EP0256972B1 - Refiner zur Bearbeitung von Fasermaterial - Google Patents

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EP0256972B1
EP0256972B1 EP87730093A EP87730093A EP0256972B1 EP 0256972 B1 EP0256972 B1 EP 0256972B1 EP 87730093 A EP87730093 A EP 87730093A EP 87730093 A EP87730093 A EP 87730093A EP 0256972 B1 EP0256972 B1 EP 0256972B1
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EP
European Patent Office
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grinding
sectors
refiner
barriers
different
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Siegfried Dipl.-Ing. Kleinhans
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C7/00—Crushing or disintegrating by disc mills
    • B02C7/11—Details
    • B02C7/12—Shape or construction of discs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D21D1/30—Disc mills
    • D21D1/306—Discs

Definitions

  • the invention relates to a refiner for processing fiber material according to the preamble of claim 1.
  • Such refiners are e.g. known from DE-A 2 522 349 and DE-A 2 724 161 and from US-A 4 351 489.
  • the refiners are used to shred raw materials, e.g. Wood chips, with the help of rotating processing devices, which are arranged on the opposite faces of grinding disks.
  • These grinding disks are driven by electric motors, in which only one grinding disk is rotated and driven against a fixed disk, or two grinding disks rotating in opposite directions are driven against each other, each of which is driven by its own electric motor.
  • the material to be shredded is fed into the space between the two grinding disks, passes through it generally radially from the inside out and leaves the refiner as a pulp.
  • the processing devices of the known grinding disks with the material grinding barriers or knife groups running parallel to one another and flow channels lying between them are arranged interchangeably on sectors of the grinding disk.
  • the refiner and the driving electric motor are provided with their own bearings and are connected to each other via large, but flexible, torsionally rigid couplings.
  • the refiner's grinding disks and the drive motor rotor are arranged on a common shaft.
  • the operation of the refiner subjects the driving electric motor to great loads, which can lead to vibration problems and, as a result, damage. It is therefore customary to oversize the components of the refiner and in particular the fastening parts of the rotor of the drive motors in order to avoid damage.
  • the invention has for its object to reduce the outlay given by such an oversizing without increasing the susceptibility to damage in refiner arrangements with driving electric motors.
  • This uneven division of the sectors with the processing devices of the grinding disk influences the frequencies excited by the processing devices for the torsional vibration system of the refiner, namely the torsional vibration system grinding disk / drive motor.
  • the torque excitations resulting from the grinding process now act on sectors of different sizes, each of which has a different number of fabric grinding barriers or knives. This reduces the excitation for torsional vibrations.
  • the distribution of the sectors of different sizes can also influence the excited frequency, so that it can be placed in areas outside the natural torsional frequency of the system. This reduces the risk of resonances occurring.
  • each grinding disc is advantageously divided into at least two identical or almost identical areas with the same number of sectors, and in each area the central angles of the successive sectors give way strongly differ from one another and are repetitively different from area to area.
  • the influencing of the stimulating moments is independent of the geometrical arrangement of the processing devices in the sectors.
  • Each sector can also be divided into two or more radially consecutive ring sectors with a different arrangement of the material grinding barriers or knives.
  • FIGS. 1 and 2 of the drawing show schematically a longitudinal section through a refiner.
  • FIG. 2 shows a view of the end face of a grinding disk of such a refiner.
  • FIG. 1 of the drawing shows the basic structure of a refiner with two grinding disks 1 rotating against each other, which lie on the rotor shaft 2 ', 2 "of a synchronous or asynchronous design electric motor 3, each of which serves to drive, of which only the rotor is shown.
  • Each rotor shaft 2 is mounted in two slide bearings 4 so that a certain axial displaceability of the rotor shafts 2 ', 2 "is possible. This is necessary because the processing devices 6 arranged on the mutually facing end faces 5 of the grinding disks 1 wear during the operation of the refiner and therefore have to be replaced in certain time periods.
  • the raw material 7 to be processed by the refiner e.g. B. wood chips
  • the space between the two grinding disks 1 is fed radially inwards by means of a feed tube 8.
  • a counter bearing 10 indicated only schematically as a surface, is provided for the shaft end 9 of the rotor shaft 2 'facing away from the grinding disk 1, while acts on the corresponding shaft end 11 of the rotor shaft 2 ′′, only indicated hydraulic adjusting device 12, by means of which the desired operating conditions are produced.
