DE1636329C3 - Vorrichtung zum Zerfasern von in Faserstoffaufschwemmungen enthaltenen Faserbündeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerfasern von in Faserstoffaufschwemmungen enthaltenen Faserbündeln, nut einem in inem Rillen aufweitenden Gehäuse drehbar gelagerten, mit Mitnehmerflügeln versehenen Rotor.

Von einer solchen bekannten Vorrichtung (deutsche Patentschrift 52 897) geht die Erfindung aus. Dabei ist die Innenwand des Gehäuses geriffelt, um die Reibung zu erhöhen. Es erfolgt zwar eine verhältnismäßig schonende Behandlung des Mahlgutes, doch ist der Spalt zwischen den Mitnehmerflügelm und dem Gehäuse so gering und liegt in der Größenordnung der Faserndurchmesser, daß außerordentlich hohe Anforderungen an die Rotorlagerung gestellt werden und ein verhältnismäßig großer Verschleiß auftritt, da eine metallische Berührung zwischen den Mitnehmerflügeln und dem Gehäuse nicht immer vermieden werden kann. Bei einer ähnlichen bekannten Vorrichtung (USA.-Patentschrift 2 008 892) sind am Innenumfang des Gehäuses austauschbare Einsätze mit rauhen Oberflächen angeordnet. Außer den oben geschilderten Nachteilen liat sich auch herausgestellt, daß die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zu klein wsr, um ein wirtschaftliches Arbeiten zu gestatten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe lugrunde, die Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß bei einer schonenden Zerfaserung der Fasern in der Faserstoffaufschwemmung eine metallische Berührung zwischen den Mitnehmerflügeln und dem Gehäuse vermieden ist und bei einem einfachen Aufbau der Vorrichtung deren Lebensdauer erheblich verbessert wird.

Eine schonende Behandlung des Fasergutes soll zwar auch bei einer bekannten Mühle (deutsche Auslegeschrift 1009 912) erzielt werden. Dnbci handelt es sich jedoch um eine Zcntrifugnlmühl..·. clean rotierende Mablfläeben durch Fliehkraft gegen die Gehäuseinnenwand gedrückt werden. Dabei ist eine metallische Berührung zwischen den Mahlflügeln und dem Gehäuse nicht zu vermeiden.

Es sind auch FliehkraftroOhlen mit feststehenden Mahlflügeln bekannt (deutsche Patentschrift

1 205 637).

Die vorgenannte Aufgabe wird bei der eingangs geschilderten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die axial verlaufenden Rillen eine glatte Oberfläche aufweisen und im Querschnitt gesehen eine schwache Neigung in Drehrichtung zur Gehäuseaußenoberfläche aufweisen, und daß ferner der Spalt zwischen Gehäuse und den Flügeln 50- bis 200mal größer ist als der Durchmesser der Fasern.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgerräßen Vorrichtung besteht darin, daß der Abstand zwischen den Mitnehmerflügeln und dem Gehäuse um ein Vielfaches größer als die Faserdicke, nämlich 1 bis

2 mm, ist, dadurch eine metallische ßeiührung zwischen dem Gehäuse und dem Rotor ausgeschlossen und die Lebensdauer der Teile erheblich verbessert ist

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Abschnitt schwacher Neigung jeder Rille verhältnismäßig iang und gerade ausgebildet, der in einen kürzeren und stark gekrümmten zweiten Abschnitt übergeht. Durch diese Ausbildung der Rillen werden die Fasern in besonderem Maße in ihre Bestandteile aufgespalten und erhalten damit die günstigsten Eigenschaften für die Herstellung vcn Papier.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind an der Innenfläche des Gehäuses in wesentlichen axial gerichtete Leitschienen vorgesehen. Dadurch wird das Mahlgut in seiner umlaufenden Bewegung axial durch das Gehäuse vorgeschoben. Solche Leiteinrichtungen sind an sich bekannt (französische Patentschrift 72 945).

