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Kegelstoffmühle Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kegelstoffmühle
zum Mahlen von Papierstoff mit einem axial verschiebbaren Läuferteil und einem Gehäuseteil,
von denen beide mit Segmentplatten besetzt sind, welche verschieden lange, gerade
und im Abstand voneinander parallel angeordnete, winkelförmig zur Läuferachse liegende
Messer von gleicher Höhe tragen, wobei zwischen den Messern Kanäle von gleicher
Breite und Tiefe gebildet werden, die von Ablenkorganen überbrückt sind, wobei wenigstens
deren dem Papierstoffstrom zugekehrte Flächen geneigt sind.
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Kegelstoffmühlen dieser Art sind bekannt und unterscheiden sich von
früheren Konstruktionen hauptsächlich durch die die Kanäle zwischen den Messern
überbrückenden Ablenkorgane.
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So zeigt beispielsweise die USA.-Patentschrift 2 921749 eine
Kegelstoffmühle, bei welcher die Kanäle durch beliebig zueinander versetzt angeordnete
Querwände in taschenartige Abteile unterteilt sind. Die Querwände dienen dabei der
Beschränkung des Stoffdurchflusses, und zwar durch absichtlich verursachte Hemmung
des Durchflusses, d. h. Stauung des Papierstoffes in den Taschen. Diese beabsichtigte
Hemmung erfolgt insbesondere immer dort, wo eine Querwand des Läufers einer Querwand
des Stators mehr oder weniger genau gegenübersteht. Dies erfolgt für jede Tasche
je Umdrehung mehrere Male, wobei mvischendurch infolge der gegeneinander versetzten
Querwände der Stoff abwechselnd von- den Kanälen des Stators in die Kanäle des Läufers
strömt. Durch die immer wieder verursachte Hemmung kann jedoch kein kontinuierlicher
wellenförmiger Durchfluß entstehen. Auf diese Weise soll eine möglichst vollständige
Behandlung des Materials bei seinem Durchgang durch die Maschine erreicht werden.
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Eine dem gleichen Zweck dienende Maschine ist in der österreichischen
Patentschrift 210 251 gezeigt. Auch hier wird durch Unterbrechungen der Messerzwischenräume
eine Hemmung des Durchflusses angestrebt, wobei zur weiteren Verstärkung der durch
den Aufstau hervorgerufenen Durchwirbelung der Einbau von zusätzlichen Querwänden
erfolgen kann. -Bei beiden Maschinen wird der Stoff infolge der Querwände bzw. Unterbrechungen
längere Zeit in den Taschen oder Stauzonen zurückgehalten. Die Behandlung des Stoffes
erfolgt dabei gezwungenermaßen sehr gründlich, jedoch langsam, und die Durchflußgeschwindigkeit
ist gering, da in den Kanälen Stauungen bzw. Durchwirbelungen auftreten, wobei sich
das Material vor- und auch rückwärts bewegt (Wirbelbildung).
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist 'es, demgegenüber eine Kegelstoffmühle
zu schaffen, bei welcher ebenfalls eine möglichst vollständige Behandlung des Papierstoffes
erfolgt und dabei gleichzeitig die Arbeitsgeschwindigkeit bei geringem Leistungsbedarf-
gegenüber den bekannten Maschinen wesentlich höher liegt. Um dies zu erreichen,
mußte vom bisherigen Gedanken der absichtlichen Hemmung des Stoffdurchflusses abgegangen
bzw. diese weitgehend vermieden werden.
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Die Kegelstoffmühle ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
die Ablenkorgane sowohl an den Segmentplatten des Läufers als auch an den Segmentplatten
des Gehäuses angeordnete, auswärts bzw. einwärts gerichtete, paarweise zusammenwirkende,
gegeneinander versetzte Ringe sind, die mit ihren Ablenkflächen den Papierstoff
wellenförmig zwischen den zusammenarbeitenden Messern in deren Längsrichtung führen.
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Mit dieser kontinuierlichen wellenförmigen Führung des Papierstoffes
erfolgt keine Hemmung des Stoffdurchflusses mehr, und der Stoff wird trotzdem mehrmals
mit den Bearbeitungskanten der Messer in Berührung gebracht. Dadurch erfährt die
Arbeitsgeschwindigkeit eine wesentliche Steigerung, und zwar ohne daß hierzu ein
größerer Leistungsbedarf erforderlich wäre.
