CN113330159A - 控制用于处理高稠度的纤维材料的装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制用于处理高稠度的纤维材料(1)的装置的方法，所述装置具有壳体(2)，在该壳体中布置有第一处理工具(3)和第二处理工具(4)，其中，这些处理工具(3、4)分别固定在基础板(7、8)上、具有旋转对称的形状、彼此同轴布置、围绕共同的轴线(5)相对彼此旋转并且限定被纤维材料(1)径向穿流的处理间隙(6)的边界，该处理间隙的间隙宽度通过处理工具(3、4)的至少一个基础板(7、8)的轴向移动能改变。在此要以相对简单的手段实现所述装置的可靠却高效的运行，这通过如下方式实现，即，为了确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)，检测所述装置处的振动，并且减小相对彼此旋转的基础板(7、8)之间的距离(s)，直到振动的频率和/或振幅和/或频率变化(Δf)和/或振幅变化超过极限值，并且将在超过极限值时的距离(s)确定为最小距离(sM)。

Description

控制用于处理高稠度的纤维材料的装置的方法
本发明涉及一种控制用于处理高稠度的纤维材料的装置的方法，所述装置具有壳体，在该壳体中布置有第一处理工具和第二处理工具，其中，这些处理工具分别固定在基础板上、具有旋转对称的形状、彼此同轴布置、围绕共同的轴线相对彼此旋转并且限定被纤维材料径向穿流的处理间隙的边界，该处理间隙的间隙宽度通过处理工具的至少一个基础板的轴向移动能改变。
由于纤维在处理时所具有的较高的稠度，尽管可相对移动的处理工具不发生接触，而是以非常小的距离从彼此旁边经过，但在这种设备(分散器、磨浆机)中还是实现了高强度的机械处理。在此出现非常可观的力。
上述类型的装置例如用于改善纸浆、TMP(热磨机械浆)或从废纸中获得的纤维材料的质量。
已知纸纤维材料可以通过分散使其均质化，从而得到显着改善。在许多情况下，所使用的纤维材料具有在15％至35％之间的干重含量并且已达到远高于环境温度的温度。当纤维材料已经具有其分散所需的稠度时进行加热是有意义的。
长期以来还已知对纸浆纤维、即新鲜纸浆和/或废纸浆进行研磨，以便能够在由此制造的纤维料幅中尤其在强度、孔隙率、成型和表面方面获得所需的特性。
对于在此使用的磨浆机，研磨面由于相对较快的磨损而由可更换的、与相应的基础板螺纹连接的研磨配件构成。
为了获得所需的纤维特性、尤其磨碎度，研磨配件必须尽可能好地适应待处理的纤维材料，也是为了防止配件的过度磨损。
此外，为了提高纤维处理的效率，力求最佳地利用可供使用的研磨面。
在所有情况下，如果间隙过大，处理的效率就会降低。另一方面，如果间隙太小，则存在太高的电流消耗和处理工具之间接触的风险。
因此已开发出用于测量当前的间隙宽度的传感器，然而这些传感器非常昂贵。
本发明所要解决的技术问题是，以尽可能简单的手段实现这些装置的可靠且高效的运行。
根据本发明，该技术问题通过如下方式解决，即，为了确定基础板之间的最小距离，检测所述装置的振动、尤其该装置的至少一个元件处的振动，并且将相对彼此旋转的基础板之间的距离在此过程中一定程度地减小，直到振动的频率和/或振幅和/或频率变化和/或振幅变化超过极限值，并且将在超过极限值时的距离确定为最小距离。
对于新的处理工具或新的研磨配件，通常在装置的停机状态下设置零点，在零点的情况下，处理工具相互接触。从该零点开始，以一定的安全距离定义处理工具的相对置的基础板之间的最小距离。
然而，随着处理工具的指向间隙的处理面的磨损增加，处理工具之间的间隙变大。这伴随着引入的驱动功率的降低和纤维材料处理的效率的降低。
因此，有必要在停机状态下重新确定零点，这带来相应的耗费并且需要一定的专门知识。
与此相反，按照本发明的解决方案允许在处理工具相对彼此旋转时可靠且简单地确定基础板之间的最小距离。
在此，在确定基础板之间的最小距离期间，转速通常甚至可以处于运行转速范围内。
但为了避免损坏，偶尔有利的可以是，在确定基础板之间的最小距离期间，转速低于运行速度、优选低于每分钟1000转。
在此，随着距离变小，相对置的处理工具彼此靠近，这影响处理装置的振动特性。
最晚当处理工具在没有压力的情况下接触时，振动如此强烈地改变，使得这可以用于确定最小距离。
