DE4101352C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelstrom-Schlägermühle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die es ermöglicht, faserhaltige Stoffe durch faserparallelen Aufschluß zu Zwischenprodukten aufzubereiten, wie sie für die technolo­ gische Weiterverarbeitung, z. B. in der Platten- oder Zellstoff­ industrie, benötigt werden.

Solche faserhaltigen Stoffe fallen z. B. in der holzverarbeiten­ den und holzbearbeitenden Industrie in Form von Säge- und Hobelspänen als Abfallprodukte an. Aber auch bei der Verarbei­ tung von Einjahrespflanzen ergeben sich große Mengen von faser­ haltigen Stoffen, wie dies beispielsweise in der Zuckerrohrin­ dustrie hinsichtlich der sog. Bagasse der Fall ist. Auch bei der Wiederverwertung von Altpapier sind große Mengen faserhal­ tiger Abfallstoffe mahltechnisch aufzubereiten.

Aus wirtschaftlichen Erwägungen muß die Aufbereitung dieser faserhaltigen Stoffe zu weiterverarbeitbaren Zwischenprodukten bei großen Durchsatzleistungen und geringem spezifischen Ener­ giebedarf erfolgen. Diese betrieblichen Bedingungen erfüllt im Prinzip die sog. Doppelstrom-Schlägermühle, bei der die Gutbe­ schickung in der axialen Mitte einer zylindrigen Mahlbahn er­ folgt, von wo aus der Gütstrom den zwischen den wirksamen Kan­ ten der Schlagplatten ünd der Mahlbahn gebildeten ringförmigen Mahlspalt unter Mitwirkung der vom Schlägerrotor verursachten Luftströmung auf zwei symmetrisch axial entgegengesetzten Schraubenbahnen nach außen passiert. Diese Arbeitsweise ergibt eine hohe Durchsatzleistung bei optimaler Ausnutzung der ge­ samten Mahlbahnfläche. Zudem kann hier durch die gezielte Wahl von Konstruktionsparametern, wie Mahlbahngestaltung, Mahlspalt­ weite, Schlagplattenanzahl und dergleichen, aber auch durch die Wahl geeigneter Betriebsparameter, wie Drehzahl des Schläger­ rotors oder Luftstrombeeinflussung, der Mahlprozeß so geführt werden, daß auf das Mahlgut nur mit soviel Energie eingewirkt wird, wie es für den angestrebten Zerkleinerungsgrad des je­ weiligen Gutes gerade ausreichend ist.

Eine solche Doppelstrom-Schlägermühle ist durch die DE-PS 19 09 022 bekannt geworden. Sie weist einen mit Schlagplatten be­ stückten Schlägerrotor auf, der von einer zylindrigen Mahlbahn konzentrisch umgeben ist und dessen die Schlagplatten tragenden Rotorscheiben in der axialen Rotormitte einen ringscheiben­ förmigen, axial beschickten Leitkanal bilden, der peripher auf die Mahlbahn ausmündet. Auf beiden Seiten der Mahlbahn sind entsprechend zylindrige Siebbahnen angeordnet, die für den an­ gestrebten Feinheitsgrad des Mahlgutes maßgebend sind.

Dieser Mühlentyp hat sich bei der Zerkleinerung zahlreicher Stoffarten zwar hervorragend bewährt, doch treten bei der Ver­ arbeitung von faserhaltigen Stoffen, die überlange und zudem dünne, also strang- oder bandförmige Gutanteile enthalten können, insbesondere bei feuchtem Aufgabegut, erhebliche Pro­ bleme auf, was die Verwendung dieses Mühlentyps auf dem technischen Spezialgebiet der Faserstoffaufbereitung, wenn überhaupt, nur mit zusätzlichen aufwendigen Maßnahmen ermöglicht.

So wirken bei der bekannten Doppelstrom-Schlägermühle die rück­ wärtigen Kanten der Schlagplatten, die den ringscheibenförmigen Leitkanal in seinem peripheren Ausmündungsbereich überbrücken, als Fänger für die besagten strangförmigen Gutanteile. Dadurch können sich, insbesondere bei feuchtem Aufgabegut, auf der Innenseite der Schlagplatten unregelmäßige Gutanhäufungen auf­ bauen, die exzentrische Wuchtmassen, sog. Unwucht, am Schläger­ rotor entstehen lassen, was einen unruhigen Lauf der Maschine zur Folge hat. Überdies setzt sich auf diese Weise der Schlä­ gerrotor allmählich und über seinen Umfang in unregelmäßiger Verteilung zu, so daß sich ein pulsierender Gutstrom bei ab­ nehmender Durchsatzmenge ergibt. Die bekannte Doppelstrom- Schlägermühle mußte daher zwecks Ausräumen des Schlägerrotors häufig stillgesetzt werden. Aber auch der Einbau von speziellen Räumelementen konnte, trotz eines erheblichen konstruktiven Aufwandes, hier keine befriedigende Abhilfe schaffen.

