DE2825731B2 - Zerfaserungsscheibe für eine Scheibenmühle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerfaserungsscheibe für eine Scheibenmühle zum Zerfasern zellulosehaltiger faseriger Stoffe mit einer Trägergrundplatte und einer auf dieser befestigten Metall-Keramik-Mahlgarnitur, wie sie insbesondere in der Zellstoff- und Papierindustrie verwendet wird.

Zum Herstellen eines hochwertigen Papiers ist eine auf besondere Weise hergestellte Zellulosemasse notwendig, die durch Zermahlen zellulosehaltiger Stoffe in Spezialeinrichtungen gewonnen wird. Zu den verbreitesten Einrichtungen gehören Scheibenmühlen.

Den Hauptteil der Scheibennnihlen stellt ein Paar gleichachsig angeordneter Scheiben dar, zwischen deren benachbarten Stirnflächen uas Zerfasern des Mahlguts erfolgt

Bei bekannten Scheibenmühlen ist die eine Scheibe als Stator feststehend, während die zweite Scheibe als Rotor angetrieben wird. Jede Scheibe, Rotor wie Stator, besteht aus zwei Teilen, der Grundplatte und der Mahlgarnitur, die auf der Grundplatte befestigt ist Es ist üblich, die Mahlgarnitur aus Metall, hauptsächlich aus hochlegiertem Gußeisen bzw. Stahl, herzustellen. Eine solche Mahlgarnitur, bestehend aus einer Metallscheibe mit darauf angeordneten Messern und Rillen zeigt die DE-AS 21 30 503. Die Rillen verlaufen dabei bogenförmig, wobei die inneren Stegenden der Rillen gegenüber dem Mahlscheibenradius einen Winkel zwischen 0" und 60° und die äußeren Stegenden einen Winkel zwischen 65° und 90° einschließen. Mahlscheiben, die ausschließlich aus metallischem Werkstoff bestehen, üben mit ihren Messern eine starke hackende Wirkung auf die Fasermasse aus, was die mechanischen Kennwerte des aus dieser Fasermasse hergestellten Papiers vermindert, weil die Fasern ohne ausreichendes Kämmen und Aufreißen, Erhöhen ihrer Flexibilität und Elastizität gekürzt werden. Das aus einer solchen Masse hergestellte Papier weist nur schwache Faserverbindungen auf, und besitzt folglich niedrige mechanische Festigkeitseigenschaften. Besonders stark kommt dieser ungünstige Einfluß bei der Verwendung der Scheiben mit Metall-Mahlgarnituren beim Zerfasern kurzfaseriger Laubholzsorten zur Geltung, da das zusätzliche Kürzen der kurzfaserigen Masse eine weitere Herabsetzung der Festigkeit der Papierbahn nach sich zieht.

Die Hauptanforderung an den Zerfaserungsgrad des zellulosehaltigen Aufgabeguts für die Herstellung eines hochfesten Papiers besteht nämlich darin, daß flexible und plastische Fasern unter größtmöglicher Aufrecjuerhajtung der Faserlänge und mit größtmöglicher aktiver Faseroberfljicbe gewonnen werden. Solche Fasern müssen in einem bestimmten Grad raub sein, was durch wiederholte kämmende Einwirkungen der Zerspannungselemente der Garnitur auf die Fasern erreicht wird.

Bekannt sind auch Zerfaserungsseheibeui bei denen die Mahlgarnitur aus Hartmetall oder Sintermetall hergestellt ist (US-PS 28 58 991). Die mikroporöse Struktur eines solchen Metalls fördert ein gewisses Erhöhen des Kämmfaktors der Zellulosefasern. Aber der hohe Arbeitsaufwand bei der Herstellung der Mahlgarnitur aus Sintermetall verhindert den breiten

is industriellen Einsatz dieser Garnitur. Ein weiterer Nachteil von Scheibenmühlen, deren Zerfaserungsscheiben mit Metall-Mahlgarnitur bestückt sind, liegt in dem hohen Geräuschpegel beim Betrieb der Mühle, der durch die ständigen Zusammenstöße der Metall-Zer-Spannungselemente der Garnituren des Rotors und des Stators entsteht

Man hat auch schon Scheibenmühlen mit Mahlscheiben, die ausschließlich aus keramischen Schleifsektoren bestehen, hergestellt wie aus der AT-PS 2 87 471 und der DE-PS 6 52 678 hervorgeht Die Mahlscheiben können dabei aus porösem Siliziumkarbid bestehen, wobei die Poren' zumindest teilweise mit Silizium od. dgl. gefüllt sind.

Die in der Mahlscheibe angeordneten Rillen verlau-

fen radial oder schräg zum Radius der Mahlscheibe.

