EP1812164A2 - Mahlelement, sowie mahlkörper mühlen, mischer, extruder und pressschnecken mit solchen mahlelementen - Google Patents

Mahlelement, sowie mahlkörper mühlen, mischer, extruder und pressschnecken mit solchen mahlelementen

Info

Publication number
EP1812164A2
EP1812164A2 EP05794312A EP05794312A EP1812164A2 EP 1812164 A2 EP1812164 A2 EP 1812164A2 EP 05794312 A EP05794312 A EP 05794312A EP 05794312 A EP05794312 A EP 05794312A EP 1812164 A2 EP1812164 A2 EP 1812164A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grinding
elements
body according
sectors
sector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05794312A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich c/o Welldone BECH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Welldone Weartec NV
Original Assignee
Welldone Weartec NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Welldone Weartec NV filed Critical Welldone Weartec NV
Publication of EP1812164A2 publication Critical patent/EP1812164A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/24—Extrusion presses; Dies therefor using screws or worms
    • B30B11/246—Screw constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/02—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
    • B30B9/12—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using pressing worms or screws co-operating with a permeable casing
    • B30B9/121—Screw constructions
    • 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
    • D21D1/22—Jordans
    • 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 present invention relates to a grinding element, for example for mills, mixers, extruders and press screws.
  • Mills and mixers are built in large numbers and with different grinding plates for different end products and different intermediate stages in a row.
  • the grinding plates on the grinding disc are made of a chill casting alloy, which are given sufficient hardness by chromium carbides to meet the requirements for wear. With conventional machines and when processing pure wood pulp at medium speeds, this results in satisfactory operation with revision intervals of 6-10 months.
  • the quality of the milled fibers is clearly determined by the ribbed geometry of the grinding plates, which provide a spiral flow of material across the fins to the outlet. It creates a pumping or pressing action. This effect is primarily sought in press screws and extruders. At the same time an intimate, uniform mixing of the filled substance is always achieved. Because this is composed heterogeneous.
  • the working gaps are so small that they are within the range of the elastic reactions of the machine: Smallest changes in the vibration behavior of the grinder caused by changes in the material properties can therefore cause severe wear of the grinding disks or even the destruction of the machine.
  • Object of the present invention is to propose a refining element, which has a longer service life. Yet another goal is to propose a grinding media with a grinding element, which delivers the desired grinding quality from the beginning. Another goal is to propose a roller, cone or grinding disc grinder, which is inexpensive to produce and has a long service life. Still another object is to provide machines, in particular grinding devices such as refiner for paper, extruders for plastics and ceramics, press worms for wet fibers, lignite, peat, beet pulp etc., which have long service intervals. It is desirable if it can be dispensed with particularly expensive and expensive controls.
  • the object is achieved in that at least two fastening elements are provided on the opposite surface of the working surface for fixing the grinding element in corresponding holes of a supporting body, which have undercuts, beads and / or corners.
  • These grinding elements have the advantage that the Fixing elements allow a secure attachment to a support body, so that even large lateral forces can be absorbed.
  • the grinding elements allow a modular construction of grinding disks, so that the properties of the individual grinding sectors can be better tuned than in known grinding disks with chilled cast iron plates.
  • Through holes are advantageously provided in the elements, which holes can be used for injecting water or dewatering. As a result, the resulting water from the decomposition of fibers can be removed quickly.
  • the holes are formed as slots with diffuser-like outlet.
  • the proposed novel grinding elements have the advantage that the grinding elements can be produced in the powder press molding process or preferably in the powder injection molding process (PIM). This makes it possible to produce the grinding elements inexpensively.
  • the grinding elements are expediently surface-compacted (by duplex coating: diffused ion-nitriding + IBAD, ion beam-assisted deposit of WC-Co, TiN, DLC etc.). This allows the production of very resistant grinding elements with high temperature resistance.
  • a first type of grinding element is made of high temperature resistant materials.
  • These may be, for example, grinding elements made of cemented carbide and mixed with high-temperature carbides, high-temperature (mixed carbides, nitrides or borides or mixtures thereof with a cobalt matrix, preferably the first type of grinding element made of hard metal with WC, TiC, SiC-SiN, if appropriate also borides or similar hard phase formers with eutectic matrix type Ni / Co-Cr-V-Nb-B-Si-C.
  • Such grinding elements are characterized by a good high temperature resistance of better than 2000 0 C, preferably better than 2500 0 C, and especially preferably better than 2800 0 C.
  • a second type of grinding element is provided, made of ceramic materials.
  • This second type can be made of inexpensive materials.
  • One possible composition of the refining element is, for example, Si-Al-Zr oxide.
  • the second type of grinding element can be made of pressed carbon fibers, optionally with DLC coating.
  • the subject matter of the present invention is also a grinding body with grinding elements according to the invention, which is characterized in that drilling or punching holes are provided in the supporting body, and that the grinding elements are received in a form-fitting manner with the fastening elements in the drilling or punching holes.
  • the fit can be done by encapsulation with materials that have a lower melting point than the grinding elements and Supporting body resp. Support plate.
  • Such grinding media have the advantage that the grinding elements can be exchanged quickly by heating them.
  • the grinding elements composed of individual grinding elements can be optimized in geometry and material properties. As a result, thermal residual stresses can be avoided, for example, on the support surfaces.
  • the preparation of the grinding elements with the fastening elements can be made of high-strength sintered materials, in powder molding, preferably powder injection molding (PIM).
  • PIM powder injection molding
  • These (single) grinding elements are conveniently fastened by means of their fasteners on perforated support plates form-fitting manner.
  • the grinding elements can therefore be changed easily and quickly.
  • fasteners are molded with plastic, glued or soldered.
  • the encapsulation of the fasteners has the advantage that they are firmly anchored in the support body.
  • the first type of grinding element in the support body is inserted by co-sintering of grinding element and carrier, preferably by two-step pressing of grinding elements and supporting body in the same mold (powder molding or PIM process). It is expedient, if the first type of compacted refining element is incorporated on a supporting body of such geometry, that it is possible to weld / staple to working surfaces of apparatus without extending the heat affected zone into the refining element.
  • the fasteners are inserted with beads and / or corners by cold pressing in the holes of the support body low-stress.
  • This embodiment has the advantage that the fasteners can not solve their fixings.
  • a preferred embodiment provides that grinding elements of the first and second types are provided on the support body.
  • This has the advantage that the different areas of a refining plate can be equipped with different grinding properties.
  • a plurality of refining elements of the same type are each adjacent to each other to form sectors with certain grinding characteristics, or the plurality of refining elements form working edges with the same characteristics.
  • the grinding element in the material flow direction has at least two sectors occupied by grinding elements of the first or second type.
  • a plurality of individual grinding elements is arranged on carrier plates, which correspond in size to the size of conventional chilled cast iron plates.
  • carrier plates can be used with the refining elements in place of the conventional chill grinding plates.
  • the grinding elements according to the invention are arranged directly on a housing wall, for example, of an extruder or on a rotor carrier disk can, the use of an additional support plate or a support body has the advantage that the grinding elements can be pre-assembled on these.
  • the grinding elements can be replaced with a lower Aurwand, because the carrier plates with the grinding elements can be placed directly in an oven to melt the solder or other materials with relatively low melting point, which can be used for releasably securing the grinding elements to the support plate ,
  • a first sector is occupied by grinding elements which ensure "emergency running properties.”
  • the surface of this first sector preferably projects beyond the surfaces of the adjacent sectors by a certain distance
  • the first sector can be detached from the grinding elements of a second, preferably adjacent, sector, so that the first sector forms a so-called scraper protection, thereby avoiding grinding elements or entire refining plates being destroyed if they should touch during operation.
  • the mating surface can also be m be occupied Mahlemia, or be formed by a stationary wall with or without structuring (slats or the like).
  • each one sector of refractory refractory elements serves as anti-stripping. This means that there is a smaller working gap in the area of this sector, so that other sectors are protected with grinding elements.
  • the runflat grind element (multiple like elements may be grouped into sectors) is preferably made of a friction wear resistant material having a fine-grained structure yet having residual toughness.
  • the grinding element of the first type can be made with a greater strength than grinding elements of the second type.
  • the other grinding elements of the second and third sector may consist of low-cost ceramic elements. It can do that first described grinding element be the middle sector and the surface of the first grinding element be deposited from the surfaces of the other two (second) grinding elements.
  • This embodiment is particularly suitable for "high-speed refiner" paper mills with grinding discs with optimized to the desired functions annular sectors.
  • the middle sector is offset from the surfaces of the inner and outer sectors. The middle sector has "runflat" properties and therefore has the function of anti-squeal protection, which prevents the other sectors from sticking together during operation.
  • the grinding body has a carrier plate on which a plurality of first and / or second grinding elements is arranged.
  • This carrier plate may correspond to the size of known integral chilled cast segments.
  • This is a completely different construction compared to conventional grinding media in which the integral chilled cast segments are divided into a plurality of individual grinding elements.
  • Use grinding elements such as powder injection molding (PIM).
  • PIM powder injection molding
  • the fastening elements can be molded directly to the grinding elements.
  • the individual grinding elements on the rear side advantageously have fastening members which can be positively connected or connected to the supporting body.
  • the pressure-loaded surfaces can remain low-stress.
  • the fastening members are dovetail-shaped feet, which are received in holes of the carrier body, preferably round holes with a top conical bore.
  • the feet may be polygonal shaped to limit horizontal stresses in the plastic material of the Tragenia- material.
  • the support body can in turn have precise cylinder hollow pins, which can anchor the fastening elements, for example in a rotor, but at the same time allow a quick exchange.
  • molded tabs are possible, which are fastened to the rotor with short, detachable weld seams.
  • the sectors are expediently covered with a plurality of grinding elements which have surface structures as are well known to the person skilled in the art.
  • surface structuring of the sector parts eg ribbed Geometries with channels of a few millimeters depth ensure the digestion of pulp into the thinnest possible fibers and the outflow of the substance.
  • Such trained grinding elements can also be referred to as lamellar elements or lamellar body.
  • these lamellar elements of the sectors are produced by the powder injection molding process (PIM) or by powder pressing, if necessary hot isostatic pressing (HIP: hot isostatic pressing).
  • the dovetail-shaped, optionally angular feet received in the holes are encapsulated with plastic or glued or soldered (or directly co-sintered with liquid phase, see above).
  • This has the advantage that the anchoring can be done positively and very quickly.
  • the removal of the grinding elements can be done by heating the grinding media.
  • the welded connection of the carrier plate can be released.
  • the grinding elements are expediently designed as lamellar bodies with surface structuring, produced by powder presses or PIM.
  • the outer sectors are designed as carrier plates with martensitaushärtenden or outsourced duplex steels - precisely drilled as a screen plate segment according to known technology.
  • the carrier plate can also be produced as a stamped part (FIG. 21c) with cold-pressed tapered holes.
  • the advantage lies in the favorable expansion coefficient and in the much higher yield strength with sufficient corrosion protection, sufficient toughness can be adjusted. This allows weight reduction and thus lower centrifugal forces and higher working speeds.
  • a support plate On the rotor, a support plate may be arranged with holes and screw holes for knobbed feet. Screw holes allow a direct recording of grinding resp. Slat elements that can be changed without rotor removal.
  • the stator-side grinding media can be provided with holes for controlling the water content.
  • the lamellar bodies may have holes in the dimpled feet, which may permit water injection or drainage without losing active surface (FIGS. 18, 19). It is possible to press the holes in slot form without additional effort, which offers procedural advantages. Behind the slot, a diffuser-like opening of the holes can be pressed, which avoids blockages.
  • the subject matter of the present invention is also a mill, in particular high-speed refiner for paper stock, with grinding elements according to one of claims 1 to 31.
  • the carrier plate can be connected to the rotor by cylindrical hollow pins (FIGS. 6-10) or by a detachable welded connection.
  • tabs can allow points for detachable welded joints, which avoid a heat affected zone, in the area of the knobbed feet of the elements.
  • the stator-side grinding media can be provided with holes for controlling the water content.
  • the lamellar bodies (grinding elements) can have holes in the dimpled feet, which can allow water injection or drainage without losing active surface.
  • the rotor can be designed as a disk, cone or roller.
  • Another object of the present invention is a mill with grinding bodies with radially different sectors, which is characterized in that an annular Sector is made of high temperature resistant materials and has "emergency running properties".
  • the gap width between the opposing grinding elements with emergency running properties is smaller than the gap width between the other grinding elements. This has the advantage that the sector with runflat properties prevents a sticking together and thus damage to the other sectors. This results in much longer service life of the grinding plates and also better quality results for the ground product.
  • Figure 1 Schematically a plan view of a traditional trained as a disc
  • FIG. 2 shows the disk rotor of FIG. 1 in longitudinal section
  • FIG 3 Schematically the known rotor of Figure 2 on an enlarged scale and in section (prior art).
  • Figure 4 shows a first embodiment of a disc rotor with a support plate and arranged thereon inventive grinding elements in section;
  • FIG. 5 shows a section of the rotor disk of FIG. 4 on an enlarged scale
  • Support plate for lamellar elements possibly attached to the rotor with cylindrical hollow pins
  • FIG. 6 Schematically and in longitudinal section, on a supporting body. arranged
  • FIG. 7 Schematically and in cross-section the refining element of Figure 6;
  • Figure 8 The refining element of Figure 6 in plan view
  • FIG. 9 shows a second exemplary embodiment of a grinding element according to the invention with (water) passages
  • FIG. 10 shows a section through the refining element of FIG. 9 along the line AA;
  • FIG 11 Schematic arrangement of grinding media for any mills: Double-flow refiner with housing and a conical rotor;
  • Figure 12 schematically in section a screw extruder with a rotor housed in a cylindrical housing (screw), wherein the screw helix is designed as a grinding body with arranged on the screw spiral grinding elements;
  • Figure 13 is a section through screw rotor Figure 12;
  • FIG. 14 a dewatering press screw with grinding elements according to the invention
  • Figure 15 is a plug screw with drainage capability
  • FIG. 16 shows an extruder with different refining elements according to the invention
  • Figure 17 is a plan view of the working surface (slats) of a refining element according to the invention.