  • FIG. 2 shows a view of the end face 5 of a grinding disk 1 which is designed in accordance with the invention.
  • the processing devices 6 each lie on sectors 13, which are exchangeably fastened in a suitable manner, not shown, on the end face 5 of the grinding disk 1.
  • the successive sectors 13 along the circumference of the grinding disk 1, which has a central opening 14, have an uneven pitch t or different central angles ⁇ , so that the sectors 13 are each of different sizes.
  • the grinding disc 1 is provided with a total of sixteen sectors 13, a sequence of sixteen different divisions t 1 to t 16 has been selected, the sum of which gives a circular disc and of which the division t 16 is the largest and t 1 the smallest.
  • the grinding disc 1 has been divided into four almost identical areas 15, which are delimited by broken lines in FIG. Four sectors 13 are accommodated in each of these areas.
  • four divisions are selected from the sequence of the different divisions for each area, which if possible do not follow one another as directly as possible in the size-ordered sequence of the divisions and which each add up correspond to the division of each area 15.
  • Each sector 13 carries the processing device 6 consisting of knives 16 arranged parallel to one another. These knives 16 are selected in their geometric arrangement and in their angle with respect to the radius so that they best correspond to the required processing of the raw material 7.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Refiner zur Bearbeitung von Fasermaterial gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Refiner sind z.B. aus der DE-A 2 522 349 und der DE-A 2 724 161 sowie aus der US-A 4 351 489 bekannt. Die Refiner dienen zur Zerkleinerung von Rohgut, z.B. Holzchips, mit Hilfe von rotierenden Bearbeitungseinrichtungen, die auf den einander gegenüberstehenden Stirnseiten von Mahlscheiben angeordnet sind. Diese Mahlscheiben werden von Elektromotoren angetrieben, in dem entweder nur eine Mahlscheibe rotiert und gegen eine feststehende Scheibe angefahren wird, oder es werden zwei mit entgegengesetztem Drehsinn rotierende Mahlscheiben gegeneinander gefahren, die jeweils von einem eigenen Elektromotor angetrieben werden. Das zu zerkleinernde Gut wird dem Raum zwischen beiden Mahlscheiben zugeführt, durchläuft diesen im allgemeinen radial von innen nach außen und verläßt als Brei den Refiner.
  • Die Bearbeitungseinrichtungen der bekannten Mahlscheiben mit den aus parallel zueinander verlaufenden Stoffmahlbarrieren bzw. Mesergruppen und dazwischen liegenden Strömungskanälen, sind auswechselbar auf Sektoren der Mahlscheibe angeordnet.
  • Diese Sektoren sind untereinander gleich groß (DE-A 2 522 349, DE-A 2 724 161). Auch eine ungleichmäßige Teilung der Sektoren ist bekannt (US-A-4 351 489). Die ungleichmäßige Teilung der an sich gleichgroßen Sektoren entsteht hierbei dadurch, daß jeder zweite Sektor in jeweils zwei gleichgroße Untersektoren aufgeteilt ist. Die von den Sektoren getragenen Stoffmahlbarrieren bzw. Messer haben eine einheitliche geometrische Anordnung in den Gruppen, wobei sie im allgemeinen einen Winkel gegenüber dem Radius aufweisen. Die geometrische Anordnung der Bearbeitungseinrichtungen richtet sich nach dem zu verarbeitenden Rohgut. Auch eine Unterteilung der Sektoren in zwei oder mehrere, radial aufeinanderfolgende Ringsektoren mit unterschiedlicher Anordnung der Stoffmahlbarrieren oder Messer ist bekannt (DE-A 2 522 349, DE-A 2 724 161).
  • Je nach der Leistung des Refiners sind dieser und der antreibende Elektromotor mit eigenen Lagern versehen und bei großen Leistungen über zwar flexible, aber drehstarre Kupplungen miteinander verbunden. Bei kleineren Leistungen sind die Mahlscheiben des Refiners und der Läufer des Antriebsmotors auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Der Betrieb des Refiners unterwirft den antreibenden Elektromotor großen Belastungen, die Schwingungsprobleme und daraus resultierend auch Schäden zur Folge haben können. Es ist daher üblich, die Bauteile des Refiners und insbesondere die Befestigungsteile auch der Läufer der Antriebsmotoren überzudimensionieren, um Beschädigungen zu vermeiden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch eine derartige Überdimensionierung gegebenen Aufwand zu verringern, ohne daß die Schadensanfälligkeit bei Refineranordnungen mit antreibenden Elektromotoren erhöht wird.