Auch beim axialen Verstellen
des Läufers bezüglich dem Gehäuse, werden die paarweise zusammenwirkenden gegeneinander
versetzten Ringe den kontinuierlichen wellenförmigen Durchfluß nicht hemmen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Längsschnittansicht der Läufer- und Gehäuseteile
einer Kegelstoffmühle gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Abwicklungsansicht der
Draufsicht von außen auf einen in F i g. 1 beispielsweise gezeigten Läuferbesatz,
F i g. 3 eine Abwicklung der Draufsicht von innen auf einen in F i g. 1 beispielsweise
gezeigten Gehäusebesatz, F i g. 4 eine der F i g. 2 entsprechende Ansicht eines
segmentförmigen Läuferbesatzes gemäß der Erfindung zum Benutzen bei dem Aufbereiten
von üblichem Papierstoff, F i g. 5 eine der F i g. 1 entsprechende Teilschnittansicht,
welche die sinusförmige Bahn des Papierstoffes zeigt, und F i g. 6 eine der F i
g. 3 ähnliche Ansicht eines segmentförmigen Gehäusebesatzes, der dem Läuferbesatz
der F i g. 4 entspricht.
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Wie in der Papierherstellung allgemein bekannt ist, besitzen die Kegelstoffmühlen
einen Läufer 20 und einen Gehäuseteil oder Stator 21. Die in F i g. 1 gezeigten
Teile 20 und 21 sind zwar verhältnismäßig kurz und steil, jedoch kann das Prinzip
der Erfindung auch bei mehr langgestreckten und weniger abgeschrägten Kegelstoffsühlen
angewandt werden. Der konische Läufer 20 und der Gehäuseteil 21 sind jeweils mit
einer Mehrzahl mit Abstand angeordneten Schienen oder Messern besetzt, welche als
Ganzes gegossen, in identischen Segmenten zusammengefügt, als kegelstumpfförmige
Auskleidungen gebildet oder sonstwie in bekannter Weise hergestellt werden können.
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Das schematisch in F i g. 1 gezeigte, kleinere Ende 22 der Kegelstoffmühle
23 ist gewöhnlich das Einlaßende, während das große Ende 24 gewöhnlich das Auslaßende
darstellt. Der Läufer 20 ist durch passende, nicht dargestellte Steuerungen axial
verschiebbar, um den Spielraum zwischen den Läufer-und Gehäusemessern einzustellen
und aufrechtzuerhalten, dabei wird der Läufer 20 üblicherweise mit Geschwindigkeiten
gedreht, die in einem Bereich von annähernd 350 bis ungefähr 450 UpM liegen, um
den Papierstoff unter gleichzeitiger Einwirkung der Messer vom Einlaß zum Auslaß
zu pumpen.
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Wie in den F i g. 2, 3, 4 und 6 dargestellt, sind der Läufer 20 und
der Gehäuseteil 21 mit einer Mehrzahl Einsatzsegmente versehen. F i g. 3 zeigt ein
Läufereinsatzsegment 31 und F i g. 2 ein entsprechendes Gehäuseeinsatzsegment 25.
Im Gehäusesegment 25 erstrecken sich einige der Schienen oder Messer 26, 27 und
28 über die volle Länge des Gehäuseteils, wobei jedes Messer in einer der Längsmittelachse
der Läufer- und Gehäuseteile gemeinsamen Ebene liegt. Die übrigen Messer, wie z.
B. 29 und 30, sind von immer geringerer Länge und erstrecken sich parallel zu einer
der volle Länge aufweisenden Schienen, z. B. 27, um dazwischen Kanäle 33, 34 von
gleichförmiger Querschnittsfläche abzugrenzen. Die kleineren Messer 29, 30 verlaufen
daher nicht parallel zu den benachbarten Messern 26 in voller Länge, sondern sind
winklig davon und von der Achse der Läufer- und Gehäuseteile versetzt.
