DE1561648A1

DE1561648A1 - Scheibenrefiner mit zwei Rohranschluessen

Info

Publication number: DE1561648A1
Application number: DE19671561648
Authority: DE
Inventors: Cancilla Vincent William
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1966-08-15
Filing date: 1967-07-25
Publication date: 1971-10-21
Also published as: SE315792B; DE1561648C3; FI44326C; ES343695A1; FI44326B; GB1189215A; US3438586A

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an lief ine rn und vornehmlich an Refinern, wie sie zur Verfeinerung von Papier-I'asermaterial verwendet werden. Insbesondere bexrifft die Erfindung einen Vierscheiben-Refiner.

Bei einem Vierseheiben-Refiner trägt eine umlaufende Refinerseheibe auf ihren Stirnseiten jeweils Verfeinerungsilachen, welche jeweils stillstehenden Verfeinerungsscheiben gegenüberliegen. Das zu verfeinernde Material wird dem Refiner im Bereich der Mitte der Scheiben zugeführt und strömt zwischen den stillstehenden Scheiben bzw. dem Stator und der umlaufenden Scheibe bzw. dem Rotor nach außen. Auf die Arbeitsflächen der umlaufenden Seheibe wirken hydraulische Kräfte, welche von dem zu verfeinernden Liaterial herrühren, das zwischen den stillstehenden und umlaufenden Scheibenflächen durch die Refinerräume strömt. Um die Rotorscheibe mit Bezug auf die stillstehenden Scheiben in oinor Mittelstellung· zu halten, ist es notwendig, für die Gleichheit der hydraulischen Kräfte auf beiden Seiten der umlaufenden Scheibe zu sorgen, wenn nicht große äußere Ausgleichskr-äfte angewendet werden sollen. Bekanntermaßen wird

BAD

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jedoch "bei vielen leefinern die Rotcx-Kciieibe über eine Wolle angetrieben, v/elene von einer Scneiuenfläche wegragx, so daii. die wirksame Oberfläche auf derjenigen Seite der Scheibe, von v/eicher die Antriebswelle wegragt, kleiner als die jeweils andere Scheioenfläehe ist. Hierdurch, entsteht eine ungleiche Verteilung der Eräfxe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausgleich der hydraulischen Kräfte auf beiden Seiten der notorscheibe eines Viersckeiben—Refiners herbeizufuhren, so daß die üotorscheibe in ihrer Mittelstellung zwischen den stillstehenden Scheiben gehalten wird.

Hierbei soll auch eine Vereinfachung der Rohranschlüsse erzielt werden, so daß für den Einlauf des aufgeschwemmten, zu verfeinernden Materials nur eine Zuführungsleitung und für den Auslauf des verfeinerten Materials nur eine Aoiuhrungsleixung vorgesehen ist. Eine Wartung und Inspektion der umlaufenden Scheiben oder ihr Austausch soll ohne zeitraubendes Abtrennen der Rohrleitungen und Strömungskanäle möglich sein.

"Durch die Erfindung wird eine Möglichkeit geschaffen, den wirksamen Druck auf der Außenseite der umlaufenden Rotcrscheibe des lefiners kleiner zu halten als auf derjenigen Seixe, auf v/elcher die Antriebswelle angesetzx ist.

Die Lösung der obengenannten Aufgabe wird bei einem Scheibenrefiner mix zwei Ronranscnlüssen, insbesondere zum Verfeinern von Fasermasse erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine ßotorseheibe, die auf ihrer Innen— und Außenfläche jeweils

