-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Schleifelement gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, das an der Außenfläche eines
Rahmens eines Schleifsteins anordbar ist, der beim Zerfasern von
Holz verwendet wird, wobei das Schleifelement zumindest ein Schleifsegment
aufweist, das aus einem keramischen Schleifmaterial hergestellt
ist, und ein Befestigungselement aufweist, um das Element zu befestigen.
Ein derartiger Schleifstein zum Zerfasern von Holz hat einen zylindrischen
Rahmen, Schleifsegmente, die aus einem keramischen Schleifmaterial hergestellt
sind und an dem Außenumfang
des Schleifsteins angeordnet sind, und eine Welle, um die der Schleifstein
angeordnet ist, um während
des Schleifens gedreht zu werden.
-
Holz
wird typischer Weise mittels Schleifmaschinen in Fasern zerrieben,
wobei Holzscheite gegen die Fläche
eines drehenden Schleifsteins gedrückt werden. Wasser wird gleichzeitig
eingesprüht, um
den Schleifstein zu reinigen und zu kühlen. Der Stein bewirkt, dass
die Holzfasermatrix vibriert, wonach die Holzfasern von den Holzscheiten
gelöst werden,
um eine Pulpensuspension vorzusehen.
-
Der
Rahmen des Schleifsteins ist herkömmlicherweise aus Beton hergestellt,
aber Stahlrahmen wurden ebenso entwickelt. Eine Schleiffläche des Schleifsteins
besteht aus separaten Keramikschleifsegmenten, die an dem Rahmen
angebracht sind. Die Schleifsegmente sind durch verschiedene Mechanismen
angebracht, die jedes Segment separat gegen den Außenumfang
des Schleifsteins drücken. Beim
Gebrauch sind die Schleifsegmente einer Kraft ausgesetzt, die parallel
zu der Tangente des Schleifsteins wirkt und dazu neigt, die Segmente
abzulösen. Des
Weiteren setzt jeder drehende Schleifstein jedes Segment einer Zentrifugalkraft
aus, weshalb die Segmente fest befestigt sein müssen.
-
Aufgrund
unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten
des keramischen Segments, des Rahmens des Schleifsteins und der
Befestigungsbolzens lehrt der Stand der Technik Befestigungsbolzen, die
verwendet werden können,
um variierende Abmessungen auszugleichen, die von Änderungen
bei der Temperatur resultieren. Jedoch sind derartige Bolzen eher
kompliziert und deshalb auch teuer. Des Weiteren ist es möglich, halb
kugelförmige
Scheiben zwischen dem Bolzen und dem Segment zu platzieren, so dass
die von der Befestigung resultierenden Spannungen gleichmäßiger in
dem keramischen Segment verteilt werden und das Segment ist somit dazu
im Stande, den Befestigungskräften
zu widerstehen. Ein weiteres Problem mit den Anordnungen ist, dass
die Befestigungskräfte
das keramische Segment einer Kompressionsspannung aussetzen, die das
Segment gewöhnlich
von unterhalb der Scheibe brechen. Es ist deshalb erforderlich,
die Befestigungskraft zu beschränken,
was in einigen Fällen dazu
führen
kann, dass das Segment unzureichend befestigt ist. Während des
Schleifens beginnt ein derart lockeres Segment zu vibrieren und
wird beschädigt.
Die beim Schleifen verwendeten Keramikmaterialien sind hoch abnutzungsresistent
und hart, jedoch spröde.
Jedoch können
in der Praxis Schleifsegmente nicht aus einem widerstandsfähigeren
Keramikmaterial hergestellt werden, da das bei dem Schleifen von
Holz verwendete Keramikmaterial eine bestimmte Art und ausreichend
porös sein
muss, um einen gewünschten
Schleifeffekt vorzusehen. Auch machen es Qualitätseigenschaften, die für die mechanische
Pulpe eingestellt sind, erforderlich, die keramischen Schleifmaterialien
zu verwenden.
