DE3135508A1

DE3135508A1 - Mahlapparat der scheibenbauart fuer faseriges, stueckfoermiges mahlgut

Info

Publication number: DE3135508A1
Application number: DE19813135508
Authority: DE
Inventors: Ulf 98008 Bellevue Wash. Reinhall
Original assignee: Sunds Defibrator Inc
Current assignee: Sunds Defibrator Inc
Priority date: 1980-09-08
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1982-05-27
Also published as: SE442028B; FI66928B; NO813037L; JPH0122018B2; FI812791L; JPS5778952A; BR8105696A; FR2489712A1; SE8105218L; US4401280A; FI66928C; GB2085753A

Description

BESCHRRI BUNG

Die Erfindung bezieht sich- auf Mahlapparate der Scheibenbauart für stückförmiges, vorzugsweise faseriges Ausganqsgut, dessen zueinander.um- ' laufende Mahl glieder in Abstand von der Um!aufachse mit Mahl flächen geformt sind, die zusammen einen Mahlspalt für das zu vermählende Gut bilden, der sich in wesentlichem Grad in axialer Richtung erstreckt. Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung sind Zerfaserer oder Raffineure für die Herstellung.von Faser- oder Papierstoff aus Holz.schnitzeln oder anderem lignozelluloshaltigem Äusgangsgut.

Mahlapparate· der Scheibenbauart haben bisher einen Mahlspalt zwischen den Mahlgliedern mit hauptsächlicher Erstreckung in radialer Richtung aufgewiesen, wobei dieser Mahlspalt von einer zentralen Einspeisezone für das Ausgangsgut, wo die Fliehkraft verhältnismässig gering ist, aus beginnt. Die auf das Mahlgut einwirkende Fliehkraft wächst dann sehr stark mit zunehmendem Abstand von der Umlaufachse. Um dem gegenüber die Verweil- und Bearbeitungszeit für das'Mahlgut in dem äusseren Teil der Mahlspaltzone zu verlängern,· ist in der DE-OS 290 541.9 vorgeschlagen worden, den Mahlspalt in der äusseren Mahlzqne mit Erstreckung in axialer Richtung auszugestalten, derart, dass nur ein Teil der Fliehkraft imstande ist, auf das Mahlgut in seiner durch den äusseren Mahlspaltteil bestimmten Fliessrichtung einzuwirken. Während also Massnahmen vorgesehen worden sind, um in dem radial gesehen äusseren Teil stück des Mahlspalts die Geschwindigkeit des Mahlgutsflusses zum Auslass am äusseren Umfang hin zu dämpfen, haftet auch dieser Bauart immer noch der Nachteil an, dass die Einwirkung der"Fliehkraft auf das Mahlgut in der zentralen Einspeisezone schwach ist, so dass

der Vorschub des Mahlguts zu der äusseren Mahlzone nicht so stark wird, wie es für den Betrieb des Mahlapparats mit höchster Leistungsfähigkeit wünschenswert wäre. Es wurde daher auch versucht, den Vorschub fördernde mechanische Mittel in der zentralen Zone des Apparats zum Einsatz zu bringen. Diese Mittel, haben sich jedoch als nicht so wirksam erwiesen, wie vermutet wurde, u-.a. deswegen nicht, weil sie wegen unerwartet schnellen Verschleisses verhältnismässig oft ersetzt werden mussten.

Es ist nun ein Hauptzweck der Erfindung, diese Ungelegenheit zu beseitigen und also einen Vorschub des Mahlgutes zu der äusseren, zur Umlaufachse schräggestellten äusseren Mahl zone zu erreichen, durch den sichergestellt wird, dass diese Zone ständig eine zur vollen Ausnützung ihrer Vermähl fähigkeit ausreichende Zufuhr von Mahlgut erhält. Dies wird im wesent-

lichen dadurch erzielt, dass ein umlaufendes Mahlglied mit über den Umkreis herum verteilten Schaufeln ausgeformt ist, die zusammen mit zwei Seitenwänden Ausspeisekanäle begrenzen, die sich von einem zentralen Einlass in der Richtung nach aussen zu dem Mahlspalt hin erstrecken und in denen das fehl gut unter der Einwirkung der Fliehkraft zu diesem Spalt hin vorgeschoben wird.