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ringförmige Verfeinerungsflachen trägt, welche, jeweils Gtills teilenden inneren bzw. äuiSeren Ve rf elnerungsflachen gegenüberliegen und susaramen mit diesen jeweils einen innenliegenden und einen außenliegenden Refinerraum bilden, mit ihrer Inneni'läche an eine Lagerungswelle angesetzt ist, daß ferner ein Einlasskanal für das zu verfeinernde Material in den innenl ie senden Heiinerrauin und ein Überleitungskanal usw. liberleilrangskanäle nach dera außenliegenden Refinerraum führen und dais die dem zu verfeinernden Material dargebotene fläche auf der iuS-enseite der i-iGtorscheibe größer als die entsprechende Innenfläche ist, derart, daß bei einem auf die Innenfläche der fioiorseheibe wirkenden Druck des zu verfeinernden Laterials, welcher größer als der entsprechende Druck auf die Aaßenflache der Hctorsclieibe ist, die auf diese "wirkenden Axial- kräfte ausgeglichen siiid,

Siniicliieis-en der Erfindung sowie weitere Ilerlanale und oesoiidere Vcr-ceile; ergeo.en sicii aus der nachfolgenden ^rlilu^eruiig der, der Erfiiidurig sugremde liegenden Gedanken sowie der Beschreibung eines bevorzugten AasführungsLßiSpieles - unter Bezugnahme auf die üexLegende Zeichnung. In dieser stellen dar:

. i'igur Σ eine schematische Abbildung eines Scliiiitxes. durch einen Scheibenrefiner nach der.Erfindung und..

Figur 2 eine meiir ins eine eine.-'gehende perspekxivische ■ Darstellung einer Rotorsc^ieibe für einen erxinaung.sgejnäiieii .Scheibenrefiner, wie sie in

iAD ORIGINAL _ · _

der durch die Linie II-II nach"Figur 1 angedeuteten Ebene vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle und weitere Teile des Rotors entfernt sind.

In der Zeichnung zeigt Figur 1 einen Schei'benrefiner mit einer Rotorseheibe 10. Wie Figur 2 entnommen werden kann, ist diese Scheibe rund 'und verhältnismäßig flach. Die Innenfläche der Scheibe ist mit 10a' bezeichnet, während die Außenfläche die Bezeichnung_10b trägt. Auf der Innenseite der Scheibe ist eine ringförmige Verfeinerungsfläche 11 vorgesehen, die normalerweise mit einer Ref iner-B eines sung oder —Profilierung versehen ist, welche in einer dem Fachmann geläufigen Weise an der Rotorscheibe angeordnet ist, so daß sich eine weitere Beschreibung in dieser Hinsicht erübrigt. Auf der Außenseite 10b der Rotorscheioe ist eine ringförmige Verfeinerungsfläche 12 vorgesehen. Den Verfeinerungsflächen 11 und 12 liegen stillstehende Verfeinerungsflächen 13 und 14 gegenüber. Diese sind an der Innenwandung der Kammer 22 eines den .Refiner umgebenden Gehäuses 21 uefestigi.

Der Raum zwischen der Verfeinerungsfläche 11 der Roterscheibe und der stillstehenden Verfeinerungsfläche 13 uildei einen ersten Refinerraum 15. Der itaum zwischen der Verfeinerungsfläche 12 der Rotorscheibe und der stillstehenden Verfelrierun^sfläche 14 stellt einen zweiten liefinerraum 16 dar. Demgemäß ist also die innere Verfeiberungsfläche 11 dem ersLen Refinerraum 1? zugekehrt, während die äußere Verfeinerungsfläche "12 dem zweiten

Refinerraum 16 zugekehrt ist.

Die RotorScheibe ist an einer Welle 17 befestigt und wird über diese angetrieben. Die Welle ist fliegend im Gehäuse gelagert und wird durch entsprechende Lager abgestützt und von einer Seite her angetrieben. Die Lagerung der Welle bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten und bedarf auch keiner näheren Beschreibung* Die Welle ragt von der Innenfläche lOa der Rotorscheibe weg und ist in geeigneter Weise an dieser befestigt,- wobei iHgur 2 der Zeichnung die Rotorscheibe 10 in einem von der Antriebswelle getrennten Zustand zeigt.