-
Noch
ein weiteres Problem mit den Schleifsegmenten ist, dass das Austauschen
der Segmente schwierig und langsam ist.
-
Die
DE 43 04 128 A1 offenbart
ein gattungsbildendes Schleifelement, das an der Außenseite
eines Rahmens eines Schleifsteins anordbar ist, der beim Zerfasern
von Holz verwendet wird, und hat zumindest ein Schleifsegment, das
aus einem keramischen Schleifmaterial hergestellt ist, eine Befestigungseinrichtung
zum Befestigen des Segments, einen Befestigungsrahmen mit einer
ersten Fläche
und einer zweiten Fläche,
die der ersten Fläche
entgegengesetzt liegt, wobei die erste Fläche an dem Rahmen des Schleifsteins
anordbar ist, wobei der Befestigungsrahmen des Schleifelements mit
einer Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Elements an dem
Rahmen des Schleifsteins versehen ist, wobei die Befestigungseinrichtung
zum Befestigen des Segments ein Haftmittel ist, wobei das Schleifsegment
an der zweiten Fläche
des Befestigungsrahmens befestigt ist und wobei die zweite Fläche im Wesentlichen
abgedeckt ist. Ein derartiges Schleifelement ist in der
DE 43 04 128 A1 offenbart.
-
Es
ist die Aufgabe der Erfindung ein derartiges Schleifelement weiter
zu entwickeln.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Schleifelement mit den Merkmalen von Anspruch
1 gelöst.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
-
Ferner
ist ein Schleifstein gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang
des Schleifsteins mit im Wesentlichen angrenzenden Schleifelementen
versehen ist, die eine Schleiffläche
des Steins bilden, dass jedes Schleifelement einen im Wesentlichen
planaren Befestigungsrahmen mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche aufweist,
die der ersten Fläche
entgegengesetzt liegt, wobei die erste Fläche an dem Rahmen des Schleifsteins
angeordnet ist, dass zwei oder mehr Schleifsegmente mittels einem
Haftmittel an der zweiten Fläche
des Befestigungsrahmens befestigt sind, derart dass die Schleifsegmente
zusammen im Wesentlichen die gesamte zweite Fläche des Schleifelements abdecken
und eine Schleiffläche
ausbilden, und dass das Schleifelement an dem Rahmen des Schleifsteins
durch Befestigungseinrichtungen befestigt ist, die in dem Befestigungsrahmen
vorgesehen sind.
-
Gemäß einer
Grundidee der Erfindung sind zwei oder mehrere Schleifsegmente,
die aus einem keramischen Schleifmaterial hergestellt sind, mittels eines
Haftmittels an dem Befestigungsrahmen des Schleifelements angebracht,
um eine Schleiffläche des
Elements auszubilden. Der Bereich eines einzelnen Schleifsegments
ist kleiner als der Bereich des Befestigungsrahmens, weshalb mehrere
Schleifsegmente benötigt
werden, um die Außenfläche des
Befestigungsrahmens abzudecken. Der Befestigungsrahmen ist ein vorzugsweise
im Wesentlichen planares Element. Auf diese Art und Weise ausgebildete Schleifelemente
werden angrenzend aneinander an dem Außenumfang des Rahmens des Schleifsteins positioniert,
um eine gewünschte
Schleiffläche
auszubilden. Jedes Element ist durch eine oder mehrere Befestigungseinrichtungen
an dem Rahmen des Steins befestigt. Da das Schleifelement mehrere
kleinere und leichtere Schleifsegmente als vorher aufweist, ist
die auf ein einzelnes Segment wirkende Zentrifugalkraft kleiner
als bei den Anordnungen des Stands der Technik. Des Weiteren sind
kleinere Segmente einfacher herzustellen als große Segmente, da kleine Segmente
beim Brennen des Keramikmaterials nicht derart hohen Spannungen
ausgesetzt sind, wie große
Segmente. Entsprechend können
bei kleinen Segmenten Änderungen
bei der Temperatur während
einer Verwendung und die daraus resultierenden Spannungen besser
gesteuert werden. Auch ist der Befestigungsbereich der Segmente
bezüglich des
Gewichts der Segmente größer als
vorher, was eine starke Befestigung des Segments garantiert. Verglichen
mit Schleifsegmenten, die einzeln befestigt wurden, kann das erfindungsgemäße Schleifelement
in einer im Wesentlichen schnelleren und leichteren Art und Weise
eingebaut werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine ausreichend
hohe Befestigungskraft ausgewählt
werden kann, ohne einem Risiko eines Schadens an dem Keramiksegment.