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Das in der Zeichnung dargestellte, segmentförmige Muster von Schienen
bzw. Messern und Kanälen hat sich als besonders zweckmäßig zum Verhindern der Entwässerung
des Stoffes und Verstopfen der Kanäle erwiesen, wenn der Stoff mit niedriger Konsistenz
und hoher Geschwindigkeit durch die Kegelstoffmühle gefördert wird. Die Endteile
35, 36 der Messer 29 und 30 sind unter Bildung eines Kanals an den Stellen 37 und
3$ in einem Abstand von dem benachbarten Messer 26 angeordnet, welcher sich vom
Einlaß 22 zum Auslaß 24 fortschreitend verkürzt, wobei jedoch die Breite des Kanals
an der Stelle 38 mindestens der halben Länge der längsten Fasern des Stoffes entspricht.
Vorzugsweise sind die Enden 35 und 36 spitz zulaufend oder abgeschrägt, um dem vorwärts
geförderten Stoff eine schrägverlaufende Fläche darzubieten, wodurch ein Anhäufen,
Niederschlagen oder Verfangen der Fasern im Stoff vermieden wird.
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Das Läufersegment 31 entspricht dem Gehäusesegment oder Statorsegment
25 und ist mit den Messern 44, 45 versehen, welche die Kanäle 42, 43 umgrenzen,
wobei die Segmentmuster mit Bezug auf die minimale vorbestimmte Kanalweite 32 zwischen
benachbarten Messern der minimalen Kanalweite 38
an den Gehäusesegmenten entsprechen.
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Mehrere nach auswärts gerichtete Ablenkringe 41 sind am Läufer 20
vorgesehen und überbrücken die zwischen den Messern 44 und 45 vorhandenen Kanäle
42, 43, um den Stoff nach auswärts in die Kanäle 33, 34 zwischen den Messern 27,
29 und 30 des Gehäuseteils 21 zu lenken. Jeder Ablenkring 41 besitzt Ablenkflächen
50 und 51, von denen jede einzelne innerhalb eines jeden Kanals liegt und letzteren
vollständig überbrückt. Jeder Ablenkring 41 ist vorzugsweise aus einem Material,
das weniger verschleißfest als das Metall der Messer ist, so daß er in den Messern
des zugeordneten Teils keine Rillen verursachen kann. Vorzugsweise besteht jeder
Ablenkring aus Epoxyharz und besitzt einen breiten Grundteil 54, eine schmale, flache
Endfläche 55 und Seitenwände, von denen sich jede unter einem Winkel von annähernd
60° schräg von der kegelstumpfförmigen Fläche des Läuferteils 20 erstreckt.
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Mehrere nach einwärts gerichtete Ablenkringe 61 sind am Gehäuse- oder
Statortei121 vorgesehen und überbrücken die zwischen den Messern 27, 29 und 30 vorhandenen
Kanäle, wie z. B. 33, 34 sowie die Kanäle zwischen den Messern 2-9 und 26, um den
Stoff nach auswärts zu den Kanälen 42 und 43 des Läufers 20 zu leiten. Jeder Ablenkring
61 besitzt Ablenkflächen 63, 64, 65 und 68, welche mit Ausnahme der besonderen Form
der Ablenkfläche 63 im Endring ähnlich wie die Ablenkfl_ächen 50 und 51 ausgebildet
sind. Wie in F i g. 1 gezeigt, sind die Endringe 61 jeweils an der vorderen Kante
abgeschrägt, um während der ganzen Lebensdauer der Einrichtung beire! Abnutzen der
Messer und beim Vorwärtsbewegen des Läufers mit Bezug auf den Stator mit den Läufermessern
Kontakt zu machen.
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leim Behandeln von Papierstoff, wie beispielsweise Kunstfasern, Leder,
Baumwollkrempelmaterial u. dgl. mit außergewöhnlichen Entwässerungs- und Verstopfungseigenschaften,
entspricht die minimale Weite der Kanäle zwischen den Schaufeln des Läuferteils
20 und den Gehäuseteilen 21 an den Stellen 32
und 38 mindestens
der halben Länge der längsten Fasern im Material, während alle anderen Kanäle beträchtlich
breiter sind. Die Tiefe der Kanäle 33 und 42 ist auch bedeutend größer als die genannte
vorbestimmte minimale Breite. Der minimale Abstand zwischen den Endflächen 55 der
am Läuferteil vorhandenen Ablenkringe und den Endflächen 63 der Ablenkringe 61 ist
auch beträchtlich größer als die vorbestimmte minimale Kanalweite an den Stellen
32 und 38. Die durch benachbarte Ringflächen gebildeten, ringförmigen Durchströmkanäle
72 und 73 besitzen somit eine genügende Querschnittsfläche, um jedes Überbrücken
oder Vollstopfen von Fasern zu vermeiden, und die Flächen der Durchlässe vergrößern
sich, wenn der Läuferteil 20 zum Ausgleichen der Abnutzung in den Statortei121 hineinbewegt
wird, um seine normale Lage einzunehmen. Die Messer der Läufer und Statorteile nutzen
sich derart ab, daß neue Überzüge erforderlich sind, noch bevor sich ein Ring des
Stators einem Ring des Läufers so weit genähert hat, daß ein Durchlaß von geringerer
Breite entsteht, als der oben angegebenen minimalen Fläche entspricht.