Das zu verfeinernde Material wi^d über einen .Einlaßkanal 13 entlang der Antriebswelle 17 in den Refiner eingeführt/ ■Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umgibt der Einlaßkanal 18 die Antriebswelle 17 koaxial und ermöglicht eine gleichförmige Zuführung von zu verfeinerndem Material nach dem ersten Refinerraum 15»

Zur Zuführung von -zu verfeinerndem Material nach dem zweiten Refinerraum 16 dient eine Uberieitungskanai«Anördnung> welche vorzugsweise die Form mehrerer) die Rotorscheibe durchdringender Btrömungsöffnungen 20 hat» Mir die Rotorscheib© wird daher vorzugsweise eine speichenartige Konstruktion gewählt und die StrÖmuhgBÖffnungen für das zu verfeinernde Material haben eine bestimmte Öröße mit Bezug auf den Einlaßkanal 18, so daß ein beatimmter Druckabfall erzeugt wird»

Wie ohne weiteres den Zeichnungen zu entnehmen ist» besitzt die Außenfläche lüb der Rotorscheioe insgesamt eine größere-, dem zu verfeinernden Material dargebotene !''lache als äie Innenfläche 10a der Rotorscheibe) da an dieser die Antriebs-

welle 17 angesetzt ist und einen il'eil der wirksamen Oberfläche abdeckt. Der von dem zu verfeinernden Material ausgeübte hydraulische Druck wirkt daher im Bereich der Innenseite lüa der Rotorscheibe auf eine kleinere Fläche als im Bereich der Außenseite 10b.

Zum Ausgleich dieses Flächenuiiterschiedes wird der durch das zu verfeinernde Material erzeugxe Druck erfindungsgemäß derart beeinflußt, daß dieser Druck auf der Außenseite 1Ou der Rotorscheibe geringer ist. Diese Beeinflussung des Druckes wird dadurch erreicht, daß die Größe der ütrömungsöffnungen 20 in der Rotorscheibe entsprechend bemessen wird, so daii sich ein bestimmter Druckabfall ergibx und die insgesamt auf die Fläche 10b ausgeübten hydraulischen Kräfte den insgesamt auf die Fläche 10a ausgeübten hydraulisehen Kräften im wesentlichen oder genau gleich sind»

Zwar weisen unxerschiedliche Aufschwemmungen von zu verfeinerndem Material bzw. Fasersuspensionen auch verschiedene Strömungseigenschaften auf. Der Grad des Strömungswiderstandes ändert sich abhängig davon, welche Art von zu verfeinerndem Material durch die StrömungsÖffnungen 20 der üotorscheioe ströme, doch wurden Rotor-Strömungsöffnungen gefunden, welche auch bei verschiedenen Arten von zu verfeinerndem Material und bei verschiedenen Förderdrücken einen ordnungsgemäßen Druckabfall ergeben. Eine bevorzugxe Form derartiger Strömungsöffnungen hat mit Bezug auf die Größe des Einlaßkanals 13 solche Abmessungen, daß sich für jeweils ü,70 kg/cm^ des innerhalb des Einlaßkanals

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lierrseilenden Förderdruckes des zu verfeinernden Katerials jeweils? ein Druckabfall'von 0,023 bis C,042 kg/cm ergibt.

Als oevorzugi-er Bereich, des "Druckabfalles an der Rotorscaeiue(einsclilieiiliCii des Druckaöfalles an den Strömungs"öffnungen ZC der iLö-torsc-heibe) sei das 0,04—i'ache "bis 0,06—faclie des I^!iörderdruckes angegeben.

Im folgenden sind einige Beispiele für die Bemessung

\'Όη iierL'inerii r-iir den ; ir&aalen tter Erfindung in einer iaoelle ^usa.rancngestellt, v?ooei die .genannten Beispiele in einem Bereich ν cn 3O,4ö cm bis 1?4 ca der lief iiaer-Nenngroße liegen.

