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Zerkleinerungsmaschine
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aufgeschlämmte Fasermaterial zwischen parallel angeordnete, sich relativ zueinander drehende Scheiben der Zerkleinerungsmaschine einzuleiten. Diese Zerkleinerungsscheiben weisen eng beieinanderliegende zusammenwirkende Arbeitsflächen auf, welche Schneiden oder Vorsprünge besitzen, über welche die
Fasersuspension läuft, wobei die Fasern durch Abrieb oder Abscheren auf die gewünschte Form zerkleinert werden.
Es ist bekannt, eine derartige Zerkleinerungsmaschine mit zwei Sätzen zusammenwirkender Zer- kleinerungsscheiben auszubilden, von denen jeder Satz ein Paar koaxial angeordneter Scheiben enthält, welche sich relativ zueinander drehen, wobei gegebenenfalls eine der Scheiben eines Scheibensatzes ortsfest angeordnet ist und wobei einer der Scheibensätze zwischen den beiden Scheiben von der Mitte nach aussen mit einer Aufschlämmung des zu zerkleinernden Gutes beaufschlagt und der andere Satz vom Umfang zur Mitte hin beaufschlagt wird. Ferner ist es bekannt, die Schneiden gruppenweise in Segmenten zusammenzufassen und die Schneiden in jedem Segment parallel zu einer Segmentkante anzuordnen.
Diese bekannten Anordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass ihre Scheiben nicht genügend wirksam arbeiten, d. h., dass entweder zuviel Rohfasern zwischen den Scheiben ohne ausreichende Zerkleinerung hindurchlaufen, oder dass nur ein Teil der Fasern weitgehend zerkleinert wird. In der Folge entsteht durch solche Zerkleinerungsscheiben im Suspensionszufluss ein hoher Druckverlust und damit ein hoher Leistungs- bedarf sowie ein unnötiger Verschleiss der Zerkleinerungsmaschine. Weiters haben sich bei den bekannten Anordnungen gelegentliche Zusammenballungen der Fasern in den Vertiefungen zwischen den Schneiden als störend erwiesen. Die Vertiefungen zwischen den Schneiden füllen sich hiebei mit Fasermaterial, blockieren den Durchlass und bewirken eine mangelhafte Zerkleinerung.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und besteht im wesentlichen darin, dass die Kanten der Segmente, zu welchen die mit Schneiden versehenen Arbeitsflächen gruppenweise zusammengefasst sind, mit ihren Verlängerungen in Richtung auf die Mitte der Scheibe tangential an einen Kreis laufen, dessen Mittelpunkt mit dem Scheibenmittelpunkt zusammenfällt, wobei die Segmentkanten des Scheibensatzes mit innerer Beaufschlagung in der Weise tangential an den Kreis laufen, dass die inneren Enden dieser Kanten gegenüber den äusseren Enden in der Drehrichtung der sich schneller drehenden Scheibe vorwärts geneigt sind, wobei die Schneiden dieser Scheibe in diesem Scheibensatz parallel zur Abströmkante der Segmente liegen, während die Schneiden der ortsfest angeordneten bzw.
der sich langsamer drehenden Scheibe in demselben Scheibensatz parallel zur Anströmkante ihrer Segmente in Drehrichtung der sich schneller drehenden Scheibe angeordnet sind, während die Segmentkanten des aussen beaufschlagten Scheibensatzes in der Weise tangential verlaufen, dass die äusseren Enden gegenüber den inneren Enden dieser Kanten in Drehrichtung der sich schneller drehenden Scheibe vorwärts geneigt sind und die Schneiden dieser Scheibe in diesem aussen beaufschlagten Scheibensatz parallel zur Anströmkante der Segmente liegen, die Schneiden der ortsfest angeordneten bzw.
sich langsamer drehenden Scheibe dieses Scheibensatzes jedoch parallel zur Abströmkante der Segmente in Drehrichtung der sich schneller drehenden Scheibe angeordnet sind, und dass sich alle Schneiden auf den Scheiben jedes Satzes unter einem Winkel kreuzen, der in jeder Drehstellung mehr als 00 beträgt, wodurch die Aufschlämmung in die gewünschte Richtung geschleudert und zwischen den Schneiden zerkleinert wird.
