EP3256640A1 - Mahlgarnitur - Google Patents

Mahlgarnitur

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EP3256640A1
EP3256640A1 EP15808576.1A EP15808576A EP3256640A1 EP 3256640 A1 EP3256640 A1 EP 3256640A1 EP 15808576 A EP15808576 A EP 15808576A EP 3256640 A1 EP3256640 A1 EP 3256640A1
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EP
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grinding
mahlleisten
division
arrangement according
bars
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Martin Schmid
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D21D1/30—Disc mills
    • D21D1/306—Discs

Definitions

  • the invention relates to a grinding arrangement for grinding of water-suspended pulp fibers between two Mahlspalt forming and relatively rotating grinding surfaces, which are formed by Mahlleisten and intervening grooves, wherein the Mahlleisten extend at least with the essential direction component radially with respect to the axis of rotation.
  • pulp fibers i. To mill fresh pulp and / or waste paper fibers in order to achieve the desired properties, in particular in terms of strength, formation and surface in the fibrous web produced therefrom.
  • the refining surfaces used for this purpose because of the relatively rapid wear of the grinding surfaces, are formed by interchangeable grinding sets bolted to the corresponding support surface.
  • the grinding sets must be optimally adapted to the pulp to be treated, also to prevent excessive wear of the sets.
  • the object of the invention is therefore to improve the efficiency of the fiber treatment.
  • this object is achieved in that the distance of the radially inner end of all Mahlleisten at least one grinding surface of the axis of rotation by a maximum of 10%, based on the radial maximum length of the grinding bars, with each other and share some of the Mahlleisten radially outward.
  • this allows a full utilization of the grinding surface and on the other hand, the divisions of Mahlleisten generate turbulence in the suspension to be treated, which improves the entry of the fibers into the treatment gap or between the Mahlleisten.
  • additional turbulence in the suspension can be generated solely by the fact that the radially inner end of all Mahlleisten at least one grinding surface is different distances from the axis of rotation. Again, the turbulence support the collection of the suspension to be treated between the grinding bars.
  • mill strips alternate in the circumferential direction at a short distance and at a long distance from the axis of rotation.
  • the division takes place at least some Mahlleisten at least one grinding surface with a different distance from the axis of rotation. This can emanating from the divisions of Mahlleisten Inhomogeneities are extended to the largest possible radial region, which counteracts uneven wear. It is particularly advantageous if the distance of the pitch to the axis of rotation in the circumferential direction of the grinding surface continuously increases or decreases.
  • the distance between the dividing grinding bars should increase steadily radially outward in a division section following the division.
  • the opening gap between the grinding bars increases the cutting edge length, which has a correspondingly positive effect on the treatment.
  • the dividing section extends over a length between 10 and 50 mm.
  • the grinding bars In order to produce as constant as possible a cutting angle of the grinding bars, the grinding bars should extend as far as possible parallel outside the dividing sections. For this purpose, it is helpful if at least one of the divided grinding bars is curved after a division section following the division.
  • Mahlleisten To create gradual transitions in the distribution of Mahlleisten, it is advantageous if some, preferably all Mahlleisten share in two grinding bars.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a grinding arrangement
  • Figure 2 a grinding plate
  • FIG. 3 shows a section according to FIG. 2 and FIG.
  • Figure 4 another grinding plate.
  • a grinding gap 1 is formed by a fixed grinding surface 2 coupled to the housing and a grinding surface 3 rotating about a rotation axis 6.
  • the rotating grinding surface 3 is here moved by a rotatably mounted in the housing shaft 7 in the direction of rotation.
  • This shaft 7 is driven by a drive also provided in the housing.
  • the fiber suspension S to be ground passes through an inlet through the center into the grinding gap 1 between the two grinding surfaces 2, 3.
  • the fiber suspension S passes through the cooperating grinding surfaces 2,3 radially outward and leaves the adjoining annular space through a drain.
  • Both grinding surfaces 2, 3 are each formed by a plurality of refining plates, as shown in FIGS. 2 and 4, which extend over in each case one circumferential segment of the corresponding refining surface 2, 3.
  • the refining plates yield a continuous grinding surface 2, 3.
  • the refining plates and thus also the grinding surfaces 2, 3 are formed, as shown in FIGS. 2 to 4, by a multiplicity of essentially radially extending grinding bars 4 and grooves 5 located therebetween.
  • Mahlleisten 4 also called knife
  • Mahlleisten 4 is generally rectangular, but there are other forms.
  • the grooves 5 extending between the milling strips 4 likewise have a rectangular cross-section and serve as flow channels for the fiber suspension S.
  • the groove depth is usually between 2 and 20 mm.
  • Essential to the invention here is that the distance between the radially inner end of all grinding bars 4 both grinding surfaces of the rotation axis 6 by a maximum of 10%, based on the radial maximum length of the grinding bars 4, with each other. Disregarded here are interruptions of Mahlleisten 4, as required in the segmentation of the grinding surface in refining plates or holes 8 for the attachment of the refining plates.
  • the distance between the graduation and the axis of rotation 6 increases continuously in small increments in the circumferential direction of the grinding surface, so that the circumferentially adjacent divisions run in a spiral.
  • the length of the dividing section 9 is between 10 and 50 mm.
  • all the grinding bars 4 can each split into two grinding bars 4.
  • FIG. 4 also shows the possibility that a grinding bar 4 divides radially one after the other several times into two grinding bars 4 in each case.
  • the grinding bars 4 run parallel outside the dividing sections 9, wherein in particular the non-dividing grinding bars 4 according to FIG. 4 can have one or more bends.
  • the width of all grinding bars 4 outside the, following a division following division sections 9 is the same size.
  • the width of the grooves 5 between the grinding bars 4 outside the, following a division following division sections 9 is the same size.
  • milling strips 4 alternate here in the circumferential direction with a short distance and with a long distance to the axis of rotation 6.

