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Holzbreis chle ifmas chine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Holzbreischleifmaschine mit einer oder mehreren drehbar ange- triebenen Schleifscheiben, die einen Stamm längs einer Tragrolleneinrichtung erfassen, auf welcher der
Stamm der Länge nach durch die Maschine bewegbar ist.
Bei der Herstellung von Holzschliff, insbesondere für die Papierherstellung, trachtet man danach möglichst lange Fasern zu erzielen. Bei den zur Herstellung derart hochwertiger Holzschliffe dienender Schleifmaschinen verläuft die Drehachse der Schleifscheiben parallel oder senkrecht zur Achse des Schleifholzes, wobei im zweiten Fall die Umfangsgeschwindigkeit der z. B. konischen Scheibe an der Berührungsstelle parallel zu den Holzfasern liegt. Es sind auch Schrägschleifmaschinen bekanntgeworden, bei denen die Arbeitsfläche der Schleifscheiben im wesentlichen hyperboloidförmig ausgebildet ist, und die Holzblöcke in einer den Erzeugenden dieser Fläche parallelen Richtung gegen diese angestellt und erhalten werden.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, bei Verwendung konischer Schleifscheiben diese nicht nur als Werkzeug für die Zerfaserung des Holzes zu benützen, sondern von ihnen auch eine Drehbewegung des Schleifholzes und dessen Vorschub abzuleiten. Dieses Ziel lässt sich erreichen, wenn erfindungsgemäss die Rotationsachse jeder Schleifscheibe gegen die Lotrechte geneigt ist, sowie die durch die Rotationsachsen gelegten Vertikalebenen mit der Stammachse in Vorschubrichtung einen spitzen Winkel einschliessen und die konisch verlaufenden Oberflächen der Schleifscheiben gegen den Umfang des Stammes drücken, um eine Drehung und einen axialen Vorschub des auf der Tragrolleneinrichtung liegenden Stammes zu bewirken, während bei gleichzeitiger Verminderung des Stammdurchmessers durch den Schleifvorgang die Stammfasern abgelöst werden.
Durch das Zusammenwirken der Schleifscheibe mit der Oberfläche des Stammes werden aus dieser die Fasern mit Hilfe einer in ihrer Längsrichtung wirkenden Kraft herausgelöst. Die Drehung der Schleifscheibe und der Axialschub des Stammes bewirken, dass die Fasern, ohne gebrochen zu werden, abgetrennt werden. Infolgedessen ergibt sich ein höherer Prozentsatz an längeren und ungebrochenen Fasern.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist, in welcher Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Holzbreischleifmaschine mit mehreren Schleifscheiben, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2'der Fig. l, die Fig. 3, 4, 5 und 6 je eine schematische Ansicht, welche die bevorzugten Winkelverhältnisse der Oberflächen der konischen Schleifscheiben sowie die Stellung dieser Scheiben relativ zu der Oberfläche des bearbeiteten Stammes erkennen lässt und Fig. 7 die Anordnung einer abgewandelten Tragwalzenvorrichtung in bezug auf die beiden angrenzenden Schleifstationen veranschaulicht.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Maschine besteht aus einer rinnenförmigen Tragrolleneinrichtung, die eine Anzahl von Rollenpaaren 13-13, 14-14.... 17-17 aufweist, denen auf dur ändern Seite der Maschine je ein entsprechendes Rollenpaar zugeordnet ist. Die Rollen jedes Paares sitzen auf je einer im wesentlichen parallel zur Stammachse orientierten Welle, die am Maschinengestell gelagert ist. Die einzelnen Schleifstationen sind zwischen je zwei Rollenpaaren angeordnet, so dass sich diese stets an ei-
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nem Abschnitt des Stammes befindet, innerhalb dessen der Stammdurchmesser konstant ist.
Dieser Aufbau der Tragrolleneinrichtung vermittelt eine Unterstützung der Stämme, die eine Rotation um die Stammachse ermöglicht und eine axiale Verschiebung bis zur ersten Schleifscheibe zulässt, die von Hand aus oder maschinell geschehen kann.