Zudem ist es bei der bekannten Doppelstrom-Schlägermühle nicht möglich, den Aufschließungsgrad der faserhaltigen Stoffe ge­ änderten Betriebsbedingungen, wie sie bei Zustandsänderung des Aufgabegutes oder infolge geänderter Anforderungen seitens der Weiterverarbeitung bedingt sein können, durch einfache Maß­ nahmen rasch anzupassen. Da die bei körnigem Mahlgut für die Bestimmung des Feinheitsgrades bewährten, beiderseits der Mahl­ bahn angeordneten, auswechselbaren Siebringe für faserhaltige Stoffe wegen Verstopfungsgefahr nicht brauchbar sind, konnte hier die Verweildauer des Gutes auf der Mahlbahn und damit sein Aufschließungsgrad nur durch Austausch der Mahlbahn gegen eine solche mit anderem Winkelverlauf der Mahlbahnrippen beeinflußt werden. Das war nicht nur kostenträchtig in der Anschaffung und zeitraubend bei der Umrüstung, sondern erforderte auch einen hohen empirischen Kenntnisstand des Bedienungspersonals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Arbeits­ prinzip der Doppelstrom-Schlägermühle auch für die faserscho­ nende Aufbereitung von faserhaltigen Stoffen brauchbar zu machen, und zwar sowohl hinsichtlich einer störungsfreien Gut­ einspeisung als auch bezüglich eines problemlosen, den Auf­ schließungsgrad in einfacher weise beeinflußbaren Gutaustrages.

Diese Aufgabe wird, augehend von der durch die DE-PS 19 09 022 bekannt gewordenen Doppelstrom-Schlägermühle, durch die im Pa­ tentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Unterbrechung der Schlagwerkzeuge im peripheren Ausmündungsbereich des ringschei­ benförmigen Leitkanals wird eine völlig freie Gutpassage zur Mahlbahn geschaffen, die sicherstellt, daß sich dort keine Gutanhäufungen mehr aufbauen können. Zudem bilden die beidseitig an den Stirnseiten der Mahlbahn anliegenden Stauringe ringförmige, einbautenfreie Sichtkammern, die auch einen störungsfreien und dennoch hinsichtlich des Auf­ schließungsgrades in einfacher Weise beeinflußbaren Gutaustritt gewährleisten.

Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen:
Anspruch 2 kennzeichnet eine konstruktive Gestaltungs­ möglichkeit für den Schlägerrotor, die es baulich ermöglicht, die Schlagwerkzeuge im Ausmündungsbereich des ringschei­ benförmigen Leitkanals erfindungsgemäß zu unterbrechen.

Da gemäß Anspruch 3 die Breite der Unterbrechung der aus Schlagplatten bestehenden Schlagwerkzeuge nur einen Bruchteil der Weite des ringscheibenförmigen Leitkanals beträgt, büßen die Schlagplatten durch die Unterbrechung nur einen kleinen Teil ihrer wirksamen Kanten ein, wobei die an den Schlagplatten rückseitig vorgesehenen Schrägen zudem dafür sorgen, daß sich hier keine Gutablagerungen bilden können.

Durch die gemäß Anspruch 4 in den ringscheibenförmigen Leit­ kanal hineinragende Streuscheibe erhalten die pneumatisch ein­ getragenen Gutteile zusätzliche tangentiale Bewegungsimpulse, durch die sie gezielt in den Bereich der Mahlbahn geschleudert werden.

Dieser gezielte Schleudereffekt kann noch dadurch gesteigert werden, daß die Streuscheibe gemäß Anspruch 5 in periphere Sek­ toren unterteilt ist, die wahlweise aus der Scheibenebene herausbiegbar und in sich verwindbar sind.

Ragt gemäß Anspruch 6 die Mahlbahn beidseitig über die Schlag­ platten hinaus, so erfahren die beiden von den Stauringen ge­ bildeten Sichtkammern eine dementsprechende axiale Verbrei­ terung.

Die im Anspruch 7 gekennzeichnete Anstellbarkeit der Stauringe mittels außerhalb des Maschinengehäuses arretierbarer Stell­ glieder dient zugleich auch als axiale Halterung der zwecks Mahlbahnwechsel aus dem Gehäuse in Achsrichtung hydraulisch ausschiebbaren Mahlbahn.