In diesen Kanälen wird das Mahlgut von der Fliehkraft mit höchster Kraft beaufschlagt, indem Stränge oder Säulen des Gutes die Kanäle anfüllen und zu dem äusseren Mahlspaltteil hin zu dessen Einlassende gedrückt'werden. Da die Wände der Ausspeisekanäle zur Gänze in einem umlaufenden Element ausgebildet sind·, findet keine Bremsung in derselben Weise statt, wie sie in einem inneren Mahlspalt eintritt, in dem das Mahlgut zwischen zueinander umlaufenden, mit Kämmen und Rinnen versehenen Mahl Spaltflächen hindurchgehen muss.

Zur Erfüllung dieser Aufgabe haben bei einem Mahl apparat der eingangs genannten Bauart, dessen Mahlflächen Stege und Rinnen aufweisen, die Schaufeln des umlaufenden Mahlgliedes vorzugsweise eine grössere Breite in axialer Richtung als die Kämme, und am besten im wesentlichen dieselbe Dicke, wie der Abstand zwischen den beiden Seitenwänden. Hierbei können die beiden Seitenwände von dem umlaufenden Mahl glied gebildet werden. Gut denkbar ist aber auch eine solche Ausführung, bei der die eine der beiden Seitenwände in einem gesonderten Glied ausgebildet ist, das mit einer im wesentlichen platten Oberfläche zum Zusammenarbeiten mit den freien Kanten der Schaufeln ausgestattet ist.

Bei einem Mahlapparat für stiickförmiges , vorzugsweise lignozellulose-. -haltiges faseriges Ausgangsgut, bei dem die zueinander umlaufenden Mahlglieder in einem Abstand von dem UmTaufzentrum Mahl flächen aufweisen, die einen Mahlspalt für das Mahlgut bilden und die in wesentlichem Grad eine Erstreckung in.axialer Richtung haben, haben .bei einer besonders vorteil- '

^O haften Ausführungsforni die Mahlglieder zwei Mahlspalten, die sich von einem radialen Vorschubspalt für das Mahlgut axial ähnlich einem V oder Y in zwei Richtungen von diesem radialen Vorschubspalt aus erstecken. Zweckmässig sind diese beiden Mahl spalten kegel stumpfförmig, wobei ihre konkaven Mahl flächen nichtumlaufend und ihre konvexen Mahlflächen zu Umlauf in dersel-.

ben Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen eingerichtet sind.

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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführung?- _v beispiels, das auf der mitfolgenden Zeichnung veranschaulicht ist, näher beschrieben werden. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den oberen Teil eines die Merkmale der Erfindung verkörpernden Mahlapparats oder Raffineurs in senkrechtem Längsschnitt, und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in der Fig. 1. In der Zeichnung und insbesondere deren Fig. 1 ist mit 10 eine drehbare, auf einer umlaufenden Welle 12 festsitzende Mahlscheibe oder ein Rotor bezeichnet. Diese Mahlscheibe 10 ist auf ihrem'radial äusseren Teil mit einer sich vornehmlich in axialer Richtung erstreckenden Mahl fläche versehen. Dieser Mahlfläche ist zu Zusammenarbeit mit einer nichtumlaufenden Mahlfläche 14 bestimmt, die sich auf einem Statorring 18 befindet. Die Mahlflächen sind in bekannter Weise mit Rinnen und Stegen ausgeformt und vorzugsweise in auf dem Rotor 10 bzw. dem Statorrinrj 18 sitzende Segmente 20, 22· unterteilt. Die zweckmässig kegel stumpf fö'rmi gen Mahlflächen begrenzen einen Mahlsoalt 24 für das Mahlgut, der mit der Welle des Rotors einen Schrägwinkel α bildet, der kleiner als 45°, vorzugsweise kleiner als

30°, ist und am besten zwischen 15° und 8° beträgt. Die den Mahlspalt Mi's-;

denden Elemente 10 und 18 umschliesst ein druckdichtes Gehäuse, das. aus .

einem zweiteiligen Mantel 26 und einer Stirnplatte 28 zusammengesetzt ist. \ ^ Diese Stirnplatte verschliesst den Mantel in der Querrichtung, und. an ihr ist der Statorring 18 mittels Schrauben 30 befestigt.