  • FIG. 18 shows a section through a grinding element with a grinding element consisting only of hard metal lamellae, which is directly connected to the carrier plate by co-sintering, respectively. is embedded in this;
  • FIG. 19 shows a further embodiment of a grinding body with a (water) passage between the lamellae
  • Figure 20 shows an extruder screw rotor with a helical flight
  • Figure 21a shows an embodiment of an extruder element with a
  • FIG. 21b shows a plan view of the extruder element:
  • Figure 21c is a plan view of a stamped carrier plate.
  • a known rotor 11 (FIGS. 1 to 3) used in a grinder has a mounting surface which is occupied by a plurality of chill cast plates 16.
  • the chilled cast iron plates 16 are connected by means of screws or bolts 17 directly to the underlying rotor carrier disk 15.
  • the chilled cast iron plates 16 are arranged in the radial direction (arrow 21) in three ring sectors. The arrangement in ring sectors is necessary because it is expensive to manufacture, the chilled cast iron plates 12,13,14 produce in larger dimensions and in the required accuracy.
  • the rotor 25 now differs from the known in that ring sectors 31, 33 and 37 are provided which at least partially consist of different materials (not only chilled cast metal). In addition, there is a sector with emergency running features, which the surpassed other sectors. In the exemplary embodiment shown with three ring sectors 31, 33, 37, for example, the middle ring sector 33 projects beyond the two other ring sectors 31 and 37 (FIGS. 4 and 5). As will be explained in more detail below, the ring sector 33 has "emergency running properties.” Each sector 31, 33, 37 consists of a multiplicity of individual grinding elements 41. These grinding elements 41 are arranged on a carrier plate 51, which in turn is connected to the rotor Carrier disc 25. It is conceivable that the carrier plate is formed by the rotor carrier disc.
  • the rotor 25 is spaced from a stationary grinding disc (not shown in the figures), which may be of similar construction to the rotor carrier disc 25, i. can be occupied with the same grinding elements.
  • FIG. 11 shows, for example, that the grinding elements can be used in a conical grinder (left and right sides of FIG. 11 show conical rotors 25a arranged in a conical grinding housing 26.)
  • the grinding angle 41 can be different both on the rotor 25a 12 shows an embodiment which has a conical rotor 25b with grinding elements 41 which have a working surface with a lamellar structure or a smooth working surface Passage be provided 42 (see Fig. 9).
  • each sector consists of a plurality of individual grinding elements 41.
  • Each sector can be formed from a plurality of carrier plates, on each of which a plurality of grinding elements is arranged.
  • These grinding elements 41 are generally smaller than the conventional chilled cast iron plates of known rotors. This means that a plurality of grinding elements 41 occur instead of a conventional chilled cast iron plate.
  • the grinding elements 41 have a working surface 38, in which trenches 40 are incorporated, so that a lamellar structure is produced.
  • mounting feet are provided on the working surface 38 opposite mounting side 36 mounting feet are provided. These can be dovetail-shaped (foot 44), polygonal (FIG. 10: foot 46) or rectangular with beads (FIG. 10) on average.
  • Individual cylindrical feet 45 can be designed for precise fixing of the grinding elements 41 on the support plate 51 without undercuts.
  • the grinding elements 41 are arranged on a carrier plate 51.
  • This can be a kind of intermediate plate with a sieve structure.
  • the screen structure consists of a multiplicity of holes 50 (FIGS. 5 and 21) which serve to receive the fastening feet 45, 46, 47, 48 of the grinding elements 41.
  • the hollow pins 53 are received in 2ylindrischer recesses 65 on the underside of the support plate 51.
  • the formation of the mounting feet 44 with an undercut, such as dovetails, has the advantage of secure attachment with it.
  • the design polygonal or rectangular with beads (feet 46 or 48) allows a positive interference fit by local, plastic flow of the support plate, without the overall high residual stresses in the element.
  • an undercut having fastening (studded) feet with plastic 67 overmoulded, glued or potted by means of a solder see below description of Figures 17 to 19).
  • the hollow pins 53 are used to attach the support plate 51, for example, on a known rotor disk 15.
  • the hollow pins 53 may be distributed so that they match the pattern of mounting holes in conventional rotor disks. This has the advantage that rotors with conventional chilled cast metal plates can be equipped with new grinding elements according to the invention.
  • FIGS. 4, 5, 9 are characterized in that drainage channels 42 are provided in the mowing elements 41.
  • hollow pins 54 may be added, so that a drainage through the hollow pins. 54 is possible.
  • the drainage channels 42 extend through the mounting feet. This makes it possible that a liquid millbase can be dewatered during the grinding or digestion process.
  • the connection between the grinding element 41 and the carrier plate 51 takes place by means of a solder 55.
  • the solder 55 can be inserted or glued into grooves 66 of the hollow pin 54 (FIG. 9, bottom view of the hollow pin 54).
  • the mounting feet are formed so that the outer diameter of the inner diameter of the Holes substantially coincides.
  • screws which are received in bores which are otherwise used as water passages. These are then cut as a thread and fall out as a water passage.
  • FIG. 14 shows a dewatering press screw in which the screw 27 and housing wall 26 are occupied by grinding elements 41 according to the invention.
  • the grinding elements 41 may be equipped with drainage channels 42.
  • FIG. 15 shows a plug screw, on whose housing wall 26 anti-rotation strips 69 are attached. These are designed so that they are occupied with grinding elements 41 with drainage channels 42.
  • the drainage channels 42 communicate with a central drainage channel 56. In operation, liquid can be withdrawn through the drainage channel 56.
  • the extruder according to FIG. 16 is characterized in that grinding elements 41 with rectangular feet (only indicated in the figure) are arranged on the extruder screw.
  • the grinding elements 41 can be made smooth without lamellae.
  • the grinding elements are designed with overlaps in the material flow direction.
  • FIGS. 17 to 19 show a further embodiment of a grinding element 41 according to the invention, which has fins 58 made of hard metal.
  • the fins 58 preferably have corrugations on the underside (not visible in the figure).
  • These fins 58 are overmolded with a carrier plate 51.
  • the fins 58 and the carrier plate 51 are then sintered together (co-sintered).
  • the working surface of the fins 58 is optionally surface-compacted by duplex coating (layer 57).
  • the reference numeral 60, the connection surface between the support plate 51 and the fins 58 is designated.
  • the grinding element thus formed may optionally be fixed to a rotor or housing by means of a welding bead 61. This grinding body is characterized by a very compact design, in which grinding element and carrier plate are virtually one piece.
  • FIG. 19 shows a refining element, where the water passage 42 is arranged between the fins 58.
  • the inlet can be formed by außlege hard metal plate with diffuser 62 his (slit-shaped diffuser).
  • Figures 20 and 21 show an exemplary embodiment of the high pressure part of a press screw.
  • the invention will be explained in more detail below by way of example with reference to a high-speed refiner having three annular sectors 31, 33, 37 from inside to outside (FIG. 4, 5).
  • the grinding media are here as Mahlplatten on an extremely fast-running disc rotor executed (first extreme case).
  • the disc rotor may be cooled by injecting water.
  • the other extreme case is a slow-running press screw, the moist pulp dewaters (raw lignite 40% water content -, beet pulp, paper pulp and the like); as well a press-screw extruder for glass fiber or rock wool containing plastics.
  • the inner sector 31 is the place where the still coarse material (possibly with ceramic admixtures) must be slowly digested from the inlet ago.
  • the working gap can therefore be higher than in the middle sector 33.
  • the rotational speed of the inner sector is smaller than the rotational speed of the middle and outer sectors. Steam bubbles and cavitation therefore do not play a role.
  • the coarse infeed and ceramic filler material must be digested. With regard to material design can therefore be used for the grinding elements chilled with high hardness, but still existing residual toughness (impact energy). Corrosion resistance may be considered in the alloy such that sufficient free chromium is available for the formation of solid oxide layers on the surface in the metal matrix.
  • high temperature carbide formers such as V or Nb can be added. Therefore, the matrix will contain sufficient free chromium even with weight-based chromium contents of 24-28%, if the high carbon content is set by special carbides (like V or Nb etc.).
  • the design of the inner sector 31 is preferably to be made so that the oxide removal by Tribox (abrasion of constantly newly formed, not sufficiently solid mixed oxides at the surface) is reduced.
  • Tribox abrasion of constantly newly formed, not sufficiently solid mixed oxides at the surface
  • the micrograin bonding of the carbon through V, Nb or other metals is characterized by the matrix becoming firm and tough and sufficient metallic chromium remaining in the matrix so that the desired impact energy can be achieved.
  • shots peening directed shot peening
  • compressive stresses are generated. These prevent or delay microcracking.
  • the lamellae of Mahlelementober Assembly are preferably tough and resistant to fatigue microcracks formed. The working edges are suitably solidified cold, so they are not susceptible to cracking.
  • the inner sector may extend to a subsequent annular injection zone for 'makeup' water.
  • the injection of make-up water is expedient, since the internal high frictional loss causes the aqueous pulp to partially evaporate.
  • the systems are therefore under pressure.
  • Larger amounts of water must be injected if the outer sectors are to contain water in the form of wet steam mixture.
  • the lamellar elements must be made resistant.
  • the wear processes are similar to those in pumps and wet steam turbines (cavitation, droplet impact) - enhanced by frictional oxidation (Tribox) due to the introduced ceramic fillers (similar to mud dumps).
  • the middle sector 33 of the rotor disk is preferably embossed with high temperature resistance.
  • the high-temperature resistance can be achieved by the incorporation of tough-bonded metal carbides.
  • High temperature carbides endure the incipient vapor bubble and drop formation.
  • the incorporation of high temperature carbides, e.g. WC, TiC, SiC-SiN, possibly also borides or similar hard phase formers, in the finest grain size make this sector corrosion and heat resistant, so that a partial rubbing on this sector does not cause catastrophic damage.
  • powder-pressed grinding elements 41 made of Ti-stabilized tungsten carbide in cobalt (used in rock drill bits as 'mining bits' usual) form individual sector parts with emergency running properties. These sector parts having a melting temperature of preferably. > 2500 0 C do not crack or melt during the development of frictional heat. Accordingly, this is. Sector used for the defined distance.
  • the considerable lateral forces on the grinding elements can be absorbed by appropriate fastening elements, eg knobbed feet.
  • the attachment of the studded feet can be done by a distortion-free low-temperature soldering.
  • an encapsulation of the knobbed feet is conceivable.
  • Such grinding elements of complicated geometry can be manufactured inexpensively and precisely by PIM (Powder Injection Molding).
  • PIM Powder Injection Molding
  • the various grinding elements that form a sector can be produced fully automatically in large series on existing plastic injection molding machines. Only minor (wear-protective) conversions are necessary to prepare them for the production of the inventive sector parts.
  • the middle sector 33 is characterized in that it operates with the lowest working gap and thus has surface contact as the first sector when the rotor disks are not completely avoidable. Due to the hard body properties, this rubbing can be tolerated for process irregularities for a short time, since the friction generated quickly generated temperature of> 2000 0 C due to the high melting point of the carbide-containing material (WC, etc.) of> 2800 0 C safely (emergency running properties). As a result, the entry of metal particles by wear, in particular the entry of easily oxidizable iron in the fine paper material is avoided.
  • the properties of lamella bodies made of pressed carbon fibers - as provided in the outer ring - make them appear suitable for the middle ring, if the material to be processed is not too high demands.
  • the outer sector 37 of the rotor disk with the highest-loaded grinding elements can be made of much cheaper ceramic lamellar bodies. Shaping is also possible with PIM (Si-Al-Zr oxide).
  • the outer sector 37 may also be made of pressed and sintered Keramik ⁇ or carbon fibers. Especially for carbon fibers can be applied in addition to the working edges DLC (diamond like carbon) directed (prior art).
  • the grinding elements 41 of the outer, annular sector 37 can also be glued and / or screwed directly onto the rotor. Thanks to the light materials used, much higher speeds can be achieved with the same forces than with conventional refiner plates made of a carbide casting.
  • An advantage of the modular grinding plates is that experience shows that optimum edge geometries can be pressed at no extra cost. Because it is possible to determine an optimal working edge geometry for the shape of the ceramic parts and implement them directly by injection molding. As a result, optimal operating conditions can be achieved for more than 90% of the operating time.
  • the grinding elements with knobbed feet can be inserted into drill holes in the carrier plate and, for example, molded or glued from behind in precise position with high-strength plastic. This can already happen at temperatures below 150 0 C. Stripping of the outer sector can be excluded by the middle sector.
  • the outer sector 37 is characterized in that it contains inexpensively interchangeable segments or sector parts. It can also be used here elements of pressed carbon fibers, DLC possibly coated (diamond like carbon). The low specific weight allows the direct attachment of the sector parts on the rotor plate and thus even higher speeds at lower centrifugal forces. If necessary, the elements can be mounted directly on the drilled rotor disk.
  • the outer sector may also consist of carrier plate segments which are connected to the hub via a grid of short pins.
  • the outer rotor disc (carrier plate 51) can be made as a screen and easily changed.
  • the outer sector can be formed from ceramic material grinding elements which best endure the high-speed droplet impact that is unavoidable in the outer sector as well as the fretting wear due to the fillers.
  • the ceramic grinding elements 41 can also be inexpensively manufactured precisely in the PIM process.
  • As the material a more favorable ceramic compound such as e.g. Si-Al-Zr oxide, to be used in the middle sector.
  • the attachment is done as in the other sector parts preferably by Noppenfuße.