Unter dem Begriff"Anströmkante"ist im vorliegenden Zusammenhang bei dem von innen nach aussen beaufschlagten Scheibensatz jene Begrenzungskante des jeweiligen Segmentes zu verstehen, welche, in
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Umlaufrichtung der sich schneller drehenden Scheibe gesehen, voranläuft. Bei dem vo.. aussennachinnen beaufschlagten Scheibensatz ist hingegen unter"AnstrSmkante"die, in Umlaufrichtung der sich schneller drehenden Scheibe gesehen, nachfolgende Begrenzungskante des jeweiligen Segmentes zu verstehen. Die "Abströmkante" bezeichnet die jeweils andere Begrenzungskante der jeweiligen Segmente.
Durch die vorliegende Erfindung wird nun eine wesentlich bessere Zerkleinerung der Fasern als mit den bekannten Einrichtungen erreicht, und es treten ein geringerer Leistungsbedarf sowie kleinere Druckverluste auf. Ferner hat es sich erwiesen, dass der Verschleiss der Zerkleinerungsscheiben und der Antriebseinrichtung hiefür wesentlich geringer gehalten werden kann und dass Verstopfungen der Vertiefungen zwischen den Schneiden der Scheiben durch zusammengedrückte Fasern kaum mehr auftreten.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt.
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Schnitte senkrecht zum Radius von Teilen je zweier zusammenarbeitender Zerkleinerungsscheiben und zeigen die Schneidenstellung der jeweiligen Scheiben. Fig. 6 zeigt übereinander die vier Zerkleinerungsscheiben gemäss Fig. 1 in der Blickrichtung vom Zulauf her gesehen.
In Fig. 1 bilden die Scheiben zwei Zerkleinerungsscheibensätze, zwischen denen der Faserfluss nacheinander durchläuft. Eine Scheibe eines jeden Scheibensatzes ist fest montiert, während die sich drehenden Scheiben an den gegenüberliegenden Stirnflächen eines Läuferrades 7 zwischen den festmontierten Scheiben befestigt sind. Das Läuferrad sitzt auf einer angetriebenen horizontalen Welle.
Das zu zerkleinernde Material (Fasern od. dgl.) ist zumeist in Wasser aufgeschlämmt und strömt unter Druck durch einen Zulauf 5 und von dort zur Mitte des ersten Satzes zweier zusammenarbeitender Schei- ben 1, 2. Eine der Scheiben dreht sich relativ zur andern. Diese Relativdrehung kann durch Drehung der Scheiben in entgegengesetzter Richtung oder durch Drehung beider Scheiben in gleicher Richtung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewirkt werden. Es kann auch, wie im vorliegenden Fall, die Scheibe 1 festgehalten sein, während die Scheibe 2 in der durch den Pfeil a angezeigten Richtung rotiert. Der Faserfluss wird durch den Flüssigkeitsdruck und die im folgenden beschriebene Wirkung der Scheibe 2 zwischen denScheiben 1 und 2 hindurch zu einer Gehäusekammer 6 befördert.
Aus der Gehäusekammer 6 gelangt der Fluss zwischen die zusammenwirkenden Zerkleinerungsscheiben 3 und 4, wobei die Scheibe 4 in der vorliegenden Anordnung feststeht, während Scheibe 3 auf demselben Läuferrad 7 in gleicher Weise wie Scheibe 2 befestigt ist und mit ihm umläuft. Die Strömung vom Umfang zur Mitte hin wird wiederum durch den Flüssigkeitsdruck sowie durch die im folgenden beschriebene Wirkung der Scheibe 3 erzielt.
Die zerkleinerte Aufschlämmung fliesst durch eine Ausnehmung 8 in der Mitte der Scheibe 4 in den Ablaufstutzen 9.