在此已经证明特别可靠的是，将相对彼此旋转的基础板之间的距离一定程度地减小，直到振动的频率超过极限值，并且将在超过极限值时的距离确定为最小距离。
基础板之间的距离一般可以连续地或分级地减小、优选以变小的分级减小。这虽然可以手动进行，但优选以受控方式进行。
但为了预防处理工具被损坏，在运行期间基础板之间的以预定值超过所述最小距离的距离应当被设定为安全距离，该预定值有利地处于0.1至0.4mm之间。
对基础板之间的最小距离的确定应当总是在装置的启动期间和/或在处理工具的更换之后进行。
由于在运行期间由于磨损导致处理工具之间的距离变大，因此对基础板之间的最小距离的确定也应当在运行期间进行、优选以确定的时间间隔、尤其周期性地进行。
为了尽可能可靠地确定基础板之间的最小距离，在确定最小距离期间，处理间隙应当被纤维材料穿流，其中，在确定基础板之间的最小距离时，纤维材料的一个或多个参数、优选所有主要参数有利地处于预定的运行范围内。
在此，纤维材料的主要参数尤其是穿流处理间隙的纤维材料的量、处理装置的电功率消耗、纤维材料的温度和稠度。
备选地，为了简化，尤其在启动时或者在处理工具更换之后对最小距离的确定也可以当没有纤维材料穿流处理间隙时进行。
独立于所述特殊设计，本发明还提供一种在用于处理高稠度的纤维材料的装置的运行期间检测处理间隙宽度的方法。
为此，在确定最小距离之后，测量基础板之间从最小距离开始的轴向的距离变化，并且将该轴向的距离变化用作当前的处理间隙宽度的参考基准。
处理间隙宽度的显示尤其对于分散器而言特别重要，并且由于间隙宽度较小目前为止不令人满意。
基础板之间的轴向的距离变化可以通过位移传感器、尤其电感式位移传感器来测量。
为了装置的简单构造，一个处理工具应当旋转并且另一个处理工具不旋转，其中，仅一个处理工具可轴向移动地支承。在特别的实施方式中，处理工具和基础板也可以设计为一体式。
特别有利地，根据本发明的方法用在分散器、碎浆机或磨浆机中。
纤维材料尤其还可以是TMP、高产纸浆、MDF(中密度纤维板)纤维材料、木屑或诸如此类的材料。
以下应根据实施例详细阐述本发明。
在附图中：
图1示出分散器的示意性横剖面；
图2示磨浆机的示意性横剖面；和
图3示出处理工具的基础板之间的距离s随振动频率f的变化。
根据图1，高稠度的纸纤维材料1被直接压入由两个处理工具3、4构成的分散器配件的中央区域中。
一个处理工具3是固定的、即不发生旋转并且因此设计为定子，而另一个处理工具4可旋转地支承在分散器的壳体2中。
具有定子和转子的分散器配件在径向内侧进料。
众所周知，分散通过如下方式实现，即，齿9以相对高的速度相对紧密地从彼此旁边移动经过并且位于齿之间的纤维材料1受到强烈的剪切力。
为此可以通过热蒸汽预先加热纤维材料1。在分散之后，被分散的纤维材料1向下通过出口11脱出。
当定子基础板7和转子基础板8相对彼此的轴向位置被改变时，处理工具3、4之间的间隙6也因此改变，从而分散器的功率能够以本身已知的方式被控制。
处理工具3、4分别具有旋转对称的形状。在此，彼此同轴布置的处理工具3、4分别具有布置成多个相对于处理工具的中心同心的环形列的齿9，在这些齿之间存在齿隙，纤维材料1径向向外穿流这些齿隙。
在齿列之间存在环形空隙，这些齿列布置为，使得一个处理工具3、4的至少一个齿列伸入到互补的另一处理工具4、3的环形空隙中。
与此不同，图2示出具有研磨间隙6的研磨装置，该研磨间隙由固定的、即非旋转的并且与壳体2耦连的处理工具3和围绕旋转轴线5旋转的处理工具4形成。
在此，两个圆环形的研磨面彼此平行延伸，其中，这两个研磨面之间的间隙距离通过通常是非旋转的处理工具3的轴向移动可调节。
旋转的研磨面此处由可旋转地支承在壳体2中的轴沿旋转方向移动。该轴由同样存在于壳体2中的驱动装置驱动。
在所示示例中，待研磨的纤维悬浮液1经由通过中心的进料口进入两个处理工具3、4的研磨面之间的研磨间隙6中。
纤维悬浮液1径向向外经过配合作用的研磨面并且通过出料口离开连接的环形空间。
两个研磨面分别由多个研磨板构成，这些研磨板分别在相应的研磨面的周向区段上延伸。
多个研磨板通过沿周向方向依次顺序的排列形成连贯的研磨面。
研磨板和因此研磨面通常由多个基本上径向延伸的研磨条10和位于研磨条之间的槽构成。
