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Schnellaufende Stoffmühle für die Papierfabrikation Die Erfindung
betrifft eine Mahlvorrichtung für den Stoffbrei bei der Papierherstellung. Für diesen
Zweck hat man lange Zeit hindurch fast ausschließlich das holländische ,Mahlgeschirr
(Holländer) verwandt. Seine grundlegende Eigenschaft ist der hohe Druck zwischen
den Mahlflächen, die meist aus Messern verschiedener Breite, teilweise auch aus
:ihnlich gestalteten ßasaltlavakörpern bestehen und die hauptsächlich eine Schneidwirkung
auf das in sehr dünner Schicht verarbeitete Fasermaterial (Faserwisch) ausüben.
Diese Eigenschaft brachte dieser Maschine seinerzeit Erfolg, obwohl die frühere
Art der Stoffbereitung, z. B. Peitschen und Stampfen auf großer Fläche, für die
Fasern viel günstiger ist. Besonders gilt dies für die heute meist verwandten Holzfasern.
Der zweite Nachteil besteht in der von Zeit zu Zeit erforderlichen Stillsetzung
zwecks Füllung und Leerung, also in der nicht kontinuierlichen Arbeitsweise. Weitere
Nachteile sind die erforderliche hohe Stoffkonzentration und die verhältnismäßig
geringe Umfangsgeschwindigkeit, die die schneidende Wirkung begünstigt. Um die geschilderten
Nachteile zu vermeiden, hat man bereits vorgeschlagen, das Grundwerk des Holländers
mit regelbarem Druck gegen den Läufer zu pressen. Infolge der Bauart und lN,'irkungsweise
des Hollünders jedoch wird hierdurch, insbesondere bei Verwendung von Holzfasern,
keine nennenswerte Verbesserung erreicht. Eine Abwandlung des Holländers in Richtung
auf eine kontinuierliche Arbeitsweise hin ist die Kegelstoffmühle. Zwar ist der
an sich sehr kleine Spalt zwischen den Mahlflächen hier durch Verschiebung det'
konischen Mahlwalze einstellbar, jedoch bleibt
er im Betrieb, soweit
die Einstellung nicht verändert wird, gleich. Der Druck, unter dem das Mahlgut verarbeitet
wird, hängt daher allein von der Stoffmenge und -dichte ab, von Größen also, die
schwer beherrschbar sind.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde in der Drehkreuzmühle ein Gerät
geschaffen, das mit gleichbleibendem Druck, jedoch veränderlichem Spalt arbeitet.
Dies wird dadurch erreicht, daß das umlaufende System radial ausdehnbar gemacht
und durch die Fliehkraft gegen die feststehenden Steine gepreßt wird. Die Bearbeitung
des Stoffes erfolgt hier nicht in dünner Schicht (Faserwisch), sondern in einer
Schicht, die bis zu mehreren Millimetern Stärke erreichen kann (Faserteppich). Der
Nachteil dieses Systems liegt hauptsächlich darin, daß der Druck und die Umfangsgeschwindigkeit
nicht in dem erforderlichen Maße einstellbar sind, da der Druck von der Drehzahl
und dem Gewicht der umlaufenden Mahlkörper abhängt. Im Zusammenhang damit steht
die zu geringe Drehzahl und die Umfangsgeschwindigkeit.
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Die ursprüngliche Faser ist meist ein schlauchartiges, außen glattes
Gebilde mit zugespitzten Enden. Die Mahlung der Faser ist aus zweierlei Gründen
notwendig: Einmal soll die Faser erweicht werden, was durch Wasseraufnahme (Hydratisierung)
erreicht wird, zum anderen soll die Faser angerauht, in feinere Teile aufgespalten
und je nach der Papiersorte in der Länge gekürzt werden, wobei kein glatter Schnitt,
.sondern eine Abquetschung mit ausgefransten Enden anzustreben ist. Die Wasseraufnahme
(Hydratisierung) wird durch vielfaches Drücken und Stauchen bei verhältnismäßig
geringem Druck erzielt, so wie man einen Schwamm mehrmals unter Wasser ausdrückt,
um ihn vollsaugen zu lassen. Die Faser wird hierbei gleichzeitig geschmeidiger,
da ihr inneres Gefüge sich lockert. Das Aufrauhen und Kürzen der Faser wird durch
Mahl- und Quetschwirkung erzielt, wobei ein glattes Abschneiden nach Möglichkeit
vermieden werden muß. Es hat sich gezeigt, daß die üblichen Holländer und Kegelmühlen
durchweg mit zu geringer Umfangsgeschwindigkeit arbeiten, um das glatte Durchschneiden
zu verhindern. Die Stoffkonzentration muß daher verhältnismäßig hoch ge'wsählt werden,
um dickere Faserwische zu erhalten.
