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Kegelstoffmühle zur Aufbereitung von Faserstoffen für die Papierherstellung
Die Erfindung bezieht sich auf Kegelstoffmühlen zur Aufbereitung von Faserstoffen
für die Papierherstellung, mit einem außen gerillten Rotor, der sich in einem innen
gerillten Stator dreht, bei der das kleinere Ende des kegelstumpfförmigen Rotors
eine topfförmige, axiale Vertiefung zur Aufnahme des Stoffes aufweist, deren Seitenwand
mit Öffnungen versehen ist, durch die der Stoff in den Spalt zwischen Rotor und
Stator eintritt.
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Bei Kegelstoffmühlen für Faserstoffe ist ein wesentliches Problem
die Sicherstellung einer gleichmäßigen Beschickung des Ringspaltes zwischen Rotor
und Stator. Das Wasser, in dem das zu bearbeitende Gut suspendiert ist, zeigt die
Neigung, schneller abzufließen als das Gut selbst, so daß das Material sich an der
Zuführstelle sammelt und Klumpen bildet, die den Rotor blockieren.
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Es sind bereits Zerfaservorrichtungen bekannt, an deren Rotor am Zuführende
ringförmige Verlängerungen mit vermindertem Durchmesser angeordnet sind, die Durchtrittsöffnungen
aufweisen, wobei die aufeinanderfolgenden Öffnungen trennenden Abschnitte aus vollem
Material, Schläger für das durch die Öffnungen fließende Material bilden.
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Darüber hinaus sind im mittleren Teil des Innenspaltes der zylindrischen
Verlängerung des Rotors Schlagstäbe für eine Vorzerkleinerung des Gutes vorgesehen,
die dem Gut außerdem die Drehbewegung des Rotors übertragen sollen. Die Schlagstäbe
einer derartigen Vorrichtung wirken in einem gewissen Umfang als Zentrifugalpumpe,
um das Gut radial durch die Öffnungen der zylindrischen Verlängerung des Rotors
nach außen zu fördern. Diese Wirkung reicht jedoch nicht aus, um eine regelmäßige
Beschickung der Zerfaservorrichtung zu ermöglichen. Die radiale Abmessung dieser
Stäbe ist zwangläufig sehr gering, so daß sie nur auf einen Teil des in den Innenspalt
der Verlängerung des Rotors eintretenden Gutes einwirken.
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Im übrigen tritt das rückgestaute Gut nur schwer durch die in der
Wandfläche der zylindrischen Verlängerung des Rotors vorgesehenen Öffnungen. Es
kann der Fall eintreten, daß zu lange Materialanteile sich festsetzen und eine oder
mehrere der Öffnungen verstopfen. Darüber hinaus neigt das durch die öffnungen gehende
Material dazu, sich zwischen den glatten Außenflächen der zylindrischen Verlängerung
des Rotors und der Innenfläche des Stators anzusammeln und einen unbeweglichen Ring
zu bilden, der die Beschickung hindert oder ganz unterbindet.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Zerfaserungsvorrichtung
der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß eine gleichförmige Beschickung,
entsprechend der Verarbeitungskapazität in der Zerfaservorrichtung selbst, mit Sicherheit
erfolgt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Wand der axialen
Vertiefung des kegelförmigen Rotors durch eine Anzahl voneinander völlig getrennter
Zähne gebildet wird, deren - in Drehrichtung gesehen - vordere und hintere Begrenzungsfläche
mit den hierdurch verlaufenden Radialebenen einen Winkel einschließen, so daß Flügel
entstehen, die den Stoff radial nach außen drücken.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird der Stoff radial gegen
die flügelförmigen Zähne mit geneigtem Profil gepreßt, welche bis an den Innenrand
des Stators verlaufen. Da die die aufeinanderfolgenden Zähne trennenden Rillen nach
der vorderen Stirnseite zu nicht geschlossen sind, können auch lange Anteile des
Stoffes sich nicht in ihnen absetzen.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Rillen an der Außenfläche des Rotors
wenigstens über einen Teil der Oberfläche der Zähne. Dadurch kann sich kein stillstehender
Ring des Stoffes zwischen dem Umfang der Zähne und der Innenfläche des Stators bilden,
da das in diesem Teil des Spaltes liegende Material bereits der Zerfaservorrichtung
der gezahnten Rotor-und Statorflächen ausgesetzt ist. Die auf der Außenfläche des
Rotors und auf der Innenfläche des Stators vorgesehenen Rillen können einen vom
Einlaßenda
zum Auslaßende hin sich vergrößernden Querschnitt aufweisen.