本身已知的用于轴向移动非旋转的处理工具3并且测量轴向位移量的器件未示出。旋转的处理工具4不改变其轴向位置。
两种实施方式的共同点是处理工具3、4固定在相应的基础板7、8上。与此处所示的实施例不同，处理间隙6不仅能够垂直地而且能够如同例如在锥形磨浆机中那样相对于旋转轴线5倾斜地延伸。
在处理装置开始运行时和/或在处理工具3、4被更换之后和/或在处理装置的运行期间，确定在相应的处理工具4旋转时在基础板7、8之间的最小距离sM。
在确定该最小距离sM期间，转速处于运行转速的范围内或者有利地低于运行转速、优选低于每分钟1000转。
通过确定最小距离sM可以防止在运行期间处理工具3、4的损坏或过大的磨损。
此外，通过在运行期间确定最小距离sM可以抵抗处理工具3、4之间的由于磨损而变得过大的处理间隙6。为此，对基础板7、8之间的最小距离sM的确定应当以确定的时间间隔进行、优选周期性地进行，其中应当考虑平均磨损完全可能是每天0.1mm。
由于该过程在旋转期间进行，因此使处理装置的停机时间最小化。
为了防止处理工具3、4的过度磨损，有利的可以是，在运行期间基础板7、8之间的以预定值超过所述最小距离sM的距离s被设定为安全距离sS。
在这两个实施例中，为了确定基础板7、8之间的最小距离sM，通过布置在壳体2上的一个或多个传感器检测振动。
同时，相对彼此旋转的基础板7、8之间的距离s在此从相对大的距离开始连续减小，直到频率的变化Δf超过极限值。
在超过该极限值时的距离s则被确定为最小距离sM。
对于这两种应用，图3示出在基础板7、8之间的距离s减小期间振动频率f的走向。
在此，该测量有利地在不存在纤维材料1的情况下实施。

Claims (20)

1.一种控制用于处理高稠度的纤维材料(1)的装置的方法，所述装置具有壳体(2)，在该壳体中布置有第一处理工具(3)和第二处理工具(4)，其中，这些处理工具(3、4)分别固定在基础板(7、8)上、具有旋转对称的形状、彼此同轴布置、围绕共同的轴线(5)相对彼此旋转并且限定被纤维材料(1)径向穿流的处理间隙(6)的边界，该处理间隙的间隙宽度通过处理工具(3、4)的至少一个基础板(7、8)的轴向移动能改变，其特征在于，为了确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)，检测所述装置处的振动，并且在此将相对彼此旋转的基础板(7、8)之间的距离(s)减小，直到振动的频率(f)超过极限值，并且将在超过极限值时的距离(s)确定为最小距离(sM)。
2.一种控制用于处理高稠度的纤维材料(1)的装置的方法、尤其根据权利要求1所述的方法，所述装置具有壳体(2)，在该壳体中布置有第一处理工具(3)和第二处理工具(4)，其中，这些处理工具(3、4)分别固定在基础板(7、8)上、具有旋转对称的形状、彼此同轴布置、围绕共同的轴线(5)相对彼此旋转并且限定被纤维材料(1)径向穿流的处理间隙(6)的边界，该处理间隙的间隙宽度通过处理工具(3、4)的至少一个基础板(7、8)的轴向移动能改变，其特征在于，为了确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)，检测所述装置处的振动，并且在此将相对彼此旋转的基础板(7、8)之间的距离(s)减小，直到振动的振幅超过极限值，并且将在超过极限值时的距离(s)确定为最小距离(sM)。
3.一种控制用于处理高稠度的纤维材料(1)的装置的方法、尤其根据权利要求1或2所述的方法，所述装置具有壳体(2)，在该壳体中布置有第一处理工具(3)和第二处理工具(4)，其中，这些处理工具(3、4)分别固定在基础板(7、8)上、具有旋转对称的形状、彼此同轴布置、围绕共同的轴线(5)相对彼此旋转并且限定被纤维材料(1)径向穿流的处理间隙(6)的边界，该处理间隙的间隙宽度通过处理工具(3、4)的至少一个基础板(7、8)的轴向移动能改变，其特征在于，为了确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)，检测所述装置处的振动，并且在此将相对彼此旋转的基础板(7、8)之间的距离(s)减小，直到振动的频率变化(Δf)超过极限值，并且将在超过极限值时的距离(s)确定为最小距离(sM)。
