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Die vorliegende Erfindung betrifft
Scheibenrefiner für
holzzellulosehältiges
Material im Allgemeinen. Im Besonderen betrifft sie Refinermahlplattensegmente
für einen
solchen Apparat.
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In Hochkonsistenzrefinern für mechanische Faserstoffe
werden die Holzfasern zwischen zwei gegeneinander drehenden Scheiben,
auf denen Refinermahlplatten montiert sind, bearbeitet. Üblicherweise
sind die Platten mit radial angeordneten Stegen und Rillen ausgestattet.
Zwischen den Platten entsteht zufolge dieser Mahlarbeit eine große Menge an
Dampf. Um eine effektive Mahlwirkung zu erreichen, muss das Fasermaterial
trotz der hohen Strömungsgeschwindigkeit
des Dampfes und der sehr hohen Zentrifugalkräfte zwischen den Platten auf
den Stegflächen
zurückgehalten
werden. Typischerweise wird der Dampf über die Rillen abgeführt. In
den Rillen sind Dämme
vorgesehen, um den Materialfluss zu unterbrechen und damit die Verweilzeit
des Materials im Mahlbereich zu verbessern.
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Typische Refinermahlplatten weisen
radial angeordnete Stege und Rillen auf, die Stege rufen Stoss-
oder Druckimpulse hervor, die die Fasern voneinander trennen und
zerteilen. Die Rillen ermöglichen
eine radial gelenkte Faserzufuhr und Dampfableitung. Nahe dem äußeren Mahlplattenrand
bewirkt der hohe radiale Dampffluss zusammen mit der ebenfalls hohen
Zentrifugalkraft, dass die Fasern aus dem Bereich zwischen den Mahlplatten
frühzeitig nach
außen
mitgerissen werden und damit die Wirksamkeit der Mahlung reduziert
wird. Die Drosselung des Flusses verursacht durch den kleinen Spalt
zwischen gegenüberliegenden
Mahlplatten und durch die mit Fasern gefüllten Rillen führt zu einem
Spitzenwert für
den Dampfdruck zwischen den Mahlplatten, der sich von der Außenkante
in radialer Richtung nach innen erstreckt. Dieser Dampfdruckspitzenwert ist
eine der Hauptursachen für
die Mahlaxiallast und kann bei hoher Motorlast die Steuerung instabil
machen. Deshalb ist es wünschenswert,
den bei der Mahlung entstehenden Dampf so rasch wie möglich aus
der Mahlzone zu entfernen, dabei jedoch das Mahlgut so lange wie
möglich
in diesem Bereich zu halten.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 88/06490 beschreibt ein Refinermahlplattensegment für Scheibenrefiner
mit einem Muster aus sich abwechselnden Stegen und Rillen. Strömungsbegrenzer
oder Dämme
in den Rillen in der äußeren Strömungszone
erstrecken sich zur oberen Fläche
der Refinerstege und drücken
so das in den Rillen fließende
Mahlgut zur Mahloberfläche,
um damit eine weitere Zerkleinerung zu erreichen. U-förmige Öffnungen
unmittelbar bei den Dämmen
erstrecken sich durch die Stege und bilden eine Strömungsbahn
für den
in den Rillen fließenden
Dampf.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Kurz gesagt, beinhaltet die Erfindung
eine Refinermahlplatte, die aus einer Vielzahl von Refinermahlplattensegmenten
zusammengesetzt ist, wobei jedes Segment mit einem eine Mahlzone
einschließenden
Muster mit einer Vielzahl radial angeordneter Stegsegmente gebildet
wird. Jedes Stegsegment hat ein gegenüberliegendes, radiales inneres
und äußeres Ende.
Eine Schikane erstreckt sich in schräger Richtung vom äußeren Ende
eines inneren Stegsegments zum inneren Ende eines äußeren Stegsegments
und bildet so eine zick-zackförmige
Rippe. Benachbarte Rippen beschreiben eine Vielzahl von mit den
Rippen abwechselnden, zick-zackförmigen
Rillen. Die Schikanen beschreiben zumindest eine sich radial und
seitlich zumindest über
die Mahlzone erstreckende, im Wesentlichen bogenförmige Linie.
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Die vorliegende Erfindung hat zum
Ziel, eine Refinermahlplatte als Oberfläche einer Refinermahlscheibe
herzustellen, die die Dampfableitung erleichtert und dabei das Mahlgut
im Mahlbereich zurückhält, um eine
zufriedenstellende Faserstoffqualität zu erreichen.