Landscapes

  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei, einen Mahlspalt (1) bildenden und relativ zueinander rotierenden Mahlflächen (2, 3), die von Mahlleisten (4) und dazwischen verlaufenden Nuten (5) gebildet werden, wobei sich die Mahlleisten (4) zumindest mit der wesentlichen Richtungskomponente radial bezüglich der Rotationsachse (6) erstrecken. Dabei soll der Wirkungsgrad dadurch verbessert werden, dass sich die Entfernung des radial inneren Endes aller Mahlleisten (4) wenigstens jeweils einer Mahlfläche von der Rotationsachse (6) um maximal 10%, bezogen auf die radiale Maximallänge der Mahlleisten (4), untereinander unterscheidet und sich einige der Mahlleisten (4) radial nach außen teilen.

Description

Mahlgarnitur
Die Erfindung betrifft eine Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei, einen Mahlspalt bildenden und relativ zueinander rotierenden Mahlflächen, die von Mahlleisten und dazwischen verlaufenden Nuten gebildet werden, wobei sich die Mahlleisten zumindest mit der wesentlichen Richtungskomponente radial bezüglich der Rotationsachse erstrecken.
Es ist seit langem bekannt, Zellstofffasern, d.h. Frischzellstoff und/oder Altpapierfasern zu mahlen, um bei der daraus hergestellten Faserstoffbahn die gewünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Festigkeit, Formation und Oberfläche erreichen zu können.
Bei den dabei zum Einsatz kommenden Refinern werden die Mahlflächen wegen des relativ schnellen Verschleißes von auswechselbaren, mit der entsprechenden Stützfläche verschraubten Mahlgarnituren gebildet.
Für das Erreichen der gewünschten Fasereigenschaften, insbesondere den Mahlgrad müssen die Mahlgarnituren dem zu behandelnden Faserstoff bestmöglich angepasst werden, auch um einen übermäßigen Verschleiß der Garnituren zu verhindern.
Außerdem wird zur Effizienzsteigerung der Faserbehandlung eine optimale Nutzung der verfügbaren Mahlfläche angestrebt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Effizienz der Faserbehandlung zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich die Entfernung des radial inneren Endes aller Mahlleisten wenigstens jeweils einer Mahlfläche von der Rotationsachse um maximal 10%, bezogen auf die radiale Maximallänge der Mahlleisten, untereinander unterscheidet und sich einige der Mahlleisten radial nach außen teilen. Einerseits ermöglicht dies eine umfassende Ausnutzung der Mahlfläche und andererseits erzeugen die Teilungen der Mahlleisten Turbulenzen in der zu behandelnden Suspension, was den Einzug der Fasern in den Behandlungsspalt bzw. zwischen die Mahlleisten verbessert.
Da dieses Design in Strömungsrichtung keine Verengungen aufweist, verringert sich auch die Verstopfungsgefahr. Dementsprechend kann die Spaltbreite zwischen den Mahlleisten zur weiteren Effizienzsteigerung vermindert werden.
Hierbei werden Unterbrechungen der Mahlleisten infolge von Bohrungen in der Mahlgarnitur, wie sie zu Befestigungszwecken erforderlich sind, und infolge Segmentierung der Mahlfläche nicht berücksichtigt. Dies bedeutet, dass wir diese Mahlleisten bei der Erfindungsbeschreibung wegen ihrer geringen Relevanz für die Erfindung als durchgehend betrachten. Eine umfassende Ausnutzung der Mahlfläche ergibt sich, wenn das radial innere Ende aller Mahlleisten wenigstens einer Mahlfläche gleichweit von der Rotationsachse entfernt ist.
Allerdings lassen sich zusätzliche Turbulenzen in der Suspension allein dadurch erzeugen, dass das radial innere Ende aller Mahlleisten wenigstens einer Mahlfläche unterschiedlich weit von der Rotationsachse entfernt ist. Auch hier können die Turbulenzen den Einzug der zu behandelnden Suspension zwischen die Mahlleisten unterstützen.