Derartige Mahlscheiben nutzen sich schnell ab, durch Oberhitzen können Risse entstehen und die Qualität des Mahlguts ist schlecht In neuerer Zeit werden in Scheibenmühlen auch

Zerfaserungsscheibenpaare verwendet, die aus einem Rotor mit Metall-Mahlgarnitur und einem keramischen Stator mit Schleifmitteloberfläche bestehen. Die Schleifmitteloberfläche eines derartigen Stators bewirkt ein intensiveres Kämmen der Fas.'7n. Da aber Rotor und der Stator mit einem geringen Spiel zwischen ihren Arbeitsflächen angeordnet werden müssen, können die Scheiben beim Mahlvorgang in Berührung kommen und es erfolgt ein starkes Abreiben der Metall-Mahlgarnitur des Rotors an der Schleifmitteloberfläche des Stators,

« was häufigen Scheibenwechsel bedingt

Zur weiteren Vervollkommnung der Zerfaserungsscheiben wurde eine kombinierte Scheibe entwickelt, bei der die Mahlgarnitur Abschnitte aus Metall und aus Keramik besitzt. Eine derartige Scheibe (SU-Erfinderschein Nr. 5 02 993) besitzt eine Trägergrundplatte und eine auf dieser Platte befestigte Metall-Keramik-Mahlgarnitur. Die Metall-Keramik-Mahlgarnitur einer solchen Scheibe besteht aus einem zentralen Metall-Messerring und einem peripherischen Schleifmittelring auf Keramikbasis. Diese Scheibe besitzt den Nachteil einer aufwendigen Herstellung, weil eine Schleifmittelscheibe auf Keramikbasis mit großem Durchmesser nur schwierig herzustellen ist. Außerdem erschwert der an der Peripherie angeordnete Schleifmittelring auf Keramikbasis den Durchgang der zellulosehaltigen Masse, die die Mahlleistung der Mühle verringert und den Leistungsaufwand erhöht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerfaserungsscheibe für eine Scheibenmühle zu schaffen, mit der eine Steigerung der Qualität der Fertigmasse bei gleichzeitiger Herabsetzung der Leistungsaufnahme sowie eine Erhöhung der Lebensdauer und Verringerung der Geräuschentwicklung gewährlei-

stet wird-

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Metell-Keramik-Mahlgarnitur aus in abwechselnder Folge angeordneten, mit Messern bestqokten Metallsektoren und aus Schletfmittelsektoren auf Keramikbasis besteht

Die erfindungsgentäße Ausbildung der Mahlgarnitur der Zerfaserungsscheibe ergibt nicht nur einen verbesserten Zerfasernngsgrad des zelluIosehaltigeE Faserstoffes der schleifenden Arbeitsflächen der Garnitur, sondern es verringert sich auch die von der Mühle aufgenommene Leistung.

Dies wird durch eine höhere Mahlgut-Transportleistung der Mühle erreicht, was auf einen freieren Durchgang des Mahlguts zwischen den Schleifmitteloberflächen zurückzuführen ist Außerdem gewährleistet eine derartige Mahlgarnitur eine Erhöhung der Standzeit, da die Messerabschnitte an den schleifenden Abschnitten der Gegenscheiben weniger stark abgerieben werden.

Die Metaüsektoren und die Sch'.eifmittelsektoren auf Keramikbasis sind auf der Trägergrundpia'::« derart angeordnet daß ihre Arbeitsflächen in gleicher Höhe liegen.

Aus diesem Grunde kann bei einem zufälligen Kontakt der Arbeitsflächen beider Scheiben die Schleifmittelgarnitur der einen Scheibe nur im begrenzten Maße abreibend auf die Metallgarnitur der Gegenscheibe einwirken. Einer stärkeren Abreibung werden die Oberflächen der Metallsektoren beider Scheiben entgegenwirken.

Ein wesentlicher weiterer Vorteil der Erfindung liegt in dem wesentlich verringerten Geräuschpegel im Vergleich z.B. zu den Scheiben, deren Mahlgarnitur vollständig aus Metall bestehen.

Es ist zweckmäßig, auf den Arbeitsflächen der Schleifmittelsektoren Rillen vorzusehen, die unter einem Winkel zwischen nahe Null und 90° zu den entsprechenden Radien der Scheibe verlaufen. Die Wahl des Neigungswinkels der Rillen wirkt sich auf die Kenndaten der Mühlen, wie z.B. die Qualität der erzielten Zellulosemasse und die Transportleistung der Mühle, aus. Bei einer Anordnung der Rillen parallel zu den entsprechenden Scheibenradien, d.h. bei einem Neigungswinkel zum Radius gleich oder nahe gleich Null, wird tine maximale Transportknstung der Mühle und damit ein Minimum der von der Mühle aufgenommenen Leistung erzielt Bei dieser Anordnung der Rillen ergibt sich aber die stärkste Hackwirkung an den Rillenkanten auf das zdlulosehaltige Mahlgut und so infolgedessen ein übermäßiges Kürzen der Fasern. Das aus einer selchen Zellulosemasse hergestellte Papier hat eine verminderte Festigkeit.