-
Des
Weiteren ist eine Grundidee eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, dass der Befestigungsrahmen des Schleifelements aus Kunststoff
hergestellt ist. Der Befestigungsrahmen kann auch mit einer festen
Befestigungshülse
versehen sein, die aus Metall oder dergleichen hergestellt ist,
die in Verbindung mit einer Befestigungsöffnung des Schleifelements
angeordnet ist und die Befestigungskraft eines Befestigungsbolzens
zu dem Rahmen des Schleifsteins überträgt. Es ist
daher möglich,
eine ausreichend hohe Befestigungskraft ohne eines Risikos eines
Beschädigens
des Kunststoffrahmens auszuwählen.
Der Kunststoffrahmen kann rasch und kostengünstig, beispielsweise durch
Gießen,
hergestellt werden. Der Kunststoffbefestigungsrahmen ist ebenfalls
leicht und somit während
der Montage leicht zu handhaben. Darüber hinaus, da der Befestigungsrahmen
leicht ist, ist er einer niedrigeren Zentrifugalkraft ausgesetzt,
was die Belastung der Befestigungseinrichtungen reduziert.
-
Noch
eine weitere Grundidee eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ist,
dass der Schleifstein aus zumindest zwei Schleifelementen ausgebildet
ist. Ein Schleifelement kann aus diesem Grund ausreichend stark
hergestellt sein, selbst wenn das Element aus kleinen Segmenten
besteht. Die erfindungsgemäßen Segmente
werden so fest an kleinen Schleifelementen befestigt, wie an großen Schleifelementen.
Diese Anordnung fördert verglichen
mit dem Austausch der vorherigen kleinen Schleifsegmente im Wesentlichen
den Austausch von Elementen.
-
Es
ist zu beachten, dass sich bei der Anmeldung der Ausdruck „Schleifstein" auf den Rahmen des
Steins und die Baugruppe der Schleifelemente und Befestigungseinrichtungen,
die daran angebracht sind, bezieht.
-
Die
Erfindung wird detaillierter in den beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen
-
1 schematisch
ein Schleifgerät
zeigt, bei dem ein Schleifsegment gemäß der Erfindung verwendet werden
kann,
-
2 eine
schematische Endansicht eines Schleifsteins des Stands der Technik
ist,
-
3 eine
schematische Seitenansicht eines Teils des Schleifsteins des Stands
der Technik ist,
-
4 eine
schematische Draufsicht eines Schleifelements gemäß der Erfindung
ist, die 5 bis 9 schematische
Schnittansichten von Schleifelementen gemäß der Erfindung sind, die von der
Richtung des Steinschafts betrachtet werden, und
-
10 eine
schematische Endansicht eines Schleifsteins gemäß der Erfindung ist.
-
1 zeigt
ein Schleifgerät,
um mittels eines drehenden zylindrischen Schleifsteins 2 Fasern
von Holzscheiten 1 oder einem anderen ähnlichem Holzmaterial abzulösen. Die
Holzscheite 1 werden durch Zuführeinrichtungen, wie beispielsweise
Zuführzylinder 3,
von einer Zuführkammer 4 gegen
die Außenfläche des
Schleifsteins 2 gedrückt.