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BAD ORIGINAL·

-_ef iner- größe	Größe des Einlaß rohres	Querschnitt des Sinlaß- rohres	Querschnitt; der Öffnungen in der x^otor- schei'oe	Querschnitt der öffnungen in der fiotcr- scheibe,er- forderl.für 5O/o des Ein lauf es	Verhältnis zum erfor derlichen Querschnit- der Hotor- offnungen	äotorfläciK	V/ellen- quer- schnitt	Faktor Q
cm	cm	cn"	cm.	2 cm	■r 7°	rs cm*¹	2 cm
30.43	7,62	45,16	58,06	22,58	260	735,5	45,16	0,u6
50,80	10,16	81,29	125,16	40,64	309	1903,22	103,22	0,054
66,04	15,24	182,58	174,2	91,29	191	3251,16	200	0,06
56,36	15,24	182,38	290,3	91", 29	318	5677,41	303,2	0,053
106.68	20,32	324,52	367,74	162,26	225	8619	412,9	0,048 *
137,16	25,40,	506,45	722,58	253,22	285	13987	561,3	0,04 Öo *

O	03
to	S
co	O
■Ρ-	O
	2


(D

— υ —

ΟΊ CT)

OO

Im folgenden ist die Beziehung zwischen der wirksamen Rotorfläche und der Rotorscheibenflache auf der Innenseite 10a der Rotorscheibe angegeben und als Beispiel ein Refiner mit einer Nenngröße von 50,80 cm durchgerechnet.

Rotorfläche == Scheibenfläche -* Plache der Rotoröffnungen,

Bedingung für Kräfteausgleich:

Einlaßdruck χ (Rotorfläche - Wellenquerschnitt) =

=(Einlaßdruck - Druckabfall) χ Rotorfläche,

ό - Wellenquerschnitt

^p - Rotorfläche ^x

χ Einlaßdruck = 0,054 x Einlaßdruck, letzterer ¹⁹⁰³ in kg/cm²

Als weiteres Beispeal für die Konstruktion eines Refiners mit den Merkmalen der Erfindung seien folgende Werte angegeben.

■ ■ 2

Rotordurchmesser = 8?,3 Om, Rotorscheibenfläche = 5967 cm

2 Wellendurchmesser= 19,68 cm, Wellenquerschnitt = 303 cm

2-Rohr-Doppelströmungsö'ffnungen in

2 der Nabe, Quer schnittst' lache: 290 cm

Wirksame Rotorfläche = Scheibenfläche - ;Öffnungsquerschn,itt =

' = 5967-290 = 5677 cm²

Zum Ausgleich der hydraulischen Kräfte auf beiden Hohrselten- muß der Druckunterschied sein: · ■

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_ V/ellenquerschnitt

vvirks. Rotorfläche

■ίο

χ Einlaßdruck

303 WFf

χ Einlaßdruck =

= 0,053 x Einlaßdruck

Angenommener Einlaßdruck : 2,11 kg/cm*

damit: ρ = 0,053 x 2,11 = 0,112 kg/cm erforderlicher Druckabfall

Es zeigt sich, daß durch den erfindungsgemäßen Scheiben-, refiner ein automatischer Ausgleich der hydraulischen, auf die Rotorschei'be wirkenden Kräfte erreicht wird. Das Gehäuse kann mit nur einer einzigen Sinlaßleitung und einer einzigen Auslassleitung verbunden werden und eine Wartung und Inspektion der Piotorscneiue ist ohne ein Abtrennen dieser Leitungen möglich.