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Man hat daher neuerdings kleine, schnellaufende Einheiten entwickelt,
die kontinuierlich mit verhältnismäßig hoher Umfangsgeschwindigkeit bei geringer
Stoffkonzentration arbeiten und die nach dem Prinzip der Kegelstoffmühle oder der
Planscheibenmühle gebaut sind. Obwohl diese Vorrichtungen manche Nachteile der früheren
Stoffmühlen .beseitigen, haften auch ihnen die Nachteile der Mühlen mit fester Spaltstellung
an. Darüber hinaus haben sie den weiteren Nachteil, daß meist wegen der Schnelligkeit
der Mahlung zwei Einheiten, Hydratisierung und Mahlung, statt einer Maschine erforderlich
sind.
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Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten dadurch, daß bei einer
schnellaufenden Stoffmühle einem vorzugsweise .zylindrisch ausgebildeten Läufer
gegenüber eine Mehrzahl von auf den Umfang verteilten, getrennt angeordneten, feststehenden
Mahlkörpern angeordnet ist, die getrennt oder in Gruppen zusammengefaßt durch regelbaren
Gas-oder Flüssigkeitsdruck gegen die umlaufenden Mxhlffächen gepreßt werden.
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Diese Anordnung erlaubt, am umlaufenden wie am feststehenden Teil
zwei Reihen von Mahlkörpern vorzusehen und diese Reihen oder die Vorrichtungen einer
Reihe mit 'verschiedenem Druck zu betreiben.
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Hierdurch wird erreicht, daß die Hydratisierung sowie Aufrauhung und
Kürzung der Fasern in einer einzigen Maschine erfolgen. Ferner wird ein wesentlich
verbessertes Erzeugnis erzielt; auch Iäßt sich die Maschine den jeweiligen Bedingungen,
je nach dem verarbeiteten Material und dem gewünschten Erzeugnis, leichter und vollkommener
anpassen. Der Anpreßdruck kann dabei vollkommen unabhängig von den übrigen Betriebsgrößen
in beliebiger Weise eingestellt werden. Die Maschine kann mit hoher Umfangsgeschwindigkeit,
bis zu 20 m/sec und darüber, bei geringer Stoffkonzentration kontinuierlich betrieben
werden, wobei ein eingebautes Zentrifugalpumpenrad eine genügendl Förderhöhe gewährleistet,
um die Maschine an tiefer Stelle aufzustellen und mit den übrigen Maschinen der
Papierherstellung zu verbinden. Als Mittel zur Herstellung des Anpreßdruokes der
Ständersteine gelangt vorzugsweise Druckwasser oder Druckluft zur Anwendung. Wasser
hat gleichzeitig den Vorteil, daß bei etwaigen Undichtigkeiten lediglich eine geringe
Verdünnung des Stoffbreies eintritt, die unter Umständen sogar er-
wünscht
sein kann.
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Sowohl die Läufersteine als auch die Ständersteine sind mit im wesentlichen
axialen Nuten versehen, deren Tiefe zugleich ein Maß für die zulässige Abnutzung
der Steine darstellt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels und den Ansprüchen.
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Abb. i ist ein Querschnitt im wesentlichen nach I-I der Abb.2; Abb.
2 ist ein Längsschnitt im wesentlichen nach II-11 der Abb. i im linken oberen Teil,
beiderseits der Mittellinie I-I, jedoch nach II°-IIO der Abb. i: Die Welle i trägt
zwei Läufersteine 2 und 3, die mit zwei gegenläufigen Gewindeplatten 4 und S befestigt
und durch das Zwischenstück 6 vonein= ander getrennt sind. Die Welle ist in den
Lagern 7 und 8 gelagert und wird durch die Stopfbuchsen 9
und io an ihren
Enden abgedichtet. Die Stopfbuchsen münden in einen vor dem Kugellager
an-
geordneten Raum, aus dem geringe, etwa durchgedrungene Flüssigkeitsmengen
durch die Löcher i i und 12 abfließen können, um mit Sicherheit ein Einringen von
Flüssigkeit in die Lager zu verhüten. Die Läufersteine sind mit Längsnuten 13 versehen,
die um etwa 8 Grad gegenüber de; Längsachse geneigt sind. DieTiefe der eingeschnW
tenen Nuten ist das Maß der möglichen Abnutzung
der Steine. Die
Lager sind an den Deckeln 14 und 15 befestigt, die ihrerseits gegen das Gehäuse
16 geschraubt sind. Ein Unterteil 17 des Gehäuses ist mit dem Fundament verbunden.