Wasser wird gleichzeitig von Düsen 6 zu
einer Schleifkammer 5 zugeführt. Die Faser, die von den
Holzscheiten abgelöst
wurde, sammelt sich mit dem gesprühten Wasser in einer Schleifvertiefung 7 bei
dem unteren Teil der Schleifkammer und wird von dort zu nachfolgenden Verarbeitungsschritten
geführt.
Es ist selbstverständlich,
dass das Schleifgerät
einem Fachmann vollständig
bekannt ist, weshalb der Aufbau und ein Betrieb von diesem hierin
nicht detaillierter beschrieben werden muss.
-
2 zeigt
in einer vereinfachten Art und Weise einen Schleifstein 2 des
Stands der Technik, der sich um eine Welle 8 dreht. Der
Schleifstein hat einen zylindrischen Rahmen 9, vorzugsweise
aus Metall, wobei dessen Außenumfang
mit einzelnen Schleifsegmenten 10 versehen ist, die typischerweise
aus Keramik, einem geeigneten Keramikgemisch oder einem anderen
entsprechenden Material hergestellt sind, und angrenzend aneinander
positioniert sind. Die Segmente bilden somit eine Schleiffläche 30 des
Schleifsteins, der Holz bearbeitet. 3 ist eine
Seitenansicht eines Teils des Schleifsteins. Die Segmente sind typischerweise
eher groß und
schwer und daher hat sich herausgestellt, dass ein Anbringen der
Segmente fest an den Rahmen des Schleifsteins schwierig ist. Wenn
aus irgendeinem Grund während
des Betriebs ein großes
und schweres Segment von dem Schleifstein abgelöst wird, kann dieses an dem
Schleifgerät
einen beträchtlichen
Schaden erzeugen und ein Sicherheitsrisiko hervorrufen. Des Weiteren,
da jedes Segment einzeln an dem Schleifstein befestigt wird, ist
es schwierig, die Segmente auszutauschen.
-
4 ist
eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Schleifelements 11.
Das in der Figur gezeigte Schleifelement ist viereckig, aber es
ist klar, dass die Form und die Abmessung des Schleifelements in
jeder Situation variieren kann. Das Schleifelement hat einen im
Wesentlichen planaren Befestigungsrahmen 12, dessen erste
Fläche 14 an
dem Rahmen 9 des Schleifsteins positioniert ist, und wobei
die zweite, entgegengesetzte Fläche 13 des
Befestigungsrahmens mit einer ausreichenden Anzahl an Schleifsegmenten 10 versehen
ist, die befestigt sind, um im Wesentlichen die gesamte zweite Fläche des
Elements abzudecken, wodurch sie zusammen die Schleiffläche des
Elements ausbilden. Der Bereich der zweiten Fläche 13 des Befestigungsrahmens
ist größer als
der Bereich eines einzelnen Schleifsegments 10, weshalb
mehrere, typischerweise 5 bis 10 Schleifsegmente, pro einzelnem
Schleifelement erforderlich sind. Jedes Segment ist aus Keramik
oder einem entsprechenden Material hergestellt, das zum Schleifen
geeignet ist. Die Figur zeigt viereckige Segmente, aber es ist klar,
dass die Form und die Abmessung der Segmente von Fall zu Fall geeignet ausgewählt werden
kann. Wenn erforderlich kann das Schleifelement Segmente mit verschiedenen Größen aufweisen.
Die Verbindungsstellen zwischen den Segmenten sind vorzugsweise
an verschiedenen Stellen positioniert, wenn sie in zumindest einer Richtung
betrachtet werden, wie es in der Figur gezeigt ist. Die Verbindungen
zwischen den Segmenten tragen die Holzfaser mit sich, die während eines Schleifens
abgelöst
wurde, und deshalb braucht die Schleiffläche der Segmente nicht mit
Nuten versehen zu sein.