  • Die Aufgabe wird bei einem Refiner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Durch diese ungleichmäßige Teilung der Sektoren mit den Bearbeitungseinrichtungen der Mahlscheibe, deren geometrische Anordnung von dem zu verarbeitenden Mahlgut abhängig ist, werden die durch die Bearbeitungseinrichtungen angeregten Frequenzen für das Drehschwingungssystem des Refiners, nämlich das Drehschwingungssystem Mahlscheibe/Antriebsmotor, beeinflußt. Die sich aus dem Mahlprozeß ergebenden Momentenanregungen wirken nämlich jetzt auf Sektoren unterschiedlicher Größe, die entsprechend jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Stoffmahlbarrieren bzw. Messern haben. Dadurch werden die Anregungen für Drehschwingungen verringert. Außerdem kann durch die Verteilung der unterschiedlich großen Sektoren auch die angeregte Frequenz beeinflußt werden, so daß sie in Bereiche außerhalb der Torsionseigenfrequenz des Systems gelegt werden kann. Dadurch vermindert sich die Gefahr, daß Resonanzen auftreten können.
  • Um weiterhin eine möglichst gute statistische Verteilung der unterschiedlichen Größen der Sektoren und dadurch optimal kleine Anregungen zu erhalten, ist mit Vorteil jede Mahlscheibe in mindestens zwei gleiche oder nahezu gleiche Bereiche mit gleicher Anzahl von Sektoren unterteilt, und in jedem Bereich weichen die Zentriwinkel der aufeinanderfolgenden Sektoren voneinander stark ab und sind von Bereich zu Bereich unwiederholt anders.
  • Die Beeinflussung der anregenden Momente ist unabhängig davon, welche geometrische Anordnung die Bearbeitungseinrichtungen in den Sektoren haben. Jeder Sektor kann auch in zwei oder mehrere radial aufeinanderfolgende Ringsektoren mit unterschiedlicher Anordnung der Stoffmahlbarrieren bzw. Messer unterteilt sein.
  • Im folgenden sei die Erfindung anhand des in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Refiner. In Figur 2 ist eine Ansicht der Stirnfläche einer Mahlscheibe eines derartigen Refiners dargestellt.
  • Die Figur 1 der Zeichnung zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Refiners mit zwei gegeneinander rotierenden Mahlscheiben 1, die auf der Läuferwelle 2', 2" eines jeweils zum Antrieb dienenden Elektromotors 3 synchroner oder asychroner Bauart liegen, von dem nur der Läufer dargestellt ist. Jede Läuferwelle 2 ist in zwei Gleitlagern 4 so gelagert, daß eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Läuferwellen 2', 2" möglich ist. Dies ist erforderlich, da sich die auf den einander zugewandten Stirnflächen 5 der Mahlscheiben 1 angeordneten Bearbeitungseinrichtungen 6 während des Betriebes des Refiners abnutzen und deshalb in bestimmten Zeiträumen ausgewechselt werden müssen.
  • Das von dem Refiner zu verarbeitende Rohgut 7, z. B. Holzchips, wird dem Raum zwischen beiden Mahlscheiben 1 mittels eines Zuführungsrohrs 8 radial nach innen zugeleitet. Damit während der Bearbeitung des Rohguts 7 zwischen den im Gegensinn rotierenden Mahlscheiben 1 der gewünschte Bearbeitungsabstand und der gewünschte axiale Druck ausgeübt werden können, ist für das der Mahlscheibe 1 abgewandte Wellenende 9 der Läuferwelle 2' ein nur schematisch als Fläche angedeutetes Gegenlager 10 vorgesehen, während auf das entsprechende Wellenende 11 der Läuferwelle 2" eine nur angedeutete hydraulische Anstellvorrichtung 12 einwirkt, durch welche die gewünschten Betriebsbedingungen hergestellt werden.