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Dieses Ziel wird dadurch in bevorzugter
Weise erreicht, dass Schikanen vorgesehen sind, die eine zick-zackförmige Strömungsbahn
für den
Großteil
des während
des Mahlens erzeugten Dampfes bilden. Eine auf jeder Schikane angeordnete,
geneigte Fläche
leitet den Strom des holzzellulosehältigen Materials in den Spalt
zwischen den Refinermahlplatten zum Zwecke der Zerkleinerung auf
den Mahloberflächen
der Stege. Obwohl das Hinaufströmen des
holzzellulosehältigen
Materials in den Spalt zwischen den Refinermahlplatten den Dampfstrom durch
den Spalt in der Nähe
der Schikanen drosselt, sind die Schikanen so angebracht, dass bogenförmige Linien,
die sich zu den peripheren Rändern
der Scheiben erstrecken, gebildet werden. Folglich kann der Dampf
im Spalt zu den Rändern
der Scheiben in den zwischen den Schikanenreihen gebildeten bogenförmigen Durchgängen fließen.
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Dementsprechend wird das Ziel einer
guten Faserqualität
mit einem gutem Dampfleitsystem dadurch erreicht, dass Schikanen
vorgesehen sind, welche die Faser so leiten, dass sie mit der Mahlfläche in Berührung kommen
und gleichzeitig eine Vielzahl von Strömungsbahnen zum Leiten des
Dampfes durch den Mahlspalt zu den peripheren Rändern der Scheibe vorgesehen
ist. Nach dem Wissenstand des Erfinders hat bisher noch niemand
Schikanen vorgesehen, die so verteilt sind, dass der Dampffluss
im Mahlspalt erleichtert wird.
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Sonstige Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der beiliegenden Zeichnung und Spezifikation klar.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Besser verständlich wird die Erfindung durch Hinweis
auf die beiliegenden Zeichnungen, und deren zahlreiche Ziele und
Vorteile werden dem auf diesem Gebiet Bewanderten damit klar, wobei
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1 einen
Aufriss eines erfindungsgemäßen Refinermahlplattensegments,
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2 einen
vergrößerten Querschnitt
entlang Linie 2–2
der 1,
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3 einen
vergrößerten Aufriss
der Fläche 3 aus 1,
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4 einen
Aufriss eines Ausschnitts einer Refinerplatte mit einer Vielzahl
von erfindungsgemäßen Refinerplattensegmenten
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5 einen
Aufriss einer alternativen Ausführung
des Refinermahlplattensegments in 1; und
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6 einen
vergrößerten Aufriss
der Fläche 6 aus
Abbildung darstellt 5.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Anhand der Zeichnungen, auf denen
jeweils gleiche Teile mit gleichen Zahlen bezeichnet sind, hat eine
erfindungsgemäße Refinermahlplatte
eine Vielzahl von Refinermahlplattensegmenten 10, welche an
der Vorderfläche 12 einer
im Wesentlichen kreisförmigen
Refinerscheibe 14 (2)
befestigt werden können.
Obwohl in der abgebildeten Ausführung jedes
Segment 10 über
zwei Zonen 16, 18 verfügt, mit jeweils verschieden
ausgerichtetem Plattenmuster, könnte
jedes Segment 10 wahlweise auch eine einzige oder drei
oder mehr Zonen mit entsprechendem Muster aufweisen (1).
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Die Plattensegmente 10 sind
an der Scheibenoberfläche 12 auf
geeignete oder konventionelle Art befestigt, z. B. mittels durch
Bohrungen 20 führende
Schrauben (nicht abgebildet). Ein Schraubenende greift in die Scheibe 14 ein,
am anderen Ende drückt
der Schraubenkopf gegen eine versenkte Fläche. Scheibe 14, von
der nur ein Teil gezeigt wird, hat einen Mittelpunkt, um den sie
sich dreht und einen im Wesentlichen kreisförmigen Umfang. Die Refinermahlplattensegmente 10 werden
nebeneinander auf der Oberfläche 12 der
Scheibe 14 angeordnet und bilden so eine im wesentlichen
ringförmige
Mahlfläche,
die in allgemeiner Form in 22 ( 2) dargestellt ist. Oberfläche 22 bildet
Teil eines Mahlbereichs, wenn sie einer weiteren Refinermahlplatte (nicht
abgebildet) auf einer weiteren Scheibe gegenübersteht.
