DE3925098A1 - Einrichtung zum zerkleinern von material - Google Patents

Description

In der Papierindustrie werden zur Faseraufschließung und Zerkleinerung von Papierstoff-Ausgangsmaterialien (Altpapier, Zellstoff usw.) sogenannte Turboseparatoren verwendet, welche ein kreisringförmiges Sortiersieb und einen mehrflügligen Rotor enthalten. Diese Teile bestehen wegen der Agressivität des verarbeiteten Materials im wesentlichen aus vergüteten nichtrostenden Stählen. Das Siebblech ist mit in Umfangsrichtung beabstandeten, radial verlaufenden leistenförmigen Teilen versehen, welche mit etwas schräg zur Radial­ richtung verlaufenden Schneidkanten des Rotors hinsicht­ lich der Zerkleinerung auf Aufbereitung des Papier­ stoffmaterials zusammenwirken. Diese Teile unterliegen einem extremen Verschleiß und müssen deshalb nach einer Laufdauer von etwa 2 bis 5 Monaten erneuert werden, was gewöhnlich dadurch geschieht, daß eine neue Verschleiß­ schicht durch Auftragsschweißung aufgebracht wird.

Die Erneuerung der Verschleißteile durch Auftrags­ schweißung hat jedoch eine ganze Reihe von Nachteilen. Erstens ist es sehr schwierig, die erforderliche Planheit der Auftragsschweißschichten zu erreichen. Der Aufwand bei der Erneuerung ist generell sehr hoch. Ferner besteht insbesondere beim Siebblech die Gefahr, daß sich die Trägerstruktur (Siebblech, Rotor) durch die ungleichmäßige thermische Beanspruchung beim Auftragsschweißen verzieht. Durch das Verziehen, insbesondere beim Siebblech, und die relative Uneben­ heit der durch Auftragsschweißung erneuerten Verschleiß­ teile, die beim Sieb aus im wesentlichen radial ver­ laufenden, streifen- oder leistenförmigen Teilen und beim Rotor aus schräg zur Radialrichtung verlaufenden Schneidkantenteilen bestehen, kommt es zu einer ungleich­ mäßigen Beanspruchung der Siebfläche und teilweise sogar zu einer Berührung der durch Auftragsschweißung erneuerten, radial verlaufenden leistenförmigen Teile mit dem gegenüber­ liegenden Rotor. Hierdurch kann das Siebblech beschädigt und seine Löcher verengt oder verformt werden, so daß sich der Durchsatz verringert bzw. eine gleichmäßige Klassierung nicht mehr gewährleistet ist.

Wegen des schnellen Verschleißes muß außerdem der Rotor in verhältnismäßig kurzen Abständen in Richtung auf das Siebblech nachgestellt werden. Beim Rotor hat der Verschleiß der an den vorlaufenden Flügelrändern befindlichen Schneid­ kanten die unerwünschte Folge, daß die Schneidwirkung des Rotors nachläßt, so daß keine gleichmäßige und gleichförmige Zerkleinerung des Materials gewährleistet ist und außerdem der Durchsatz leidet. Sowohl der Verschleiß des Sortier- oder Siebbleches als auch der Verschleiß des Rotors haben eine unerwünschte Erhöhung des spezifischen Leistungsbedarfes für den Antrieb zur Folge.

Die oben beschriebenen Verschleißerscheinungen treten in ähnlicher Form auch bei anderen Einrichtungen auf, die in der Papier-, Leder-, Farben-Industrie u.a.m. zum Zerkleinern von Rohstoffen oder Fasern oder auch zum Dispergieren verwendet werden, also bei Dispergier­ einheiten, in denen Farbpigmente durch Zwangskanäle gefördert werden, ferner in sogenannten Refinern, in denen zu bearbeitenden Materialien zwangsgeführt und durch Mahlen der Fasern zerkleinert werden. Bei Refinern hat man bisher die Verschleißteile ausgewechselt, da sich eine Wiederherstellung durch Auftragsschweißung als nicht praktikabel erwiesen hat.

Die vorliegende Erfindung löst ausgehend von diesem Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 die Aufgabe, die Standzeit der stark beanspruchten Teile (Verschleißteile) zu erhöhen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden anstelle der bisher durch Auftragsschweißung wiederhergestellten oder nach Verbrauch weggeworfenen Verschleißteile, die aus ähnlichem Material wie das zugehörige Bauteil selbst bestanden, Verschleißteile aus Hartmetall verwendet. Die Hartmetallteile können mit den Trägerstrukturen (Sieb, Rotor und dergl.) hart verlötet, verschweißt, verklebt (z.B. mit Epoxidharz) oder auch durch mechanische Befestigungsmittel verbunden werden. Die Hartmetallteile gewährleisten eine wesentlich höhere Verschleißfestigkeit und dadurch eine ganz beträchtliche Erhöhung der Stand­ zeiten der betreffenden Einrichtungen.