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Jedem Läuferstein stehen vier Ständersteine i8 gegenüber, deren Anordnung
aus Abb. i und dem linken oberen Teil der Abb.2 hervorgeht. Die Ständersteine sind
viereckig ausgebildet und' in eine Fassung eingesetzt, deren unterer Teil 19 ebenfalls
viereckig ausgebildet ist. Jeder Sbänderstein besitzt parallel zur Läuferachse angeordnete
Nuten 28, die den Nuten ,13 der Läufersteine gegen-Überstehen, jedoch eine um ein
Geringes verschiedene Teilung besitzen. Die Läufersteine sind durch die Schrauben
20 gegen Herausfallen gesichert. Der Umfangsdruck der Ständersteine wird durch in
der Nähe des Läuferumfangs angeordnete, bearbeitete Vorsprünge 21 aufgenommen, so
daß ein sehr geringes Kippmoment resultiert. Der obere Teil 22 der Fassung der Ständersteine
18 ist zylindrisch ausgebildet und außen in einem Ansatz 23 des Gehäuses 16 sowie
einem Zwischenstück 24 geführt, während die Führung auf der Innenseite durch einen
vorspringenden Ring 25 des Deckels 26 erfolgt. Diese Führung erfolgt an einem auf
der Außenseite kugelig ausgebildeten Wulst 27, der eine gewisse Schrägstellung des
Ständersteines bei ungleichmäßiger Abnutzung desselben gestattet. Die Dichtung erfolgt
auf der Außenseite, und zwar durch eine Packung 29 und eine Lippendichtung 3o. Der
vorspringende Rand 25 des Deckels besitzt eine Öffnung 31. Die zwischen dem Deckel
26 und dem Ständersteinhalter i9 gebildete Kammer 32 ist mit Druckwasser gefüllt,
welches die Andrückung des Ständersteines gegen den Läuferstein bewirkt. Die Regelung
des Druckes erfolgt durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckleitung,
welche am Deckel 26 in die Druckkammer 32 mündet. Bei der in der Zeichnung dargestelltenAusführungsform
sind insgesamt acht Ständersteine und achtDruckkammern vorgesehen. Die vier Druckkammern
des Querschnittes I-I sind in Abb. 1 mit A, B, C und D
bezeichnet,
wobei die Lage der Kammern B und D
lediglich angedeutet ist. Die Kammern
A und B
bzw. C und D stehen sich diametral gegenüber: Ihnen entsprechen
gleiche Kammern des Querschnittes I°-1°. Die Druckkammern der ersten und der zweiten
Reihe, des Querschnittes 1-I und des Querschnittes 111-Ia der Abb.2, werden mit
zwei verschiedenen Druckquellen verbunden, so daß die Ständersteine beider Reihen
mit verschiedenem Druck gegen die Läufersteine gepreßt werden. Gewünschtenfalls
können auch noch die Steine einer Reihe mit verschiedenen Druckquellen verbunden
und mit verschiedenem Druck angepreßt werden, z. B. die Steine der Kammern
A und B mit hÖherem Druck und die der Kammern C und D mit geringerem
Druck, so daß am Umfang jeweils einem Stein höheren Druckes ein solcher geringeren
Druckes folgt. Auch hierbei können die beiden Reihen mit unter sich verschiedenem
Druck betrieben werden. Der Stoffeinlauf erfolgt durch den an dem Lagerdeckel 14
angegossenen Einlaufstutzen 33. Mit dem Läufer verbunden ist eine Zentrifugalpumpe
mit dem an der Gewindeplatte 5 befestigten Schaufelrad 34, dessen Schaufeln 35 das
Stoffgemisch in den Spiralkanal 36, befördern, welcher in den Austrittstutzen 37
mündet. Gewünschtenfalls kann auch ein zweites Pumpenrad am Einlauf angeordnet sein.
' Statt der Anpreßkolben können entsprechende Mittel, z. B. Membranen, verwendet
werden.
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Die wesentlichen Vorteile der beschriebenen Maschine sind die folgenden:
a) Kleinheit des Gerätes infolge hoher Drehzahl (nicht größer als der direkt gekuppelte
Antriebsmotor) ; b) Pumpwirkung des Gerätes, daher beliebige Aufstellung möglich;
die Pumpwirkung erfolgt nicht durch die Mahlorgane (schlechter Wirkungsgrad), sondern
durch eine auf der Achse eingebaute umlaufende Pumpe; c) Regelung des Arbeitsdruckes
durch Änderung des Druckes desAnpreßmittels; dy Möglichkeit des Arbeitens mit verschiedenen
Drücken in den beiden Reihen; e)@ Möglichkeit, durch Änderung des Druckes einer
und derselben Reihe der Ständersteine abwechselnd Zonen der Hydratisierung und des
Mahlens zu schaffen. Diese beiden sonst meist getrennten Arbeitsgänge können daher
in ein und derselben Maschine vollzogen werden, wobei durch die Arbeit mit bestimmtem
Druck und veränderlichem Spalt die Hydratisierung ohnehin bevorzugt wird; f) unmittelbare
Kupplung mit einem hochtourigen, d. h. billigen Antriebsmotor.