des Spieles zwischen
den Arbeitsflächen der Mahlscheiben und eine selbsttätige Regelung der Durchsatzgeschwindig
keit und damit der Qualität des erhaltenen Mahlgutes bewirkt wird. Ferner wird durch
die Erfin#dung der Druck auf die Drucklager der die drehbare Mahlscheibe tragenden
Welle verringert, so daß diese Drucklager leichter ausgeführt und somit die Herstellungskosten
verringert werden können.
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Erfindungsgemäß wird dies in erster Linie dadurch erreicht, daß die
in der Druckkammer umlaufende Scheibe derart axial beweglich gelagert ist, daß der
auf ihre Rückseite wirkende Suspensionsdruck einen Axialschab erzeugt, der dem auf
die Vorderseite der Scheibe wirkenden Druck entgegengerichtet ist, und daß ferner
eine erste hydraulische Kammer vorhanden ist,die die Welle der drehbaren Scheibe
axial belastet und dadurch diese Scheibe stärker gegen die ortsfeste Mahlscheibe
od. dgl. drückt als der durch eine zweite hydraulische Kammer bewirkte entgegengesetzte
Axialschub ausmacht, wobei -der Druck in der ersten hydraulischen Kammer in gleicher
Richtung wirkt wie der Axialdruck auf die Rückseite der umlaufenden Mahlscheibe,
um so die Drücke auf der Vorderseite dieser Scheibe auszugleichen.
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Auf der Rückseite der drehbaren Mahlscheibe können, wie an sich bekannt,
Schaufeln angeordnet sein, die zur Druckerzeugung in der Druckkammer beitragen.
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Schließlich kann zur Regelung der Durchsatzgeschwindigkeit der Suspension
zusätzlich zu der durch den auf die Rück- und Vorderseite der umlaufenden Mahlscheibe
ausgeübten Suspensionsdrtick und den durch die hydraulischen Kammern auf der Scheibenwelle
lastenden Axialdruck bewirkten Mahlspalteinstellung auch der Auslaßquerschnitt des
den Umfang und die Rückseite der umlaufenden Scheibe umgebenden Druckkammer verändert
werden. Eine beispielsweise Ausführungsforni des E, rfindungsgeglenstandes ist in
der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ansicht, teilweise
in schematischer Darstellung und teilweise im Schnitt, einer beispielsweisen Ausführung
Fig. 2 eine sform Endansicht der Mühle der gemäß in Fig. der 1 Erfindung'
gezeigten Mühle, Fig 3 eine Teilansicht einer der zur Verwendung gelangenden
Mahlscheiben ZD Fi.g. 4 einen senkrechten radialen Schnitt durch die in Fig.
3 gezeigte Scheibe.
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Die in den Zeichnungen beispielsweise dar 'gestellte Scheibenmühle
besitzt einen Sockel 10, auf dem ein Gestell 11 aufruht, das zur Unterstützung-
von in Ab-
stand voneinander befindlichen relativ feststehenden Gehäuseteilen
12, 13 und 14,dient. Der Gehäuseteil 12 ist durch ein Zwischenstück
15 starr mit der Rückseite einer feststehenden Plattenscheibe 16 verbunden.
Die Platte 16 ist mit einem sich axial nach rückwärts erstreckenden rohrförmigen
Ansatz 17 ausgebildet, der im Gehäuseteil 12 gelagert ist und sich durch
und über den Gehäuseteil hinaus erstreckt. Der rohrförmige Ansatz 17 ist
über seine ganze Länge offen. Das äußere oder linke Ende des. Ansatzes
17 bildet bei der dargestellten
Ausführungsforrn den Einlaß
20 der Mühle, an dem eine Zuführungsleitung 18 angeschlossen ist, wie in
Fig. 1 schematisch dargestellt. Wie ebenfalls in Fig. 1 in schematischer
Weise gezeigt, steht die Zuführungsleitung 18 mit einem Rohstaffbehälter
19 in Verbindung, wobei in der Zuführungsleitung eine Pumpe 21 angeordnet
ist, durch welche der in Suspension befindliche Stoff vom Behälter 19 abgesaugt
und -dem Einlaß 20 unter Druck zugeführt werden kann.