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Um einen Stau am Eintrittsende des Ringspaltes zwischen den die Zerfaserung
bewirkenden Zähnen auch bei schwierig zu verarbeitendem Material mit Sicherheit
zu vermeiden, kann am Einlaßende der Rillen alternierend ein Teil der die Rillen
des Rotors und/oder des Stators trennenden Rippen bereits vor der einlaßseitigen
Stirnseite enden, so daß Erweiterungen zur Erleichterung des Eintrittes des zu verarbeitenden
Stoffes in den Spalt zwischen Rotor und Stator geschaffen werden.
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Wenn zur Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit durch den Ringspalt
die Rillen des Rotors und des Stators gegen die Erzeugende in entgegengesetzter
Richtung geneigt sind, so daß sie schraubenartige Führungen für den Stoff im Spalt
bilden, kann der Neigungswinkel der Rillen gegen die Erzeugende vom Eimaß zur Auslaßseite
hin abnehmen. Um wechselnde Durchsatzgeschwindigkeiten über die Höhe des Spaltes
einzustellen, können die Rillen vertiefte Bereiche entlang ihrer Längserstreckung
aufweisen.
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Um eine Anpassung der Kegelstoffmühle an unterschiedliches Fasergut
zu erreichen, kann der Stator gegenüber dem Rotor durch Flüssigkeitskolben und einstellbare
Anschläge axial verschiebbar sein.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Draufsicht, teilweise im Schnitt. auf eine Kegelstoffmühle
gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Vertikallängsschnitt durch die in F i
g. 1 dargestellte Kegelstoffmiihle; F i g. 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht
des Rotors; F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Rotor entlang der Linie III-III
in F i g. 3; F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Abwandlungsform eines
Rotors gemäß der Erfindung; F i g. 6 zeigt eine vereinfachte Darstellung der auf
den Arbeitsflächen der Vorrichtung vorgesehenen Rillen, wobei die Rippen, welche
die Rillen trennen, der besseren Deutlichkeit wegen schraffiert sind; F i g. 7 bis
10 zeigen Querschnitte nach den Linien VII-VII bzw. VIII-VIII bzw. IX-IX bzw. X-X
der Fig. 6; F i g. 11 zeigt einen Längsschnitt nach der Linie XI-XI der F i g. 6;
F i g. 12 zeigt eine der F i g. 11 ähnliche Darstellung, mit der Abwandlung, daß
der Rillenboden stellenweise vertieft ist; F i g. 13 zeigt einen vergrößerten Querschnitt
der Rillen; F i g. 14 zeigt schematisch eine Rotorrille, deren Neigung bezüglich
der Erzeugenden der konischen Fläcl;e von dem Einlaßende zu dem Auslaßende hin abnimmt.
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Gemäß Fig. 1 und 2 enthält die Stoffmühle ein starres verschiebbares
Gehäuse 1, das einen ringförmigen Stator 2 mit gerillter kegelstumpfförmiger
Innenfläche umschließt. Dieser Stator hat zwei radial vorspringende Ansätze 2a,
die auf entsprechenden Bahnen 1a im Gehäuse gleiten und an vom Gehäuse 1 aufgenommenen
Schrauben 3 anliegen. um einstellbare Anschläge zu bilden. Die Schrauben 3 sind
vorzugsweise durch einen Kettentrieb (nicht gezeigt) miteinander verbunden, um gleichmäßig
betätigt werden zu können. Stangen 4 verbinden den verschiebbaren Stator
2 gelenkig mit Schwinghebeln 5, die durch Träger 6, welche an dem Abschlußdeckel
7 des Gehäuses 1 befestigt sind, drehbar getragen werden. Die Schwinghebel wiederum
sind mit Kolbenstangen 8 von Kolben 9 gelenkig verbunden, die selbst auf Trägern
11 an der Außenseite des Gehäuses 1 angelenkt sind.