Um dies umfassend zu nutzen, ist es vorteilhaft, wenn sich in Umfangsrichtung Mahlleisten mit kurzer Entfernung und mit langer Entfernung zur Rotationsachse abwechseln.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Teilung zumindest einiger Mahlleisten wenigstens einer Mahlfläche mit unterschiedlichem Abstand zur Rotationsachse erfolgt. Hierdurch können die von den Teilungen der Mahlleisten ausgehenden Inhomogenitäten auf einen möglichst großen radialen Bereich erstreckt werden, was einem ungleichmäßigen Verschleiß entgegenwirkt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich der Abstand der Teilung zur Rotationsachse in Umfangsrichtung der Mahlfläche kontinuierlich vergrößert bzw. verkleinert.
Nach der Teilung sollte der Abstand zwischen den sich teilenden Mahlleisten in einem, auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt radial nach außen stetig zunehmen. Der sich öffnende Spalt zwischen den Mahlleisten erhöht die Schnittkantenlänge, was sich entsprechend positiv auf die Behandlung auswirkt.
Dabei hat es sich als optimal erwiesen, wenn sich der Teilungsabschnitt über eine Länge zwischen 10 und 50 mm erstreckt.
Zur Erzeugung eines möglichst konstanten Schnittwinkels der Mahlleisten sollten die Mahlleisten außerhalb der Teilungsabschnitte weitestgehend parallel verlaufen. Hierzu ist es hilfreich, wenn zumindest jeweils eine der geteilten Mahlleisten nach einem auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt gekrümmt verläuft.
Im Interesse einer umfassend gleichbleibenden Wirkung der Mahlleisten sollte die Breite aller Mahlleisten außerhalb der, auf eine Teilung folgenden Teilungsabschnitte gleichgroß sein.
Des Weiteren ist es für die gleichmäßige Durchströmung von Vorteil, wenn die Breite der Nuten zwischen den Mahlleisten außerhalb der, auf eine Teilung folgenden Teilungsabschnitte gleichgroß ist.
Zur Schaffung allmählicher Übergänge bei der Aufteilung der Mahlleisten ist es vorteilhaft, wenn sich einige, vorzugsweise alle Mahlleisten in jeweils zwei Mahlleisten teilen.
Dabei hat es sich zur Erzeugung der bereits erwähnten konstanten Schnittwinkel als vorteilhaft erwiesen, wenn nach der Teilung einer Mahlleiste und einem auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt jeweils nur eine der beiden geteilten Mahlleisten gekrümmt verläuft und die gekrümmte Mahlleiste nach ihrer Krümmung parallel zu den beiden benachbarten Mahlleisten verläuft. Zur umfassenden Nutzung der Vorteile der Erfindung sollte sich daher die Entfernung des radial inneren Endes aller Mahlleisten beider Mahlflächen von der Rotationsachse um maximal 10%, bezogen auf die radiale Maximallänge der Mahlleisten, untereinander unterscheiden und sich einige der Mahlleisten radial nach außen teilen.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch eine Mahlanordnung;
Figur 2: eine Mahlplatte;
Figur 3: einen Ausschnitt gemäß Figur 2 und
Figur 4: eine andere Mahlplatte.
Im Gehäuse der Mahlanordnung wird gemäß Figur 1 ein Mahlspalt 1 von einer feststehenden und mit dem Gehäuse gekoppelten Mahlfläche 2 und einer um eine Rotationsachse 6 rotierenden Mahlfläche 3 gebildet.
Dabei verlaufen die beiden kreisringförmigen Mahlflächen 2,3 parallel zueinander, wobei der Abstand zwischen diesen meist einstellbar ist.
Die rotierende Mahlfläche 3 wird hier von einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Welle 7 in Rotationsrichtung bewegt. Angetrieben wird diese Welle 7 von einem ebenfalls im Gehäuse vorhandenen Antrieb.
Die zu mahlende Fasersuspension S gelangt bei dem hier gezeigten Beispiel über einen Zulauf durch das Zentrum in den Mahlspalt 1 zwischen den beiden Mahlflächen 2,3. Die Fasersuspension S passiert die zusammenwirkenden Mahlflächen 2,3 radial nach außen und verlässt den sich anschließenden Ringraum durch einen Ablauf.
Nicht dargestellt sind die an sich bekannten Mittel, mit denen eine Kraft erzeugt wird, um die beiden Mahlflächen 2,3 gegeneinander zu drücken.
Beide Mahlflächen 2,3 werden jeweils von mehreren Mahlplatten, wie in Figur 2 und 4 dargestellt, gebildet, die sich über jeweils ein Umfangsegment der entsprechenden Mahlfläche 2,3 erstrecken.
In Umfangsrichtung nebeneinander gereiht ergeben die Mahlplatten eine durchgehende Mahlfläche 2,3.