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Die F i g. 4, 5 und 6 zeigen die erfindungsgemäße Einrichtung in ihrer
Anwendung für das Mahlen von Papierstoff ohne extreme Entwässerungseigenschaften,
wie Altpapier, Kraftpapier. Der segmentförmige Besatz 80 der Schaufeln 81 und der
Kanäle 82 stellt eines von einer Mehrzahl identischer Segmente 83 für das Gehäuse
dar, während der segmentförmige Besatz 84 der Schaufeln 85 und Kanäle 86 eines von
einer Mehrzahl identischer Segmente 87
für den Rotor bildet. Die Messer 81
und 85 sind in geringem Abstand voneinander angeordnet, sie können z. B. etwa 6
mm breit sein und in einem Abstand von 6 mm voneinander angeordnet sein, um eine
relativ große Anzahl Kanten für den zu bearbeitenden Stoff vorzusehen. .
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Es ist zu beachten, daß das Gehäusesegment 83 und das Läufersegment
87 die einwärts gerichteten Ablenkringe 88 und die nach auswärts gerichteten Ablenkringe
°9 einschließen, welche mit den am Läuferteil 20 und Statorteil 21 vorgesehenen
Ablenkringen annähernd identisch sind. Die Lageanordnung und das Abstandsverhältnis
der Ablenkflächen 91, 92, 93 und die Lageanordnung und das Abstandsverhältnis der
Flächen 94, 95 am Segment 87 bleibt somit für - alle erfindungsgemäß hergestellte
Mahleinsätze konstant. Die Dicke und der Abstand der Schaufeln voneinander werden
zum Erzielen der gewünschten Behandlungsresultate verändert. Wie dargestellt, kann
jedoch eine zusätzliche Reihe 96 am Läufer oder Füllteil und eine zusätzliche Reihe
97 am Stator oder Gehäuse für die größeren Mühlen weggelassen werden.
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Es wurde festgestellt, daß die mit relativ weitem Abstand voneinander
angeordneten Messer gemäß den F i g. 1, 2 und 3, wenn sie mit Ablenkringen 41 und
61 versehen werden, Kunstfasern oder ähnliches Material ohne Verstopfen und Entwässern
ausfasern. Wenn die längsten Kunstfasern im Material eine ungefähre Länge von 25
mm aufweisen, dann können die Kanäle an den Stellen 32 und 38 ungefähr 13 mm breit
sein, da die Fasern durch die Messer eine Verkürzung erfahren, bevor sie diese Zone
der Mühle erreichen. Die Kanäle 37, 34 und 42 besitzen natürlich eine größere Breite
als 13 mm und sind vorzugsweise annähernd 25 mm oder mehr breit, um jede Möglichkeit
des überbrückens, Zusammenballens oder Verstopfens der Fasern auszuschließen. Infolge
des Vorhandenseins der Ablenkringe 41 und 61 wird ein geradliniges Vorwärtsfördern
verhindert, ohne dadurch die Strömung aufzuhalten oder sonstwie zu hemmen.
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Wenn die mit verhältnismäßig geringem Abstand voneinander angeordneten
Messer der F i g. 4, 5 und 6 mit Ablenkringen 88 und 89 versehen werden, dann hat
es sich herausgestellt, , daß sie ungewöhnlich wirksam zum Mahlen von Papierstoff
üblicher Sorten in der gebräuchlichen, unter Druck stehenden, geschlossenen Kegelmühle
sind.