4.一种控制用于处理高稠度的纤维材料(1)的装置的方法、尤其根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述装置具有壳体(2)，在该壳体中布置有第一处理工具(3)和第二处理工具(4)，其中，这些处理工具(3、4)分别固定在基础板(7、8)上、具有旋转对称的形状、彼此同轴布置、围绕共同的轴线(5)相对彼此旋转并且限定被纤维材料(1)径向穿流的处理间隙(6)的边界，该处理间隙的间隙宽度通过处理工具(3、4)的至少一个基础板(7、8)的轴向移动能改变，其特征在于，为了确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)，检测所述装置处的振动，并且在此将相对彼此旋转的基础板(7、8)之间的距离(s)减小，直到振动的振幅变化超过极限值，并且将在超过极限值时的距离(s)确定为最小距离(sM)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将运行期间所述基础板(7、8)之间的以预定值高于所述最小距离(sM)的距离(s)设定为安全距离(sS)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基础板(7、8)之间的距离(s)被分级地减小、优选以变小的分级减小。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，基础板(7、8)之间的距离(s)被连续地减小。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对基础板(7、8)之间的最小距离(sM)的确定在装置的启动期间和/或在处理工具(3、4)的更换之后进行。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，对基础板(7、8)之间的最小距离(sM)的确定在装置的运行期间进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对基础板(7、8)之间的最小距离(sM)的确定以确定的时间间隔进行、优选周期性地进行。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)期间，转速处于运行转速范围内。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)期间，转速低于运行速度、优选低于每分钟1000转。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定最小距离(sM)期间，处理间隙(6)被纤维材料(1)穿流。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在确定基础板(7、8)之间的最小距离(sM)时，至少穿流处理间隙(6)的纤维材料(1)的量或纤维材料(1)的温度或纤维材料(1)的稠度或处理装置的电功率消耗处于预定的运行范围内。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在确定最小距离(sM)期间，处理间隙(6)不被纤维材料(1)穿流。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一个处理工具(4)旋转并且另一个处理工具不旋转。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，仅一个处理工具(4)被轴向移动。
18.一种在根据前述权利要求中任一项所述的用于处理高稠度的纤维材料(1)的装置的运行期间检测处理间隙宽度的方法，其特征在于，在确定最小距离(sM)之后，测量基础板(7、8)之间的轴向的距离变化并且将该轴向的距离变化用作处理间隙宽度的参考基准。
19.一种根据前述权利要求中任一项所述的方法的应用，所述方法用在分散器中。
20.一种根据前述权利要求中任一项所述的方法的应用，所述方法用在磨浆机或碎浆机中。
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