DE2944795C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Papierstoffmühle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Eine derartige Papierstoffmühle mit Stahlmahlorganen zeigt die GB-PS 15 56 925. Dabei ist eine Type von Nuten radial oder in Form konzentrischer Kreise angeordnet. Die zweite Type von Nuten kann entweder parallel zueinander verlaufen oder auch von einem Feld zum anderen einen Winkel einschließen. Ein bestimmter Winkel gegenüber der ersten Type von Nuten ist nicht definiert. Der Winkel kann im Bereich von 0 bis 90° positiv oder negativ sein. Auch die dritte Type von Nuten hat keine klare Definition zu den anderen Typen, sie können als parallele Gerade oder in einem spitzen Winkel angeordnet sein. Das Verhältnis der Vektoren der Geschwindigkeit des Rotors und des Stators in der Mahlvorrichtung beträgt 1,5 bis 3.

Dieses bekannte System hat den Nachteil, daß ein wesent­ licher Anteil der zu mahlenden Substanz ohne Hemmungen durch die Nuten aus der Mahlzone fließen kann und dadurch nicht mit dem System von Mahlmessern in Kontakt kommt, was eine verringerte Homogenität des Mahlgutes zur Folge hat.

Für die Fertigung spezieller Papier- und Pappearten, wie z. B. für Pergamentersatz, Pauspapier, Tiefziehkoffer­ pappe u. ä., soll durch das Mahlen eine vollkommene Fibrillie­ rung der Fasern und eine gleichbleibende Homogenität des aus­ fließenden Mahlgutes sichergestellt werden. Für diese Zwecke haben sich z. B. Scheibenmühlen bestens bewährt, deren Mahl­ organe aus poröser Basaltlava bestehen. Die Nachteile dieser Mahlorgane bestehen jedoch in ihrer geringen Lebensdauer, dem hohen Preis und in der begrenzten Menge an geeigneten Grund­ rohstoffen. Das Ersetzen der Basaltlavamahlorgane durch preis­ werte Stahlmahlorgane mit einer langen Lebensdauer hat zu einer Reihe von Problemen, wie hohem Energieverbrauch und schlechterer Qualität des Mahlgutes geführt. Die Notwendigkeit einer perfekten Fibrillierung der Fasern führt zum Anwachsen der Pumpenleistung und Erhöhung des spezifischen Energieverbrau­ ches.

Bei der Herstellung von Pergamentersatz wird der Faser­ stoff bis zu 84 bis 87°SR ausgemahlen und der Energiever­ brauch für das Mahlen bewegt sich bei einem Basaltlava-Hollän­ der im Bereich von 550 bis 700 kWh/t. Bei Scheiben- und Ke­ gelmühlen mit Stahlmahlorganen bewegt sich der spezifische Energieverbrauch jedoch im Bereich von 750 bis 950 kWh/t. Ein weiterer Nachteil bekannter Papierstoffmühlen mit Stahlmahl­ organen besteht in der ungenügenden Qualität des Mahlgutes be­ züglich der Homogenität und Vollkommenheit der Faserfibrillie­ rung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Papier­ stoffmühle der eingangs genannten Art dahingehend zu ver­ bessern, daß die Stahlmahlorgane eine zumin­ dest gleiche Leistungsaufnahme bei gleicher Qualität des Mahl­ gutes wie bei Verwendung von Basaltlavamahlorganen erbringen, wobei die Mahlorgane gegenüber diesen eine höhere Lebensdauer bei geringerem Preis besitzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch ange­ führten Merkmale. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Papierstoffmühle wird eine intensive Fibrillierung der Fasern erreicht, welche mit derjenigen durch Verwendung von Basaltlavamahlorganen erziel­ ten vergleichbar ist. Ein Vorzug der Mahlorgane besteht in der Möglichkeit einer Papierstoff-Fertigung auf übliche Art, wobei die Stahlmahlorgane gegen Abnutzung widerstandsfähig sind, und eine lange Lebensdauer sowie einen geringen Preis der Papierstoffmühle gewährleisten.