Bei einer mechanischen Befestigung der Hartmetallteile ergibt sich außerdem der Vorteil, daß sich die Verschleiß­ teile problemlos auswechseln lassen. Die nötige Planheit von Schneidflächen läßt sich ohne Schwierigkeiten erreichen, so daß eine gleichmäßige Belastung der ganzen Fläche des Sortiersiebes oder dergleichen gewährleistet ist. Die Verschleißteile können auch aus Hartkeramik bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel eines Turbo- Separators näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Sortiersieb eines Turboseparators;

Fig. 2 einen Schnitt in einer Ebene A-B der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt in einer Ebene C-D der Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Rotor des Turbo- Separators;

Fig. 5 einen Schnitt in einer Ebene A-B der Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt in einer Ebene C-D der Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt in einer Ebene E-F der Fig. 4 und

Fig. 8 einen Schnitt in einer Ebene G-H der Fig. 4.

Die Schnittansichten stellen jeweils verschiedene Ausführungsformen dar, die bei dem betreffenden Teil (Sieb, Rotor) entweder alleine oder in Kombination mit anderen Ausführungsformen verwendet werden können.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht ein kreisringförmiges Sortier­ sieb 10 eines Turboseparators, welches sektorförmige Siebteile 12 aus gelochtem Metallblech enthält. Die Löcher sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt. Zwischen den Siebteilen 12 befinden sich radial verlaufende Stege 14, die innen an einem ring­ förmigen Nabenteil 16 und außen an einem ringförmigen Umfangsrandteil 18 enden. Zwischen zwei Stegen 14 springt vom Umfangsrandteil jeweils ein kurzes Stegteil 20 in das betreffende Siebteil 12 vor. Die kurzen Stegteile 20 reichen von außen bis etwa zur Mitte zwischen Nabenteil 16 und Umfangsrandteil 18.

Das Sortiersieb 10 arbeitet mit einem Rotor 22 zusammen, der in Fig. 4 dargestellt ist und sechs Flügel enthält, deren in Drehrichtung (Pfeil 24) vordere Kante 26 bezüg­ lich der Radialrichtung relativ stark nach hinten geneigt ist während die hintere Kante 28 etwas nach vorne geneigt ist, wie Fig. 4 zeigt.

Soweit beschrieben bestehen die Teile aus vergütetem, nichtrostendem Stahl. Die übrigen Teile des Turbo­ separators sind nicht dargestellt, da sie für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind, sie können in bekannter Weise ausgebildet sein. Es genügt zu erwähnen, daß der Rotor 22 in einem Gehäuse in nahem Abstand vom Sortiersieb 10 drehbar gelagert und mit einem geeigneten Drehantrieb gekoppelt ist.

Zur Erhöhung der Standzeit sind erfindungsgemäß sowohl beim Stator, d.h. beim Sortiersieb 10, als auch beim Rotor 22 Hartmetallteile vorgesehen, die die bekannten Verschleißteile ersetzen, also die leistenförmigen und aus nichtrostendem Stahl bestehenden Teile und Kanten, die man bisher durch Auftragsschweißung wieder­ hergestellt hat.