  • the outer sector 37 may consist of cost-exchangeable refining elements 41: the outer sector of a high-speed refiner accounts for more than 70% of the grinding capacity. Due to the optimized material properties and geometry of the outer sector parts, a high product quality can be ensured for more than 90% of the operating time. For particularly high speeds and centrifugal forces also grinding elements made of pressed carbon fibers, possibly with "diamond-like-carbon" (DLC Due to the low specific weight of the sector parts used, the centrifugal forces are lower, and the speed and thus the performance can be increased.
  • the light outer grinding elements can also be applied directly to the rotor disk, which can therefore be slim and light be designed, for example, manufactured as a screen disc or sieve segments.
  • grinding elements are: Flexible construction of the rotor system in a high-speed grinder (High Speed Refiner) and suitability for a wide variety of starting materials and end products. Mills with the inventive grinding elements and grinding media allow an additional power of up to 20-40% with> 20% power savings. The product quality is also higher and more uniform than with conventional grinding wheels. Retrofitting of existing mills is possible in many cases and allows a broad service business.
  • the grinding media can be mounted here both on the working edges of the screw and on the wiper strips of the housing (FIG. 14).
  • In the grinding media of the conical, possibly cylindrical housing are holes under the grinding elements 42 (Fig. 9), these serve for dewatering, since the Raw material contains 40-60% water and is to be dewatered for the subsequent production steps. During cooking or drying, evaporation energy is thus saved. The largely dehydrated material is then squeezed out through the mouthpiece and processed compactly.
  • the inventive grinding elements are here mounted on the working edges of the screw and on the entire circumference of the housing.
  • the assembly of the grinding elements, which serve here as working edges for the screws, can be carried out on a stamped carrier plate, which has lateral outlets for press water from the high-pressure region near the outer edge. Extended lugs are punched out between the outlets, which can be bent over and used for fastening by short, detachable weld beads (see Figures 20 and 21)
  • the optimum lamellar shape of the surface 38 for the respective substance can significantly favor the material flow and in the decisive area between Screw working edge and housing grooves ensure optimum pressure conditions for drainage.
  • the work gaps remain stable due to the carbide grinding media for a long service life. The standstill and conversion costs are thereby reduced.
  • the usual designs have welded Sch ⁇ eckenkanten and a housing screen made of stainless steel with grooves and drainage holes, which round off quickly at the edges. This leads to blockages and stoppages.
  • the inventive grinding elements are used here to protect both the working edge of the extruder screw and the inner wall of the housing.
  • the arbitrarily malleable grinding elements are here for some applications without drainage holes such as 42 executed.
  • the grinding elements are designed with overlaps in the material flow direction, 49.
  • the tolerances are to be kept within a range that allows production by the powder injection process (PIM) without post-processing.
  • PIM powder injection process
  • a directed lamellar structure of the surface can bring significant process advantages (service life and material handling).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Mahlelement für Mühlen, Mischer und Schnecken, die vorzugsweise zum Mahlen/Verarbeiten von Papierstoff und Kunststoffen mit keramischen Füllungen, anderen Faserstoffen wie Roh-Braunkohle, Rübenschnitzel und Ähnlichem eingesetzt werden. Die Mahlelemente haben an der der Arbeitsoberfläche (38) gegenüberliegenden Befestigungsseite (36) zur Befestigung des Mahlelements (41) in entsprechenden Löchern eines Tragkörpers wenigstens zwei Befestigungselemente, die Hinterschneidungen (44), Sicken und/oder Ecken aufweisen können. Solche Mahlelemente können auf den Rotoren von High Speed Refinern angeordnet sein. Solche Rotoren haben ringförmige Sektoren, die aus einer Vielzahl von einzelnen Mahlelementen zusammengesetzt werden können. Den einzelnen Ringsektoren können dabei unterschiedliche Aufgaben zukommen. Ein mittlerer Sektor ist aus hochtemperaturbeständigen, zähfest gebetteten Metallkarbiden gebildet, die Notlaufeigenschaften aufweisen, wenn eine Anstreifen der Mahlscheiben erfolgt. Durch das Vorsehen eines geringfügig engeren Arbeitsspalts im Bereich dieses Sektors sind die benachbarten Sektoren vor einem Anstreifen geschützt und können durch modular aufgebaute, kostengünstige Mahlelemente (Lamellenkörper) aus Keramik oder gepressten Kohlefasern gebildet sein. Diese Lamellenkörper können durch präzise Serienherstellung im Pulverspritzgussverfahren (PIM - powder injection moulding) und Einpressen in eine siebförmige Trägerplatte in der Geometrie optimiert für jeden Anwender nach Wunsch hergestellt werden. Das Auswechseln ist einfach und schnell.

Description

Mahlelement, sowie Mahlkörper Mühlen, Mischer, Extruder und Pressschnecken mit solchen Mahlelementen
Gegenstand der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mahlelement, beispielsweise für Mühlen, Mischer, Extruder und Pressschnecken.
Stand der Technik
Mühlen und Mischer werden in großer Zahl und mit verschiedenen Mahlplatten für unterschiedliche Endstoffe und verschiedenen Zwischenstufen hintereinander gebaut. Standardmäßig sind die Mahlplatten auf der Mahlscheibe aus einer Hartgusslegierung hergestellt, die durch Chrom-Karbide eine ausreichende Härte erhalten, um den Anforderungen auf Verschleiß zu genügen. Mit konventionellen Maschinen und bei der Verarbeitung von reinem Holzfaserstoff bei mittleren Geschwindigkeiten ergibt das eine zufriedenstellende Betriebsweise mit Revisionsintervallen von 6- 10 Monaten. Die Qualität der aufgemahlenen Fasern wird deutlich durch die gerippte Geometrie der Mahlplatten mitbestimmt, die für einen spiralförmigen Stofffluss über die Rippen bis zum Auslass sorgen. Es entsteht so eine Pump- bzw. Presswirkung. Diese Wirkung wird in Pressschnecken und Extrudern vorrangig angestrebt. Zugleich wird immer eine innige, gleichmäßige Durchmischung des eingefüllten Stoffes erzielt. Denn dieser ist heterogen zusammengesetzt.
Für die Herstellung von Feinpapieren ist eine Aufmahlung bis auf sehr kleine Faserdurchmesser und Längen erforderlich. Dazu ist ein kleiner Arbeitsspalt in der Größenordnung weniger Zehntel Millimeter ist erforderlich. In der Praxis werden Mahlwerke eingesetzt, welche mit Walzen, Kegeln oder Mahlscheiben arbeiten. Bei Mahlscheiben, bei denen der Stofffluss radial von innen nach außen erfolgt, findet der Verschleiß aufgrund der höheren Umfangs-Geschwindigkeiten vorwiegend im äußeren Drittel statt. Die kaum verschleißenden, inneren Partien der Mahlscheibe sind jedoch für den Abstand zwischen den Mahlscheiben von Rotor und Stator maßgeblich, sodass ein Materialverschleiß in den äußeren Sektoren der Mahlscheibe nicht durch Nachsetzen der Achse ausgeglichen werden kann. Beim Nachsetzen der Achse droht nämlich ein Anstreifen der Mahlplatten. Diese Gefahr ist besonders groß beim An- und Abfahren der Maschine, wenn die Druck- und Stoffdurchfluss-verhältnisse noch nicht stabil sind.
Es wird aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen immer mehr verlangt, auch Altstoffe und Rücklaufmaterial aus der Fertigung in die Stoffmischung mit einzubringen. Dadurch sind häufig Füllstoffe keramischer Art mitzuverarbeiten, was den Verschleiß wesentlich verstärkt. Zur Lösung dieses Problem werden häufig härtere Mahlkörper eingesetzt. Diese sind jedoch gegen leichte Anstreifer extrem empfindlich. Werden die Mahlkörper im äußeren Arbeitskantenbereich auch nur geringfügig um wenige zehntel Millimeter verschlissen, so entsteht im wichtigsten Arbeitsbereich für das Aufmahlen der Fasern und Stoffgemische ein zu großer Arbeitsspalt. Die Leistung der Maschine sinkt., die Qualität des Produktes ebenso. Extrem genaue, schnell reaktionsfähige Regelungen können ein Ausnutzen der Mahlscheiben bis an die geometrische Grenze verbessern.
Bei schnell laufenden Maschinen mit Innendruck sind die Arbeitsspalte so klein, dass diese im Bereich der elastischen Reaktionen der Maschine liegen: Kleinste Änderungen im Schwingungsverhalten des Mahlwerks verursacht durch Änderungen der Stoffeigenschaften können daher starken Verschleiß der Mahlscheiben oder sogar die Zerstörung der Maschine auslösen.
Verfahrenstechnisch gelingt es, die Maschinen in der Tagesleistung durch engste Arbeitsspalte und erhöhte Drehzahl hochzutreiben, indem raffinierte Steuerungen und Regelkreise eingesetzt werden. Eine erhöhte Mahl-Leistung bei zugleich verringertem Stromverbrauch bis 20% ist möglich. Der Preis ist der Zwang zum häufigen Mali Ischeiben- Wechsel, da die Spitzen-Leistungen nur in einer kurzen Phase der Standzeit erreicht werden. Konventionelle Mahlscheiben bestehen aus einem Träger sowie auf dem Träger angeordneten lamellenartigen Mahlkörpern aus Hartguss. Die Herstellung der Hartguß-Mahlkörper verlangt ein Mass-Schleifen der Lamellenoberfläche vor dem Einbau. Dadurch ergeben sich jedoch scharfe Arbeitskanten, welche zu Beginn des Mahlprozesses kein optimales Mahlerresultat erlauben. Erst nach einer ,Einlauf-Phase' (Kantenabrundung) wird ein optimales Mahlergebnis erreicht. Wird erhöhter Verschleiß hingenommen, sinken Mahl-Leistung und Produktqualität rasch.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mahlelement vorzuschlagen, welches eine grossere Standzeit aufweist. Noch ein Ziel ist es, einen Mahlkörper mit einem Mahlelement vorzuschlagen, welcher von Beginn weg die gewünschte Mahlqualität liefert. Ein weiteres Ziel ist es, ein Walzen-, Kegel- oder Mahlscheiben-Mahlwerk vorzuschlagen, welches kostengünstig herstellbar ist und über eine lange Standzeit verfügt. Noch ein Ziel ist es, Maschinen, insbesondere Mahlvorrichtungen wie Refiner für Papier, Extruder für Kunststoff und Keramik, Pressschnecken für nasse Faserstoffe, Braunkohle, Torf, Rübenschnitzel usw. bereitzustellen, welche lange Serviceintervalle haben. Dabei ist es erwünscht, wenn auf besonders teure und aufwendige Steuerungen verzichtet werden kann.
Gegenstand der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an der der Arbeitsoberfläche gegenüberliegenden Befestigungsseite zur Befestigung des Mahlelements in entsprechenden Löchern eines Tragkörpers wenigstens zwei Befestigungselemente vorgesehen sind, die Hinterschneidungen, Sicken und/oder Ecken haben. Diese Mahlelemente haben den Vorteil, dass die Befestigungselemente eine sichere Befestigung an einem Tragkörper ermöglichen, sodass auch grosse Querkräfte absorbiert werden können. Insbesondere erlauben die Mahlelemente einen modularen Aufbau von Mahlscheiben, sodass die Eigenschaften der einzelnen Mahlsektoren besser abgestimmt werden können als bei bekannten Mahlscheiben mit Hartgussplatten.
Vorteilhaft sind in den Elementen durchgehende Löcher vorgesehen, welche Löcher zum Einspritzen von Wasser oder Entwässern verwendet werden können. Dadurch kann das beim Aufschluss von Fasern anfallende Wasser schnell abgeführt werden. Zweckmässigerweise sind die Löcher als Schlitze mit diffusorartigem Auslass ausgebildet.
Die vorgeschlagenen, neuartigen Mahlelemente haben den Vorteil, dass die Mahlelemente im Pulverpress- oder vorzugsweise im Pulverspritzgussverfahren (PIM: powder injection moulding) hergestellt werden können. Dies ermöglicht es, die Mahlelemente kostengünstig herzustellen. Zweckmässigerweise sind die Mahlelemente oberflächenverdichtet, (durch duplex coating: diffuses Ion-nitriding + IBAD, ion beam assisted deposit of WC-Co, TiN, DLC etc).Dies erlaubt die Herstellung von sehr widerstandsfähigen Mahlelementen mit hoher Temperaturbeständigkeit.
Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist ein erster Typ eines Mahlelements aus hochtemperaturbeständigen Materialien gefertigt. Dies können beispielsweise Mahlelemente hergestellt aus Hartmetall und versetzt mit Hochtemperaturkarbiden, Hochtemperatur(misch- karbiden, -nitriden oder boriden oder Mischungen derselben mit einer Kobaltmatrix sein. Vorzugsweise ist der erste Typ eines Mahlelements aus Hartmetall mit WC, TiC, SiC-SiN, ggf. auch Boriden oder ähnlichen Hartphasenbildner mit eutektischer Matrix Typ Ni/Co-Cr- V-Nb-B-Si-C hergestellt. Solche Mahlelemente zeichnen sich durch eine gute Hochtemperaturbeständigkeit von bessfer als 2000 0C, vorzugsweise besser als 2500 0C, und besonders bevorzugt besser als 2800 0C.