Versuche mit den erfindungsgemäßen Mahlorganen haben bewiesen, daß sie bezüglich der Zellstoffibrillierung den Basaltlavamahlorganen vollkommen gleichwertig sind. Dabei ist ihre Lebensdauer wesentlich länger und der spezifische Ener­ gieverbrauch ist geringer als bei Verwendung von Basaltlava­ mahlorganen. So bewegt sich z. B. beim Mahlen von Pergament­ ersatz der spezifische Energieverbrauch im Bereich von 510 bis 550 kWh/t.

Die Praxis hat ferner gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Mahlorgane nicht bloß für hoch ausgemahlenen Papierstoff, wie für Pergamentersatz, Pauspapier u. ä., geeignet sind, sondern auch zur Herstellung fester Papiere Anwendung finden können, bei denen eine Erweiterung der mechanischen Eigenschaften bereits bei einer geringen Mahlstufe verlangt wird. Ein weite­ rer Anwendungsbereich besteht im Nachmahlen von Altpapier, wobei eine Erneuerung der Plastizität und der Bindungseigen­ schaften der Fasern bei beschränkter Schrumpfung verlangt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch den Funktionsteil der Papierstoffmühle,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Mahlfläche der stationären Mahlscheibe,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Mahlfläche der rotie­ renden Scheibe,

Fig. 4 und 5 eine andere Anordnung der Nuten in der Mahlfläche der stationären bzw. der rotieren­ den Mahlscheibe,

Fig. 6 und 7 je einen Schnitt durch die stationäre und die rotierende Mahlscheibe nach Fig. 2 bzw. Fig. 3.

Die Papierstoffmühle nach Fig. 1 besteht aus einem Ge­ häuse 3 mit einem stirnseitigen Deckel 4, mit einem zentra­ len Eintragsstutzen 5, welcher zum Innenraum 9 des Gehäuses 3 axial ausgerichtet ist und mit einem zum Innenraum 9 radial gerichteten Austragsstutzen 6. In das Gehäuse 3 ist gleich­ achsig mit dem Eintragsstutzen 5 eine Stopfbüchse 7 einge­ baut, in der eine Welle 8 gelagert ist. Auf dem kegeligen Ende 81 der Welle 8 ist ein Rotor 21 aufgekeilt und durch eine Mutter 12 gesichert. Am Deckel 4 ist die stationäre Mahlscheibe 1 und am Rotor 21 ist die rotierende Mahlscheibe 2 angeschraubt.

An der Mahlfläche der stationären Scheibe 1 nach Fig. 2 und der rotierenden Scheibe 2 nach Fig. 3 sind Nutsysteme 31, 41, 51 bzw. 32, 42, 52 von drei Typen gerader Nuten 310, 410, 510 bzw. 320, 420, 520 ausgeführt, deren Breiten und Tiefen in Richtung des Stoffflusses ab­ gestuft sind. Die Nuten 310, 410, 510 bzw. 320, 420, 520 schließen einander gegenseitig an. Die ersten, breitesten und tiefsten Nuten 310 bzw. 320 schließen mit der Radialrich­ tung 100 bzw. 200 in Gegenrichtung zur Rotation der rotieren­ den Scheibe 2 einen spitzen Winkel α ein. Die zweiten, enge­ ren und flacheren Nuten 410 bzw. 420 schließen mit der Radial­ richtung 100 bzw. 200 einen Winkel β ein, der das Dreifache des Winkels α beträgt. Die dritten, engsten und flachsten Nuten 510 bzw. 520 sind entgegengesetzt der Rotationsrichtung der rotierenden Scheibe 2 gerichtet und schließen mit den zwei­ ten, engeren und flacheren Nuten 410 bzw. 420 einen Winkel γ im Bereich von 80 bis 100° ein.