Die dargestellte Maschine arbeitet mit drei Schleifscheiben 20, die in Abstand voneinander entlang der Tragrolleneinrichtung in Stationen 10, 11, 12, u. zw. zwischen den Rollenpaaren 14-14 ; 15-15 bzw.
15-15 ; 16-16 bzw. 16-16 ; 17-17 angeordnet sind. Die Stationen bilden Abschnitte eines kräftigen Portalgestelles, z. B. einer Profileisenkonstruktion, unter dem die Tragrolleneinrichtung hindurchgeführt ist.
Jede der Schleifscheiben, die eine konische Arbeitsfläche aufweisen, sitzt auf einer Spindel 40 und ist an einem Haupt 21 fliegend gelagert, das mit vier nach oben ragenden, lotrechten Führungsstangen 22 versehen ist, die in Lagern 23 an Längsträgern des Portalgestelles geführt sind. An jedem Haupt befindet sich ein Querträger mit einer mittigen Bohrung, die von dem mit Gewinde versehenen Ende einer Kolbenstange 24 durchsetzt ist. Mit Hilfe zweier Muttern 25, 26, zwischen denen der Querträger liegt, ist dieser mit der Kolbenstange in einem einstellbaren Abstand vom Stangenende fest verbunden. Das andere, obere Stangenende ist dicht in einen auf dem Portalgestell aufgebauten Druckluftzylinder 31 eingeführt und trägt einen innerhalb desseloen verschiebbaren Kolben 30.
Sowohl in Nähe des oberen als auch des unteren Zylinderdeckels münden Druck- oder Abflussleitungen in den Zylinder ein. Durch die Zufuhr von aus irgendeiner Quelle stammender Druckluft in den Raum unter oder über dem Kolben kann der letztere gehoben oder gesenkt werden, wobei sich eine Bewegung über die Kolbenstange auf das Haupt und die Schleif - scheibe überträgt. Bei der Arbeit ist der Zylinderraum über dem Kolben beaufschlagt. In der tiefsten Stellung des Kolbens, in welcher der untere Zylinderdeckel als Anschlag dient, verbleibt zwischen der Schleifscheibe 20 und der Tragrolleneinrichtung ein das Einführen eines Stammes ermöglichender Abstand. Beim Schleifen ist die Schleifscheibe angehoben und arbeitet unter dem Einfluss ihres Eigengewichtes und des auf dem Kolben lastenden Druckes der Pressluft.
Der Stamm wird an den Berührungspunkten zwischen all den Tragwalzen und der Schleifscheibe zusammengedrückt, während er gleichzeitig abgeschliffen und der seine Längsförderung bewirkenden Längszugwirkung unterworfen wird, und die gelösten Fasern von der Oberfläche des Stammes abgezogen werden. Wenn jedoch von den normalen abweichende Verhältnisse eintreten, z. B. wenn eine der Scheiben 20 auf eine harte Stelle in einem Stamm aufläuft oder wenn ein Stamm unrund ist, kann die betreffende Schleifscheibe angehoben werden, wobei trotzdem ein unveränderter Schleifdruck zwischen ihr und dem Arbeitsstück aufrechterhalten wird.
Zufolge der beschriebenen Konstruktion der Lagerung kann jede der drei Schleifscheiben relativ zu der Tragrolleneinrichtung in die gewünschte Lage eingestellt werden. Bei einer grösseren Anzahl von Schleifstationen sind die Scheiben vorzugsweise so eingestellt, dass Stämme mit verschiedenen Durchmessern von den grössten bis zu den kleinsten, in einem einzigen Durchgang durch die Maschine geschliffen werden können. Wie in den Zeichnungen veranschaulicht ist, haben die konischen Schleifscheiben 20, die an jeder solchen Station angeordnet sind, an der Basis ihrer kegelförmigen Arbeitsfläche einen verhält- nismässig grossen Durchmesser, im Vergleich zu den Durchmessern des zu bearbeitenden Stammes an der betreffenden Station.