Andererseits wird bei der Anordnung der Rillen senkrecht zu den entsprechenden Scheibenradien, d. h. bei einem Neigungswinkel zum Radius gleich 90°, eine größtmögliche Kämmwirkung auf das zu verarbeitende Gut, und als Folge, die Erzielung von möglichst langen und plastischen Fasern gewährleistet die die Herstellung hochfester Papierarten fördern. Aber in diesem eo Falle ist die Leistungsaufnahme der Mühle infolge ihrer verschlechterten Transportleistung am größten.

Somit kann entsprechend dem angestrebten Zerfaserungsgrad des Aufgabegutes und der jeweiligen Leistungsaufnahme der Mühle der Neigungswinkel zum Radius in der Schleifmittelgarnitur auf Keramikbasis zwischen den zwei Grenzwerten 0° und 90° gewählt werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Zerfaserungsscheibe für eine Scheibenmühle im Querschnitt

Fig.2 eine Ansicht der Mahlgarniturseite der Zerfaserungsscheibe,

Fig.3 eine andere Ausführung der Zerfaserungsscheibe mit Rillen auf den Schleifmittelsektoren auf Keramikbasis,

F i g. 4 eine Ausführung der Zerfaserungsscheibe mit tangentialen Rillen.

Die dargestellte Zerfaserungsscheibe der Mühle enthält eine Trägergrundplatte 1 und eine Mahlgarnitur 2, die durch Schrauben 3 miteinander verbunden sind.

Die Mahlgarnitur 2 besteht aus abwechselnden Metallsektoren 4 und Schleifmittelsektoren 5 auf KeramiKbasis. Die Metallsektoren 4 besitzen vorstehende Messer 6, zwischen denen Rillen 7 angeordnet sind. Die Schleifmittelsektoren 5 auf Keramikbasis besitzen eine Metallunterlage 8, an der mit einem Haftmittel, z. B. mit einem Epoxyharzkleber, eine Schleifmittelschicht 9 auf Keramikbasis befestigt ist

Auf der der Mahlgarnitur 2 abgewendeten Oberfläche der Trägergrundplatte 1 sind Gewindelöcher 11 zum Befestigen der Zerfaserungsscheibe an der nicht dargestellten Tragscheibe der Mühle vorgesehen.

In den Fig.2 und 4 sind Modifikationen der Zerfaserungsscheibe dargestellt bei denen auch in den Schleifmittelsektoren 5 auf Keramikbasis Rillen 10 ausgeführt sind.

Die Zerfaserungsscheibe als Bestandteil der Mühle funktioniert wie folgt: Im Gehäuse der Scheibenmühle sind zwei Zerfaserungsscheiben angeordnet von denen die eine feststeht und die zweite umläuft Die beschriebene Zerfaserungsscheibe kann gepaart mit einer gleichen Scheibe oder mit einer anderen Scheibe eingesetzt werden. Der zellulosehaltige Faserstoff tritt kontinuierlich in den Mahlspalt zwischen den Mahlgarnituren 2 der beiden Scheiben und passiert aufeinanderfolgend die Metallsektoren 4 und die Schleifmittelsektoren 5.

Beim Passieren des von den verschiedenen Mahloberflächen (Sektoren) begrenzten Mahlspaltes wird das Mahlgut starken Druckpulsationen, die durch Zug- und Druckspannungen verursacht werden, ausgesetzt wodurch die Intensität des Kämmens der Faiern erhöht wird. Außerdem wirken die Körner der Schleifmittelsektoren als eine Vielzahl von Mikromessern und gewährleisten das Zerfasern ohne Faserschädigung und Faserkürzung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   U Zerfaserungsscheibe für ejne Scheibenmühle zum Zerfasern zellulosehaltjger faseriger Stoffe mit einer Trägergrundplaite und einer auf dieser befestigten Metall-Keramik-Mahlgaraitur, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall-Keramik-Mahlgarnitur (2) aus in abwechselnder Folge angeordneten, mit Messern (6) bestückten Metallsektoren (4) und aus Scbleiönittelsektoren (5) auf Keramikbasis besteht
2. 2. Zerfaserungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Arbeitsflächen der Sclileifmittelsektoren (5) Rillen (10) vorgesehen sind, die unter einem Winkel zwischen nahe Null und 90° zu den entsprechenden Scheibenradien verlaufen.