Die sich gegenüberliegenden Arbeitsflächen der Scheiben 1 und 2 und der Scheiben 3 und 4 besitzen Schneiden 10, welche die gewünschte Zerkleinerung bewirken. Diese Schneiden sind gruppenweise in Segmenten 11 angeordnet, deren Kanten mit ihren Verlängerungen 12 tangential an einen Kreis 13 laufen, dessen Mittelpunkt mit dem Scheibenmittelpunkt zusammenfällt. Gegebenenfalls können die Schneiden der Scheiben 1 und 4 auch radial zum Scheibenmittelpunkt verlaufen, der hiebei als ein Kreis mit dem Radius 0 betrachtet werden kann. Durch die Drehbewegung der Scheibe 2, 3 wird der Faserfluss auf einer spiralförmigen Bahn in Richtung der Drehbewegung der Scheiben vorwärtsgetrieben, wobei er zwischen den Scheiben 1 und 2 spiralförmig nach aussen, zwischen Scheiben 3 und 4 nach. innen strömt.
Um diesen Durchfluss zu erhöhen, sind die Schneiden auf den Scheiben 2 und 3 so angeordnet, dass sie den Fluss in die gewünschte Richtung weiter treiben. Die mit Schneiden versehenen Segmente der Scheibe 2 sind radial so versetzt, dass die inneren Enden der Segmentkanten gegenüber den äusseren Enden in der Drehrichtung vorwärtsgeneigt sind, während die mit Schneiden versehenen Segmentkanten auf der Scheibe 3 so versetzt sind, dass die äusseren Enden der Schneiden in der Drehrichtung vorwärtsgeneigt sind.
Ohne eine entgegenwirkende Kraft würde sich der Faserfluss in den Vertiefungen zwischen den Schneiden der rotierenden Scheiben bloss nach aussen bewegen, ohne dass eine Zerkleinerung stattfände. Diese Gegenkraft wird durch das Zusammenwirken der Schneiden der rotierenden Scheiben 2 und 3 mit auf den feststehenden Scheiben 1 und 4 angeordneten Schneiden bewirkt. Dadurch werden die Fasern aus den Vertiefungen hervorgeholt und über die sie zerkleinernden Schneiden hinwegbewegt. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Schneiden auf den feststehenden Scheiben im wesentlichen senkrecht zu dem spiral-
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gehörigen sich drehendenscheiben desselbenScheibensatzes.
Das heisst, die Segmentkanten der Scheibe 1 sind so versetzt, dass die inneren Enden dieser Kanten gegenüber den äusseren Enden in der Drehrichtung
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von Scheibe 2 vorwärtsgeneigt sind und die Segmentkanten der Scheibe 4 sind so versetzt, dass die äusseren Enden ihrer Kanten gegenüber den inneren Enden in der Drehrichtung der Scheibe 3 vorwärtsgeneigt sind. Diese Anordnung erhält man, indem die Schneidensegmente der feststehenden Scheiben 1 und 4 um 0-100 von der radialen Richtung abweichen, während die Schneidensegmente der rotierenden Scheiben um 5-250 von der radialen Richtung abweichen. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 können die Winkel (A B C) zwischen 0 und 10 liegen, während die Winkel (D E F) zwischen 5 und 250 liegen können.
Die gedachten Linien A-B undD-E stellen den Radius der Scheiben dar, während die Linien B-C und E-FKanten der Segmente 11 sind und als Tangenten am Kreis liegen. Ferner sind die Schneiden in den Segmenten 11 der Scheibe 2 parallel zur Abströmkante dieser Segmente angeordnet, während die Schneiden der Scheibe 1 parallel zu der in Drehrichtung der Scheibe 2 vorwärtsgeneigten Anströmkante der Segmente angeordnet sind. Die Schneiden der Segmente 11 der Scheibe 3 sind parallel zur Abströmkante der Segmente angeordnet, während die Schneiden der Scheibe 4 parallel zu den Anströmkanten der Segmente der Scheibe 4 angeordnet sind.