Durch die gemäß Anspruch 8 innerhalb des Mühlengehäuses in Be­ reitstellung gehaltenen zusätzlichen Stauringe besteht die Möglichkeit, die Sichtwirkung und damit den Aufschließungs­ grad auch während des Betriebes stufenweise zu beeinflussen.

Da erfindungsgemäß die an den beiden Stirnseiten der Mahlbahn angeordneten Stauringe die Sichtung und damit die Beeinflussung der Verweildauer des Gutes auf der Mahlbahn bewirken, kann die Mahlbahn nunmehr gemäß Anspruch 9 mit axial gerichteten, aus­ wechselbaren Leisten, Rippen oder dergleichen besetzt sein, was nicht nur die Gestehungskosten der Mahlbahn reduziert, sondern auch Ausbesserungsarbeiten an ihr erheblich vereinfacht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ gestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäß gestaltete Doppelstrom- Schlägermühle in axialer Schnittdarstellung;

Fig. 2 eine Einzelheit am Schlägerrotor in Ansicht A der Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit im Bereich der Mahlbahn im ver­ größerten Maßstab.

Das Mühlengehäuse 1 weist an seiner vorderen Stirnseite eine ausschwenkbare Tür 2 auf, in der ein Einlaufstutzen 3 für das pneumatisch zugeführte Gut angebracht ist, der innerhalb des Gehäuses 1 in einen sich erweiternden Verteilkonus 4 übergeht.

In dem Gehäuse 1 ist an der rückseitigen Gehäusewand ein Schlägerrotor 5 fliegend gelagert. Er besteht aus einer Rotor­ nabe 6, die mit der Antriebswelle 7 drehfest verbunden ist. An der Rotornabe 6 ist eine Nabenscheibe 8 befestigt, die mit einer inneren Ringscheibe 9 und mit zwei äußeren Ringscheiben 10 mittels Ankerschrauben 11 und Distanzbuchsen 12 verbunden ist.

Die Nabenscheibe 8 und die drei Ringscheiben 9 und 10 sind an ihrem Umfang mit Schlagplatten 13 bestückt, deren äußeren Kanten mit einer stationären Mahlbahn 14 zusammenwirken, die den Schlägerrotor 5 mit einem Mahlspalt a konzentrisch umgibt.

Die Nabenscheibe 8 bildet mit der inneren Ringscheibe 9 einen ringscheibenförmigen Leitkanal 15, der eine axiale Weite b aufweist und in dessen zentralen Bereich der Verteilkonus 4 einmündet. Der Leitkanal 15 mündet in seinem peripheren Bereich auf die axiale Mitte der Mahlbahn 14 aus, die mit gleichmäßig über ihren Umfang verteilten achsparalell verlaufenden Leisten oder Rippen 16 besetzt ist.

In dem peripheren Ausmündungsbereich des Leitkanals 15 sind die Schlagplatten 13 auf einer Breite c unterbrochen und dort rückseitig mit entsprechenden Schrägen 17 versehen. Außerdem ist im Zentralbereich des Leitkanals 15 eine Streuscheibe angeordnet, die auf der Rotornabe 6 befestigt ist. Die Streuscheibe 18 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in ihrem äußeren Bereich in Sektoren 19 unterteilt, die wahlweise um ihre Sehnen 20 aus der Scheibenebene herausbiegbar und in sich verwindbar sind.

An den beiden Stirnseiten der stationären Mahlbahn 14 liegen Stauringe 21 und 26 an, die eine Staurandhöhe h aufweisen und demzufolge mit den beiden äußeren Bereichen der Mahlbahn 14 und den beiden äußeren Ringscheiben 10 des Schlägerrotors 5 zwei ringförmige Sichtkammern 22 bilden, die eine axiale Erstrec­ kung d aufweisen und in denen die über die äußeren Ringscheiben 10 seitlich hinausragenden Schlagplatten 13 zusätzlich als Sichterflügel fungieren. Der antriebsseitige Stauring 21 ist mit mehreren am Umfang verteilten Stellgliedern 23 versehen, die durch die Wand des Gehäuses 1 hindurchgeführt und mittels Kontermuttern 24 an außerhalb des Gehäuses vorgesehenen Stegen 25 arretierbar sind.

Ein zweiter Stauring 21′ mit höherem Staurand h′ ist an der an­ triebsseitigen Innenwand des Gehäuses 1 in Bereitstellung gehalten; er ist ebenfalls mittels Stellgliedern 23′ an den Stegen 25 arretiert. Somit kann er, wie in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet, zusätzlich an den ersten Stauring 21 angestellt werden, wenn eine höhere Trennschärfe der Sichtung gefordert ist.