Vorteilhaft ist ein zweiter Typ eines Mahlelements vorgesehen, hergestellt aus keramischen Werkstoffen. Dieser zweite Typ kann aus kostengünstigen Materialien hergestellt sein. Eine mögliche Zusammensetzung des Mahlelements ist beispielsweise Si-AL-Zr-Oxid. Alternativ kann der zweite Typ eines Mahlelements aus gepressten Kohlefasern, ggf. mit DLC-Beschichtung, hergestellt sein.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Mahlkörper mit erfindungsgemäßen Mahlelementen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass im Tragkörper Bohr- oder Stanzlöcher vorgesehen sind, und dass die Mahlelemente mit den Befestigungselementen in den Bohr- oder Stanzlöchern formschlüssig aufgenommen sind. Der Formschluss kann dabei durch Umspritzungen mit Materialien erfolgen, die einen tieferen Schmelzpunkt haben als die Mahlelemente und Tragkörper resp. Trägerplatte. Derartige Mahlkörper haben den Vorteil, dass die Mahlelemente rasch ausgetauscht werden können, indem diese erhitzt werden. Auch können die aus einzelnen Mahlelementen zusammengesetzt Mahlkörper in Geometrie und Werkstoffeigenschaften optimiert sein. Dadurch können beispielsweise an den Auflageflächen Wärmeeigenspannungen vermieden werden. Die Herstellung der Mahlelemente mit den Befestigungselementen kann aus hochfest gesinterten Werkstoffen, im Pulverpress-, vorzugsweise Pulverspritzgussverfahren (powder injection moulding, PIM) erfolgen. Diese (Einzel-)Mahlelemente sind zweckmässigerweise mittels ihrer Befestigungselemente auf gelochten Trägerplatten formschlüssig befestigt. Die Mahlelemente können daher leicht und schnell gewechselt werden. Zweckmässigerweise sind die in den Bohr- oder Stanzlöchern angeordneten Befestigungselemente mit Kunststoff umspritzt, geklebt oder gelötet. Das Umspritzen der Befestigungselemente hat den Vorteil, dass diese im Tragkörper fest verankert sind.
Vorteilhaft ist der erste Typ eines Mahlelements im Tragkörper durch Ko-Sintern von Mahlelement und Trägkörper eingefügt, vorzugsweise durch Zwei-Schritt-Pressen von Mahlelementen und Tragkörper in derselben Pressform (Pulverpress- oder PIM- Verfahren). Es ist zweckmässig, wenn der erste Typ eines Mahlelements mit verdichteter Oberfläche auf einem Tragkörper solcher Geometrie eingefügt ist, dass ein Anschweissen/ -heften an Arbeitsflächen von Apparaten möglich ist, ohne die Wärmeeinflusszone in das Mahlelement zu erstrecken.
Vorzugsweise sind die Befestigungselemente mit Sicken und/oder Ecken durch Kaltpressen in die Löcher des Tragkörpers eigenspannungsarm eingefügt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Befestigungselemente nicht mehr aus ihren Befestigungen lösen können.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass auf dem Tragkörper Mahlelemente des ersten und des zweiten Typs vorgesehen sind. Dies hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Bereiche einer Mahlplatte mit unterschiedlichen Mahleigenschaften ausgestattet sein kann. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Mahlelementen des gleichen Typs jeweils benachbart zueinander zu Sektoren mit bestimmten Mahleigenschaften zusammengefasst bzw. bildet die Mehrzahl von Mahlelementen Arbeitskanten mit gleichen Eigenschaften. Vorteilhaft besitzt der Mahlkörper in Stoffflussrichtung wenigstens zwei mit Mahlelementen des ersten oder des zweiten Typs besetzte Sektoren.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von einzelnen Mahlelementen auf Trägerplatten angeordnet, die in ihrer Grosse der Grosse von konventionellen Hartgussplatten entsprechen. Dies hat den Vorteil, dass die Trägerplatten mit den Mahlelementen an Stelle der konventionellen Hartguss-Mahlplatten eingesetzt werden können. Obwohl die erfindungsgemässen Mahlelemente direkt an einer Gehäusewand beispielsweise eines Extruders oder an einer Rotor-Trägerscheibe angeordnet werden können, hat die Verwendung einer zusätzlichen Trägerplatte oder eines Tragkörpers den Vorteil, dass die Mahlelemente auf diesen vormontiert werden können. Ausserdem lassen sich die Mahlelemente mit geringerem Aurwand ersetzten, denn die Trägerplatten mit den Mahlelementen können direkt in einen Ofen gegeben werden, um das Lot oder andere Materialien mit relativ tiefem Schmelzpunkt, die für die lösbare Befestigung der Mahlelemente an der Trägerplatte eingesetzt werden können, aufzuschmelzen.
Gemäss einem unabhängigen Aspekt der Erfindung wird ein erster Sektor mit Mahlelementen besetzt, die „Notlaufeigenschaften" gewährleisten. Die Oberfläche dieses ersten Sektors überragt die Oberflächen der benachbarten Sektoren vorzugsweise um eine bestimmte Distanz. Hier liegt die Idee zugrunde, in einer Maschine wenigstens die Mahlelemente eines ersten Sektors von den Mahlelementen eines zweiten, vorzugsweise benachbarten Sektors abzuheben, so dass der erste Sektor einen sogenannten Anstreiferschutz bildet. Dadurch kann vermieden werden, dass Mahlelemente resp. ganze Mahlplatten zerstört werden, wenn sie sich im Betrieb touchieren sollten. Weil die Oberfläche des "Notlaufeigenschaften" aufweisenden (ersten) Mahlelements von den anderen (zweiten) Mahlelementen abgesetzt ist, ist in einem Mahlwerk zwischen dem ersten Mahlelement und einer Gegenfläche ein kleinerer Arbeitsspalt als zwischen den anderen Mahlelementen und der Gegenfläche. Die Gegenfläche kann dabei ebenfalls mit Mahlelementen besetzt sein, oder durch eine, stationäre Wand mit oder ohne Strukturierung (Lamellen oder dergleichen) gebildet sein.
Es versteht sich von selbst, dass in den verschiedenen Verwendungen der Mahlelemente beispielsweise in Extrudern, Schneckextrudern, auf Mahlplatten von Refinern, jeweils ein Sektor von hochtemperaturbeständigen Mahlelementen als Anstreifschutz dient. Das heisst, dass im Bereich dieses Sektors ein geringerer Arbeitsspalt vorhanden ist, sodass übrige Sektoren mit Mahlelementen geschützt sind.
Das Notlaufeigenschaften aufweisende Mahlelement (mehrere gleiche Elemente können zu Sektoren zusammengefasst sein) ist vorzugsweise aus einem reibverschleißbeständigen Material hergestellt, mit feinkörniger Struktur, das dennoch Restzähigkeit besitzt. Das Mahlelement der ersten Art kann mit einer grosseren Stärke gefertigt sein als Mahlelemente der zweiten Art. Denkbar ist jedoch auch, das Absetzen der ersten Mahlelemente auch durch entsprechende Ausbildung der Unterlage (Tragkörper) zu bewerkstelligen. Denkbar ist jedoch auch, das Notlaufeigenschaften aufweisende Mahlelement oder aus diesen gebildete Sektoren aus gepressten Kohlefasern herzustellen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform können die anderen Mahlelemente des zweiten und dritten Sektors aus kostengünstigen Keramikelementen bestehen. Dabei kann das zuerst beschriebene Mahlelement der mittlere Sektor sein und die Oberfläche des ersten Mahlelementes von den Oberflächen der beiden anderen (zweiten) Mahlelemente abgesetzt sein. Diese Ausfuhrungsform ist besonders geeignet für "High Speed Refmer"-Papiermühlen mit Mahlscheiben mit auf die gewünschten Funktionen optimierten ringförmigen Sektoren. Vorteilhaft ist der mittlere Sektor von den Oberflächen des inneren und äusseren Sektors abgesetzt. Der mittlere Sektor besitzt "Notlaufeigenschaften" und hat daher die Funktion eines Anstreiferschutzes, welcher verhindert, dass die anderen Sektoren während des Betriebes aneinanderstreifen können.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Mahlkörper eine Trägerplatte besitzt, auf weicher eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Mahlelemente angeordnet ist. Diese Trägerplatte kann der Grosse von bekannten ganzstückigen Hartgusssegmenten entsprechen. Dies ist eine im Vergleich zu konventionellen Mahlkörpern völlig andere Bauweise, bei welcher die ganzstückigen Hartgusssegmente in eine Mehrzahl von einzelnen Mahlelementen aufgeteilt werden. Dies erlaubt es, völlig andere Produktionsmethoden für die Herstellung der Mahlkörper resp. Mahlelemente einzusetzen, beispielsweise powder injection moulding (PIM). Durch diese Herstellungsmethode können die Befestigungsorgane direkt an die Mahlelemente angeformt werden. Vorteilhaft weisen die einzelnen Mahlelemente auf der Rückseite (d.h. gegenüberliegend der Arbeitsfläche) Befestigungsorgane auf, welche mit dem Tragkörper formschlüssig verbindbar oder verbunden sind. So können die druckbelasteten Flächen eigenspannungsarm bleiben. Als Befestigungsorgane kommen Bolzen, Hohlstifte, Schrauben o.a. in Frage. Diese Mahlelemente haben den Vorteil, dass die besonders arbeitsfähige äußere Zone zu 100%: nutzbar ist, d.h. es sind keine Schraublöcher für die Befestigung der Mahleelemente in der Arbeitsfläche mehr vorhanden - dies im Unterschied zu konventionellen Mahlkörpern mit Hartgussplatten.
Vorzugsweise sind die Befestigungsorgane schwalbenschwanzförmig ausgebildete Füße, welche in Löchern des Trägerkörpers, vorzugsweise Rundlöchern mit oben kegelförmiger Bohrung, aufgenommen sind. Diese haben den Vorteil, dass sie in definierter Position bei geringer Wärme mit Kunststoff umspritzt - oder gelötet - werden können und dadurch fest im Tragkörper verankert werden können. Die Füsse können mehreckig geformt sein, um horizontale Spannungen im plastischen Werkstoff des Tragkörper- Werkstoffs begrenzen zu können. Der Tragkörper kann wiederum präzise Zylinder-Hohlstifte haben, welche die Befestigungsorgane beispielsweise in einem Rotor verankern können, zugleich aber einen schnellen Austausch ermöglichen. Ebenso sind bei Tragkörpern, die nur die Außenkanten von Rotoren oder Schnecken schützen müssen, angeformte Laschen möglich, die mit kurzen, lösbaren Schweissnähten am Rotor befestigt werden.
Die Sektoren sind zweckrnäßigerweise mit einer Mehrzahl von Mahlelementen bedeckt, die Oberflächenstrukturierungen haben, wie sie dem Fachmann bestens bekannt sind. Beispielsweise im Papierherstellungsprozess sollen Oberflächenstrukturierungen der Sektorteile, z.B. gerippte Geometrien mit Kanälen von wenigen Millimetern Tiefe den Aufschluss von Zellstoff in möglichst dünne Fasern und den Abfluss des Stoffs gewährleisten. Derart ausgebildete Mahlelemente können auch als Lamellenelemente oder Lamellenkörper bezeichnet werden. Vorzugsweise sind diese Lamellenelemente der Sektoren im Pulverspritzgussverfahren (PIM: powder injection moulding) oder durch Pulverpressen, ggf. heissisostatisch.es Pressen (HIP: hot isostatic pressing) hergestellt.
Durch den Einsatz von PIM ist es möglich, einen dreilagigen Verbundkörper zu optimieren und kostengünstig in Serie herzustellen: Nur die Schicht direkt unter dem coating (TiN, DLC etc.) ist teures Hartmetall, gesintert als perfektes Substrat. Die Basis ist z.B. durch aushärtbaren, ferritischen Chromstahl (17-4) gebildet, co-gesintert mit dem Hartmetall.. Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass ein solcher Verbundkörper auch durch Schweissen mit einer Trägerplatte verbunden werden kann.
Die Herstellung der Sektorteile durch Pulverspritzguss oder Pulverpressen hat den großen Vorteil, dass die Kanten der Oberflächenstrukturen bereits in einer optimalen Form hergestellt werden können. Dadurch bringen Mühlen mit derartigen Mahlkörpern bereits von Beginn weg ein optimales Ergebnis. Demgegenüber müssen sich konventionelle Mahlplatten aus Hartguss, deren Oberflächenstrukturen am Beginn scharfkantig sind, zuerst einlaufen und bringen daher erst nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden ein optimales Ergebnis.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind für die einzelnen Sektoren von Mahlkörpern unterschiedliche Werkstoffkombinationen möglich: Bei Vorhandensein von drei (ringförmigen) Sektoren können diese in Stoffflussrichtung (von innen nach außen) beispielsweise aus den nachfolgenden Materialien hergestellt sein:
Hartguß, Hartmetall, Keramik oder Hartguß, Hartmetall, Kohlefaserteil oder Keramik, Hartmetall, Hartmetall oder Keramik, Hartmetall, Kohlefaserteil, oder Hartmetall, Hartmetall, Kohlefaserteil oder Hartguß, Hartmetall, Kohlefaserteil. Weitere Kombinationen sind denkbar.
Vorteilhaft sind die in den Löchern aufgenommenen schwalbenschwanzförmigen, ggf. eckigen Füße mit Kunststoff umspritzt oder geklebt oder gelötet (oder direkt co-gesintert mit Flüssigphase, s.o.). Dies hat den Vorteil, dass die Verankerung formschlüssig und sehr rasch erfolgen kann. Die Entfernung der Mahlelemente kann erfolgen, indem die Mahlkörper erhitzt werden. Bei dreilagigen Verbundkörpern kann die Schweissverbindung der Trägerplatte gelöst werden.
Zweckmässigerweise sind die Mahlelemente als Lamellenkörper mit Oberflächenstrukturierungen, durch Pulverpressen oder PIM hergestellt.
Vorteilhaft sind die äußeren Sektoren als Trägerplatten mit martensitaushärtenden oder ausgelagerten Duplex-Stählen ausgelegt - präzise gebohrt als Siebplattensegment nach bekannter Technik. Grundsätzlich kann die Trägerplatte auch als Stanzteil (Fig. 21c) mit kalt gepressten Kegellöchern hergestellt werden. Der Vorteil liegt im günstigen Ausdehnungskoeffizienten und in der wesentlich höheren Streckgrenze bei ausreichendem Korrosionsschutz, eine ausreichende Zähigkeit kann eingestellt werden. Dies erlaubt Gewichtsreduzierung und somit geringere Fliehkräfte bzw. höhere Arbeitsgeschwindigkeiten.