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Achsenschnitt und eine teilweise Seitenansicht einer Mahlvorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

F i g. 4 einen Querschnitt durch die Leiteinrichtung,

F i g. 5 und 5 A eine Draufsicht auf die Leitschienen gemäß der Linie 5-5 in F i g. 4,

F i g. 6 und 6 A einen Ausschnitt des Rotors und der Gehäuseinnenfläche sowie der Rillen in einem Querschnitt und vergrößertem Maßstab,

F i g 7 und 8 zwei Ausführungsformen der Leitschienen und

F i g. 9 eine veränderte Ausführungsform der Rillen im Querschnitt.

In den Zeichnungen bezeichnet 10 ein waagerecht angeordnetes Gehäuse mit zylindrischer Innenfläche, das zweckmäßig waagerecht geleilt ist und auf Stützen 12 an einem Grundrahmen 14 befestigt ist.

Das Gehäuse 10 hat eine große Länge gegenüber seinem Innendurchmesser; das Verhältnis kann 3 : 1 und mehr betragen. An dem einen Ende des Gehäuses 10 ist eine Verlängerung in Form eines Rohrstulzens 16 befestigt, der mit einem Einlaß 18 für das Mahlgut versehen ist. Hierbei kann Qcr Rohrstutzen 16 auf der Innenseite mit einer oder mehreren schraubenförmigen Graten 20 zur Erleichterung des radialen ) lnhringciis des M;ih,gutes in RichUim: /um

ßehäue 10 versehen sein. Auch am entgegengesetzten Ende des Gehäuses ist eine Verlängerung in Form eines Rohrstutzens 22 vorgesehen, der unten einen Auslaß 24 für das fertige Mahlgut hat. Dieses wird mit Hilfe eines Förderers 26 abgeführt

Ein im wesentlichen zylindrischer Rotor 28 ist auf einer Welle 30 angeordnet, die außerhalb der beiden Rohrstutzen 16, 20 in Lagern 32, 34 drehbar gelagert ist Der Rotor 28 erstreckt sich in axialer Richtung entlang des Gehäuses 10 und der Rohrstutzen 16 und 22 und ist mit am Umfang verteilt angeordneten Mitnebraerflügeln 36 versehen. Die Mitnehmerflügel 36 sind zweckmäßig eben ausgebildet und verlaufen zueinander in axialer Richtung (parallel). Sie sind in der Umlaufricbtung des Rotors — in Pfeilrichtung 38 gesehen — in radialer Richtung nach außen schräg rückwärts geneigt Die Mitnehmerflügel 36 können mit ihrer Außenkante 40 einen rechten Winkel zu ih ren Seitenflächen bilden.

Auf der Innenseite des Gehäuses 10 sind Segmente 4.2 vorgesehen, die sich in axialer Richtung über die ganze Länge des Gehäuses erstrecken. Die Segmente, die in Umfangsrichtung eine Ausdehnung von etwa einem Achtel des Gesamtumfanges haben, liegen dicht nebeneinander, wobei sie sich gegeneinander abstützen und an dem Gehäuse 10 mit Hilfe längsverlaufender Stege 44, 46 od. dgl. anliegen, so daß Spalten 48 zwischen den Segmenten und der Gehäuteinnenwand gebildet sind. Auf der Innenseite sind die Segmente 42 mit Rillen 50 verschen, die in der Ausführungsform nach den Fig. 6, 6 A — ^:m Querschnitt gesehen — eine unsymmetrische Form haben, derart, daß jeder Rille im Querschnitt einen verhältnismäßig langen und geraden ersten Abschnitt 52 hat, der dann in einen kürzeren und stark gekrümmten zweiten Abschnitt 54 (s. F i g. 6 A) übergeht. Zwischen je zwei Rillen haben die Segmente 42 Abschnitte 56 mit zur Hauptachse teilzylindrischer Form.