Auf der Einlaufseite dienen zum Anstellen des dortigen Stau­ ringes 26 an die dortige Stirnseite der Mahlbahn 14 Hal­ terungsbolzen 27, die an der Innenseite der Gehäusetür 2 auswechselbar angeschraubt sind. Da hier ein Stauringaustausch bei geöffneter Tür 2 ohne weiteres möglich ist, braucht an deren Innenwand kein zusätzlicher Stauring in Bereitstellung gehalten zu werden. Im Prinzip ist dies aber auch hier möglich, wenn die Beeinflussung des Sichteffekts während des Betriebes erwünscht ist.

Beiderseits der beiden Sichtkammern 22 befinden sich ringför­ mige Austragskammern 28, die mit dem gemeinsamen Gutauslaß 29 in räumlicher Verbindung stehen.

Die erfindungsgemäß gestaltete Doppelstrom-Schlägermühle ar­ beitet wie folgt:
Unter Mitwirkung des vom Schlägerrotor 5 verursachten Venti­ lationseffekts wird das faserhaltige Material durch den Einlaufstutzen 3 der Schlägermühle pneumatisch zugefördert, wo es durch den sich erweiternden Verteilkonus 4 in den scheiben­ förmigen Leitkanal 15 gelangt. Hier trifft es auf die Streu­ scheibe 18, von der es mit zusätzlichem mechanischen Impuls tangential in Richtung auf die axiale Mitte der Mahlbahn abgeschleudert wird. Infolge der im Ausmündungsbereich des Leitkanals 15 vorgesehenen Unterbrechung c der Schlagplatten 13 sowie ihrer abgeschrägten rückseitigen Kanten 17 gelangt der gesamte Gutstrom, also auch die erwähnten verstopfungs­ trächtigen strang-, band- oder fadenförmigen Gutanteile ungehindert in den mittleren Bereich der Mahlbahn 14. Von hier aus teilt sich dann der Gutstrom in zwei pneumatisch in entgegengesetzte Achsrichtungen bewegte Teilströme auf. Dabei überlagert sieh der von der Luftströmung bewirkten axialen Bewegungskomponente die von den Sehlagplatten 13 verursachte Rotationskomponente, so daß sich die beiden Teilströme auf entgegengerichteten Schraubenbahnen durch den von den wirksamen Kanten der Schlagplatten 13 und der zylindrigen Mahlbahn 14 begrenzten ringförmigen Mahlspalt a hindurch bewegen. Sie passieren dabei Reibungs-, Scher- und Turbulenzzonen großer Intensität, die dadurch entstehen, daß die wirksamen Kanten der Schlagplatten 13 sich mit hoher Geschwindigkeit an den Leisten oder Rippen 16 der Mahlbahn 14 im Mahlspaltabstand a vorbeibewegen. Die hier herrschenden energiereichen Scher- und Reibungskräfte bewirken bei den in dichter Packung den Mahl­ spalt a passierenden Gutpartikel vorwiegend autogene Zer­ kleinerungseffekte, die sie hauptsächlich faserparallel zer­ teilen, so daß sehr schmale, schlanke Späne oder Splitter entstehen, deren Faserstruktur jedoch weitgehend unbeschädigt bleibt.

Nach Passieren des Mahlspaltes verwehren die an den beiden Stirnseiten der Mahlbahn 14 anliegenden Stauringe 21 und 26 den auf diese Weise erzeugten faserigen Splittern den freien axialen Austritt, wobei sie den beiden dort schraubenförmig ankommenden Gutströmen nunmehr spiralförmige, radial nach innen tendierende Bewegungsbahnen aufzwingen. Auf diesen Spiral­ bahnen stellt sich, wie von der Theorie der Windsichtung her bekannt, ein Gleichgewichtszustand zwischen den auf die Gutpar­ tikel wirkenden Zentrifugalkräfte einerseits und den Schlepp­ kräften andererseits ein. Infolge Reduzierung der Partikelgröße bei der Zerkleinerung nehmen die vom Partikelvolumen ab­ hängigen Zentrifugalkräfte naturgesetzlich etwa in der dritten Potenz ihrer Größe ab und somit rascher als die von der "Schattenfläche" der Partikel abhängigen Schleppkräfte, die nur etwa in der zweiten Potenz abnehmen. Das hat zur Folge, daß mit fortschreitendem Zerkleinerungsgrad die von der Luftströmung auf die partikel wirkenden Schleppkräfte die Zentrifugalkräfte allmählich übersteigen. Demzufolge werden die splitterförmigen Teilchen durch die auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte nur so lange im Mahlbahnbereich gehalten, bis sie auf eine Größe reduziert sind, bei der die Schleppkraft die Zentrifugalkraft überwiegt. Erst dann werden sie von der in den beiden Sichtkammern 22 herrschenden Spiralströmung mitgenommen und über den Staurand der Stauringe 21 und 26 hinweg in die beiden seitlichen Austragskammern 28 ausgetragen, von wo sie dann in den gemeinsamen Gutauslaß 29 gelangen.