-
Die
Schleifsegmente sind mittels einem Haftmittel 15 an der
zweiten Fläche
des Befestigungsrahmens befestigt, weshalb die Segmente weder mit
Befestigungsöffnungen
versehen werden brauchen, noch mechanische Befestigungsmittel benötigen. Das
Haftmittel kann jedes geeignete Kunststoffmaterial sein, wie beispielsweise
Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherimid (PEI), Vinylesterpolyurethan (VEUH),
Vinylester (VE), Polyurethan (PUR), Polystyren (PS), Polyamid (PA)
und Epoxidharze. Das Haftmittel kann auch aus einem Gemisch von
Polyurethan (PUR) und Polyester, oder einem Gemisch anderer Harze,
beispielsweise einem Hybridharz bestehen. Falls erforderlich kann
das Haftmittel mit Fasern verstärkt
sein oder Füllstoffe
enthalten. Die Faserverstärkung
kann aus jedem geeigneten Fasermaterial bestehen, wie beispielsweise
einem Glasfaservlies oder einem Glasfasernetz, einer Stapelglasfaser,
einer Glaskurzfaser, Kevlar, einer Karbonfaser oder einem anderen
geeigneten Fasermaterial. Der Füllstoff kann
Aluminiumoxid, Quarzsand, Kaolin, Talk oder ein anderer geeigneter
Füllstoff
sein. Es ist ebenfalls möglich,
beispielsweise Metalllötmittel
oder verschiedene Betonarten als Verbindungsmittel zu verwenden.
-
Zusätzlich zu
dem Haftmittel 15, das als ein Haftmittel zwischen dem
Segment 10 und dem Befestigungsrahmen 12 wirkt,
kann die Kunststoffschicht an Haftmittel auch eine Vibration und
Stoßlasten
an dem Unterteil der Segmente dämpfen.
Des Weiteren kann die Schicht an Haftmittel variierende Abmessungen
ausgleichen, die von der Wärmeausdehnung
des Segments und des Befestigungsrahmens herrühren. Wie es in den 5 und 6 gezeigt
ist, kann ein Teil der Querseiten der Segmente auch mit Schichten
eines Haftmittels versehen sein, beginnend von dem unteren Teil
der Segmente.
-
Die 5 und 6 zeigen,
dass die zweite Fläche 13 des
Befestigungsrahmens gekrümmt
ist. Die erste Fläche 14 des
Befestigungsrahmens ist gerade oder ist alternativ gekrümmt und
entspricht der Form des Rahmens 9 des Schleifsteins. Bei
dem ersten Fall ist der Außenumfang
des Rahmens des Steins zum Befestigen der Elemente mit planaren Flächen versehen,
die parallel zu der Welle des Steins liegen. Eine oder mehrere Befestigungsöffnungen 16 erstrecken
sich durch den Befestigungsrahmen und Befestigungsbolzen 17 werden
durch die Öffnungen
zugeführt,
um das Schleifelement 11 an dem Rahmen des Schleifsteins
zu befestigen. In 5 ist der Rahmen des Schleifelements
aus Stahl, Beton oder einem ähnlichen
Material hergestellt, das dazu im Stande ist, die Befestigungskräfte aufzunehmen.
Des Weiteren kann der Befestigungsrahmen mit einem Gewinde versehen
sein und der Befestigungsbolzen wird von der Seite des Steinrahmens eingeschraubt.
Andere Befestigungsmittel, wie beispielsweise geeignete Keilmechanismen,
können auch
verwendet werden.
-
In 6 ist
der Befestigungsrahmen 12 des Schleifelements aus Kunststoff,
wie beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherimid (PEI),
Vinylesterpolyurethan (VEDUH), Vinylester (VE), Polyurethan (PUR),
Polystyren (PS), Polyamid (PA) und Epoxidharzen hergestellt. Der
Kunststoffbefestigungsrahmen ist auch mit Befestigungshülsen 18 versehen,
die aus Metall oder einem anderen festen Material hergestellt sind,
die mit den Befestigungsöffnungen 16 übereinstimmen,
wobei die Befestigungsbolzen 17 durch die Befestigungshülsen angeordnet sind.