Die Mahlplatten und damit auch die Mahlflächen 2,3 werden, wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt, von einer Vielzahl von im Wesentlichen radial verlaufenden Mahlleisten 4 und dazwischenliegenden Nuten 5 gebildet.
Der Querschnitt der Mahlleisten 4, auch Messer genannt, ist im Allgemeinen rechteckig, wobei es aber auch andere Formen gibt.
Die zwischen den Mahlleisten 4 verlaufenden Nuten 5 haben ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt und dienen als Strömungskanäle für die Fasersuspension S. Die Nuttiefe beträgt meist zwischen 2 und 20 mm.
Erfindungswesentlich ist hierbei, dass sich die Entfernung des radial inneren Endes aller Mahlleisten 4 beider Mahlflächen von der Rotationsachse 6 um maximal 10%, bezogen auf die radiale Maximallänge der Mahlleisten 4, untereinander unterscheidet. Unberücksichtigt hiervon sind Unterbrechungen der Mahlleisten 4, wie sie bei der Segmentierung der Mahlfläche in Mahlplatten oder bei Bohrungen 8 für die Befestigung der Mahlplatten erforderlich sind.
Um die Nutbreite bei konstanter und gleicher Breite der Mahlleisten 4 radial nach außen nicht zu groß werden zu lassen, teilen sich zumindest einige Mahlleisten 4 in jeweils zwei Mahlleisten 4 auf. Der Ort der Teilung variiert dabei hinsichtlich seiner Entfernung zur Rotationsachse 6. Auch eine mehrfache Aufteilung einer Mahlleiste 4 radial hintereinander ist möglich.
Im Ergebnis verteilen sich so die von der Teilung der Mahlleisten 4 ausgehenden Turbulenzen in der Faserstoffsuspension S und die mit ihr verbundenen Verschleißwirkungen auf die Mahlleisten 4 relativ gleichmäßig über die gesamte Mahlfläche.
Bei der Ausführung gemäß Figur 4 nimmt der Abstand zwischen Teilung und Rotationsachse 6 in Umfangsrichtung der Mahlfläche in kleinen Schritten kontinuierlich zu, so dass die in Umfangsrichtung benachbarten Teilungen spiralförmig verlaufen.
Dies trägt wesentlich zur Vergleichsmäßigung bei. Dabei nimmt der Abstand zwischen den sich teilenden Mahlleisten 4 in einem, auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt 9 radial nach außen stetig zu. Zur Steigerung der Stabilität könnte der sich öffnende Spalt des Teilungsabschnittes 9 zwar mit Material aufgefüllt werden, allerdings überwiegen hier die Vorteile einer erhöhten Schnittkantenlänge.
Die Länge des Teilungsabschnitts 9 liegt zwischen 10 und 50 mm.
Entsprechend den Anforderungen an die Mahlfläche können sich, wie in Figur 4, einige oder, wie in Figur 2 gezeigt, alle Mahlleisten 4 in jeweils zwei Mahlleisten 4 teilen.
Figur 4 zeigt außerdem auch die Möglichkeit, dass sich eine Mahlleiste 4 radial hintereinander mehrfach in jeweils zwei Mahlleisten 4 teilt.
Zur Bildung möglichst konstanter Schnittwinkel verlaufen die Mahlleisten 4 außerhalb der Teilungsabschnitte 9 parallel, wobei insbesondere die sich nicht teilenden Mahlleisten 4 entsprechend Figur 4 eine oder mehrere Krümmungen aufweisen können. Aus gleichem Grund verläuft nach der Teilung einer Mahlleiste 4 und einem auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt 9 jeweils eine der beiden geteilten Mahlleisten 4 gekrümmt. Im Interesse einer optimalen und gleichmäßigen Wirkung der Mahlfläche 2,3 ist die Breite aller Mahlleisten 4 außerhalb der, auf eine Teilung folgenden Teilungsabschnitte 9 gleichgroß.
Um den Durchfluss der Fasersuspension S nicht zu behindern, ist außerdem die Breite der Nuten 5 zwischen den Mahlleisten 4 außerhalb der, auf eine Teilung folgenden Teilungsabschnitte 9 gleichgroß.
Bei Figur 2 wird die Mahlfläche umfassend genutzt, weshalb das radial innere Ende aller Mahlleisten 4 beider Mahlflächen 2,3 gleichweit von der Rotationsachse 6 entfernt ist.
Im Gegensatz hierzu sollen die radial inneren Enden der Mahlleisten 4 gemäß Figur 4 zusätzliche Turbulenzen erzeugen und so den Einzug der Fasern der Faserstoffsuspension S zwischen die Mahlleisten 4 verbessern. Daher wechseln sich hier in Umfangsrichtung Mahlleisten 4 mit kurzer Entfernung und mit langer Entfernung zur Rotationsachse 6 ab.