Ferner ist jede Schleifscheibe in vorteilhafter Weise gegenüber dem Stamm so angeordnet, dass ihre Oberfläche, wie in Fig. 3 gezeigt ist, den Stamm im wesentlichen von oben her berührt. Um diese Stellung zu erreichen, ist die Achse der Spindel 40, auf welcher die Schleifscheibe sitzt, zur Senkrechten unter einem Winkel geneigt, welcher dem Winkel" an zwischen der Basis der Schleifscheibe und ihrer konischen Fläche wenigstens annähernd entspricht (Fig. 4).
Es ist gefunden worden, dass im Hinblick auf Schleifleistung, Antriebskraft der Scheibe und erforderliche Vorschubkraft besonders günstige Verhältnisse erreicht werden können, wenn nach einem Merkmal der Erfindung die Projektion der Schleifscheibenachsen auf eine durch die Stammachse gelegte Vertikal-
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halbenIn der Praxis hat sich ergeben, dass das genaue Einhalten der oben erwähnten Neigungswinkel der Schleifscheibenspindeln bzw. deren Projektionen nicht allzu kritisch ist. Dieser Winkel kann vielmehr innerhalb gewisser Grenzen geändert werden, um bei härteren Hölzern das Schleifwirkungsausmass zu vermindern oder beim Schleifen weicherer Hölzer ein stärkeres Eingraben der Scheibe herbeizuführen. Ebenso braucht eine genau bestimmte Drehgeschwindigkeit der Stämme nicht eingehalten zu werden, sondern diese kann innerhalb gewisser Grenzen variieren.
Diese Geschwindigkeit muss jedoch gross genug sein, dem System eine ausreichende Rotationsenergie zu verleihen, um die Stämme mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit zu drehen, gleichgültig, ob die Schleifscheiben auf weiche Stellen oder Äste ein-
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wirken. In diesem Zusammenhang ist gefunden worden, dass die Scheibenoberfläche stets mit einem vorgewählten gleichmässigen Druck gegen den Stamm gepresst werden sollte, der von der Holzart abhängig ist, die geschliffen wird sowie von der gewünschten Fasergrösse. Die beschriebene Verbindung der Häupter
21 bzw. Schleifscheiben 20 mit dem Kolben eines Druckluftzylinders ermöglicht die Einhaltung solcher Bedingungen. Die Antriebsgeschwindigkeit muss in Verbindung mit dem erforderlichen Druckausmass eingestellt werden.
Das normale Gewicht der Schleifscheibe und ihrer Halterung, zusammen mit dem Luft- druck über dem Kolben, suchen die Schleifscheibe gegen die Oberfläche des Stammes zu drücken. Der als Anschlag wirkende untere Zylinderdeckel, gegen den die Unterseite des Kolbens 30 zum Anliegen kommt, dient dazu, ein tieferes Eingraben der Schleifscheibe in die Oberfläche des Stammes zu verhindern, als für die Abtrennung möglichst langer Fasern zulässig ist.
Die beschriebene Maschine ist zum Nassschleifen eingerichtet. Die Tragrolleneinrichtung ist daher in einem Trog untergebracht, der von einer Badflüssigkeit erfüllt ist, über deren Oberfläche im wesentlichen nur jener Teil der Stämme vorragt, an welchem die Materialabtragung stattfindet. Die Ursache der guten, mit der erfindungsgemässen Maschine bei Nassschliff erreichbaren Ergebnisse liegt unter anderem darin, dass beim Rotieren eines Stammes durch dessen Gewalt eine örtliche Kompression der an der Oberfläche liegenden Faserschicht des Stammes bewirkt wird, die zurückgeht, wenn die komprimierte Stelle bei dessen Drehung von den Tragrollen abläuft.