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Auf der Vorderseite der Platte 16 sind in kreisförmiger Anordnung
Schleifplatten 22 befestigt. Konzentrisch zur Platte 16 und dieser gegenüberliegend
ist eine Scheibe 23 angeordnet, die Schleifplatten 24 in Ausfluchtung und
in Abstand von den Platten 22 trägt. Die Scheibe 23 ist auf einer Welle
25 zur Drehung mit Bezug auf die Platte 16 angeordnet. Bei der Drehung
der Welle bewegen sich die Schleifplatten 24 relativ zu den Platten 22. Hierbei
ist zu erwähnen, daß die Platten 22 und 24 gerillte oder verzahnte Flächen aufweisen,
die beim Vermahlen des Stoffes zusammenarbeiten, wobei letzterer durch den Raum
zwischen den Schleifplatten von deren Mitte zu ihrem Umfang hindurchtritt. Der Bewegungsweg
der Stoff -suspension ist in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet.
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Die Welle 25 ist in den Gehäuseteilen 13 und 14 drehbar
gelagert. Das äußere oder rechte Endeder Welle erstreckt sich durch und über den
Gehäuseteil 14 hinaus und ist so ausgebildet, daß es mit einer Kraftquelle, z. B.
mit einem Elektromotor, verbunden und angetrieben werden kann. Innerhalb des Gehäuseteils
13 ist ein langer Laufring 26 angeordnet. Auf
dem Laufring
26 wälzen sich Lagerrollen 27 ab"die in einer mit Nuten versehenen
Lagerhülse 28, welche auf der Welle 25 befestigt ist, angeordnet sind.
Innerhalb des Gehäuseteils 14 istein ähnliches Lager, bestehend aus einem Laufring
29, Lagerrollen 31 und einer Hülse 32, angeordnet.
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Die Welle 25 ist also innerhalb der Gehäuseteile
13
und 14 sowohl axial- als auch drehbeweglich gelagert. Zwischen den Gehäuseteilen
13 und 14 befindet sich ein hydraulischer Zylinder 33. Innerhalb des
Zylinders 33 ist ein Drucklager 34 angeordnet. Dieses Dr ' ucklager
besteht bei dein dargestellten Beispiel aus Schuhen 35 und weist Endplatten
36, 37 auf, die Gleitsitz in der Bohrung des Zylinders 33 haben. Die
Platten 36 und 37 sind voneinander durch eine Hülse 38 getrennt,
welche die Schuhe 35 umgibt und durch einen Keil 39 mit dem Zylinder
33 so verbunden ist, daß eine relative Längsbewegung gegenüber diesem, jedoch
keine relative Drehbewegung möglich ist. Die Schuhe 35, die Platten
36 und 37 und die Hülse 38
'bilden zusammen einen Kolben 40,
der im Zylinder 33
hin- und herbeweglich ist und an seinen entgegengesetzten
Enden Kammern 41 und 42 begrenzt.
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Die Kammern 41 und 42 werden von einem Behälter 43 aus mit Flüssigkeit
beliefert, um die Längsbewegung des Kolbens 40 zu bewirken sowie um diese zu dämpfen.
Der Kolben 40 ist ferner mit der Welle 25 in'.der Weise verbunden, daß beide
in axialer Richtung gemeinsam verstellbar sind. Eine axiale Verstellbewegung des
Kolbens 40 bewirkt daher eine entsprechende axiale Verstellbewegung der Welle- 25.
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Die Kammer 41 im Zylinder 33 ist mit dem Behälter 43 durch
eine Leitung 44 verbunden, während die Kammer 42 des Zylinders 33 mit dem
Behälter durch eine Leitung 45 in Verbindung steht. In der Leitung 44 sind eine
Pumpe 46 und ein Druckregelventil 47 angeordnet. In ähnlicher Weise sind in der
Leitung 45 eine Pumpe 48 und ein Druckregelventil 49 vorgesehen. Die Ventile 47
und 49 haben Rücklaufverbindungen 51 und 52 zum Behälter 43.