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Das Gehäuse 1 trägt ferner eine Welle 10, auf deren
konischem Ende ein Rotor 12 mit einem gerillten kegelstumpfförmigen Umfang
sitzt, der mit dem gerillten inneren Umfang des Stators 2 zusammenwirkt,
wobei das größere Ende oder die Basis des Rotors der Welle 10 zugekehrt ist. Das
kleinere Ende des Rotors 12 weist eine nach vorne offene topfförmige Vertiefung
12a auf, und die Seitenwand derselben ist so eingeschnitten, daß eine Anzahl aufeinanderfolgender
Zähne 12b (vier in dem dargestellten Beispiel) gebildet wird. Wie aus F i g. 3 deutlicher
hervorgeht, stehen die Seitenkanten 12c der Verzahnung 12b in einem Winkel zu den
Erzeugenden der konischen Fläche des Rotors 12 und die Rillen 12d dieses Umfanges
sind unter dem gleichen Winkel geneigt und verlaufen auf der Außenfläche der Verzahnung
12b. F i g. 4 zeigt die Stirnseite der Verzahnung 12b, deren Zähne die Form von
radial wirkenden Rippen aufweisen. Die Anordnung ist derart, daß, wenn sich der
Rotor 12 in Richtung des Pfeiles in den F i g. 3 und 4 dreht, die Zähne 12b
das in die Vertiefung 12a geführte Gut nach außen (s. F i g. 4) und nach rückwärts
(s. F i g. 5) zu drücken suchen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 kann der kegelstumpfförmige
Rotor 112 als aus zwei aufeinanderfolgenden Einzelrotoren gebildet angesehen werden,
welche im wesentlichen der Ausführungsform in den F i g. 3 und 4 ähnlich sind, jedoch
mit dem Unterschied, daß der Rückteil die gleiche konische Gestalt besitzt wie der
Vorderteil, damit die ganze Einheit mit einem einzigen kegelstumpfartigen Stator
zusammenwirken kann. Von dem kleineren Ende desselben aus gesehen enthält der Zwillingsrotor
einen ersten kegelstumpfförmigen Teil 112a mit einer Frontvertiefung 112b,
die von der Verzahnung 112c umgeben wird, und einen zweiten Teil 112d,
der
von dem ersten Teil 112a durch eine ringfdrmige Rille 112e getrennt ist, wobei letztere
auf einem Teil ihrer Längserstreckung von der von dem zweiten Teil ausgehenden Verzahnung
112f umgeben wird. Wie gezeigt, entspricht der Umfang beider Teile der gleichen
konischen Fläche.
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Wie aus F i g. 3 hervorgeht, sind die Rotorrillen 12d- von dem kleineren
oder Einlaßende des Rotor; aus gesehen - gegen die Drehrichtung geneigt. Die Statorrillen
dagegen neigen sich in der Drehrichtung. Diese Anordnung erleichtert den Durchgang
der Faserstoffe, da die Neigung der Rillen den Stoff nach rückwärts zu drücken sucht.
In der Praxis kann der Winkel der Rillen bezüglich der Erzeugenden des Stators ganz
klein oder sogar null sein; die Neigung der Rotorrillen ist ausreichend, um auf
das zu Brei zu verarbeitende Gut einzuwirken.
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Die Verzahnung der Rillen der Mahlflächen, beispielsweise der Rillen
12d von F i g. 3 und 4, ist an ihrem Einlaßende vorzugsweise breiter und tiefer
als an ihrem Auslaßende, um den Eintritt des Stoffes in den Spalt zwischen dem Rotor
12 und dem Stator 2 zu fördern oder zu erleichtern. In der vereinfachten Darstellung
der F i g. 6 bis 11 verlaufen die Rillen 12d parallel, während sie in Wirklichkeit
gegen den
Scheitel des Konus zu konvergieren. In F i g. 6 sind zur
besseren Hervorhebung die Rippen oder ungerillten Bereiche zwischen den aufeinanderfolgenden
Rillen schraffiert. Ebenso ist in den F i g. 7 bis 10 die Oberfläche flach dargestellt,
während sie in Wirklichkeit gebogen ist. Jede Rille 12d besitzt einen Dreiecksquerschnitt
und besteht aus einer ersten Seite 12e, senkrecht zu der Außenseite 12f, und eine
zweite Seite 12g, spitzwinkelig zu der vorhergehenden. Die Breite und die Tiefe
nimmt von dem Auslaßende (oberes Ende in F i g. 6) nach dem Einlaßende (unteres
Ende in F i g. 6) hin zu. Überdies befindet sich neben dem Einlaßende (rechtsseitig
in F i g. 3) auf dem Umfang des Rotors eine dreieckige Vertiefung 12h, um stufenweise
einen glatten Bereich oder eine Rippe zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Rillen
12d wegzulassen. Die Seiten der dreieckigen Vertiefung 12h verlaufen im wesentlichen
parallel zu den Seiten der angrenzenden Rillen und nehmen gegen das Einlaßende des
Rotors hin an Tiefe zu.