Besteht das Bad aus irgendeiner der bekannten Lösungen, welche die Lignine und andere bindende, die Fasern zusammenhaltende Bestandteile im Holz des Stammes zu lösen, so trägt die abwechselnde mechanische Kompression und Entlastung der Holzoberfläche dazu bei, die lösende Badflüssigkeit in innige Verbindung mit den herauszulösenden Bestandteilen der Oberflächenschicht zu bringen, so dass die Fasern nur lose gebunden sind, wenn die Schleifscheibe anschliessend auf diese einwirkt, um die bereits teilweise gelockerten Fasern abzutrennen.
Wenn der Stamm unrund ist oder wenn harte Stellen, z. B. ein Ast, angetroffen werden sollten, schleift die Schleifscheibe in der gleichen eingestellten Stellung weiter und während der Stamm fortfährt, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen, wird lediglich seine Axialvorschubgeschwindigkeit so lange verlangsamt, bis der Ast weggeschliffen oder die hohe Stelle ausgeglichen ist. Die dem Stamm innewohnende kinetische Energie sucht ihn aber axial vorwärts zu transportieren oder die hinter ihm aufgestapel- ten Stämme treiben den Stamm trotz des Astes oder der hohen Stelle vorwärts, bis die Scheibe passiert ist.
Die nachgiebige Halterung der Schleifscheiben ermöglicht, dass jederzeit der richtige Druck zwischen den Scheiben und dem Stamm ausgeübt wird, der erforderlich ist, um die Oberfläche des Stammes richtig zu bearbeiten, d. h., die Fasern abzuziehen, ohne gleichzeitig irgendeine unangemessene Schleifwirkung mit sich zu bringen, die dazu führen würde, die Fasern eher zu brechen als sie frei aus dem Stamm herauszuziehen.
Die Badflüssigkeit, z. B. eine saure oder alkalische Lösung kann auch zum Sauberhalten der Schleifscheibenoberfläche herangezogen und aus Düsen 50 gegen diese gesprüht werden. Die Lösung fliesst dann über die Oberfläche des Stammes und wirkt auf diese ein. Infolge der relativen Längszugwirkung jeder der schleifenden Scheibenoberflächen in Verbindung mit der lösenden Wirkung der Badflüssigkeit, können die Fasern in Axialrichtung losgezogen werden onne zu brechen, so dass sich ein Fasermaterial viel höherer Qualität herstellen lässt.
Die Einstellung der konischen Schleifoberfläche gegenüber dem Stamm, zusammen mit dem Drehsinn der Schleifscheiben zeitigt die erwähnten Ergebnisse. Wie aus den Fig. 3,5 und 6 ersichtlich ist, gestattet die Lagerung auf den frei beweglichen Tragrollen dem Stamm, sich unter der Wirkung der Schleifscheiben zu drehen. Es brauchen daher nur die Schleifscheiben angetrieben zu werden. Die Einwirkung des Aussenumfanges der konischen Scheibe auf die Oberfläche an der Oberseite des Stammes wird so eingeregelt, dass beim Drehen unter der Antriebswirkung der konischen Scheibe die gewünschte Zugwirkung zwischen der Oberfläche der Scheibe und dem Stamm erzeugt wird. Unter dem Einfluss dieser Zugwirkung werden die Fasern aus dem Stamm gezogen, während gleichzeitig dieser in Axialrichtung durch die Maschine gefördert wird.
Die bevorzugte Tragrollenform ist in Fig. 7 veranschaulicht, die Paare von Rollen mit glatten Oberflächen 14', 15', 16'zeigt, die sich von einer Schleifstation zu der nächsten auf gegen- überliegenden Seiten der Stämme erstrecken. Es ist auch gefunden worden, dass die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn das Mittel der Rolle, an welche die Scheibe zufolge ihres Drehsinnes den Stamm an- drückt (die rechte Rolle in Fig. 2) höher liegt, als das der andern Rolle. Die Oberfläche, der Rollen kann, wie Fig. 1 zeigt, mit in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten oder Rillen versehen sein, um den Axialvorschub uer Stämme zu bremsen.