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In dem dargestellten Beispiel ist der hydraulische Kreislauf in seiner
einfachsten Form gezeigt. In diesem Kreislauf können jedoch noch weitere Ventile
und Regelorgane angeordnet sein, die für das Erreichen des gewünschten Ziels geeignet
sind. Die Arbeitsweise der Anordnung besteht jedoch im wesentlichen darin, daß der
Kammer 41 Flüssigkeit unter einem bestimmten Druck und der Kammer 42 Flüssigkeit
mit dem gleichen oder einem anderen Druck zugeführt wird, um den Kolben -in der
einen Stellung in eine Gleichgewichtslage zu bringen oder das Gleichgewicht in einer
der beiden Richtungen, d. h., der Kolben kann nach rechts oder links bewegt
werden, je
nachdem, ob in der Kammer 41 oder in der Kammer 42,der Druck höher
ist. Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß ein Flüssigkeitsrücklauf aus der Kammer
41 oder 42 zum Behälter 43, der durch die Bewegung des Kolbens bedingt ist, über
die Druckregelventile 47, 49 und die Leitungen 51, 52 oder durch andere Mittel
möglich dst. Ferner ist zu erwähnen, daß der Rücklaufweg eine Verengung aufweist,
so daß die Bewegung des Kolbens 40 nach beiden Richtungen gedämpft wird.
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Die feststehenden Schleifplatten 22 und die umlaufende Scheibe
23 zusammen mit den auf dieser befindlichen Platten 24 sind von einem Gehäuse
53 umgeben, das aus einem Ringkörper 54 besteht, welcher an der Platte
16 befestigt ist. Die Teile 54 und 55 sind miteinander und mit der
Platte 16 flüssigkeitsdicht verbunden, wobei das von den erwähnten Teilen
gehildete Gehäuse sich in Abstand vom Umfang der Scheibe 23 und dessen Rückseite
zur Bildung einer Kammer 56 befindet. Das Gehäuse 53 weist ferner
einen Auslaßkanal 57 auf, der in eine Auslaßleitung 58 mündet, in
welcher, wie Fig. 2 zeigt, ein Regelventil 59 angeordnet ist.
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Die Suspension gelangt nach dem Hindurchtritt zwischen den Schleifplatten
22 und 24 in die Druckkammer 56 und tritt aus dieser durch den Auslaß
57
und die Rohrleitung 58 zu einer anderen Stelle in der Aufbereitungsanlage
aus. Das Auslaßregelventil 59
besitzt eine Verengung, durch welche die Kammer
56
mit Suspension gefüllt gehalten werden kann, wobei zu erwähnen ist, daß
das Ventil verstellbar ist, so daß die Austrittsverengung veränderlich ist.
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Im Betrieb der Mühle wird die Suspension, die Holzschliff oder andere
Fasern enthalten kann, aus dem Behälter 19 abgezogen und dem Einlaß 20 zugeführt.
Nach dem Hindurchtritt:,durch den Einlaß 20 wirddas Fasergut in den Raum zwischen
den Schleifplatten 22 und 24 geleitet, durch welchen es radial zwischen den Platten
hindurch nach außen gefördert wird und am Umfang in die Druckkammer 56 austritt.
Von der Kammer 56 aus verläßt es die Mühle, wie bereits erwähnt, durch den
Auslaß 57, die Rohrleitung 58,und das Ventil 59.
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Da die Suspension der Mühle unter Druck zugeführt wird und da der
Auslaß aus der Mühle durch das Ventil 59 verengt ist, wird die Kammer
56 zur Druckkammer, wobei der Druck in ihr von verschiedenen Veränderlichen
abhängt, zu denen die Drehzahl der Welle 25 und die Einstellung des Ventils
59 gehören. Die Drehung der Scheibe 23 in der Kammer 56 wirkt
sich ebenfalls in der Erzeugung ,eines Druckes in der Kammer aus, der im Verhältnis
zur Drehzahl der Scheibe steht. Ferner wird durch Veränderung der Einstellung des
Ventils 59 auf eine stärkere oder schwächere Verengung die Ausströmgeschwindigkeit
des
Stoffes aus der Kammer 56 und damit auch der in ihr herrschende Druck entsprechend
verändert.