  • In der Figur 2 ist eine Ansicht der Stirnseite 5 einer Mahlscheibe 1 dargestellt, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Die Bearbeitungseinrichtungen 6 liegen jeweils auf Sektoren 13, die auswechselbar in geeigneter, nicht dargestellter Weise auf der Stirnfläche 5 der Mahlscheibe 1 befestigt sind. Die längs des Umfangs der Mahlscheibe 1, die eine Mittelöffnung 14 aufweist, aufeinanderfolgenden Sektoren 13 haben eine ungleichmäßige Teilung t bzw. unterschiedlich große Zentriwinkel ß, so daß also die Sektoren 13 jeweils unterschiedlich groß sind.
  • Da die Mahlscheibe 1 mit insgesamt sechzehn Sektoren 13 versehen ist, hat man eine Folge von sechzehn unterschiedlichen Teilungen t1 bis t16 gewählt, deren Summe eine Kreisscheibe ergibt und von denen die Teilung t16 die größte und t1 die kleinste ist. Entsprechend hat man ebenfalls sechzehn unterschiedliche Zentriwinkel ß, die insgesamt eine Summe von 360° ergeben.
  • Außerdem ist eine ungleichmäßige Verteilung der unterschiedlich großen Sektoren 13 auf der Mahlscheibe 1 erwünscht. Um dies zu erreichen, hat man die Mahlscheibe 1 in vier nahezu gleiche Bereiche 15 unterteilt, die in der Figur 2 durch gestrichelte Linien begrenzt sind. In jedem dieser Bereiche sind vier Sektoren 13 untergebracht. Dazu werden aus der Folge der unterschiedlichen Teilungen für jeden Bereich vier Teilungen herausgegriffen, die in der nach der Größe geordneten Folge der Teilungen möglichst nicht unmittelbar aufeinanderfolgen und die jeweils addiert der Teilung jedes Bereiches 15 entsprechen. Diese vier Teilungen t jedes Bereiches 15 werden dann noch untereinander permutiert, so daß die Reihenfolge der Zahlenwerte der Teilungen t längs des Umfanges der Mahlscheibe 1 möglichst weit von der Reihenfolge der der Größe nach geordneten Teilungen t abweicht und von Bereich 15 zu Bereich 15 unwiederholt anders ist. Man erhält dadurch eine Verteilung der unterschiedlich großen Sektoren 13, die eine möglichst kleine Momentenanregung ergibt.
  • Jeder Sektor 13 trägt die aus parallel zueinander angeordneten Messern 16 bestehende Bearbeitungseinrichtung 6. Diese Messer 16 sind in ihrer geometrischen Anordnung und in ihrem Winkel gegenüber dem Radius so ausgewählt, daß sie der geforderten Bearbeitung des Rohguts 7 am besten entsprechen.

Claims (3)

1. Refiner zur Bearbeitung von Fasermaterial, bestehend aus zwei gegenüberstehenden, von wenigstens einem Elektromotor (3) angetriebenen Mahlscheiben (1), deren einander zugewandten Stirnflächen (5) Bearbeitungseinrichtungen (6) mit längs des Umfangs der Mahlscheiben (1) in Sektoren (13) gruppenweise angeordneten, parallel zueinander verlaufenden Stoffmahlbarrieren bzw. Messern und dazwischenliegenden Strömungskanälen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sektor (13) mit den Stoffmahlbarrieren- bzw. Messergruppen in Umfangsrichtung der jeweiligen Mahlscheibe (1) eine andere Teilung (t) bzw. einen anderen Zentriwinkel (ß) aufweist als die jeweils anderen Sektoren (13).
2. Refiner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mahlscheibe (1) in mindestens zwei gleiche oder nahezu gleiche Bereiche (15) mit gleicher Anzahl von Sektoren (13) unterteilt ist und in jedem Bereich (15) die Zentriwinkel (ß) der aufeinanderfolgenden Sektoren (13) bzw. die Teilungen (t) voneinander stark abweichen und von Bereich (15) zu Bereich (15) unwiederholt anders sind.
3. Refiner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sektor (13) in zwei oder mehrere radial aufeinanderfolgende Ringsektoren mit unterschiedlicher Anordnung der Stoffmahlmarrieren bzw. Messer unterteilt ist.
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