Der Befestigungsbolzen befestigt die Befestigungshülse an dem
Rahmen des Schleifsteins, weshalb der Kunststoffbefestigungsrahmen
keinen erheblichen Kompressionsspannungen ausgesetzt ist, die von
dem Befestigen resultieren. Die Befestigungshülse kann ein separates Element
sein, das an Ort und Stelle eingebaut wird, nachdem der Befestigungsrahmen
gegossen wurde. Alternativ ist die Befestigungshülse in der Form angeordnet
und der Befestigungsrahmen wird um diese gegossen, so dass die Hülse in dem
Rahmen integriert ist. In solch einem Fall kann die Befestigungshülse mit
Vorsprüngen 19 versehen
sein, die sicherstellen, dass die Hülse richtig an dem Plastikmaterial
befestigt ist. Des Weiteren, da der Befestigungsbolzen und die Befestigungshülse vorzugsweise
aus dem gleichen Material hergestellt sind, welches typischerweise
Stahl ist, ist die Wärmeausdehnung
unter Kontrolle und keine teueren Spezialbolzen sind erforderlich,
um die variierenden Abmessungen auszugleichen. Es ist auch möglich, sowohl
die Befestigungshülse,
als auch die Schleifsegmente in der Form anzuordnen und danach den
Befestigungsrahmen aus dem Kunststoffmaterial zu gießen. Das
Kunststoffmaterial des Befestigungsrahmens wirkt somit als Haftmittel,
das die Segmente mit dem Befestigungsrahmen verbindet. Die Gussart
kann beispielsweise Druckguss sein.
-
7 zeigt,
dass die erste Fläche 14 des
Befestigungsrahmens des Schleifelements gekrümmt sein kann, wenn der Rahmen 9 des
Schleifsteins zylindrisch ist. 8 zeigt
ferner eine oder mehrere Vorsprünge 50,
die an der ersten Fläche
des Befestigungsrahmens ausgebildet sind und in einer Ausnehmung
angeordnet sind, die in dem Rahmen 9 des Schleifsteins
ausgebildet ist, so dass die Kräfte,
die auf das Schleifelement wirken, wie beispielsweise Scherkräfte, über den
Vorsprung zu dem Rahmen des Schleifsteins übertragen werden. Ein derartiger auf
den Formen basierender Sperrmechanismus verhindert auch, dass sich
das Schleifelement bezüglich des
Rahmens des Schleifsteins dreht. Deshalb wird die Befestigungseinrichtung
des Schleifelements keinen derart hohen Spannungen ausgesetzt sein,
und die Befestigung wird fest sein. Alternativ kann die erste Fläche des
Schleifelements eine oder mehrere Ausnehmungen 51 aufweisen,
und die Außenfläche des
Rahmens 9 des Steins ist daher mit geeigneten Vorsprüngen versehen. 10 ist
eine Endansicht eines Schleifsteins gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei der Rahmen 9 des Schleifsteins zylindrisch
ist und die Schleiffläche
aus zwei Schleifelementen 11 ausgebildet wird, die an dem Außenumfang
des Steins angeordnet sind.
-
Die
Zeichnungen und die zugehörige
Beschreibung sind nur zum Zwecke der Darstellung der erfinderischen
Idee gedacht. Die Details der Erfindung können innerhalb des Anwendungsbereichs der
Ansprüche
variieren. Deshalb, selbst obwohl die Figuren die Erfindung in Verbindung
mit einem Schleifstein mit Stahlrahmen zeigen, kann die Erfindung
auch bei Schleifsteinen mit einem Rahmen aus Beton angewandt werden.
Des Weiteren können
die Form und die Abmessung des Schleifelements bei jedem Fall geeignet
ausgewählt
werden.