Von den zweiten, engeren und flacheren Nuten 410 bzw. 420 entfallen zumindest zwei auf jede breiteste und tief­ ste Nut 310 bzw. 320. Von den dritten, engsten und flachsten Nuten 510 bzw. 520 entfallen 1,25 bis 2 auf einen jeden Zenti­ meter der Länge der zweiten, engeren und flacheren Nut 410 bzw. 420.

An der stationären Scheibe 1 sind die ersten, breitesten und tiefsten Nuten 310 radial innen an den Eingängen 313 geschlossen und an den radial äußeren Enden 314 offen. Die zweiten engeren und flacheren Nuten 410 sind an den Ein­ gängen 413 und Enden 414 offen und die dritten, engsten und flachsten Nuten 510 sind an den Eingängen 513 offen und an den Enden 514 geschlossen.

An der rotierenden Scheibe 2 sind die ersten Nuten 320 an den radial innenliegenden Eingängen 323 offen und an den radial äußeren Enden 324 geschlossen. Die zweiten Nuten 420 sind an den Eingängen 423 offen und an den radial äuße­ ren Enden 424 geschlossen und die dritten Nuten 520 sind an den Eingängen 523 offen und an den Enden 524 geschlossen.

Bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 geht jede er­ ste, breiteste und tiefste Nut 310 der stationären Scheibe 1 an ihrem radial äußeren Ende 314 in eine zweite, engere und fla­ chere Nut 410 über. Ebenso mündet in die erste, breiteste und tiefste Nut 320 der rotierenden Scheibe 2 am radial äuße­ ren Ende 324 eine zweite, engere und flachere Nut 420.

Die Tiefen 312, 412, 512 der Nuten in der stationären Schei­ be 1 nach Fig. 6 und die Tiefen der Nuten 322, 422, 522 in der rotierenden Scheibe 2 nach Fig. 7 werden in Richtung des Stoffflusses geringer.

Die Breiten der Nuten 311, 411, 511 bzw. 321, 421, 521 ( Fig. 2 und 3) sind - wie schon bemerkt - in Richtung des Stoff­ flusses abgestuft. Dabei sind die Nutenbreiten 311 bzw. 321 die breitesten, die Nutenbreiten 411 bzw. 421 sind schmaler als die ersteren und die Nutenbreiten 511 bzw. 521 sind noch schmaler als diese ausgeführt.

Die Arbeitsweise der Mahlorgane ist folgende:

Aus dem Eintragsstutzen 5 gelangt der Stoff in die ersten, breitesten und tiefsten Nuten 320 der rotierenden Scheibe 2 und strömt in die zweiten, engeren und flacheren Nuten 420 der rotierenden Scheibe 2 und in die dritten, eng­ sten und flachsten Nuten 520. Auf diese Art ist die gesamte Mahlzone angefüllt. Den freien Abfluß des Stoffes aus der Mahlzone verhindern die geschlossenen Enden 324, 424 und 524 der verschiedenen Nuten 320, 420 und 520 in der rotie­ renden Scheibe 2. Der Stoff wird gezwungen, über die drit­ ten, schmalsten Nuten 510 in die zweiten, engeren und flache­ ren Nuten 410 und die ersten, breitesten und tiefsten Nuten 310 der festen Scheibe 1 zu fließen, und kann erst dann außerhalb der Arbeitszone abfließen. Der beschriebene Zyklus des Stoffdurchflusses bewirkt, daß praktisch sämtliche Fa­ asern einer Bearbeitung unterliegen, so daß eine große Homo­ genität des ausgemahlenen Stoffes erreicht wird.

Durch die erzwungene Strömung des Stoffes aus dem Sy­ stem der ersten, breitesten und tiefsten Nuten 320 und der zweiten, engeren und flacheren Nuten 52 der rotierenden Scheibe 2 in das System der dritten, engsten und flachsten Nuten 51, der zweiten, engeren und flacheren Nuten 41 und der ersten, breitesten und flachsten Nuten 31 der festen Scheibe 1 wird eine Begrenzung der Leistungsaufnahme der Pumpe erreicht, so daß eine wesentliche Verminderung des Energieverbrauches erfolgt.