Beim Rotor 10 (Fig. 1) sind gemäß einer ersten beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung in den Stegen und Stegteilen 14 bzw. 20 Schlitze 30 vorgesehen, die in Radialrichtung verlaufen und die Stege bzw. Stegteile in Axialrichtung durchsetzen. Die Schlitze 30 sind an der dem Rotor gegenüberliegenden Seite (in Fig. 2 oben) enger als auf der anderen Seite, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist und nehmen leistenförmige Hartmetallteile 32 auf, die einen durch den engen Schlitzteil nach außen ragenden Kopf 34 und einen im weiteren Schlitzteil befindlichen Sockel aufweisen und an der dem Rotor abgewandten Seite an den Stegen bzw. Stegteilen 14 bzw. 30 bei 36 angeschweißt sind. Jeder Steg bzw. Stegteil 14 bzw. 20 kann ein einziges, entsprechend langes Hart­ metallteil 32 enthalten oder man kann auch, was bevorzugt wird, mehrere in Längsrichtung aneinander­ grenzende, kurze Hartmetallteile vorsehen.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform. Hier sind längs der Stege 14 bzw. Stegteile 20 eine Reihe von nahe benachbarten, rotationssymmetrischen (also im Querschnitt runden) Hartmetallteilen 32a vorgesehen, die in entsprechende Bohrungen eingesetzt und jeweils durch eine Sicherungsschraube 38 fixiert sind, die in einen erweiterten, unteren Teil der jeweiligen Bohrung eingeschraubt ist. Die Hartmetallteile 32a können in den zugehörigen Stegen bzw. Stegteilen eine einzige Reihe bilden, wie beim Steg 14a und Stegteil 20a dargestellt ist oder jeder Steg und/oder jedes Stegteil kann zwei oder mehr Reihen von Hart­ metallteilen 32a enthalten, in denen die Hartmetall­ teile gegeneinander versetzt sind, wie es beim Steg 14b und beim Stegteil 20b dargestellt ist. Man kann in einem vorgegebenen Sortiersieb 10 auch eine Kombination der oben beschriebenen Hartmetallteil­ anordnungen verwenden und diese auch innerhalb eines vorgegebenen Steges oder Stegteiles kombinieren.

Der in Fig. 4 dargestellte Rotor 22 hat beispielsweise fünf Flügel 42a-42f, die jeweils mit einer anderen Hartmetallteilanordnung zur Verschleißverringerung versehen sind. Auch hier können alle Flügel oder bestimmte Flügel jeweils nur eine einzige Hartmetall­ anordnung aufweisen oder einer oder mehrere oder alle Flügel können mehrere Hartmetallteilanordnungen in Kombination enthalten.

Der Flügel 42a ist an seiner vorlaufenden Kante 26a mit einer Reihe von kurzen, in Längsrichtung aneinander­ grenzenden und im Querschnitt L-förmigen Hartmetall­ teilen 32z versehen, welche in einer entsprechend geformten Nut sitzen, die in der vorderen Stirn­ seite des Flügels 42a vorgesehen ist. Die Hartmetall­ teile 32z sind in der Nut durch eine Platte 44 fixiert, die durch eine Reihe von Schrauben 46 an der vorderen Stirnseite des Flügels 42a angeschraubt ist, wie Fig. 5 zeigt.

Wie Fig. 6 zeigt, hat der Flügel 42b an seiner vorderen Stirnseite eine L-förmige Ausnehmung, die ein oder mehrere L-förmige Hartmetallteile 32b aufnimmt, welche durch Sicherungsschrauben 46b direkt an der Stirnseite des Flügels 42b befestigt sind.

Der Flügel 42d ist nahe bei seiner vorderen Kante 26d mit einer Reihe von Hartmetallteilen 32d versehen, die in axialen, hinten erweiterten Löchern sitzen, etwas über die dem Sortiersieb zugewandte Vorderfläche des Rotors vorstehen und hinten mit einer Sicherungs­ schraube 46d fixiert sind. Diese Ausführungsform entspricht also der gemäß Fig. 2.

Der Flügel 42c des Rotors ist mit zwei Reihen von Hartmetallteilen 32d der in Fig. 7 dargestellten Art versehen. Die Hartmetallteile 32d stehen in den beiden Reihen auf Lücke.

Während die Reihen aus den Hartmetallteilen 32d bei den Flügeln 42c und 42d im wesentlichen parallel zur vorderen Kante 26c bzw. 26d des betreffenden Flügels verlaufen, sind beim Flügel 42e mehrere Reihen von Hartmetallelementen der in Fig. 7 darge­ stellten Art vorgesehen, welche schräg zu den Kanten des Flügels 42e und schräg zur Radialrichtung des Rotors verlaufen. In Umfangsrichtung gesehen schließen sich die Hartmetallreihen, die im Flügen 42e vorgesehen sind, aneinander an und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nehmen die senkrecht zu den Hartmetallreihen gemessenen Abstände dieser Reihen von innen nach außen ab.

Wie Fig. 8 zeigt, ist der Flügel 42f des Rotors mit leistenförmigen Hartmetallteilen 32f versehen, die in gefräste T-förmige Nuten im Flügel 42f eingeschoben und am äußeren Ende durch nur schematisch angedeutete Schrauben fixiert sind. Die Anordnung der Hartmetall­ teile 32f im Flügel 42f entsprechen der Anordnung der Hartmetallteilreihen 32d des Flügels 42e.