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Wie in 1 dargestellt,
weist jedes Mahlplattensegment 10 eine Innenkante 24 in
der Nähe des
Scheibenmittelpunkts, eine äußere Kante 26 in der
Nähe des
Scheibenumfangs, sowie eine vordere und hintere Seitenkante 28, 30,
die an die hintere bzw. vordere Seitenkante 30, 28 anschließender Refinermahlplattensegmente 10' angrenzt,
auf (4). Nachstehend
wird in der Beschreibung nur mehr von einem Einzelplattensegment 10 gesprochen,
es sollte jedoch klar sein, dass alle Segmente, die die Ringplatte
bilden, vorzugsweise im Wesentlichen ähnlich sind. Die Stege 32, 34 und
Rillen 36, 38 verlaufen im Wesentlichen radial,
d. h. radial oder parallel zu einem Radius der Scheibe, oder schräg in einem
bogenförmigen
Winkel zu einem solchen Radius. Plattensegment 10 weist
auf seiner Oberfläche
zumindest eine, vorzugsweise zwei oder drei unterschiedliche Muster
aus Stegen und Rillen zwischen den Stegen auf, wobei das Mahlgut
durch die Rillen in der allgemeinen Richtung von der inneren Kante 24 zur äußeren Kante 26 des
Plattensegments 10, 10' fließen kann.
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Eine erste oder Einlaufzone 16 weist
eine Vielzahl von Stegen 34 und Rillen 38 zwischen
nebeneinanderliegenden Stegen 34 auf, die sich im Wesentlichen
radial erstrecken. Dieses Muster eignet sich besonders für die Aufnahme
von Hackschnitzeln, Holzstoff oder ähnlichem Material und zum Ausführen eines
ersten Mahlvorgangs zur Mahlgutzerkleinerung, und um es radial nach
außen,
in eine zweite Mahlzone 18 zu leiten. Mahlzone 18 hat
eine Vielzahl von Stegen 32 und Rillen 36 zwischen
benachbarten und auch parallel und im Wesentlichen radial verlaufenden
Stegen 32. Eine dritte, äußere Zone (nicht abgebildet)
kann zwischen Mahlzone 18 und der äußeren Kante der Platte 26 vorgesehen sein.
Gemäß 1 kann jede Zone 16, 18 eine
Vielzahl von Feldern aufweisen, wobei jedes Feld ein gleichförmiges Muster
aufweist. In der Ausführungsform
gemäß 1 weist das Segment in jeder
Zone zwei Felder auf. Die Muster fördern den Dampffluss radial
nach außen
in Richtung der äußeren Kante 26 der
Scheibe 14 und radial nach innen zur inneren Kante 24 der
Scheibe 14 zum Zwecke der Ableitung und verzögern gleichzeitig
den Materialfluss, um sicherzustellen, dass das Mahlgut vollständig vermahlen
wird.
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Da die Scheibe 14 und Platte
sich drehen, wird das teilweise vermahlene Mahlgut zufolge der Zentrifugalkraft
radial nach außen
geführt.
Wesentliche Dampfmengen entstehen auch in der Mahlzone 18,
wodurch ein Dampffluss mit hoher radialer Geschwindigkeit entsteht.
Insbesondere bei relativ großen
Scheiben steigen die auf den Dampf und die teilweise vermahlenen
Schnitzel wirkenden Zentrifugalkräfte mit der Bewegung des Mahlguts
in radialer Richtung nach außen
stark an. Obwohl es in hohem Maße
wünschenswert
ist, dass der Dampf rasch aus der Mahlzone geführt wird, ist es auch wesentlich, dass
die teilweise vermahlenen Schnitzel nicht vorzeitig zusammen mit
dem Dampf abgezogen werden. Diesen Zustand beeinflusst das Radialdruckprofil entlang
der Scheibenfläche 22 aufgrund
des durch das Mahlen bei hoher Konsistenz erzeugten Dampfes. Da
die Druckspitze zwischen der inneren und äußeren Kante 24, 26 der
Platte liegt, fließt
der Dampf vorwärts
(radial nach außen)
von der äußeren Seite der
Druckspitze und rückwärts (radial
nach innen) innerhalb der Druckspitze, entgegengesetzt zum Mahlguteinlauf.
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In einer ersten erfindungsgemäßen Ausbildung
enthält
die Mahlzone 18 des Refinermahlplattensegments 10 eine
Vielzahl von sich radial erstreckenden ersten Rippensegmenten 40.
Wie in 3 dargestellt,
ist jedes erste Rippensegment 40 an seinem radialen äußeren Ende 42 mit
dem radialen inneren Ende 44 des nächsten äußeren ersten Rippensegments 40' über eine
Schikane 46 verbunden. Jede Schikane 46 enthält ein zweites
Rippensegment, welches sich schräg
in Richtung der Scheibendrehung 48 vom inneren ersten Rippensegment 40 zum äußeren ersten
Rippensegment 40' erstreckt, sodass ein sich radial erstreckender,
zick-zackförmiger
Steg 32 entsteht, verbunden. Wie weiters in 2 dargestellt, ist die innere
Seite 50 jeder Schikane 46 vom oberen Ende 52 der
Schikane 46 zur nächstliegenden
Schikane 46' hin geneigt und bildet so eine Rampenfläche 54.