.Die Welle 12 ist zwecks Einstellung der Weite des Mahlspalts 24 und Erzeugung des erforderlichen Mahldrucks zwischen den Mahlflächen in axialer Richtung verschiebbar. Dies kann mittels eines hydraulischen Servomechanismus erfolgen, der hier nicht gezeigt, aber beispielsweise in der US-PS 3 212 .721 offenbart ist. ■

Das zu vermählende Ausgangsgut, wie Holzspäne, wird zentral zu der . Mahlscheibe 10 durch eine Förderschnecke 32 gespeist. Diese Schnecke 32 ist gleichachsig mit der Welle 12 in einem rohrförmigen, mit dem Mantel 26, festverbundenen Gehäuse 34 angeordnet. Dieses rdhrförmige Gehäuse 34 hat eine lotrechte Einlassöffnung 36 und eine waagerechte Einlassöffnung 38 für das zu vermählende Gut. Beide Einlassöffnungen sind in an sich bekannter Weise drucksicher gegen die Aussenatmosphäre mittels (hier nicht ge-

3$ z-eigter) gasdichter Einspeisevorrichtungen abgedichtet, die beispielsweise als verdichtende Schnecken oder umlaufende Ventile mit vorgeschalteten ^f Zwischenstaugefässen oder ohne solche für die Vorbereitung des Mahlguts unter erhöhtem Druck oder bei erhöhter Temperatur ausgeformt sei η können. *

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Das Gehäuse 26, 28 ist mittels einer Stopfbuchse 40 gegen die Welle 12 abgedichtet, und in ähnlicher Weise ist eine Stopfbuchse 42 zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 34 und der Antriebswelle für die Schnecke 32 vorgesehen. ■ ·

- Die Förder- oder Einspeiseschnecke 32 schiebt das zu vermählende Gut gegen die Mitte des umlaufenden Mahlgliedes 10 vor, wo es zu Fortbewegung in radialer Richtung durch einen zentral gelegenen, mit Flügeln ausgestatteten Unilenkläufer 44 gebracht wird. Das zu vermählende Gut wird dann in eine Anzahl von Speisekanälen 46 eingeführt, die innerhalb des Mahlgliedes

■10 10 selbst symmetrisch über dessen Umfang verteilt und somit von diesem Mahlglied ganz umschlossen sind. Die Kanäle sind voneinander durch Trennwände 48 getrennt, und diese Wände schleudern das zu vermählende Gut un- mittelbar in die zur Umlaufachse des Rotors 10 schräg gestellte Mahlzone Die Trennwände 48 erstrecken sich in radialer Richtung nach aussen von der Mitte des Mahlglieds zu der Mahlzone 24. Sie können gerade und gleich breit sein. In diesem Fall nimmt der Querschnitt der Kanäle oder Taschen 46 in der Richtung radial nach aussen gleichmässig zu, und hierdurch erhält die Fliehkraft ihre grösstmögliche Einwirkung auf das Mahlgut. Es ist jedoch auch möglich, die Kanalwände wie Pumpenschaufeln nach rückwärts gekrümmt auszuformen und dadurch die Wirkung der Fliehkraft zu verringern. Die Ka-

■ ' näle oder Taschen 46 haben eine Erstreckung in radialer Richtung, die viele " Male grosser ist als diejenige des Mahlspalts 24. Demzufolge vermögen die Kanäle eine Menge an zu vermählendem Gut aufzunehmen, die ganz erheblich grosser ist als die Menge, die in dem Mahlspalt 24 Platz findet.

Das den radialen Speisekanälen oder Taschen 46 zugeführte Mahlgut sammelt sich in diesen an und bildet radiale Stränge oder .Pfeiler, die mit dem Mahlglied 10 umlaufen und mit ihrem ganzen gesammelten Gewicht und unter Umlauf von der Fliehkraft zur Primärzone der nichtumlaufenden MahlfTäche 14 hin gepresst werden.

Hierbei wird das Mahlgut in einer ersten Bearbeitungsstufe zerteilt,· während gleichzeitig eine kleinere Komponente der Fliehkraft, die dem Neigungswinkel des Mahlspalts direkt proportional ist, auf das' Mahlgut während dessen Bewegung zum grösseren Durchmesser der Mahlzone hin einwirkt, wo es zwischen den Segmenten 20 des umlaufenden Mahlglieds 10 und den Segmenten des nichtumlaufenden Mahlglieds oder Statorrings 18 weiter bearbeitet wird.