Eine solche Nutung fördert auch die oben erwähnte für die Wirksamkeit der Badflüssigkeit vorteilhafte örtliche Kompression und darauffolgende Entspannung der Oberflächenschichten des Stammes, so dass ihre Anwendung besonders bei härteren Holzarten von Vorteil ist.
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Bei der beschriebenen Maschine werden zunächst die Schleifscheiben angetrieben und hierauf die
Stämme, bei denen vorher die Borke entfernt wurde, auf die Transportrollen 13-13 gelegt, um in Längs- richtung in die erste Schleifeinlaufstelle 10 befördert zu werden. Wenn die Stämme in Längsrichtung von den Walzen 13-13 zu den Walzen 14-14 vorgeschoben sind, stösst das Vorderende des Stammes an die ko- nische Arbeitsfläche der rotierenden ersten Schleifscheibe 20, die ihn erfasst, in Rotation versetzt und eine
Schicht abnimmt, wie am besten aus den Fig. 3 und 5 zu ersehen ist. Das Rollenpaar 14,14 ist so dicht wie möglichl an die Schleifscheibe der ersten Station 10 herangerückt, um eine wirksame Unterstützung des Stammes an der Bearbeitungsstelle zu gewährleisten.
Um das freie Ende des Stammes daran zu hin- dern, aus seiner Lage auf den Tragwalzen 13-13 angehoben zu werden, können vor der ersten Schleifschei- be nachgiebig gelagerte Niederhalterollen angeordnet sein. Wenn nötig, können Niederhaltewalzen auch zwischen den Schleifstationen vorgesehen sein. Vorzugsweise liegen diese aber so dicht aneinander, dass der Stamm jederzeit von mindestens zwei Schleifscheiben gleichzeitig abgeschliffen wird, so dass Nie- derhaltemittel an den Zwischenstellen nicht erforderlich sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass das hinter jeder der Schleifscheiben gelegene Rollenpaar höher liegt als das vor der betreffenden Scheibe gelegene, um die durch das Abschleifen des Stammes entstandene
Verringerung des Durchmessers zu berücksichtigen und eine im wesentlichen horizontale Lagerung der Stämme während des Durchganges durch die Maschine zu sichern. Es ist nicht notwendig, bei den in die
Maschine einzuführenden Stämmen eine bestimmte Längegenau einzuhalten, da die Scheiben alle gleichsinnig angetrieben werden, um ein im selben Drehsinn wirkendes Moment am Stamm zu erzeugen.
Es hat sich ergeben, dass das Schleifen mit den erfindungsgemässen Maschinen bei einem Minimalaufwand an Energie einen Brei von ungewöhnlich hoher Qualität liefert. Dies trifft besonders dann zu, wenn im Bad die Wirkung eines Lösungsmittels mit dem Schleifprozess kombiniert wird. Das Bespritzender Scheiben mit der Badflüssigkeit bringt diese nicht nur in innige Berührung mit dem abzuschleifenden Holz, sondern bewirkt auch eine Kühlung, die ein Verbrennen der Stammoberfläche ausschliesst.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Holzbreischleifmaschine mit einer oder mehreren drehbar angetriebenen Schleifscheiben, die einen Stamm längs einer Tragrolleneinrichtung erfassen, auf welcher der Stamm der Länge nach durch die Maschine bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse jeder Schleifscheibe (20) gegen die Lotrechte geneigt ist, sowie dass die durch die Rotationsachsen gelegten Vertikalebenen mit der Stammachse in Vorschubrichtung einen spitzen Winkel einschliessen und die konisch verlaufenden Oberflächen der Schleifscheiben (20) gegen den Umfang des Stammes drücken, um eine Drehung und einen axialen Vorschub des auf der Tragrolleneinrichtung (13-13..... 17-17) liegenden Stammes zu bewirken, während bei gleichzeitiger Verminderung des Stammdurchmessers durch den Schleifvorgang die Stammfasern abgelöst werden.