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Die zwischen benachbarten Rippen 32 gebildeten
Rillen 36 verlaufen in Form einer Zick-Zack-Bahn für die Bewegung
der Fasern im Wesentlichen über
die Mahlzone 18. Das holzzellulosehältiges Material, das sich in
der Rille 36 bewegt, wird durch die Zentrifugalkraft in
die Ecke der Schikane 46 und die Rampenfläche 54 der
Schikane 46 aufwärts getrieben.
Das holzzellulosehältiges
Material wird folglich zur weiteren Zerkleinerung in den Abstand oder
Spalt zwischen gegenüberliegenden
Refinermahlplatten geführt.
Die Zick-Zack-Bahn verzögert daher
die Bewegung des holzzellulosehältigen
Materials und verhindert, dass das Material aus dem Refiner austritt,
ehe es ausreichend vermahlen wurde. Der größte Teil des Dampfs, der von
der Zentrifugalkraft weniger beeinflusst wird, bewegt sich weiterhin in
Rille 36 zu einer der Peripherien der Platte und tritt dort
aus dem Refiner aus.
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Wie in 1 dargestellt,
definieren die Schikanen 46 eine Serie von im wesentlichen
bogenförmigen
Linien 56. In der Ausführungsform
in 1 beschreiben die
radialen innersten Enden 58 der Linien 56 ein
Bogensegment 60, welches zwischen der äußeren Kante 26 der
Platte und der Kreuzung der Einlauf- und der Mahlzone 16, 18 liegt.
Jede der Linien 56 erstreckt sich vom Bogensegment 60 in
einer Richtung, welche der Drehrichtung 48 der Scheibe entgegengesetzt
ist, zur äußeren Kante 26 der
Platte hin, sodass der von der Linie der Schikanen 46 gebildete
Bogen von einem Punkt P aus einen im wesentlichen gleichmäßigen Radius
hat. Schikanen 46 der vorliegenden Erfindung verursachen
ein Hinaufströmen
des Mahlguts, durch das der Plattenspalt in der Umgebung der Schikanen 46 eingeschränkt wird. Der
beim Refinerbetrieb entstehende Dampf kann jedoch radial durch den
Korridor 82 zwischen Linien 56, 56' der
Schikanen 46 fließen.
Alternativ kann das innerste Ende der Linien von Schikanen 46 an
der Kreuzung der Einlauf- und der Mahlzone 16, 18 angebracht
sein, und die Linien erstrecken sich dann nicht bis zum äußeren Ende 26.
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In der Ausbildung in 5 und 6 können unterbrochene
Stege 84 zwischen Paaren von Zick-Zackstegen 86, 88 angebracht
sein. Die unterbrochenen Stege 84 werden gebildet, indem
ein Spalt 90 zwischen dem radialen äußeren Ende 92 eines
inneren Rippensegments 94 und dem radialen inneren Ende 96 eines äußeren Rippensegments 98 vorgesehen
ist. Die Spalte 90 sind zwischen den Schikanen 100 des
Paares von Zick-Zackstegen 86, 88 angeordnet und
erstrecken sich daher schräg
in der Scheibendrehrichtung 48.
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Wie in 4 weiters
dargestellt, ist das radiale Ende 62 jeder Linie 56 von
Schikanen 46, welche an der hinteren Seitenkante 30 eines
Refinermahlplattensegments 10 enden, neben dem radialen inneren
Ende 63 einer Linie 56 von Schikanen 46 auf der
vorderen Seitenkante 28 des angrenzenden Refinermahlplattensegments 10' angebracht.
Folglich können
sich die Linien von Schikanen 56 über 2 Refinermahlplattensegmente 10, 10' erstrecken
und so eine kontinuierliche Linie vom Bogensegment zur äußeren Kante 26 der
Platte bilden.
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Neben den hier dargestellten und
beschriebenen, vorzugsweisen Ausführungen sind erfindungsgemäß auch verschiedene
Abänderungen
unter Verwendung anderer Teile möglich,
ohne dass die Erfindung in ihrem Charakter und Umfang, wie in den angeschlossenen
Ansprüchen
dargelegt, verändert würde. So
kann die vorliegende Erfindung auch vorteilhaft auf einem Segment
mit drei Zonen verwendet werden. Es ist daher klar, dass die vorliegende
Erfindung anhand der Zeichnungen nur beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben
wurde.