Beim Stoffdurchgang durch die dritten, engsten und flachsten, an den Enden 524 geschlossenen Nuten 520 der rotierenden Scheibe 2 und durch die dritten, engsten und flachsten, an den Enden 514 geschlossenen Nuten 510 der festen Scheibe 1 erfolgt ein relatives Verdichten des ge­ mahlenen Stoffes. Dies wird dadurch verursacht, daß das Wasser und feine Teilchen leichter abgehen und die nicht bearbeiteten und umfangreicheren Fasern an den Wänden der dritten, engsten und flachsten Nuten 520 der rotierenden Scheibe 2 und der dritten, engsten und flachsten Nuten 510 der festen Scheibe 1 festgehalten und einem verdichtenden Mahlvorgang unterworfen werden.

Claims (5)

1. Papierstoffmühle, insbesondere zur Herstellung von Papier- und Pappespezialarten, bestehend aus zumindest einer stationären und einer rotierenden Mahlscheibe (1 bzw. 2), die als Stahlmahlorgane ausgebildet sind und an ihren ebenen oder kegelförmigen Mahlflächen Nutsysteme (31, 41, 51; 32, 42, 52) aus drei Typen gerader, in Richtung des Stoffflusses verlaufender, untereinander Winkel einschließender und ineinander ausmündender Nuten (310, 410, 510; 320, 420, 520) verschiedener Breiten und Tiefen aufweisen, wobei auf jede erste, breiteste und tiefste Nut (310, 320) zumindest 2 zweite, engere und flachere Nuten (410, 420) und auf jeden Zentimeter Länge der zweiten Nuten (410, 420) 1,25 bis 2 der dritten, engsten und flachsten Nuten (510, 520) entfallen, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die ersten Nuten (310, 320) mit der Radialrichtung (100, 200) gegen die Rotationsrichtung der rotierenden Scheibe (2) einen Winkel α im Bereich von 10 bis 20° einschließen,
• - daß die zweiten Nuten (410, 420) mit der Radialrichtung (100, 200) gegen die Rotationsrichtung der rotierenden Scheibe (2) einen Winkel β = 3α einschließen,
• - daß die dritten Nuten (510, 520) entgegen der Drehrichtung der rotierenden Scheibe (2) gerichtet sind und mit den zweiten Nuten (410, 420) einen Winkel γ im Bereich von 80 bis 100° einschließen,
• - daß die ersten Nuten (310) der stationären Scheibe (1) an den Eingängen (313) geschlossen und an den Enden (314) offen und diejenigen an der rotierenden Scheibe (2) an den Eingängen (323) offen und an den Enden (324) geschlossen sind,
• - daß die zweiten Nuten (410, 420) am Außenumfang (10) der stationären Mahlscheibe (1) offen und am Außen­ umfang (20) der rotierenden Mahlscheibe (2) geschlossen sind, und
• - daß die dritten Nuten (510, 520) an ihren Enden (514, 524) geschlossen ausgeführt sind.

2. Papierstoffmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Nuten (310, 320) an ihren radial äußeren Enden (314, 324) in je eine zweite Nut (410, 420) über­ gehen.

3. Papierstoffmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α zwischen den ersten Nuten (310, 320) und der Radialrichtung (100, 200) 15°, der Winkel β zwischen den zweiten Nuten (410, 420) und der Radialrichtung (100, 200) 45° und der Winkel γ zwischen den dritten Nuten (510, 520) und den zweiten Nuten (410, 420) 90° betragen.

4. Papierstoffmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten (311, 321; 411, 421; 511, 521) der einander entsprechenden Nuten (310, 320; 410, 420; 510, 520) an der stationären Scheibe (1) und an der rotierenden Scheibe (2) einander gleich sind.

5. Papierstoffmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefen (312, 322; 412, 422; 512, 522) der einander entsprechenden Nuten (310, 320; 410, 420; 510, 520) an der stationären Scheibe (1) und an der rotierenden Scheibe (2) einander gleich sind.