Für die Hartmetallteile können bekannte harte und verschleißfeste Werkstoffe verwendet werden, insbesondere Hartmetalle auf der Basis von Wolfram-, Titan- und Tantalcarbid, gegebenenfalls aber auch Hartlegierungen. Gegebenenfalls können anstelle von Materialien dieser Art auch Teile aus Hartkeramik verwendet werden.

Ein Vorteil der "runden" Ausführung der Hartmetall­ teile gemäß Fig. 2 und 7 besteht darin, daß diese Teile eine besonders große Schnittfläche bilden. Durch eine versetzte Anordnung der Hartmetallteile, wie es in den Stegen 14b und 20b sowie bei den Rotorflügeln 42c und 42e dargestellt ist, läßt sich die Schnittfläche noch zusätzlich erhöhen.

Die Hartmetallteilanordnungen der Flügel 42e und 42f haben den Vorteil, daß die Schnittflächen gleich­ mäßiger belastet werden. Durch die mit dem Radius zunehmende Umfangsgeschwindigkeit des Rotors werden die Schnittflächen nämlich im radial äußeren Bereich des Rotors stärker belastet als im radial inneren Bereich. Durch entsprechende Einstellung der Abstände a1, a2, a3 sowie der Winkel α1 , α2, α3 und α4 läßt sich eine gleichmäßige Belastung erreichen und außerdem der Volumenstrom des bearbeiteten Materials beeinflussen, z.B. so, daß im Vergleich zum Stand der Technik ein größerer Teil des Volumenstromes des bearbeiteten Materials mit den inneren Schneidflächen in Berührung kommt. Hierdurch werden nicht nur die Schneidflächen gleichmäßiger bearbeitet sondern auch die Löcher des gegenüberliegenden Sortiersiebes 10 gleichmäßiger beaufschlagt. Die gleichmäßigere Belastung des Sortiersiebes hat auch einen gleichmäßigeren Verschleiß der Befestigungslöcher des Sortiersiebes zur Folge, was ebenfalls zur Verlängerung der Gebrauchsdauer des Sortiersiebes beiträgt.

Die formschlüsse Befestigung der als Verschleißteile dienenden Hartmetallteile (Fig. 3 und 5 bis 8) hat den Vorteil, daß die Verschleißteile leicht ausgewechselt werden können.

Claims (17)

1. Einrichtung zum Zerkleinern von Material, mit einem ersten und einem zweiten Bauteil (10 bzw. 22), die relativ zueinander drehbar angeordnet sind und jeweils Verschleißteile (32) aufweisen, welche bei der Relativdrehung der beiden Bauteile in nahem Abstand aneinander vorbeilaufen und dabei die Zerkleinerung des Materials bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile aus Hart­ metall bestehen.

2. Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile aus Hartkeramik bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile (32) mit dem betreffenden Bauteil hart verlötet oder verschweißt oder verklebt sind (Fig. 2).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschleißteile (32) in einer entsprechenden Ausnehmung des zugehörigen Bauteils formschlüssig angeordnet und fixiert sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile (32z, 32b, 32f) leistenförmig sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile in einer T-förmigen Nut des betreffenden Bauteils gelagert sind (Fig. 8).

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile (32a, 32d) im wesentlichen rotationssymmetrisch, in einem entsprechenden Loch des zugehörigen Bauteils gelagert und durch eine in das Loch eingeschraubte Schraube (38, 46d) fixiert sind.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (10) Siebteile (12) enthält, zwischen denen die Verschleiß­ teile in radial verlaufenden Bereichen (14, 20) angeordnet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschleißteile mit gegenseitigen Abständen in einer im wesentlichen radial verlaufenden Reihe angeordnet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschleißteile in mindestens zwei, im wesentlichen radial verlaufenden Reihen mit Abständen voneinander angeordnet sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile in benachbarten Reihen auf Lücke stehen.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil ein Rotor (22) mit mindestens einem Flügel (42) ist, an dessen dem ersten Bauteil gegenüberliegenden Seite die Verschleißteile (32) angeordnet sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile bei der in Drehrichtung vorderen Kante (26) des Flügels des Rotors angeordnet sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile auf dem Flügel (42e, 42f) des Rotors in mehreren, schräg zur Längsrichtung des Rotors verlaufenden Reihen angeordnet sind.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und daß ihr gegenseitiger Abstand mit zunehmendem radialen Abstand abnimmt.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Zerkleinerung von Papierstoffmaterial dient.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Zerkleinerung von Leder- oder Fasermaterial oder Dispergierung von Farbpigmenten dient.