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Ferner kann sich der Druck in der Kammer 56
entsprechend den
Veränderungen des Einlaßdrucks ändern. Eine Erhöhung des Drucks im Einlaß 20 wirkt
sich in einer Druckerhöhung auf der Vorderseite der Scheibe 23 aus, was eine
erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in die Kammer 56 und damit einen entsprechenden
Druckanstieg in derselben zur Folge hat. Dieser Druck wirkt beim Wirksamwerden auf
der Rückseite der Scheibe 23 dem auf ihrer Vorderseite wirksamen Druck entgegen
und gleicht diesen weitgehend aus, so daß diese Drücke sich gegenseitig ziemlich
weitgehend hinsichtlich des auf die Welle 25
wirksam werdenden Axialschübes
aufheben. Im Betrieb der Mühle tritt daher zwangläufig nur ein geringer Axialschub
auf der Hauptantr.iehswelle auf, so daß keine Notwendigkeit für schwere Drucklager
und kräftige Abstützungen besteht.
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Bei den bekannten Scheibenmühlen der erwähnten Art ist es üblich,
die Schleifplatten 22 und 24 mit Ab-
dämmungen zu versehen, die einen zu raschen
Abfluß des Stoffes zwischenden Platten verhindern. Bei der vorliegenden Erfindung
ist hierfür keine Maßnahme erforderlich, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt
ist. Die Kanäle zwischen den Rippen 60, durch welche das Fasergut fließt,
sind zum Umfang der Platten hin ohne jede Behinderung offen. Die Strömungsgeschwindigkeit
des Stoffes zwischen den Platten 22 und 24 und damitder Grad der Zerkleinerung desselben
ist durch die Einstellung,des Ventils 59 bestimmt.
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Wenn es notwendig oder wünschenswert wird, den freien Austritt der
Suspension durch die Rohrleitung 58 zu verändern, kann dies durch Verstellen
des Ventils 59 geschehen. Wenn ein verlangsamter Stoffaustritt herbeigeführt
werden soll, wird das Ventil 59
so verstellt, daß die auf den Auslaß
57 wirksame Verengung verstärkt wird. Da der Eintrittsdruck relativ konstant
bleibt, hat dies zur Folge, daß der Druck in der Kammer 56 zunimmt und --dadurch
die Strömungsgeschwindigkeit des Stoffes zwischen den Platten 22 und 24 verzögert
wird. Hierdurch wird das Verweilen bzw. die Zeitdauer, während welcher der Stoff
zwischen den Platten gehalten wird, verlängert und die Mahlwirkung erhöht.
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Außerdem ist die Scheibe 23 im wesentlichen schwimmend gelagert
und kann sich in axialer Richtung unter der Wirkung der Druckunterschiede zwischen
dem Einlaß 20 und der Kammer 56 zum Ausgleich für die Veränderung im Spiel
zwischen den Platten 22 und 24 frei einstellen. Indiesem Zusammenhang ist
zu erwähnen, daß im Betrieb der Mühle die Scheibe 23 normalerweise nach links
bzw. in Richtung zur feststehenden Platte 16 durch einen Druck in -der hydraulischen
Kammer 42, der den Druck in der Kammer 41 übersteigt, gedrückt wird. Die Drücke
im Einlaß 20 und in der Kammer 56 gleichen sich normalerweise im wesentlichen
aus, so daß nur ein verhältnismäßig geringer Überdruck in der Kammer 42 erforderlich
ist, selbst wenn die Mühle mit Plattendrücken arbeitet, die wesentlich höher sind
als diejenigen, mit welchen bisher in Scheibenmühlen gearbeitet worden ist.
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je nach den Druckverhältnissen in der Kammer 56
können die Druckwerte
indieser von einem Mindestwert in der Nähe der Welle 25 sich zu einem Höchstwert
an oder in der Nähe des Umfangs der Scheibe 23
verändern, wobei angenommen
wird, daß der Druck innerhalb der Kammer 56 durch die durch die Drehung der
Scheibe 23 bewirkte Rührbewegung der Suspension in der Kammer erzeugt wird
bzw. zum Teil sich aus dieser ergibt. Diese Rührbewegung kann durch die Anordnung
von Schaufeln auf der Rückseite der Scheibe 23, wie bei
61 in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet, erhöht werden.