Wird infolge Wechsel des Aufgabegutes oder bei geänderten An­ forderungen seitens der Weiterverarbeitung eine kleinere Par­ tikelgröße oder eine höhere Trennschärfe gefordert, so kann der auf der Innenseite des Gehäuses 1 in Bereitstellung gehaltene zweite Stauring 21′ mit höherem Staurand h′ mittels seiner Stellglieder 23′ zusätzlich an den ersten Stauring 21 ange­ stellt werden.

Claims (9)

1. Doppelstrom-Schlägermühle, insbesondere zur Aufbereitung von faserhaltigen Stoffen zu weiterverarbeitbaren Zwischen­ produkten durch faserparallelen Aufschluß, mit im wesent­ lichen axialem Guteinlaß, deren mit Schlagwerkzeugen bestückter Schlägerrotor von einer zylindrigen Mahlbahn im Mahlspaltabstand konzentrisch umgeben ist und dessen die Schlagwerkzeuge tragenden Rotorscheiben in der axialen Rotormitte einen ringscheibenförmigen Leitkanal bilden, der peripher auf die Mahlbahn ausmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die nahezu die gesamte Breite der Mahlbahn (14) beaufschlagenden Schlagwerkzeuge (13) peripheren Ausmündungsbereich des ringscheibenförmigen Leitkanals (15) unterbrochen sind und daß an die beiden Stirnseiten der Mahlbahn (14) mindestens je ein sich mit seiner Staurandhöhe (h) radial nach innen erstreckender Stauring (21, 26) in Achsrichtung anstellbar ist.

2. Schlägermühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlagwerkzeuge (13) tragenden Scheiben des Schlägerrotors (5) aus einer mit der Rotornabe (6) fest verbundenen Nabenscheibe (8), aus einer inneren Ringscheibe (9) und aus zwei äußeren Ringscheiben (10) bestehen, die mittels Ankerschrauben (11) und Distanzbuchsen (12) miteinander verbunden sind, wobei die Nabenscheibe (8) und die innere Ringscheibe (9) den ringscheibenförmigen Leitkanal (15) bilden.

3. Schlägermühle nach Ansprueh 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schlagwerkzeuge aus Schlagplatten (13) be­ stehen, deren Unterbrechungsbreite (c) maximal 1/5 der Weite (b) des ringscheibenförmigen Leitkanals (15) beträgt, wobei dort die rückwärtigen Kanten der Schlagplatten (13) mit Schrägen (17) versehen sind, die von den Innenseiten der beiden den ringscheibenförmigen Leitkanal (15) bildenden Rotorscheiben (8, 9) ausgehen.

4. Schlägermühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den ringscheibenförmigen Leitkanal (15) eine auf der Rotornabe (6) angebrachte Streuscheibe (18) hineinragt.

5. Schlägermühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuscheibe (18) in periphere Sektoren (19) unterteilt ist, die um ihre Sehnen (20) aus der Scheibenebene her­ ausbiegbar und/oder in sich verwindbar sind.

6. Schlägermühle nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlbahn (14) beidseitig über die Schlagplatten (13) hinausragt.

7. Schlägermühle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an die beiden Stirnseiten der Mahlbahn (14) anstellbaren Stauringe (21) mit Stellgliedern (23) versehen sind, mittels denen sie in Achsrichtung verschiebbar sind und an außerhalb des Mühlengehäuses vorgesehenen Stegen (25) arretierbar sind.

8. Schlägermühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens je ein zusätzlicher Stauring (21′) mit höherem Staurand (h′) an der Innenwand des Gehäuses (1) in Be­ reitstellung gehalten ist, der ebenfalls mittels Stell­ gliedern (23′) an den jeweils nächst innerem Stauring anstellbar ist.

9. Schlägermühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mahlbahn (14) mit achspa­ rallelen, auswechselbaren Leisten oder Rippen (16) besetzt ist.