Der Abstand dieser Segmente von einander wird·zu einem vorbestimmten Betriebs-'wert durch axiale Verschiebung der das umlaufende Mahlglied 10 tragenden Welle .12 eingestellt. _ -,

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Ein Mählapparat der vorbeschriebenen Bauart hat eine sehr hohe' Leistungsfähigkeit, und die durch die Welle 12 zugeführte Energie erreicht also einen hohen Wert. Ein grosser Teil dieser Energie wird in Wärme umgewandelt, so dass in dem Mahlspalt 24 Dampf unter Druck erzeugt wird. Gemäss der Offenbarung in der gleichzeitig hiermit eingereichten DC-PA

wird der grössere Teil dieses Dampfes aus dem Mahlgut während der Behandlung in der Mahlzone durch sich radial einwärts von der umlaufenden Mahlfläche 16 zu einem Sammelkanal 52 erstreckenden Kanäle 50 abgeschieden. Eine Mehrzahl derartiger Kanäle 50 kann sowohl.in der Unifangsrichtung

'0 als auch in der Richtung des Mahlgutflusses über den Umfang der Mahl fläche verteilt sein. Bei der in der vorliegenden Anmeldung veranschaulichten · Ausführung wird der abgeschiedene Dampf durch Kanäle 54 in der Mahlscheibe 10 radial nach innen geleitet, wo die Kanäle 54 in einen Raum 56 hinter dem Umlenkglied 44 münden und dort mit den radialen Kanälen oder raschen 46 in offener Verbindung stehen.

Der grössere Teil dieses Dampfes, der während des Mahl Vorgangs erzeugt wird und aus dem durch die Einwirkung der Fliehkraft im wesentlichen · alles Mahlgut entfernt worden ist, wird durch dieses Kanalsystem zur Ein- . speiseseite des Apparats zurückgeführt und kann dort für Vorerwärmung des zu vermählenden Ausgangsguts benutzt werden. Trotzdem vom Dampf mitgeführtes und gegebenenfalls, nicht vollständig bearbeitetes Mahlgut kann auf diesem Wege zum Mahlspalt 24 für endgültige Zerfaserung zurückgeführt werden.

Zwischen der ortsfesten Stirnplatte 28 und dem Mittelteil der Mahlscheibe 10 befindet sich ein Raum 58, der in axialer Richtung genügend gross · ist, um eine Nachstellung der Mahlscheibe 10 zum Ausgleich von. allmählichem Verschieiss der Mahlflächen zu ermöglichen. Diesem Raum kann eine Flüssigkeit, wie Wasser, unter Druck durch eine Leitung 60 zugeführt werden, um einerseits Mahlgut daran zu hindern, in den Raum einzudringen, und andernteils dem zu vermählenden Ausgangsgut etwa erforderliche Flüssigkeit zu-

zuführen. . ·

Der fertig bearbeitete Faserstoff wird aus dem Gehäuse des Mahlapparats durch einen Auslass 62 ausgeschleust.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte und beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern in mannigfacher Hinsicht innerhalb des ihr zugrunde liegenden Erfindungsgedankens abwandelbar. So kann der in dem Mahl spalt erzeugte Dampf von dort durch Kanäle in anderer Weise als vorbeschrieben entfernt werden, beispielsweise geinäss der in der oben angezogenen, gleichzeitig mit der vorliegenden Anmledung eingereichten deutschen Patentanmeldung angegebenen Alternative.

Die Kanäle oder Taschen 46 brauchen nicht an den beiden Seitenwänden durch das Mahlglied 10 geschlossen zu sein, sondern können zu dem Stirnwandglied 28 hin offen sein. Die Schaufeln 48 arbeiten dann dicht mit einer ebenen Oberfläche auf dem benachbarten, wie dem ortsfesten, Glied 28 zusammen,.so dass auch bei dieser Abwandlung die Kanäle oder Taschen 46 seitlich voneinander getrennt sind. Die Aufgabe der Schaufeln.48 besteht auch in diesem Fall darin, das Mahlgut.nach aussen zu dem Mahlspalt -24 zu fördern, und sie üben daher praktisch keine Mahlwirkung auf das Gut aus. Zwischen den Taschen 46 und dem Mahl spalt 24 kann eine kurze Zone vor-

"Ό gesehen sein, die einen ersten, sich radial erstreckenden Mahlraum für das zu vermählende Gut bildet.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist die Tiefe der Taschen 46 in axialer Richtung viele Male grosser·als die Weite des Mahlspalts zwischen den Kämmen des Mahlspalts 24.