Auf dem Rotor kann eine Trägerplatte angeordnet sein mit Bohrungen und Schraublöchern für Noppenfüße. Schraublöcher ermöglichen eine Direktaufnahme von Mahl- resp. Lamellenelementen, die ohne Rotorausbau gewechselt werden können.
Die statorseitigen Mahlkörper können zur Kontrolle des Wassergehaltes mit Bohrungen versehen sein. Gemäß einer Ausführungsform können die Lamellenkörper (Mahlelemente) Bohrungen in den Noppenfüßen haben, die Wassereinspritzung bzw. Entwässerung zulassen können, ohne dass aktive Oberfläche verloren geht (Fig. 18,19). Dabei ist es möglich, die Löcher ohne Mehraufwand in Schlitzform zu pressen , was verfahrenstechnische Vorteile bietet. Hinter dem Schlitz kann eine diffusorähnliche Öffnung der Löcher mit eingepresst werden, die Verstopfungen vermeidet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Mühle, insbesondere High Speed Refϊner für Papierstoff, mit Mahlelementen gemäss einem der Ansprüche 1 bis 31. Die Trägerplatte kann durch zylindrische Hohlstifte mit dem Rotor verbunden sein (Fig.6-10) oder durch eine lösbare Schweißverbindung. Dabei können Laschen Punkte für lösbare Schweißverbindungen ermöglichen, die eine Wärmeeinflusszone, im Bereich der Noppenfüße der Elemente, vermeiden.
Die statorseitigen Mahlkörper können zur Kontrolle des Wassergehaltes mit Bohrungen versehen sein. Gemäss einer Ausführungsform können die Lamellenkörper (Mahlelemente) Bohrungen in den Noppenfüssen haben, die Wasser-Einspritzung bzw. Entwässerung zulassen können, ohne dass aktive Oberfläche verloren geht.
Der Rotor kann als Scheibe, Kegel oder Walze ausgeführt sein.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mühle mit Mahlkörpern mit in radialer Richtung unterschiedlichen Sektoren, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein ringförmiger Sektor aus hochtemperaturbeständigen Materialien gefertigt ist und "Notlaufeigenschaften" hat. Vorteilhaft ist die Spaltweite zwischen den einander gegenüberliegenden Mahlelementen mit Notlaufeigenschaften kleiner ist als die Spaltweite zwischen den anderen Mahlelementen. Dies hat den Vorteil, dass der Sektor mit Notlaufeigenschaften ein Aneinanderstreifen und damit eine Beschädigung der anderen Sektoren verhindert. Daraus ergeben sich viel längere Standzeiten der Mahlplatten und auch qualitativ bessere Ergebnisse für das gemahlene Produkt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 Schematisch eine Draufsicht auf einen traditionellen als Scheibe ausgebildeter
Rotor mit darauf angeordneten, konventionellen Mahlelementen;
Figur 2 Den Scheiben-Rotor von Figur 1 im Längsschnitt;
Figur 3 Schematisch der bekannte Rotor von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und im Schnitt (Stand der Technik);
Figur 4 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Scheiben-Rotors mit einer Trägerplatte und darauf angeordneten erfindungsgemässen Mahlelementen im Schnitt;
Figur 5 Einen Ausschnitt der Rotorscheibe von Fig. 4 in vergrößertem Maßstab mit
Trägerplatte für Lamellenelemente, ggf. am Rotor befestigt mit Zylinderhohlstiften
.Figur 6 Schematisch und im Längsschnitt ein auf einem Tragkörper . angeordnetes,
Lamellen aufweisendes Mahleelement mit Noppenfüssen, welche Hinterschneidungen besitzen;
Figur 7 Schematisch und im Querschnitt das Mahlelement von Figur 6;
Figur 8 Das Mahlelement von Figur 6 in Draufsicht;
Figur 9 Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Mahlelements mit mit (Wasser-)Durchlässen;
Figur 10 Einen Schnitt durch das Mahlelement von Figur 9 entlang der Linie AA;
Figur 11 Schematisch Anordnung Mahlkörper für beliebige Mühlen: Doppelflutiger Refiner mit Gehäuse und einem konischen Rotor; Figur 12 schematisch im Schnitt ein Schneckenextruder mit einem in einem zylindrischen Gehäuse aufgenommenen Rotor (Schnecke), wobei die Schneckenwendel als Mahlkörper ausgebildet ist mit auf auf der Schneckenspirale angeordneten Mahlelementen;
Figur 13 einen Schnitt durch Schnecken-Rotor Figur 12;
Figur 14 eine Entwässerungspressschnecke mit erfmdungsgemässen Mahlelementen;
Figur 15 eine Stopfschnecke mit Entwässerungmöglichkeit;
Figur 16 einen Extruder mit verschiedenen, erfmdungsgemässen Mahlelementen;
Figur 17 eine Draufsicht auf die Arbeitsfläche (Lamellen) eines erfindungsgemässen Mahlelements;
Figur 18 einen Schnitt durch einen Mahlkörper mit einem lediglich aus Hartmetall - Lamellen bestehenden Mahlelement, welches durch Ko-Sintern mit der Trägerplatte direkt verbunden ist resp. in diese eingelassen ist;
Figur 19 eine weitere Ausführungsform eines Mahlkörpers mit einem (Wasser-)Durchlass zwischen den Lamellen;
Figur 20 ein Extruderschnecken-Rotor mit einem spiralförmigen Schneckengang;
Figur 21a ein Ausführungsbeispiel eines Extruderelements mit einem
(Wasser-)Durchlass im Schnitt; Figur 21 b eine Draufsicht auf das Extruderelement:
Figur 21c eine Draufsicht auf eine gestanzte Trägerplatte.
Ein bekannter in einem Mahlwerk eingesetzter Rotor 11 (Figuren 1 bis 3) besitzt eine Montagefläche, welche mit einer Vielzahl von Hartgussplatten 16 besetzt ist. Die Hartgussplatten 16 sind mittels Schrauben oder Bolzen 17 direkt mit der darunterliegenden Rotor-Trägerscheibe 15 verbunden. Die Hartgussplatten 16 sind in radialer Richtung (Pfeil 21) in drei Ringsektoren angeordnet. Die Anordnung in Ringsektoren ist nötig, weil es fertigungstechnisch aufwändig ist, die Hartgussplatten 12,13,14 in grosseren Dimensionen und in der erforderlichen Genauigkeit herzustellen.
Der Rotor 25 unterscheidet sich nun vom bekannten dadurch, dass Ringsektoren 31, 33 und 37 vorgesehen sind, welche mindestens teilweise aus unterschiedlichen Materialien (nicht nur Hartgussmetall) bestehen. Ausserdem ist ein Sektor mit Notlaufeigenschaften vorhanden, welcher die anderen Sektoren überragt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel mit drei Ringsektoren 31, 33, 37 überragt beispielsweise der mittlere Ringsektor 33 die beiden anderen Ringsektoren 31 und 37 (Figuren 4 und 5). Dem Ringsektor 33 kommen dabei „Notlaufeigenschaften" zu, wie dies weiter unten noch näher erklärt wird. Jeder Sektor 31,33, 37 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Mahlelementen 41. Diese Mahlelemente 41 sind auf einer Trägerplatte 51 angeordnet, welche ihrerseits mit der Rotor-Trägerscheibe 25 fest verbunden ist. Denkbar ist, dass die Trägerplatte durch die Rotor-Trägerscheibe gebildet ist.
Der Rotor 25 ist in Abstand zu einer stationären Mahlscheibe angeordnet (in den Figuren nicht gezeigt), welche gleichartig aufgebaut sein kann wie die Rotor-Trägerscheibe 25, d.h. mit gleichen Mahlelementen besetzt sein kann.
Die Figuren 11 und 12 bis 16 zeigen verschiedene Umsetzungen der Erfindung. Figur 11 zeigt beispielsweise, dass die Mahlelemente in einem konischen Mahlwerk eingesetzt sein können (linke und rechte Seite der Figur 11 zeigen kegelförmige, in einem konischen Mahlgehäuse 26 angeordnete Rotoren 25a (Öffnungswinkel kann unterschiedlich sein). Dabei sind Mahlelemente 41 sowohl auf dem Rotor 25a als auch auf der Mahlgehäusewand 26 (= Tragkörper) einander gegenüberliegend aufgebracht. In Figur 12 wird eine Ausführungsform gezeigt, die einen kegelförmigen Rotor 25b mit Mahlelementen 41 besitzt, die eine Arbeitsfläche mit- einer Lamellenstruktur aufweisen oder eine glatte Arbeitsfläche haben. Die Mahlelemente können mit Durchlässen 42 versehen sein (s. Fig. 9).
Die Gestalt der einzelnen Komponenten sowie deren mechanische Verbindung ist in den Figuren 6 - 10 dargestellt. Wie weiter oben bereits erwähnt, besteht jeder Sektor aus einer Vielzahl von einzelnen Mahlelementen 41. Jeder Sektor kann aus einer Mehrzahl von Trägerplatten, auf denen jeweils eine Mehrzahl von Mahlelementen angeordnet ist, gebildet sein. Diese Mahlelemente 41 sind in der Regel kleiner als die konventionellen Hartgussplatten von bekannten Rotoren. Dies bedeutet, dass anstelle einer konventionellen Hartgussplatte eine Mehrzahl von Mahlelementen 41 treten. Die Mahlelemente 41 haben eine Arbeitsoberfläche 38, in welche Gräben 40 eingearbeitet sind, sodass eine Lamellenstruktur erzeugt ist. Auf der der Arbeitsfläche 38 gegenüberliegenden Befestigungsseite 36 sind Befestigungsfüße vorgesehen. Diese können im Schnitt schwalbenschwanzförmig (Fuss 44), mehreckig (Figur 10: Fuss 46) oder rechteckig mit Sicken (Fig. 10) ausgebildet sein. Einzelne zylindrische Füsse 45 können zum passgenauen Fixieren der Mahlelemente 41 auf der Trägerplatte 51 ohne Hinterschneidungen ausgeführt sein.
Die Mahlelemente 41 sind auf einer Trägerplatte 51 angeordnet. Diese kann eine Art Zwischenplatte mit einer Siebstruktur sein. Die Siebstruktur besteht aus einer Vielzahl von Löchern 50 (Figuren 5 und 21), welche der Aufnahme der Befestigungsfüße 45,46,47,48 der Mahlelemente 41 dienen. Auf der den Mahlelementen 41 gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte (Unterseite) sind Hohlstifte 53 vorgesehen. Die Hohlstifte 53 sind in 2ylindrischen Ausnehmungen 65 an der Unterseite der Trägerplatte 51 aufgenommen. Die Ausnehmungen 65 sind vorzugsweise regelmäßig über die Unterseite der Trägerplatte 51 verteilt und können sich auch mit den Löchern 50 für die Noppenfüsse (= Befestigungslemente) überschneiden resp. mit diesen übereinstimmen.
Die Ausbildung der Befestigungsfüße 44 mit einer Hinterschneidung, beispielsweise als Schwalbenschwänze, bringt den Vorteil einer sicheren Befestigung mit sich. Die Ausführung mehreckig oder rechteckig mit Sicken (Füsse 46 resp. 48) erlaubt eine formschlüssige Presspassung durch örtliches, plastisches Fliessen der Trägerplatte, ohne dass insgesamt hohe Eigenspannungen im Element entstehen. Zur festen Verbindung der Mahlelemente 41 auf der Trägerplatte 51 können die beispielsweise eine Hinterschneidung aufweisenden Befestigungs-(Noppen-)füsse mit Kunststoff 67 umspritzt, geklebt oder mittels eines Lots fest vergossen werden (siehe weiter unten Beschreibung zu den Figuren 17 bis 19). *■
Die Hohlstifte 53 dienen der Befestigung der Trägerplatte 51 beispielsweise auf einer bekannten Rotorscheibe 15. Die Hohlstifte 53 können so verteilt angeordnet sein, dass sie mit dem Muster der Befestigungslöcher in konventionellen Rotorscheiben übereinstimmen. Dies hat den Vorteil, dass Rotoren mit konventionellen Hartgussmetallplatten mit neuen erfindungsgemäßen Mahlelementen ausgestattet werden können.
Die Ausführungsformen gemäss den Figuren 4,5,9 sind dadurch gekennzeichnet, dass in den Mählelementen 41 Entwässerungskanäle 42 vorgesehen sind. In den Löchern 50 können Hohlstifte 54 aufgenommen sein, sodass eine Entwässerung durch die Hohlstifte . 54 möglich ist. Die Entwässerungskanäle 42 erstrecken sich dabei durch die Befestigungsfüsse. Dadurch ist ermöglicht, dass ein flüssiges Mahlgut während des Mahl- oder Aufschlussvorgangs entwässert werden kann. Bei der gezeigten Ausführungsform von Fig. 9 erfolgt die Verbindung zwischen dem Mahlelement 41 und der Trägerplatte 51 mittels eines Lots 55. Das Lot 55 kann in Rillen 66 des Hohlstiftes 54 eingelegt oder eingeklebt sein (Fig. 9, Unteransicht des Hohlstifts 54). Durch Erhitzen des Lots 55 kann dieses bei entsprechender Lage des Mahlkörpers in den Spalt zwischen dem schwalbenschwanzförmigen Befestigungsfuss 44 und dem konusförmigen Endteil 43 des Loches 50 fliessen. Das unten aus der Trägerplatte 51 herausragende Endstück des Hohlstiftes 54 kann die Funktion des Hohlstiftes 53 übernehmen und der Befestigung des aus dem Mahlelement und der Trägerplatte bestehenden Mahlkörpers an einem Rotor oder Stator dienen.