An einer Stelle, wie am oberen Teil des Gehäuses 10, ist an Stelle eines Segmentes eine Schiene 58 (s. insbesondere F i ρ 4) mit schräg abgebogenen Seitenteilen 60 vorgesehen, die zur Aufnahme von Leiteinrichtungen zur Sicherstellung des axialen Vorschubs des Mahlgutes durch das lange Gehäuse 10 dient. Diese Leiteinrichtungen bestehen bei der Ausführungsform nach F i g. 5 und 5 A aus in Reihe hintereinander in Längsrichtung des Gehäuses angeordneten Leitschienen 62, deren Umriß etwa die Form eines gleichschenkligen Dreiecks hat und die jeweils von einem Achsbolzen 64 gehalten sind, die zur Einstellung des Schrägwinkels der I.eitschicncn \on außen bc'ätigbar ist. Zu diesem Zweck hat jeder Achsbolzen 64 ein mit abgeschrägten Flächen zum Ansetzen eines Werkzeuges versehenes Außcnleil 66. und ist in der vorgesehenen Lage mittels einer Mutter 68 gesichert Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, haben die Mitnehmerflüge! 36 in dem Rohrstutzen 16 einen verringerten Außcndurchmcsscr. um für die schraubenförmigen Grate 20 Raum zu lassen. Am entgegengesetzten Ende des Gehäuses sind die Mitnehmerflügel mit schräggcstelltcn Schienen 70 verbunden, welche das fertig gemahlene Mahlgut zu dem unteren Auslaß 24 lenken. An dieser Seite ist an das Gehäuse eine Leitung 72 angeschlossen, die mit einer (nicht gezeigten) Absaugvorrichtung bzw. einer Vakuumpump.; in Verbindung steht.

Das in bekannter Weise vorbchandelte Mahlgut wird zusammen mit Wasser, z. B. im Verhältnis 1:2 durch den Einlaß 18 eingeführt und von den in den Rohrstutzen 16 hineinragenden Teilen der Μικτοί nerflügel 36 in Umlauf gesetzt, wobei das Mahlgat mit Hilfe der schraubenförmigen Grate 20 axial in das Gehäuse Ϊ0 eingeführt wird. Das Mahlgut verteilt sich in Haufen 74 vor den einzelnen Mitnehmerflügeln 36, wie aus der F i g. 6 hervorgebt, und wird von diesen auf eine höhere Umfangsgeschwindigkeit

ίο beschleunigt. Die einzelnen Gutteilchen werden der Fliehkraft und einer Zusammendruckung unterworfen, die um so größer wird, je weiter außen sie sich in dem Guthaufen befinden. Dabei bildet das Mahlgut eine Stoffschicht, die zu einer solchen Dichte zu-

sammengedrückt wird, daß in ihr selbst Reibungskräfte erzeugt werden, die ausreichen, um nicht nur die einzelnen Fasern voneinander, sondern auch die Primär- und die Sekundärschicht der einzelnen Fasern freizulegen, so daß eine weitgehende Fibrilierung des Mahlgutes erzielt wird. In dieser Weise werden dem fertigen Mahip-n die gewünschten, papierbildenden Eigenschaften erteilt, nämlich durch die entstehende Flächenvergrölierung und Vermehrung von möglichen Berührungspunkter. Die Zerteilung

der Fasern in ihre Primär- und Sekundärschicht wird ohne nennenswerte Verkürzung der Faserlänge durchgeführt, die beispielsweise bei Nadelholz gewöhnlich 2 bis 3 mm bis 4 mm beträgt und bei Laufholz etwa 1 mm.

Die auf das Mahlgut einwirkende Fliehkraft ist in dem in Fi g. 6 eingezeichneten Kräfteparallelogramm mit dem Pfeil 76 bezeichnet. Die Zentripedalbeschii-unigung kann sich auf mindestens 100 ■ Schwerkraftbeschleunigung (g), zweckmäßig zwischen 300 bis 1000 g und in gewissen Fällen 1500 g und erforderlichenfalls 2000 g und höher belaufen; hierbei wird das Mahlgut zu einer Dichte zusammengedrückt, die bis zu 0,5 bis 1,3 g/cm³ betragen kann. Hierbei werden Reibungskräfte in der plastischen Schubebene, d. h. in einer zylinderförmigen Zone zwischen dem Rotor und dem Gehäuse in der Größenordnung von 100 g/cm² bis zu 10 kg/cm² erzeugt. Gleichzeitig werden die Teilchen einer Kraft in Richtung des Pfeils 78 ausgesetzt, die senkrecht zu

den schräggestellten vorderen Seitenflächen 80 der Mitnehmerflügcl 36 verläuft. Diese Kräfte bilden zusammen eine Resultierende 82, die radial schräg nach außen wirkt.