^ Die Erfindung ist also auch anwendbar auf einen Mahlapparat mit zwei Mahlspalten, die sich von einem radialen Einspeiseraum für das zu ver-' mahlende Gut in zwei entgegengesetzte, im wesentlichen axiale Richtungen in der Gestalt eines Y oder V von diesem Raum her erstrecken. Der gemeinsame radiale Einspeiseraum ist dann an den Einlassteil jedes^:der beiden ■ radialen Mahlspalten angeschlossen, die ihrerseits, wie oben angegeben, die Form eines Kegelstumpfs mit einem Neigungswinkel gegenüber der Welle des Rotors haben. Die Ausführung mit den Y-" oder V-förmigen Mahlspalten ergibt im wesentlichen einen Apparat, bei dem die gerade Stirnwand 28 des in der Fig. 1 gezeigten Apparats durch ein Spiegelbild der Mahlscheibe 10 und eines Statorrings 18 ersetzt ist, wodurch ein mit den Kanälen 46 in Verbindung stehender Mahlspalt gebildet wird. Um eine Einstellung der beiden Statorringe zu der Mahlscheibe und zueinander bei dieser Doppelausführung zu ermöglichen, können ihre aneinanderstossenden Kanten zu einer Labyrinthdichtung mit ineinander greifenden Fingern auf jedem Statorring ausgeformt sein. Der Umlauf der Mahlscheiben kann bei dieser Ausführung in derselben Richtung oder in einander entgegengesetzten Richtungen erfolgen.

ZUSAMMENFASSUNG

Claims

Anmelder: SUNDS DEFIBRATOR, INC. 7400 Metro Avenue 7. September -198-1' η Minneapolis, Minn.55435, USA Anwaltsakte M-5549 ■ . ■ ■ ■ ι • Mahl apparat der Scheibenbauart für faseriges, stückförmiges Mahlgut PATENTANSPRÜCHE

1. MahTapparat der Scheibenbauart für stückförmiges, vorzugsweise lignozellulosehaltiges Ausgangsgut, dessen zueinander umlaufende Mahlglieder in einem .Abstand von. der Umlaufachse mit Mahlflächen ausgebildet sind, die zusammen einen Mahlspalt für das zu vermählende Gut bilden, der sich in ' ·_ wesentlichem Grad in axialer Richtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet , dass ein umlaufendes Mahlglied (10) mit über den Umfang

• ' ■ verteilten Schaufeln (48) ausgeformt ist, die zusammen mit zwei Seitenwänden Speisekanäle (46) begrenzen, die sich von einem zentralen Einlass nach aussen zu dem Mahlspalt (24) erstrecken und in denen das Mahlgut unter der Einwirkung der Fliehkraft zu dem Mahlspalt vorgeschoben wird.

2. Mahlapparat nach Anspruch 1, bei der die Mahlflächen (20, 22) Kamme und Rinnen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (48) in axialer Richtung eine grössere Breite als die

Kämme haben. . . · *-

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3. Mahlapp.arat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge- ^

kennzeichnet, dass die Schaufeln (48) im wesentlichen- dieselbe *

Breite haben, wie der Abstand zwischen den beiden Seitenwänden beträgt.

4.'Mahlapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seitenwände von dem umlaufenden Mahlglied.(10) gebildet sind.

5, Mahlapparat nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Seitenwand in einem gesonderten Glied ausgebildet ist, das mit einer im wesentlichen platten Oberfläche zum Zusammenarbeiten mit den freien Kanten der Schaufeln ausgestaltet ist.

■ 6. Mahlapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entfernung von dem zur Umlaufsachse schrägen Mahlspalt (24) erzeugten Dampf aus diesem Spalt nach innen sich erstreckende Kanäle (50) indem umlaufenden Mahlglied (10) und an diese sich anschliessende weitere Kanäle (52, 54) zu den Speisekanälen (46) in dem unilaufenden Mahlglied vorgesehen sind.

7. Mahlapparat für stückförmiges, vorzugsweise lignozellulosehaltiges Ausgangsgut, dessen zueinander umlaufende Mahlglieder in Abstand von der Umlaufachse mit Mahlflächen ausgebildet sind, die zusammen einen Mahlspalt für das zu vermählende Gut bilden, der sich in wesentlichem Grad in axialer Richtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlglieder mit zwei Mahlspalten ausgestaltet sind, die • sich von einem radialen Vorschubspalt für das Mahlgut in axialer Richtung ähnlich einem Y ader V in. zwei Richtungen von diesem radialen Vorschubspalt her erstrecken.

^O

8. Mahl apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich-• net, dass die beiden Mahl spalten kegel stumpfförmig sind, wobei ihre konkaven Mahlflächen nichtumlaufend und ihre konvexen Mahlflächen zu Umlauf in derselben Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen eingerichtet

sind.
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- 3 BESCHREIBUNG