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F i g. 12 zeigt eine abgewandelte Anordnung, in der die Tiefe der
Rillen vom Einlaßende zum Auslaßende hin unregelmäßig abnimmt. Die Rille nach F
i g. 12 kann als von der Rille nach F i g. 11 durch stellenweise Vertiefung der
letzteren entlang der aufeinanderfolgenden Bereiche A und B abgeleitet
angesehen werden. Dies erleichtert den Durchtritt des Gutes und ebenso, wenn die
Außenfläche des Rotors oder die Innenfläche des Stators) zum Ausgleich des Verschleißes
nachgeschliffen werden, ist der Rillenboden leichter auf den verkleinerten (oder
vergrößerten) Durchmesser einstellbar, während die tieferen Bereiche A und
B nicht geändert zu werden brauchen.
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In der Nähe des Einlaßendes ist die Außenfläche der Rippen oder der
ungerillten Bereiche, die die aufeinanderfolgenden Rillen trennen, vorzugsweise
hinterdreht, wie es in vergrößertem Maßstab der Winkel a in F i g. 13 zeigt, um
das Schneiden der größeren Teile zu ermöglichen.
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Wie in F i g. 14 ganz schematisch dargestellt, kann der Rillenwinkel
bezüglich der Erzeugenden der konischen Fläche von dem Einlaßende nach dem Auslaßende
hin sowohl auf dem Rotor, wie gezeigt, als auch auf dem Stator selbst abnehmen.
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Wie aus F i g. 2 hervorgeht, wird die Vorrichtung axial durch eine
Mittelöffnung 7a gespeist, die in dem Abschlußdeckel 7 des Gehäuses 1 vorgesehen
ist. Die Zuführung des Faserstoffes wird vorzugsweise durch Fördermittel, beispielsweise
eine Förderschnecke 13, die sich in einem an der Außenseite des Deckels 7 befestigten
zylindrischen Gehäuse 14 dreht. bewirkt, Ein Pulpauslaß 1. b ist in dem unteren
Teil des Gehäuses 1 hinter dem Rotor 12 vorgesehen.
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Beim Betrieb werden die Faserstoffe mittels der Förderschnecke 13
zusammen mit einer großen Menge Wasser durch die Speiseöffnung 7a hindurchgedrückt.
Der Stoff tritt in die Vertiefung 12a ein und wird durch die geneigte Verzahnung
12b nach außen und rückwärts gedrückt. Das Gut wird daher durch das erweiterte Einlaßende
der Rotor- und Statorrillen erfaßt, wo es dann allmählich zerrieben und in Brei
übergeführt wird. Die Feinheit des erhaltenen Breies ist durch das kombinierte Zusammenwirken
der Kolben 9 und der Schrauben 3 beliebig einstellbar. Für den Fall, daß zuviel
Gut in den Spalt zwischen dem Rotor 12 und dem Stator 2 eindringt, oder daß ein
Fremdkörper zwischen beide Teile eingeklemmt wird, kann sich der Stator 2 entgegen
der Wirkung der Kolben vorwärts verschieben. Durch Betätigung der letzteren kann
der verschiebbare Stator von einer Bedienungsperson gegebenenfalls leicht vom Rotor
entfernt werden. In einigen Fällen kann die anfängliche Spaltbreite zwischen Rotor
12 und Stator 2 auf ein Minimum eingestellt werden, so daß gerade noch eine Berührung
vermieden wird, und der Flüssigkeitsdruck in den Kolben 9 kann so einreguliert werden,
daß sich der Stator 2 unter der Rückwirkung des zu behandelnden Gutes etwas verschiebt,
wobei sich die wirksame Spaltbreite in Übereinstimmung mit der Härte des Gutes selbsttätig
einstellt. Die Querschnittsform der Rillen verhindert ein plötzliches Einklemmen
größerer Teile zwischen den Mahlflächen, da diese durch die senkrechte Seite 12e
(F i g. 8) zurückgehalten werden. Die Seite 12e kann auch bezüglich der Außenseite
12f etwas schrägliegend verlaufen, vorausgesetzt, daß ihr Winkel bezüglich des Lots
auf die genannte Außenseite klein bleibt, beispielsweise ungefähr 20 bis 30°.