Claims

Patentansprüche 1 . Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern zwischen zwei, einen Mahlspalt (1 ) bildenden und relativ zueinander rotierenden Mahlflächen (2,3), die von Mahlleisten (4) und dazwischen verlaufenden Nuten (5) gebildet werden, wobei sich die Mahlleisten (4) zumindest mit der wesentlichen Richtungskomponente radial bezüglich der Rotationsachse (6) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Entfernung des radial inneren Endes aller Mahlleisten (4) wenigstens jeweils einer Mahlfläche von der Rotationsachse (6) um maximal 10%, bezogen auf die radiale Maximallänge der Mahlleisten (4), untereinander unterscheidet und sich einige der Mahlleisten (4) radial nach außen teilen.
2. Mahlanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das radial innere Ende aller Mahlleisten (4) wenigstens einer Mahlfläche (2,3) gleichweit von der Rotationsachse (6) entfernt ist. 3. Mahlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das radial innere Ende aller Mahlleisten (4) wenigstens einer Mahlfläche (2,
3) unterschiedlich weit von der Rotationsachse (6) entfernt ist.
4. Mahlanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Umfangsrichtung Mahlleisten (4) mit kurzer Entfernung und mit langer Entfernung zur Rotationsachse (6) abwechseln.
5. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung zumindest einiger Mahlleisten (4) wenigstens einer Mahlfläche mit unterschiedlichem Abstand zur Rotationsachse (6) erfolgt.
6. Mahlanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand der Teilung zur Rotationsachse (6) in Umfangsnchtung der Mahlfläche kontinuierlich vergrößert.
7. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den sich teilenden Mahlleisten (4) in einem, auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt (9) radial nach außen stetig zunimmt.
8. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der geteilten Mahlleisten (4) nach einem auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt (9) gekrümmt verläuft.
9. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite aller Mahlleisten (4) außerhalb der, auf eine
Teilung folgenden Teilungsabschnitte (9) gleichgroß ist.
10. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nuten (5) zwischen den Mahlleisten (4) außerhalb der, auf eine Teilung folgenden Teilungsabschnitte (9) gleichgroß ist.
1 1 . Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich einige, vorzugsweise alle Mahlleisten (4) in jeweils zwei Mahlleisten (4) teilen.
12. Mahlanordnung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach der Teilung einer Mahlleiste (4) und einem auf die Teilung folgenden Teilungsabschnitt (9) jeweils nur eine der beiden geteilten Mahlleisten (4) gekrümmt verläuft.
13. Mahlanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Mahlleiste (4) nach ihrer Krümmung parallel zu den beiden benachbarten Mahlleisten (4) verläuft.
14. Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Entfernung des radial inneren Endes aller Mahlleisten (4) beider Mahlflächen von der Rotationsachse (6) um maximal 10%, bezogen auf die radiale Maximallänge der Mahlleisten, untereinander unterscheidet und sich einige der Mahlleisten (4) radial nach außen teilen.
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