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Claims

Pat entansprüche %

1. Scheibenrefiner mit zwei Rohranschluss en, insbesondere zum Verfeinern von Ifasermasse, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rotorscheibe (TQ), die auf ihrer Innen- und Außenfläche (10a, 1Od) jeweils ringförmige Verfeinerungsflachen (11, 12) trägt, welche "jeweils stillstehenden inneren bzw. äußeren Verf einerungsfläclien (13, 14) gegenüberliegen und zusammen mit diesen jeweils einen innenliegenden (15) und einen außenliegenden Refinerraum (16) bilden, mit ihrer_; Innenfläche an eine Lagerungswelle (17) angesetzt isx, daß ferner ein Einlaiakanal (18) für das zu verfeinernde Material in den innenliegenden Refinerraum und ein Überleitungskanal bzw. "Überleitungskanäle (20) nach dem außenliegenden Refinerraum führen und daß die dem zu verfeinernden Material dargebotene ■Fläche ,auf der Außenseite der xtotcrscheibe größer als die entsprechende Innenflächeist, derart, daß υ ei einem auf die Innenfläche der Rotorscheibe wirkenden Druck des zu verfeinernden l'.Iäterials,' welcher größer als der entsprechende Druck auf die Außen!"lache der Rotorscheibe ist," die auf diese wirkenden A::ial~ kräfie aas^eglicjißn siad;.

2. Seheibeiirefiner nach Anspruch 1, daduren gekennseiciinet,.. daß der Einlaiakaiial (lö) längs der Lage rungs we lie .(17)-nach der Innenfläche (TOa) der Rotorscheibe (10) führt und zur Zuleitung von zu verfeinerndem. Material nach dem innenliegenden Refinerraum (.15) dient, da£ der Überleitungskaixal bzw. die ÜbeiTeixungskanäle (20) vcri ij-ereich der Sinlaßkanalmündung nach der Außen-

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ι lache (IGj) der itoterseheibe führt bzw. führen und zur Zuleitung von zu verfeinerndem Material nach dem außenliegenden xtefinerraum (16) dient bzw. dienen und go bemessen ist dzw. sind, daß das.zu verfeinernde liaterial in dem Überleitungskanal ο·zw. den Üüerleitungskanälen einen Druckabfall erfährt und demzufolge die Innenfläche der Rotorseheibe einem höheren Druck ausgesetzt ist als die Außenfläche der Hotorseheibe.

3. Scheifcenrefiner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Überleitungskanal bzw. die überleitungskanäle die Porrn eines oder mehrerer die Rotorscheibe (lü) durchdringender Kanäle (20) hat bzw. haben.

4. Schcibenrefiner nach einem der Ansprüche 1 ois 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ÜDerleitung'skanäle durch mehrere, in gleichem Aostand voneinander angeordnete und jeweils gleiche Größe aufweisende öffnungen (20) gebildet werden, welche symmetrisch zur Achse der Rotorscheibe (10) liegen.

5. Seheibenrefiner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überleitungskanal bzw. die Überleitungskanäle (20) mit Bezug auf den Einlaßkanal (18) für das zu verfeinernde Material derart bemessen ist bzw. bemessen sind, daß der Druckabfall annähernd das 0,04-fache bis 0,05-fache des Zuführungsdruckes im Einlaßkanal beträgt.

6. ücaeioenrefiner nach einem der Ansprüche 1 Dis 0, dadurch gekennzeichnet, daic die Querschnittsflache des überleiiungskanals bzw. der Überleitungskanäle (20) mit Bezug auf die Querschnitts-

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fläche des Einlaßkanales (18) derart bemessen ist, daß ein Druckabfall von ca. 0,035 kg/cm für jede 0,70 kg/cm des im Einlaßkanal herrschenden Förderdruckes des zu verfeinernden Materiales entsteht. . _

. ■ 7· Schei'benrefiner nach einem der Ansprüche 1 "Dls 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehenden Verfeinerungsflächen(l3, 14) an dem G-ehäuse (21) des Refiners angeordnet" sind und daß ein Auslaßkanal (19) im Bereich des Außenrandes der HotorsciieiDe (10) von den Refiner räumen ausmündet.

8. Scheibeiiref iner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Einlaßkanal (l8) zur Zuführung des zu verfeinernden Materials und dem Auslaßkanal (19) keine weiteren Kanäle in das lief iner gehäuse (21) einmünden bzw. von den lief ine !"gehäuse wegführen.

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Leers eite