Gemäss der in den Figuren 6 bis 10 dargestellten weiteren vorteilhaften Ausführungsformen sind die Befestigungsfüsse so ausgebildet, dass deren Aussendurchmesser mit dem Innendurchmesser der Löcher im Wesentlichen übereinstimmt. Zur Befestigung des Mahlelements 41 an der Trägerplatte 51 können auch Schrauben vorgesehen werden, welche in Bohrungen aufgenommen sind, die sonst als Wasserdurchlässe benutzt werden. Diese sind dann als Gewinde geschnitten und fallen als Wasserdurchlass aus.
In den Figuren 12 bis 16 sind Kreisausschnitte von beispielhaften Rotoren dargestellt. Die einzelnen, gezeigten Sektoren entsprechen in der Grosse den konventionellen Mahlscheiben, welche einstückig ausgebildet sind. Im Unterschied zu diesen sind die Sektoren der neuartigen Mahlscheiben aus einer Mehrzahl von einzelnen Mahlelementen 41 zusammengesetzt.
In Figur 14 ist eine Entwässerungspressschnecke gezeigt, bei welcher die Schnecke 27 und Gehäusewand 26 mit erfmdungsgemässen Mahlelementen 41 besetzt sind. Die Mahlemente 41 können mit Entwässerungskanälen 42 ausgestattet sein.
Figur 15 zeigt eine Stopfschnecke, an deren Gehäusewand 26 Antirotationsleisten 69 angebracht sind. Diese sind so ausgeführt, dass sie mit Mahlelementen 41 mit Entwässerungskanälen 42 belegt sind. Die Entwässerungskanäle 42 stehen mit einem zentralen Entwässerungskanal 56 in Verbindung. Im Betrieb kann durch den Entwässerungskanal 56 Flüssigkeit abgezogen werden.
Der Extruder gemäss -Figur 16 ist dadurch gekennzeichnet, dass Mahlelemente 41 mit rechteckigen Füssen (in der Figur nur angedeutet) auf der Extruderschnecke angeordnet sind. Die Mahlelemente 41 können ohne Lamellen glatt ausgeführt sein. Für hohe Drücke sind die Mahlelemente mit Überlappungen in Stoffflussrichtung ausgeführt.
Die Figuren 17 bis 19 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Mahlelements 41, welches Lamellen 58 aus Hartmetall besitzt. Die Lamellen 58 besitzen vorzugsweise an der Unterseite Sicken (in der Figur nicht ersichtlich). Diese Lamellen 58 werden mit einer Trägerplatte 51 umspritzt. Die Lamellen 58 und die Trägerplatte 51 werden sodann gemeinsam gesintert (co- gesintert). Die Arbeitsfläche der Lamellen 58 ist gegebenenfalls oberflächenverdichtet durch Duplex- coating (Schicht 57). Mit der Bezugsziffer 60 ist die Verbindungsfläche zwischen der Trägerplatte 51 und den Lamellen 58 bezeichnet. Das so gebildete Mahlelement kann gegebenenfalls auf einem Rotor oder Gehäuse mittels einer Schweissraupe 61 befestigt werden. Dieser Mahlkörper zeichnet sich durch eine sehr kompakte Bauweise aus, bei welcher Mahlelement und Trägerplatte praktisch einstückig sind.
Die Variante von Figur 19 zeigt ein Mahlelement, wo der Wasserdurchlass 42 zwischen den Lamellen 58 angeordnet ist. Der Einlauf kann durch eine eingelege Hartmetallplatte mit Diffusor 62 gebildet sein (schlitzförmiger Diffiisor).
Die Figuren 20 und 21 zeigen ein Ausfuhrungsbeispiel für den Hochdruckteil einer Pressschnecke. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Hochgeschwindigkeits-Mahlwerks (High Speed Refiner) mit von innen nach außen drei ringförmigen Sektoren 31,33,37 beispielhaft näher erklärt (Figur 4,5). Die Mahlkörper sind hier als Mahlplatten auf einem extrem schnell laufenden Scheibenrotor ausgeführt (erster Extremfall). Der Scheibenrotor kann durch Einspritzen von Wasser gekühlt sein.
Der andere Extremfall ist eine langsam laufende Pressschnecke, die feuchten Faserstoff entwässert (Rohbraunkohle- 40% Wassergehalt -, Rübenschnitzel, Papierfaserstoffe und ähnliche); ebenso eine Press-Schnecke als Extruder für Glasfaser oder Steinwolle enthaltende Kunststoffe. Diese Beispiele werden anschliessend erläutert.
Die unterschiedliche Funktionen und Arbeitsspalte aufweisenden Sektoren eines Hochge¬ schwindigkeitsmahlwerks sind wie folgt gekennzeichnet:
Der innere Sektor 31 ist der Ort, wo der noch grobe Stoff (ggf. mit keramischen Beimengungen) vom Einlauf her langsam aufgeschlossen werden muß. Der Arbeitsspalt kann deshalb höher als im mittleren Sektor 33 sein.
Die Umlaufgeschwindigkeit des inneren Sektors ist kleiner als die Umlaufgeschwindigkeit des mittleren und äusseren Sektors. Dampfblasen und Kavitation spielen daher noch keine Rolle. Im inneren Sektor 31 muss der grobe, vom Einlauf herkommende und keramische Füllstoffe enthaltende Stoff aufgeschlossen werden. Bezüglich Werkstoffauslegung kann deshalb für die Mahlelemente ein Hartguß mit hoher Härte, aber noch vorhandener Restzähigkeit (Kerbschlagarbeit) eingesetzt sein. Die Korrosionsbeständigkeit kann in der Legierung so berücksichtigt werden, dass ausreichend freies Chrom für die Bildung fester Oxid-Schichten an der Oberfläche in der Metall-Matrix zur Verfügung bleibt. Für die Feinkorn-Karbidbildung können Hochtemperatur-Karbidbildner wie V oder Nb zulegiert werden. Die Matrix wird daher auch bei gewichtsmäßigen Chromgehalten von 24-28% genügend freies Chrom enthalten, wenn der hohe Kohlenstoffgehalt durch Sonderkarbide (wie V oder Nb etc.) abgebunden wird. Die Auslegung des inneren Sektors 31 ist vorzugsweise so vorzunehmen, dass der Oxid-Abtrag durch Tribox (Abrasion der ständig neu gebildeten, nicht ausreichend festen Mischoxide an der Oberfläche) reduziert ist. Das Gefüge mit Feinkorn-Abbindung des Kohlenstoffs durch V, Nb oder anderen Metallen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix fest und zäh wird und genügend metallisches Chrom in der Matrix bleibt, sodass die gewünschte Kerbschlagarbeit erreicht werden kann. In den oberflächennahen Bereichen können durch so genanntes "shot peening" (gerichtetes Kugelstrahlen) Druckspannungen erzeugt werden. Diese verhindern bzw. verzögern eine Mikrorissbildung. Die Lamellen der Mahlelementoberfläche sind vorzugsweise zähfest und beständig gegen Ermüdungs-Mikrorisse ausgebildet. Die Arbeitskanten sind zweckmäßigerweise kalt verfestigt, sodass sie nicht rissanfällig sind. Der innere Sektor kann bis zu einer anschließenden, ringförmigen Einspritzzone für ,Zusatzwasser' reichen. Das Einspritzen von Zusatzwasser ist zweckmässig, da die innere hohe Reibleistung den wässerigen Papierstoff teilweise zum Verdampfen bringt. Die Anlagen arbeiten deshalb unter Druck. Größere Wassermengen müssen eingespritzt werden, wenn die äußeren Sektoren Wasser in Form von Nassdampfgemisch enthalten sollen. Gegen den unvermeidlichen Tropfenschlag (im entstandenen Nassdampf) müssen die Lamellenelemente resistent gemacht werden. Die Verschleißvorgänge sind ähnlich wie in Pumpen und Nassdampfturbinen (Kavitation, Tropfenschlag) - verstärkt durch Reiboxidation (Tribox) aufgrund der, eingebrachten, keramischen Füllstoffe (ähnlich wie in Schmutzwasserpunpen).
Der mittlere Sektor 33 der Rotorscheibe ist vorzugsweise hochtemperaturbeständig geprägt. Die Hochtemperaturbeständigkeit kann durch den Einbau von zähfest gebundenen Metallkarbiden erreicht werden. Hochtemperaturkarbide ertragen die beginnende Dampfblasen- und Tropfen-Bildung. Der Einbau von Hochtemperaturkarbiden wie z.B. WC, TiC, SiC-SiN, ggf. auch Boride oder ähnliche Hartphasenbildner, in feinster Körnung machen diesen Sektor korrosions- und hitzebeständig, sodass ein partielles Anstreifen dieses Sektors keine katastrophalen Schäden bewirkt.
Beispielsweise pulvergepresste Mahlelemente 41 aus Ti-stabilisertem Wolframkarbid in Kobalt (Verwendung in Gesteins-Bohrkronen als ,mining bits' üblich) bilden einzelne Sektorteile mit Notlaufeigenschaften. Diese Sektorteile mit einer Schmelztemperatur von vorzugsweise. > 25000C reissen und schmelzen nicht bei der Entwicklung von Reibwärme. Entsprechend wird dieser. Sektor dafür verwendet, die definierte Abstandshaltung.
Die erheblichen Querkräfte auf die Mahlelemente können durch entsprechende Befestigungsorgane, z.B. Noppenfüße, aufgenommen werden. Diese Noppenfüsse 45, 46, 48 durchdringen die von hinten vorzugsweise kegelförmig in der Trägerplatte 51 angebrachten Bohrungen. Die Befestigung der Noppenfüsse kann durch eine verzugfreie Niedertemperaturlötung erfolgen. Alternativ ist ein Umspritzen der Noppenfüße denkbar. Derartige Mahlelemente komplizierter Geometrie können kostengünstig und präzise durch PIM ( Powder injection moulding) gefertigt werden. Die verschiedenen Mahlelemente, die einen Sektor bilden, können in großen Serien vollautomatisch auf vorhandenen Kunststoff-Spritzguß-Maschinen gefertigt werden. Dabei sind nur geringe (verschleißschützende) Umbauten nötig, um diese für die Produktion der erfindungsgemässen Sektorteile herzurichten. Der mittlere Sektor 33 ist dadurch gekennzeichnet, dass er mit dem geringsten Arbeitsspalt arbeitet und so bei nicht ganz vermeidbarem Anstreifen der Rotorscheiben als erster Sektor Oberflächenkontakt hat. Aufgrund der Hartkörpereigenschaften kann dieses Anstreifen bei Prozeß- Unregelmäßigkeiten kurzzeitig ertragen werden, da die durch Reibleistung schnell erzeugte Temperatur von > 20000C aufgrund des hohen Schmelzpunkts der karbidhaltigen Materials (WC etc.) von > 28000C sicher ertragen wird (Notlaufeigenschaften). Dadurch wird der Eintrag von Metallpartikeln durch Verschleiß, insbesondere der Eintrag von leicht oxidierbarem Eisen in den Feinpapier-Stoff vermieden. Die Eigenschaften von Lamellenkörpern aus gepressten Kohlefasern - wie im äußeren Ring vorgesehen - lassen auch diese für den mittleren Ring geeignet erscheinen, wenn der zu verarbeitende Stoff nicht zu hohe Ansprüche stellt.
Der äußere Sektor 37 der Rotorscheibe mit den höchstbelasteten Mahlelementen kann aus wesentlich billigeren Keramik-Lamellenkörpern gefertigt werden. Die Formgebung ist ebenfalls durch PIM möglich (Si-Al-Zr-Oxid). Der äussere Sektor 37 kann auch aus gepressten und gesinterten Keramik¬ oder Kohlefasern hergestellt sein. Besonders für Kohlefasern kann zusätzlich an den Arbeitskanten DLC (diamond like carbon) gerichtet aufgebracht werden (Stand der Technik). Die Mahlelemente 41 des äusseren, ringförmigen Sektors 37 können auch direkt auf den Rotor geklebt und/oder geschraubt werden. Durch die eingesetzten leichten Materialien können bei gleichen Kräften wesentlich höhere Drehzahlen realisiert werden als mit konventionellen Mahlplatten aus einem Hartmetallguss.
Ein Vorteil der modular aufgebauten Mahlplatten ist, dass ohne Zusatzkosten die erfahrungsgemäß optimalen Kantengeometrien gepresst werden können. Denn es ist möglich, eine optimale Arbeitskanten-Geometrie für die Form der Keramikteile zu ermitteln und diese mittels Spritzguss direkt umzusetzen. Dadurch können für mehr als 90% der Einsatzzeit optimale Betriebsbedingungen erreicht werden. Die Standzeit der erfindungsgemäßen Mahlplatten übertrifft diejenige von Hartguß- Mahlplatten bei Weitem.
Die Mahlelemente mit Noppenfüßen können in Bohrlöcher der Trägerplatte gesteckt und beispielsweise von hinten in präziser Position mit hochfestem Kunststoff umspritzt oder geklebt werden. Dies kann bereits bei Temperaturen unterhalb von 1500C geschehen. Ein Anstreifen des äußeren Sektors kann durch den mittleren Sektor ausgeschlossen werden.
Der äußere Sektor 37 ist dadurch gekennzeichnet, dass er kostengünstig auswechselbare Segmente oder Sektorteile enthält. Es können auch hier Elemente aus gepressten Kohlefasern eingesetzt werden, ggf. DLC beschichtet (diamond like carbon). Das niedrige spezifische Gewicht erlaubt die direkte Befestigung der Sektorteile auf der Rotorplatte und damit noch höhere Drehzahlen bei geringeren Fliehkräften. Die Elemente können ggf. direkt auf der gebohrten Rotorscheibe angebracht werden. Der äussere Sektor kann auch aus Trägerplatten- Segmenten bestehen, die mit der Nabe über ein Raster aus kurzen Stiften verbunden ist. Die äußere Rotorscheibe (Trägerpiatte 51) lässt sich dadurch wie ein Sieb fertigen und leicht wechseln.