Die radiale Außenkante der Mitnehmerflügel 3i befindet sich in einem Abstand von einem oder einigen wenigen Millimetern von den Abschnitten 56 dei Segmente 42 Die dem Segment 42 zunächst befindliche Schicht des Mahlgutes wird von den Rillen 5C gebremst, und damit wird ihre Bewcgungsgcschwin digkrit sehr unbedeutend im Vergleich 7\\ den vor den Mitnehmcrflügeln 36 mitgenommenen Mahlgut teilchen. Die Slciffschicht bewegt sich quer durch dii Rillen so, wie in der F i g. 6 A durch die Pfeillinie 8< angedeutet ist. Hin Teil der Stoffschicht wird also ra dial nach außen entlang des sdiv-ach nach unten ge neigten Abschnitts 52 geführt und wendet sich dam in starker Biegung längs des Abschnitts 54 auf wärts. Dieser Vorgang erfolgt in einer pulsieren den Bewegung des Stoffes in der Rille, wälircni

r>5 gleichzeitig ein Mitnehmerflügcl 36 über sie weggeh Dies hat zum Ergebnis, daß sich in dem Maihlgt eine Schubebene ausbildet, die mit der strichpunV ticrlen Kreislinie 86 angedeutet ist, in welcher di

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Fasern einer so starken Reibung gegeneinander aus- bracht. Die axiale Vorschub erfolgt also nicht nur

gesetzt werden, daß sie fibrillieren, d. h. in ihre Be- beim Eintritt in da« Gehäuse 10, sondern auch in

standteile aufgespalten werden und damit die gün- ihm, wodurch die erforderliche axiale Bewegungs-

stigsten Eigenschaften für die Herstellung von Papier komponente für da» Mahlgut sichergestellt ist. Die

erhalten. Während des Mahlverlaufes gehen die ein- 5 Schiene 58 hat die Aufgabe, das Mahlgut in radialer

zelnen Fasern oder Faserbündel zwischen den Mit- Richtung abzulenken, damit es von den Leitschienen

nehmerflügeln und den Rillen nacheinander hin- mit einer axialen Bewegungskomponente beauf-

durch, wobei ihre Zerteilung fortschreitet. Die ange- schlagt werden kann.

strebte Mahlwirkung wird ferner durch die Quer- Die in der Vorrichtung erzeugte Reibungsarbeit schnittsform der Rillen erzielt. Dabei soll das der In- io bewirkt eine Erhöhung der Temperatur, die durch nenfläche des Gehäuses am nächsten befindliche Verdampfung von Wasser das Verhältnis zwischen Mahlgut zurückgehalten werden und in Umfangsrich- Wasser und Fasergehalt in dem Mahlgut herabsetzen tung unter Einwirkung der Mitnehmerflügel ein« pul- kann. Eine derartige Veränderung des Feuchtigkeitssierende Bewegung ausführen. Gleichzeitig werden grades ist von Bedeutung für die Wirkung des Mahlauf diesen Teil des Mahlgutes radial nach außen und 15 Vorganges und läßt sich beispielsweise durch Einleiinnen gerichtete Bewegungskomponenten nufge- ten einer entsprechenden Menge Wasser berichtigen, bracht, um die richtigen Bedingungen für die Brzeu- Die Temperatursteigerung hat an sich eine schädliche gung der Reibungskräfte in der radial zwischen dem Einwirkung auf die papierbildenden Eigenschaften Rotor und der Gehäusefläche befindlichen Schub- des fertigen Stoffes.

zone zu schaffen. Die kombinierte Umfangs- und ra- to Wenn die Feinstmahlung unter Atmosphärendruck

diale Bewegung des Mahlgutes gegenüber der Ge- erfolgt, steigt die Temperatur auf 100⁰C, soweit

häuseinnenfläche erfolgt mit verhältnismäßig kleiner nicht gekühlt wird. Dies kann dadurch geschehen,

Reibung an der Innenfläche, die glatt, bzw. poliert daß ein Kühlmittel in die Spalten 48 zwischen den

ist. Hieraus folgt eine sehr unbedeutende Abnutzung Segmenten und dem Gehäuse 10 eingeleitet wird,

der Innenfläche, die deshalb nicht aus hartem Werk- as Eine Aühlung auf 100° C durch Verdampfung er-

stoff zu bestehen braucht, sondern sogar aus Kunst- folgt automatisch, wenn sie bei Atmosphärendruck

stoff ausgeführt sein kann. Wenn die Innenfläche durchgeführt wird.