Mit einer derartigen Schneidenanordnung auf den zusammenwirkenden Arbeitsflächen der Scheiben werden sich die Schneiden der zusammenwirkenden Scheiben immer unter einem Winkel kreuzen, der in jeder Drehstellung mehr als 00 beträgt, unter Vermeidung von Parallelität, die zu einer Verminderung der Zerkleinerungsleistung führen würde. Zusätzlich wird der Geräuschpegel der Maschine wesentlich herabgesetzt.
Die Arbeitsweise der zusammenwirkenden Scheibenflächen ist die folgende : Die Aufschlämmung gelangt mit Hilfe des Flüssigkeitsdruckes und der oben beschriebenen Schneidenanordnung sowie der später beschriebenen Förderräume in die zwischen den Schneiden angeordneten Vertiefungen. Die Aufschlämmung wird durch die Drehung und durch die Schneidenanordnung der sich drehenden Scheiben 2 oder 3 in eine spiralförmige Bewegung versetzt.
Diese Bewegung wird durch die Schneiden der ortsfest angeordneten Scheiben 1 bzw. 4 gehemmt, wobei diese Gegenkraft zusammen mit der Druckverteilung bewirkt, dass die Fasern in den Vertiefungen aus diesen Vertiefungen herausgefördert werden, wobei sie zwischen den zusammenwirkenden und sich kreuzenden Schneidenoberflächen 14 der zwei Scheibensätze hindurch und über sie hinweggehen müssen, wodurch die Zerkleinerung durch Abrieb oder Schnitt stattfindet. Zur Zerkleinerung sollten sich die Schneiden der beiden aufeinanderwirkenden Scheiben unter einem Winkel kreuzen, der kleiner als 45 ist.
Auf jeder Scheibe sind vorzugsweise achtzehn Segmente 11 angeordnet. Diese Anzahl ist ein befrie- digender Kompromiss zwischen dem Wunsch, so viel Segmente als möglich zu haben, den Winkel der sich kreuzenden Schneiden zwischen der rotierenden und der ortsfest angeordneten Scheibe so konstant wie möglich zu halten, sowie einer möglichst einfachen Herstellung.
Um den Eintritt der Faseraufschlämmung zwischen die Scheiben 1 und 2 und um den in der Mitte gelegenenAblauf aus den Scheiben 3 und 4 zu erleichtern, sind an den inneren Teilen der Segmente Förderräume 15 dadurch vorgesehen, dass bestimmte Schneiden 17 innerhalb jedes Segmentes sich weniger weit nach innen erstrecken als die benachbarten normallangen Schneiden 16. Die inneren Enden dieser Schneiden können dabei abgeschrägt sein.
Der Eintritt der Faseraufschlämmung in den von aussen beaufschlagten Scheibensatz 3 und 4 wird durch die abgeschrägten äusseren Enden 18, z. B. jeder zweiten Schneide in jedem Segment auf jeder Scheibe unterstützt. Weitere Förderräume 19 sind auf allen Scheiben dadurch vorgesehen, dass die Schneiden jedes Segmentes kurz vor der ersten Schneide des benachbarten Segmentes enden. Es hat sich ferner ergeben, dass eine verbesserte Zerkleinerung erreicht wird, wenn der Abstand zwischen den Schneiden der rotierenden Scheibe vom Schneidenabstand der ortsfest angeordneten Gegenscheibe verschieden ist. Der Abstand auf der ortsfest angeordneten Scheibe braucht nicht so gross zu sein, weil die stärkste Turbulenz über und zwischen den Schneiden der rotierenden Scheibe auftritt.
Eine vergrösserte Zerkleinerungsfläche erhält man durch Anordnung von mehr Schneiden auf den ortsfest angeordneten Scheiben. Die Schneidenoberfläche oder die Schneidenbreite 14 auf der ortsfest angeordneten Scheibe kann ebenfalls grösser sein als die bei der rotierenden Scheibe. Drei derartige Anordnungen sind in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt, worin die obere Scheibe immer die rotierende Scheibe darstellt.