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Ferner kann es wünschenswert sein, den Auslaß aus der Kammer
56 - wie an sich bekannt - an der Welle 25 oder in ihrer Nähe
vorzusehen. Dies hat den Vorteil, daß ein Austritt unter hohem Druck vermieden wird
und der Druck in der Kammer 56 erhöht werden kann, ohne daß der Austrittsdruck,
der die Bewegungsgeschwinidigkeit des Stoffes beeinflußt, wesentlich verändert wird.
Ein derart angeordneter Auslaß ist bei 62 mit gestrichelten Linien angedeutet.
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Die Welle 25 ist natürlich axial zur Scheibe 22 angeordnet,
wobei sie sich durch das Gehäuse 53 erstreckt und zwischen diesem und dem
Gehäuseteil 13
von einem Dichtungsaggregat 63 umgeben ist.
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Da die Scheibe 23 schwimmend gelagert ist, ist eine Anfangseinstellung
der Scheibe für ein bestimmtes Spiel zwischen den Platten 22 und 24 -nicht erforderlich,
noch ist es notwendig, dieses Spiel zum Ausgleich von Verschleiß, Temperaturänderungen
oder Verformung der Drucklager von Zeit zu Zeit nachzustellen. Bei der dargestellten
Ausführungsform der Mühle gemäß -der Erfindung wird zunächst die Pumpe 21 in Betrieb
gesetzt, um die Anlage einschließlich der Kammer 56 mit -dem aus dem Behälter
19 abgezogenen in Suspension befindlichen Stoff zu füllen. Hierauf wird das
Ventil 59 auf die gewählte Verengung eingestellt und der Elektromotor zur
Drehung der Welle 25 Lind der Scheibe 23 in Gang gesetzt. Schließlich
wird -der hydraulische Kreislauf so eingestellt, daß ein Überdruck inder Kammer
42 vorhanden ist, was zur Folge hat, daß sich die Welle 25 in axialer Richtung
bewegt und damit die Scheibe 23 der Platte 16 genähert wird. Die Stromzufuhr
zum Motor *wird allmählich erhöht, wobei, wenn die Platten 22 und 24 ein Arbeitsverhältnis
erreichen, der Leistungsbedarf einen bestimmten Wert annimmt, der anzeigt, daß die
Betriebsbelastung den gewünschten Wert erreicht hat. Die Stromzufuhr wird dann an
diesem Punkt stabilisiert, worauf der Betrieb der Mühle selbsttätig vor sich geht,
mit Ausnahme gelegentlicher Nachstellungen des Ventils 59 zur Berichtigung
oder Veränderung der Qualität des Gutes.
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Bei -der in der beschriebenen Weise gewählten Betriebsdrehzahl und
der gewählten Einstellung des Ventils 59 halten sich der Druck auf der Vorderseite
der Scheibe 23 und der Druck auf deren Rückseite plus dem hydraulischen Überdruck
in der Kammer 42 im wesentlichen im Gleichgewicht. Bei Abnutzung der Oberflächen
der Schleifplatten nimmt der Spalt zwischen den Schleifplatten geringfügig zu, wodurch
der Strömungswiderstand, -den das Fasergut durch den Spalt erfährt, verringert wird,
was eine Druckerhöhung auf der Rückseite der Scheibe 23 zur Folge hat. Unter
(diesem Druckunterschied bewegt sich die Scheibe 23 um einen geringen Betrag,
wodurch der entstandene Spalt zwischen den Platten geschlossen und das Druckgleichgewicht
auf der entgegengesetzten Seite der Scheibe wiederhergestellt wird. Diese Nachstellung
erfordert keine Veränderung in der Strömungsgeschwindigkeit durch den Auslaß
59 und hat keine Veränderung in der Qualität des Stoffes zur Folge, die von
der Einstellung des Ventils 59 abhängig bleibt.
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Bei weiterer Abnutzung der Schleifplatten 22 und 24 werden jedoch,die
Kanten der Rillen 60 stumpf und die Tiefe der Rillen wesentlich verringert.
In diesen el
Fällen, die einem extremen Verschleißzustand entsprechen,
ist eine Druckerhöhung des Fasergutes zwischen den Platten 22, und 24 für das Erzeugen
eines Stoffes von den gleichen Eigenschaften erforderlich. Diese Erhöhung des Plattendrucks
kann durch eine Steigerung des Drucks in der Kammer 42 durch eine Handverstellung
des Druckregelventils herbeigeführt werden.