anfänglich rauh war, so wird sie vom Mahlgut blank Es ist möglich, die Temperatur auf unter 100° C,

poliert. Auch hieraus ist ersichtlich, daß die Fibrillie- z. B. auf 50° C, dadurch zu begrenzen, daß man das

rung der Fasern überhaupt nicht oder nur im unwe- 30 Mahlen unter Vakuum durchführt. 50° C entspricht

sentlichen Grad an den harten Teilen der Vorrich- somit einem Unterdruck von 90 mm/Hg abs. Zur

tung erfolgt. Infolge der niedrigen Reibung wiird fer- Durchführung einer Vakuumbehandlung kann eine

ner der Leistungsbedarf des Rotors geringer. Die Vakuumquelle an die Leitung 72 angeschlossen wer-

Wassermenge kann, wie bereits erwähnt, da» dop- den.

pelte des als trocken gedachten Gewichtes des Mahl- 35 Die F i g. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführung

gutes betragen. Das Verhältnis kann auch größer derden axialen Vorschub des Mahlgutes sicher stel-

sein, wie z. B. 3 :1. lenden Leitschienen. Gemäß dieser Ausführungsform

Für den Betrieb der Vorrichtung ist von weseni'i- hat die Leitschiene 92 den Umriß eines Doppelkeiles

eher Bedeutung, daß das Mahlgut gleichzeitig mit mit dem Achsbolzen 66 in der Mitte. Die die Bewe-

seiner umlaufenden Bewegung axial durch das Ge- 40 gungsrichtung des Mahlgutes beeinflussende Ober-

häuse vorgeschoben wird, was mittels der in Reihe fläche der Leitschiene ist also gekrümmt,

nacheinander angeordneten Leitschienen 62 sicherge- Gemäß der F i g. 8 hat die Leitschiene 94 die Form

stellt wird. Gemäß der Fig. 5 sind die Leitschienen eines einfachen Keiles mit geraden Seitenwänden.

62 so eingestellt, daß das Mahlgut auf ihre längeren Wie aus der F i g. 9 ersichtlich, können die Rillen

Kantenseiten 88 trifft, und von diesen axial gelenkt 45 96 in dem Segment 42 mit demselben Schrägwinkel

wird. Es ist jedech auch denkbar, die Leitschienen nach beiden Seiten in die Abschnitte 56 übergehen.

62 umgekehrt einzustellen, so daß ihre kürzeren Sei- Denkbar ist auch, den unsymmetrischen Querschnitt

ten 90 diese Aufgabe erfüllen, wie aus der F i g. 5 A nach den F i g. 6, 6 A mit dem Kurvenabschnitt 54

ersichtlich ist. Die Leitschienen und die Seitenteile entgegengesetzt gerichtet zu benutzen, so daß dieser

60 sind außerhalb der Außenkante der Mitnehmer- 50 also zuerst mit dem Mahlgut in Berührung kommt,

flügel 36 bzw. außerhalb der Schubebene 86 ange- wenn dieses sich in Richtung des Pfeils 84 bewegt.

Hieirzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ί. Vorrichtung zum Zerfasern von in Faser-•etoffanfscbwemmungen enthaltenen Faserbün- dein, mit einem to einem Rillen aufweisenden fiebäuse drehbar gelagerten, mit Mitnehmerflugeln versehenen Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Rillen (50) eine glatte Oberfläche aufweisen und »o im Querschnitt gesehen eine schwache Neigung (in Drehrichtung) zur Gehäuseaußenoberfläche aufweisen, und daß ferner der Spalt zwischen Gehäuse (10) und den Flügeln (36) 50- bis 200mai größer ist als der Durchmesser der Fasern. »5
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (52) schwacher Neigung jeder Rille (50) verhältnismäßig lang und gerade ausgebildet ist, der in einen kürzeren und stark gekrümmten zweiten Abschniti (54) übergeht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des Gehäuses im wesentlichen axial gerichtete Leitschienen (62) vorgesehen sind. as