Zum Zerschneiden der Fasern soll die Schneidenbreite 14 so schmal wie möglich sein, während zum Zerfasern oder zum Mahlen der Fasern die Schneidenbreite auf den sich drehenden Scheiben etwa dreimal so breit wie die durchschnittliche Faserlänge sein soll. Obgleich normalerweise vom Mittelpunkt der Scheiben zum Umfang hin gefördert wird, ergab sich keinerlei Schwierigkeit, bei den Scheiben 3 und 4 mit Hilfe der sich drehenden Scheibe 3 sowie mit Hilfe des Fliissigkeitsdruckes am Umfang, der zwischen den Scheiben 1 und 2 noch zunimmt, bis er die Fliehkraft der umlaufenden Scheibe übersteigt, vom Umfang in Richtung zur Mitte zu fördern.
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Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist, dass, mit Ausnahme der abgeschrägten Kanten 18, die Scheiben 3 und 4 mit den Scheiben 1 und 2 identisch sind, ausser dass sie in bezug auf die Drehrichtung umgekehrt sind. Auf diese Weise wird für die Herstellung nur ein Satz Scheiben benötigt.
Aus der vorangegangenen Beschreibung geht ohne weiteres hervor, dass die Scheiben in mehr oder weniger Segmente eingeteilt sowie ein oder mehrere Sätze solcher Zerkleinerungsscheiben verwendet werden können.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Zerkleinerungsmaschine mit zwei Sätzen zusammenwirkender Zerkleinerungsscheiben, von denen jeder Satz ein Paar koaxial angeordneter Scheiben enthält, welche sich relativ zueinander drehen, wobei gegebenenfalls eine der Scheiben eines Scheibensatzes ortsfest angeordnet ist und wobei einer der Scheibensätze zwischen den beiden Scheiben von der Mitte nach aussen mit einer Aufschlämmung des zu zerkleinernden Gutes beaufschlagt und der andere Satz vom Umfang zur Mitte hin beaufschlagt wird, wobei ferner die Scheiben mit mit Schneiden versehenen Arbeitsflächen ausgestattet sind, die gruppenweise in Segmenten zusammengefasst sind, welche Schneiden in jedem Segment parallel zu einer Segmentkante angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentkanten mit ihren Verlängerungen (12) in Richtung auf die Mitte der Scheibe tangential an einen Kreis (13) laufen,
dessen Mittelpunkt mit dem Scheibenmittelpunkt zusammenfällt, wobei die Segmentkanten des Scheibensatzes (1. 2) mit innerer Beaufschlagung in der Weise tangential an den Kreis (13) laufen, dass die inneren Enden dieser Kanten gegen- über den äusseren Enden in der Drehrichtung der sich schneller drehenden Scheibe (2) vorwärts geneigt sind, wobei die Schneiden (10) dieser Scheibe (2) in diesem Scheibensatz parallel zur Abströmkante der Segmente liegen, während die Schneiden (10) der ortsfest angeordneten bzw.
der sich langsamer drehendenScheibe (1) in demselben Scheibensatz parallel zur Anströmkante ihrer Segmente in Drehrichtung der sich schneller drehenden Scheibe (2) angeordnet sind, während die Segmentkanten des aussen beaufschlagtenScheibensatzes (3, 4) in der Weise tangential verlaufen, dass die äusseren Enden gegenüber den inneren Enden di & serKanten inDrehrichtung der sich schneller drehendenscheibe (3) vorwärts geneigtsind und die Schneiden dieser Scheibe (3) in diesem aussen beaufschlagten Scheibensatz parallel zur Anströmkante der Segmente (11) liegen, die Schneiden (10) der ortsfest angeordneten bzw. sich.
langsamer drehendenSchei- be (4) dieses Scheibensatzes jedoch parallel zur Abströmkante der Segmente (11) in Drehrichtung der sich schneller drehenden Scheibe (3) angeordnet sind, und dass sich alle Schneiden (10) auf den Scheiben jedes Satzes (1, 2 und 3, 4) unter einem Winkel kreuzen, der in jeder Drehstellung mehr als 00 beträgt, wodurch dieAufschlämmung in die gewünschte Richtung geschleudert und zwischen den Schneiden (10) zerkleinert wird.