Der äußere Sektor kann - bedingt durch den sicheren Abstand der Rotorscheiben im mittleren Sektor - aus Mahlelementen aus keramischen Materialien gebildet werden, die den im äußeren Sektor unvermeidlichen Hochgeschwindigkeit-Tropfenschlag wie auch den Reibverschleiß aufgrund der Füllstoffe am besten ertragen. Die keramischen Mahlelemente 41 können ebenfalls kostengünstig präzise im PIM - Verfahren hergestellt werden. Als Werkstoff kann eine günstigere keramische Verbindung, wie z.B. Si-Al-Zr-Oxid, als im mittleren Sektor eingesetzt sein. Die Befestigung erfolgt wie schon bei den anderen Sektorteilen vorzugsweise durch Noppenfuße.
Wie die anderen Sektoren kann auch der äußere Sektor 37 aus kostengünstig wechselbaren Mahlelementen 41 bestehen: Der äussere Sektor eines High-Speed Refϊners übernimmt mehr als 70% der Mahlleistung. Durch die optimierten Materialeigenschaften und Geometrie der äusseren Sektorteile kann für mehr als 90% der Einsatzzeit eine hohe Produktqualität sichergestellt werden.. Für besonders hohe Drehzahlen und Fliehkräfte können auch Mahlelemente aus gepressten Kohlefasern, ggf. mit „diamond-like-carbon"- (DLC-)Beschichtung, eingesetzt werden. Wegen des geringen spezifischen Gewichts der eingesetzten Sektorteile sind die Fliehkräfte geringer, und die Drehzahl und damit die Leistung kann erhöht werden. Die leichten äußeren Mahlelemente können auch auf der Rotorscheibe direkt aufgebracht sein. Diese kann daher schlank und leicht ausgelegt werden, beispielsweise gefertigt als Siebscheibe oder Siebsegmente.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Mahlkörper resp. Mahlelemente sind: Flexibler Aufbau des Rotorsystems in einem Hochgeschwindigkeits-Mahlwerk (High Speed Refiner) und Eignung für verschiedenste Ausgangsstoffe und Endprodukte. Mühlen mit den erfindungsgemässen Mahlelementen und Mahlkörpern erlauben eine Mehrleistung von bis zu 20-40 % bei > 20 % Stromersparnis. Die Produktqualität ist ausserdem höher und gleichmäßiger als bei Mühlen mit konventionellen Mahlscheiben. Eine Nachrüstung bestehender Mühlen ist in vielen Fällen möglich und erlaubt ein breites Service - Geschäft.
Verwendung der Mahlelemente in Press-Schnecken für Roh-Braunkohle, Rüben-schnitzel oder
Faserstoffe:
Die Mahlkörper können hier sowohl auf den Arbeitskanten der Schnecke wie auf den Abstreiferleisten des Gehäuses montiert sein (Fig. 14). In den Mahlkörpern des konischen, ggf. zylindrischen Gehäuses sind Bohrungen unter den Mahlelementen 42 (Fig. 9), diese dienen hier zum Entwässern, da der Rohstoff 40-60% Wasser enthält und für die nachfolgenden Fertigungsschritte entwässert werden soll. Beim Kochen oder Trocknen wird so Verdampfungsenergie gespart. Der weitgehend entwässerte Stoff wird dann durch das Mundstück ausgepresst und kompakt weiterverarbeitet.
Verwendung der Mahlelemente in Pressschnecken für Feinpapierstoff : (Εntwässerungsschnecke für Feinpapierstoff)
Die erfϊndungsgemässen Mahlelemente sind hier auf den Arbeitskanten der Schnecke und auf dem gesamten Umfang des Gehäuses montiert. Die Montage der Mahlelemente, die hier als Arbeitskanten für die Schnecken dienen, kann auf einer gestanzten Trägerplatte erfolgen, die über seitliche Auslässe für Presswasser aus dem Hochdruckbereich nahe der Außenkante verfügt. Zwischen den Auslässen sind verlängerte Laschen ausgestanzt, die umgebogen und zur Befestigung durch kurze, lösbare Schweißraupen verwendet werden können, (s. Figuren 20 und 21) Die für den jeweiligen Stoff optimale Lamellenform der Oberfläche 38 kann den Stofffluss wesentlich begünstigen und im entscheidenden Bereich zwischen Schneckenarbeitskante und Gehäusenuten für optimale Druckverhältnisse zur Entwässerung sorgen. Dabei bleiben die Arbeitsspalte, aufgrund der Hartmetall-Mahlkörper, auf lange Standzeit stabil. Die Stillstand- und Umbaukosten werden dadurch reduziert. Die bisher üblichen Ausführungen haben aufgeschweißte Schπeckenkanten und ein Gehäusesieb aus Edelstahl mit Nuten und Entwässerungsbohrungen, die an den Kanten rasch abrunden. Das führt zu Verstopfungen und Stillstand.
Pressschnecken (Extruder für Kunststoff (Glas-, Stein-, oder Kohlefaser gefüllt), aber auch für Ziegelei- oder Erzaufbereitungsschlämme und ähnliches) ■ >
Die erfϊndungsgemässen Mahlelemente werden hier eingesetzt, um sowohl die Arbeitskante der Extruderschnecke als auch die Innenwand des Gehäuses zu schützen. Die beliebig formbaren Mahlelemente sind hier für manche Anwendungen ohne Entwässerungsbohrungen wie 42 ausgeführt. Für hohe Drücke sind die Mahlelemente mit Überlappungen in Stoffflussrichtung ausgeführt , 49. Damit sind die Toleranzen in einem Bereich zu halten, der die Herstellung im Pulverspritzverfahren (PIM) ohne Nachbearbeitung erlaubt. Auch hier kann eine gerichtete Lamellenstruktur der Oberfläche erhebliche Verfahrensvorteile bringen (Standzeit und Stoffführung). Legende:
11 Rotor (eines Refiner)
12,13,14 Sektoren von traditionellen Mahlscheiben
15 Rotor-Trägerscheibe
16 Hartgussplatten
17 Schrauben oder Bolzen 19 Tragkörper
21 Rotor-Refiner
25 Rotor-Trägerscheibe
26 gegenüberliegende Rotorscheibe bzw. Schnecke
27 (Press)schnecke 8 Stopfschnecke 9 Extruder 1 innerer Sektor der Mahlkörper
33 mittlerer Sektor der Mahlkörper 6 Befestigungsseite des Mahlelements 7 äusserer Sektor der Mahlkörper 8 'Arbeitsoberfläche der Mahlelemente 0 Gräben in den Mahlelementen (Lammellen) 1 Lamellenelement 2 Wasserdurchlass im Mahlelement 3 Kegel-Bohrung bzw. gepresste Kegel - Stanzung in der Trägerplatte, 4 schwalbenschanzförmiger Fuss (mit Hinterschneidung) zum Umspritzen oder Kleben. 5 zylindrischer Fuss zur passgenauen Fixierung 6 mehreckiger Fuss, zur Begrenzung von Querspannungsspitzen 7 Hinterschneidung, zur Fixierung mit Lot (bei Wasserdurchlass mit Kavernenstift 54) 8 rechteckig durchlaufender Fixierungs-Fuss mit ,Sicken' - wie 46 9 Kantenelement mit rechteckigem Steg und Sicken 0 Löcher in der Trägerplatte 1 Trägerplatte Flache Lamellenelemente mit Schlitz- Wasserdurchlass und Sicken-Füssen Zylindrische Hohlstifte zur Fixierung einer Trägerplatte in der Rotor-Trägerscheibe 25 Kavernenstift zur Zuführung von Lot (ohne Wasserdurchlass-Verstopfung), Lot in Streifen in Stift-kavernen von 54 eingeklebt. Wasserdurchlässe (duplex-) coating Lamellen aus Hartmetall Chromstahl, vorzugsweise ferritisch oder duplex(ferritisch-austenitisch) ko-gesintert (Hartmetall mit Sicken in 59) Lösbare Schweissverbindung Wasserdurchlass als Diffusor Löcher gestanzt, mit kalt gepresster Form (wie 43) Rillen des Hohlstiftes 54 zylindrische Ausnehmungen für Stifte 53 Kunststoff (Umspritzung der Noppenfusse) Antirotationsleisten

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mahlelement mit einer glatten oder mit Lamellenstruktur versehenen Arbeitsoberfläche (38) dadurch gekennzeichnet, dass an der der Arbeitsoberfläche (38) gegenüberliegenden Befestigungsseite (36) zur Befestigung des Mahlelements in entsprechenden Löchern eines Tragkörpers (19) wenigstens zwei Befestigungselemente (44,45) vorgesehen sind, die vorzugsweise Hinterschneidungen (44) , Sicken (48) und/oder Ecken haben.
2. Mahlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Elementen durchgehende Löcher oder Durchlässe (42) vorgesehen sind, welche Löcher oder Durchlässe (42) zum Einspritzen oder Entwässern verwendet werden können.
3. Mahlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher als Schlitze (62) mit diffusorartigem Auslass ausgebildet sind.
4. Mahlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente im Pulverpress- oder vorzugsweise im Pulverspritzgussverfahren (PIM: powder injection moulding) hergestellt sind.
5. Mahlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente oberflächenverdichtet sind, beispielsweise durch duplex coating: diffuses Ion- nitriding + IBAD, ion beam assisted deposit of WC-Co, TiN, DLC oder dergleichen.
6. Mahlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Typ eines Mahlelements (41) aus hochtemperaturbeständigen Materialien gefertigt ist. "
7. Mahlelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Typ eines Mahlelements (41) aus Hartmetall mit Hochtemperaturkarbiden, Hochtemperatur(misch- karbiden, -nitriden oder boriden oder Mischungen derselben mit Kobaltmatrix hergestellt ist.
8. Mahlelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Typ eines Mahlelements (41) aus Hartmetall mit WC, TiC, SiC-SiN, ggf. auch Boriden oder ähnlichen Hartphasenbildner mit eutektischer Matrix Typ Ni/Co-Cr- V-Nb-B-Si-C hergestellt ist.
9. Mahlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Typ eines Mahlelements (41), hergestellt aus keramischen Werkstoffen, vorgesehen ist.
10. Mahlelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Typ eines Mahlelements (41) aus Si-AL-Zr-Oxid hergestellt ist.
11. Mahlelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Typ eines Mahlelements (41) aus gepressten Kohlefasern, ggf. mit DLC-Beschichtung, hergestellt ist.
12. Mahlkörper mit Mahlelementen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadarch gekennzeichnet, dass ein Tragkörper (19) mit Bohr- oder Stanzlöchern (50) vorgesehen ist, und dass die Mahlelemente mit den Befestigungselementen (44,45) in den Bohr- oder Stanzlöchern (50) formschlüssig aufgenommen sind.
13. Mahlkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (44,45) mit Sicken (48) und/oder Ecken durch Kaltpressen hergestellt sind und in die Löcher (50) des Tragkörpers (19) eigenspannungsarm eingefügt sind.
14. Mahlkörper nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Bohr- oder Stanzlöchem (50) angeordneten Befestigungselemente (44,45) mit Kunststoff umspritzt, geklebt oder gelötet sind.
15. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Typ eines Mahlelements (41) im Tragkörper (19) durch Ko-Sintern von Mahlelement und Trägkörper (19) eingefügt ist, vorzugsweise durch Zwei-Schritt-Pressen von Mahlelementen und Tragkörper (19) in derselben Pressform (Pulverpress- oder PIM-Verfahren).
16. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Typ eines Mahlelements (41) mit verdichteter Oberfläche auf einem Tragkörper (19) solcher Geometrie eingefügt ist, dass ein Anschweissen/ -heften an Arbeitsflächen von Apparaten möglich ist, ohne die Wärmeeinflusszone in das Mahlelement zu erstrecken.
17. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Tragkörper (19) Mahlelemente (41) des ersten und des zweiten Typs vorgesehen sind.
18. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Mahlelementen (41) des gleichen Typs jeweils benachbart zueinander zu Sektoren mit bestimmten Mahleigenschaften zusammengefasst sind bzw. Arbeitskanten mit gleichen Eigenschaften bilden.
19. Mahlkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper in Stoffflussrichtung wenigstens zwei mit Mahlelementen (41) des ersten oder des zweiten Typs besetzte Sektoren besitzt.
20. • Mahlkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper in
Stoffflussrichtung drei mit jeweils Mahlelementen (41) desselben Typs ausgestatte Sektoren (31 ,33,37) besitzt, welche nachfolgende Materialkombinationen aufweisen können: Hartguß, Hartmetall, Keramik oder Hartguß, Hartmetall, Hartmetall oder Keramik, Hartmetall, Hartmetall oder Keramik, Härtmetall, Kohlefaserteil, oder Hartmetall, Hartmetall, Kohlefaserteil oder Hartguß, Hartmetall, Kohlefaserteil, etc.
21. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsoberfläche (38) des Sektors (33) mit den Mahlelementen des ersten Typs die Oberfläche des Sektors (31,37) mit Mahlelementen (41) des zweiten Typs überragt.
22. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper über mindestens drei mit Mahlelementen besetzte Sektoren (31,33,37) verfügt, wobei ein mindestens ein Sektor mit Mahlelementen des ersten Typs besetzt ist.
23. Mahlkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Sektor mit Mahlelementen des ersten Typs der mittlere Sektor (33) ist.
24. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente Lamellenkörper mit Oberflächenstrukturierungen (40,58) sind.
25. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (19) aus martensithärtenden oder ausgelagerten Duplex-Stählen, d.h. ferritischen Chromstählen mit niedrigem spez. Ausdehnungskoeffizieten, hergestellt ist.
26. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (19) als Mahlscheibe ausgebildet ist mit wenigstens 3 in Stofffluss-Richtung ringförmigen Sektoren (31,33,37), wobei vorzugsweise der mittlere Sektor (33) der Sektor mit Mahlelementen des ersten Typs ist und Notlaufeigenschaften besitzt und die beiden anderen Sektoren (31,37) um ein bestimmtes Mass überragt.
27. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (19) im äußeren Ringbereich in der Dicke reduziert ist und gegebenenfalls als siebförmige Trägerplatte ausgelegt ist mit Bohrungen (50) für Noppenfüße und/oder Schraublöcher.
28. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (19) als Kegel oder Walze ausgebildet ist.
29. Mühle, insbesondere High Speed Refiner für Papierstoff, mit als Mahlscheiben ausgebildeten Mahlkörpern gemäss einem der Ansprüche 12 bis 29.
30. Mühle nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung mindestens zwei Sektoren mit Mahlelementen (41) des ersten oder zweiten Typs vorgesehen sind und wenigstens ein ringförmiger Sektor (31,33,37) aus hochtemperaturbeständigen Materialien gefertigt ist, , d.h. Mahlelemente (41) des ersten Typs aufweist, und "Notlaufeigenschaften" besitzt.
31. Mühle nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweite zwischen den einander gegenüberliegenden Mahlelementen (41) mit Notlaufeigenschaften kleiner ist als die Spaltweite zwischen den anderen Mahlelementen.
32. Press-Schnecke mit als Arbeitkanten ausgebildeten Mahlkörpern gemäss einem der Ansprüche 12 bis 29.
33. Pressschnecke nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlkörper mit dem Rotor der Press-Schnecke verschraubt, verlötet oder verschweisst sind.
34. Pressschnecke nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Pressschnecke Längsleisten (69) besitzt, die mit Mahlelementen (41) besetzt sind.
35. Pressschnecke nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente (41) mindestens eine Entwässerungsbohrung (42) aufweisen.
36. Pressschnecke nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) mit Mahlelementen (41) mit einer Entwässerungsöffnung (42) ausgelegt ist, so dass das Gehäuse ringsum zum Entwässern geeignet sein kann.
37. Pressschnecke nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass Tragkörper ( 19) für die Mahlelemente (41 ) vorgesehen sind, welche Tragkörper ( 19) mit Laschen versehen sind, die mit kurzen, lösbaren Schweißnähten (55) am Rotor der Pressschnecke befestigt sind.
38. Pressschnecke nach einem der Ansprüche 32 bis 37 zur Verwendung als Extruder für Kunststoffe, mit Pulvern und Fasern gefüllte Kunststoffe (PIM), keramische/organische Schlämme (Braunkohle bis Lebensmittel) oder rein keramische Schlämme (z.B. Ziegelei- Pressen).
39. Mahlkörpεr mit einem Tragkörper (19) und wenigstens zwei auf dem Tragkörper (19) vorgesehenen Mahlelementen (41), welche in einer bestimmten Richtung, welche durch die Transportrichtung für ein Mahlgut definiert ist, nachfolgend als Stoffflussrichtung bezeichnet, definiert ist, hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Mahlement (41) aus Materialien gefertigt ist, die "Notlaufeigenschaften" gewährleisten, und dass die Arbeitsoberfläche (38) dieses ersten Mahlelementes die Oberflächen (38) des anderen Mahlelementes (41) um eine bestimmte Distanz überragt.
40. Mahlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mahlelement (41) aus hochtemperaturbeständigen Materialien gefertigt ist.
41. Mahlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mahlelement (41) aus Hartmetall mit Hochtemperaturkarbiden, Hochtemperatur(misch-)karbiden, - nitriden oder boriden oder Mischungen derselben hergestellt ist.
42. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mahlelement (41) aus Hartmetall mit WC, TiC, SiC-SiN, ggf. auch Boriden oder ähnlichen Hartphasenbildner hergestellt ist.
43. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mahlelement (41) aus gepressten Kohlefasern hergestellt ist.
44. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres zweites Mahlelement (41) aus keramischen Werkstoffen wie beispielsweise Si-AL- Zr-Oxid vorgesehen ist.
45. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mahlelement (41) aus gepressten Kohlefasern, ggf. mit DLC-Beschichtung, hergestellt ist.
46. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von gleichen, benachbart zueinander angeordneten Mahlelementen jeweils zu Sektoren (31,33,37) mit bestimmten Mahleigenschaften zusammengefasst sind und der Mahlkörper eine Mehrzahl von Sektoren (31,33,37) mit jeweils gleichartigen Mahlelementen, d.h. des ersten oder zweiten Typs, verfügt.
47. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlkörper ein Tragkörper (19) besitzt, aufweicher die ersten und zweiten Mahlelemente angeordnet sind.
48. Mahlkörper nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Mahlelemente (41) auf der Rückseite (36) Befestigungsorgane (44,45) aufweisen, welche mit dem Tragkörper (19) fest verbindbar oder verbunden sind.
49. Mahlkörper nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsorgane Füße mit Hinterschneidungen (44) sind, welche in dazu vorgesehenen Löchern (50) des Tragkörpers, vorzugsweise in Rundlöchern mit oben kegelförmiger Bohrung (43), aufgenommen sind.
50. Mahlkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Löchern (50) aufgenommenen schwalbenschwanzförmigen Füße (41) mit Kunststoff umspritzt sind.
51. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente (41) Lamellenkörper mit Oberflächenstrukturierungen (40,58) sind.
52. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente (41) im Pulverspritzgussverfahren (PIM: powder injection moulding) oder durch heissisostatisches Pressen (HIP: hot isostatic pressing) hergestellt sind.
53. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in Stoffflussrichtung wenigstens zwei Sektoren besitzt, welche aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
54. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlelemente als Siebplattensegmente mit martensithärtenden oder ausgelagerten Duplex- Stählen ausgelegt sind.
55. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (19) als Mahlscheibe (25) ausgebildet ist mit in radialer Richtung ringförmigen Sektoren (31,33,37).
56. Mahlkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlscheibe in radialer Richtung wenigstens 3 ringförmige Sektoren (31,33,37) aufweist, wobei vorzugsweise der mittlere Sektor der erste Sektor mit Notlaufeigenschaften ist und die beiden anderen Sektoren um ein bestimmtes Mass überragt.
57. Mahlkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mahlelement (41) der mittlere Sektor ist und die Oberfläche (38) des ersten Mahlelementes (41) von den Oberflächen (38) der beiden anderen (zweiten) Mahlelemente abgesetzt ist.
58. Mahlkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (19) im äußeren Ringbereich in der Dicke reduziert ist und gegebenenfalls als siebförmige Trägerplatte ausgelegt ist mit Bohrungen für Noppenfüße und/oder Schraublöcher.
59. Mahlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (19) als Kegel oder Walze ausgebildet ist.
EP05794312A 2004-10-21 2005-10-21 Mahlelement, sowie mahlkörper mühlen, mischer, extruder und pressschnecken mit solchen mahlelementen Withdrawn EP1812164A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH17392004 2004-10-21
PCT/IB2005/003146 WO2006043162A2 (de) 2004-10-21 2005-10-21 Mahlelement, sowie mahlkörper mühlen, mischer, extruder und pressschnecken mit solchen mahlelementen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1812164A2 true EP1812164A2 (de) 2007-08-01

Family

ID=35525750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05794312A Withdrawn EP1812164A2 (de) 2004-10-21 2005-10-21 Mahlelement, sowie mahlkörper mühlen, mischer, extruder und pressschnecken mit solchen mahlelementen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090045278A1 (de)
EP (1) EP1812164A2 (de)
CA (1) CA2585070A1 (de)
WO (1) WO2006043162A2 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT507724B1 (de) * 2008-12-23 2011-03-15 Andritz Ag Maschf Vorrichtung für die zerkleinerung eines zellulosehältigen aufgabegutes
CN102527468A (zh) * 2010-12-20 2012-07-04 朱华平 组合式破碎辊
CN104084259B (zh) * 2014-08-01 2017-02-22 张珂 一种辊子及其辊压装置
US11660661B2 (en) 2017-01-12 2023-05-30 Valmet Ab Method for producing a refiner disc segment
DE202017100135U1 (de) 2017-01-12 2018-04-15 Valmet Ab Refinerscheibensegment
DE102019104105B3 (de) * 2019-02-19 2020-06-18 Voith Patent Gmbh Mahlgarnitursegment
AU2021235800B2 (en) * 2020-03-12 2024-06-13 Tritana Intellectual Property Ltd. Weed seed destruction
CN112705328A (zh) * 2020-12-11 2021-04-27 王煜雅 一种铝电解槽衬废阴极炭块破碎装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1123494A (en) * 1914-04-02 1915-01-05 Hollen W Rich Grinding-machine.
US3592128A (en) * 1968-06-06 1971-07-13 French Oil Mill Machinery Screw press
US3827644A (en) * 1969-02-19 1974-08-06 Defibrator Ab Grinding apparatus
US4166584A (en) * 1975-09-05 1979-09-04 Asplund Arne J A Apparatus for producing pulp from lignocellulose-containing material
US4416656A (en) * 1978-02-13 1983-11-22 Pennwalt Corporation Hard surfacing for a centrifuge conveyor
US4372495A (en) * 1980-04-28 1983-02-08 The Research Foundation Of State University Of New York Process and apparatus for comminuting using abrasive discs in a disc refiner
SE426294B (sv) * 1982-02-03 1982-12-27 Sca Development Ab Malsegment
FI73256C (fi) * 1984-10-19 1987-09-10 Yhtyneet Paperitehtaat Oy Malsegment.
DE3628195A1 (de) * 1986-08-20 1988-02-25 Siemens Ag Refiner zur bearbeitung von fasermaterial
DE4214217A1 (de) * 1992-04-30 1993-11-04 Fan Engineering Gmbh Vorrichtung zur anordnung von verschleisselementen an schnecken von pressschneckenseparatoren
US5740972A (en) * 1996-04-15 1998-04-21 Matthew; John B. Papermaking refiner plates
US5954283A (en) * 1996-04-15 1999-09-21 Norwalk Industrial Components, Llc Papermaking refiner plates
DE19754807C2 (de) * 1997-12-10 1999-11-18 Voith Sulzer Papiertech Patent Verfahren zur Herstellung von Garnituren für das mechanische Bearbeiten von suspendiertem Faserstoffmaterial sowie nach dem Verfahren hergestellte Garnitur
US6024308A (en) * 1998-11-11 2000-02-15 J&L Fiber Services, Inc. Conically tapered disc-shaped comminution element for a disc refiner
DE19955009C2 (de) * 1999-11-16 2001-10-18 Voith Paper Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung von Garnituren für das mechanische Bearbeiten von suspendiertem Faserstoffmaterial
DE10020850A1 (de) * 2000-04-28 2001-10-31 H I Pallmann Gmbh & Co Mühlenkühlung
DE10164975B4 (de) * 2001-05-11 2009-08-20 Shw Casting Technologies Gmbh Bearbeitungskörper mit eingegossenem Hartstoffkörper
US20020185560A1 (en) * 2001-06-07 2002-12-12 Johansson Ola M. Adjustable refiner plate pattern
DE10258324B4 (de) * 2002-12-13 2008-03-27 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung von Garnituren für das Mahlen von wasserhaltigem Papierfaserstoff
SE526198C2 (sv) * 2003-05-23 2005-07-26 Metso Paper Inc Malelement för malapparater av skivtyp för bearbetning av fibermaterial

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006043162A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006043162A3 (de) 2006-06-22
CA2585070A1 (en) 2006-04-27
US20090045278A1 (en) 2009-02-19
WO2006043162A2 (de) 2006-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1812164A2 (de) Mahlelement, sowie mahlkörper mühlen, mischer, extruder und pressschnecken mit solchen mahlelementen
DE3787791T3 (de) Zerkleinerungselemente für Zerkleinerungsmaschinen.
EP1502650B1 (de) Mahlwalze
DE69828286T2 (de) Rohrmühle
EP1077087B1 (de) Mahlwalze und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102010052935B4 (de) Walzenpresse
DE102019204836B3 (de) Exzenterwalzenbrechbackensatz und Exzenterwalzenbrechanlage umfassend einen solchen Brechbackensatz
EP2825315B1 (de) Presswalze für eine walzenpresse
EP2825316B1 (de) Presswalze
EP1804973B9 (de) Presswalzen-ringbandage und verfahren zu ihrer herstellung
EP3202290B1 (de) Mahlwerk, mühle, kaffeezubereitungsvorrichtung mit mühle sowie mahlverfahren
EP3801910A1 (de) Walzenpresse
DE2953715C2 (de) Rotierende Mahlscheibe eines Scheibenrefiners
WO2016169672A1 (de) Behandlungsgarnitur zur behandlung von wässrig suspendiertem faserstoff
AT408768B (de) Refiner zur zerkleinerung von faserstoffen
DE102019104105B3 (de) Mahlgarnitursegment
DE10248260B4 (de) Vorrichtung zum Zerkleinern von Material und Zerkleinerungs-Werkzeug für eine solche Vorrichtung
WO2011038919A1 (de) Pelletierpresse zur herstellung von pellets
DE10248261B3 (de) Vorrichtung zum Zerkleinern von Material, und Sieb für eine solche Vorrichtung
EP3642412A1 (de) Faserbehandlungsanordnung
DE102021123802A1 (de) Mahlgarnitursegment
WO2023099600A1 (de) Mahlwerkzeug für einen refiner zum aufschluss von lignozellulosehaltigem aufgabegut sowie refiner mit einem solchen mahlwerkzeug
WO2022063450A1 (de) Mahlgarnitursegment
DE4429792C2 (de) Verfahren und Kollergang zum Zerkleinern von mineralischen Rohstoffen
DE102021133774A1 (de) Mahlwerkzeug für einen Refiner zum Aufschluss von lignozellulosehaltigem Aufgabegut sowie Refiner mit einem solchen Mahlwerkzeug

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20070412

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20091120

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20100501