DE3837740A1 - Vorrichtung zur zerkleinerung bzw. zum mahlen von faserstoffmaterial, vorzugsweise hackschnitzeln - Google Patents
Vorrichtung zur zerkleinerung bzw. zum mahlen von faserstoffmaterial, vorzugsweise hackschnitzelnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zerkleinerung bzw. zum
Mahlen von insbesondere nassem bzw. mit Wasser vermischtem
Faserstoffmaterial, vorzugsweise Hackschnitzeln, insbesondere
Trommelrefiner, mit einem motorgetriebenen Rotor mit bevorzugt
horizontaler Drehwelle und mit wenigstens einer, insbesondere
mindestens zwei, Zerkleinerungs- bzw. Mahlelemente bzw. Mahlplatten
od. dgl. aufweisenden zur Rotorachse geneigten bzw. hierzu etwa normal
stehenden Fläche(n), zweckmäßig Rotations-, insbesondere
Kegelstumpffläche(n) mit von der, mindestens einen, vorteilhaft
etwa radial zur Rotorachse oder etwa tangential zum Rotor- bzw.
Gehäusemantel gerichteten, Materialzufuhr weg zunehmendem(n)
Durchmesser(n) sowie gegebenenfalls bei Vorhandensein von mindestens
zwei Zerkleinerungselemente od. dgl. aufweisenden, zur Rotorachse
geneigten bzw. hierzu etwa normal stehenden Flächen, insbesondere
Rotationsflächen solche mit gegenläufiger Neigung zur Rotorachse
und einem den Rotor aufnehmenden Gehäuse mit entsprechender(n)
Innenwand(wänden) und daran angeordneten Gegenzerkleinerungs- bzw.
-mahlfläche(n) bzw. -mahlplatten, wobei vorteilhaft die zur
Rotorachse geneigten Mahlspalte zwischen Zerkleinerungs- bzw.
Mahlelementen bzw. Mahlplatten od. dgl. des, zweckmäßig rotations-
insbesondere kegelstumpfflächigen, Rotormantels sowie entsprechende
Gegenzerkleinerungs- bzw. -mahlelemente bzw. -mahlplatten od. dgl.
der Gehäuseinnenwände wenigstens teilweise verstellbar bzw.
einstellbar sind.
Zur mechanischen Herstellung von Holzpulpen, z. B. CTMP (Chemical
Thermomechanical pulp), TMP (Thermomechanical pulp) und RMP, werden
Refiner verschiedener Bauart verwendet. Die hohe eingesetzte mechanische
Energie führt bei vorbekannten Refinern im Mahlspalt zu hohen Reibungs
kräften und zu einer Zerfaserung des Holzes. Dabei entstehen große Dampf
mengen, die meist sowohl mit der als auch gegen die Strömungsrichtung
des Mahlgutes abgeführt werden.
Diese Dampfabführung hat zwei Nachteile: der rückströmende Dampf be
hindert durch das große Volumen die Zuführung der Hackschnitzel zum Refiner,
was den Refinerdurchsaz mengenmäßig begrenzt. Es ist jedoch der Druck im
Refinergehäuse nicht beliebig wählbar, um möglichst viel Dampf in Flußrich
tung des Mahlgutes abführen zu können. Für eine gute Ausnutzung des Dampfes
ist jedoch ein möglichst hoher Druck von Vorteil.
Es gibt daher bereits Bemühungen, den Dampf günstig abzuführen. So
ist es bei Zweischeibenrefinern bekannt geworden, den Dampf am Beginn des
Mahlspalts abzuführen. Der Nachteil dieser Ausführung liegt darin, daß der
Dampf nicht direkt in dem Bereich vom Faserstoff getrennt wird, in dem ein
Großteil des Dampfes entsteht. Der Druck ist nämlich im eigentlichen Mahl
bereich des Refiners wesentlich höher als beim Eintritt der Hackschnitzel.
Bei der oben angeführten vorbekannten Methode liegt nur niedrig gespannter
Dampf vor. Da dabei die Austrittsöffnungen für den Dampf leicht zur Achsen
mitte geneigt sind, um den Dampf von dem Feststoff abzutrennen, tritt ein
Druckverlust beim Ausströmen des Dampfes bei der Überwindung der Fliehkraft
auf. Dies führt dazu, daß die Dampfrückströmung gegen die Einspeisung der
Hackschnitzel od. dgl. nur dann wirkungsvoll reduziert werden kann, wenn der
Dampf bei sehr niedrigem Druckniveau abgeführt wird, was die sinnvolle
Ausnützung seines Energiegehaltes wesentlich erschwert.
Ziel der Erfindung ist es, den in der Mahlung entstehenden Dampf direkt
aus dem Bereich der Mahlzone abzuführen, in dem die Dampfentwicklung am
größten ist und auch der größte Druck herrscht. Dies wird gemäß der Erfin
dung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht,
daß im Abstand von der mindestens einen, insbesondere etwa radial zur Rotor
achse oder etwa tangential zum Rotor- bzw.Gehäusemantel gerichteten, Material
zufuhr die am Rotormantel vorgesehenen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw.
-platten od. dgl. und gegebenenfalls der sie tragende Rotormantel Kanäle bzw.
Bohrungen zur Dampfabfuhr aufweisen, welche die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflä
chen bzw. Mahlplatten od. dgl. und gegebenenfalls deren Träger durchqueren
und einerseits im Arbeitsbereich der Zerkleinerungs- bzw. Mahlelemente bzw.
Mahlplatten od. dgl., welche an den zur Rotorachse geneigten bzw. hierzu etwa
normalen Flächen, zweckmäßig Rotations-, insbesondere Kegelstumpfflächen,
vorgesehen sind, sowie anderseits in etwa normal zu diesen Kanälen bzw. Boh
rungen verlaufende, gegebenenfalls am Grund dieser Träger vorgesehene, Kanäle
bzw. Bohrungen münden sowie vorteilhaft mit Hohlräumen im Gehäuse in Verbindung
stehen. Von der Mahlzone führen also Kanäle bzw. Bohrungen von dort
weg, wo der Dampf im besonderen entsteht bzw. der höchste Dampfdruck
herrscht, wobei es besonders günstig ist, wenn etwa normal zur
Rotorachse angeordnete Kanäle bzw. Bohrungen die Zerkleinerungs-
bzw. Mahlfläche bzw. Mahlplatten od. dgl. und deren Träger
durchqueren und in etwa normal dazu verlaufende am Grunde dieser
Träger vorgesehene Kanäle bzw. Bohrungen münden. Damit wird eine
besonders günstige Abfuhr des Dampfes bei Refinern mit einem
motorgetriebenen Rotor bewirkt; die Materialbewegung entlang der
Mahlflächen od. dgl. und die Dampfableitung in Richtung der
Gehäusehohlräume erfolgen nämlich gleichsinnig; dies wird durch
die Rotordrehbewegung einerseits und durch die sich zu den
Gehäusehohlräumen hin aufweitenden kegeligen Arbeitsflächen od. dgl.
anderseits bzw. die dort mündenden Dampfabfuhrkanäle auf Grund der
auftretenden Zentrifugalkräfte unterstützt. Gemäß der durch die
DE-AS 23 23 442 bekanntgewordenen Ausbildung wirken im Mahlbereich
die Zentrifugalkräfte gegen den Materialfluß, wobei es sich übrigens
um eine Scheibenmühle handelt, wo ja die Probleme ganz anders
gelagert sind. Besonders ausgeprägte Effekte bei der Dampfabführung
lassen sich erreichen, wenn dann, wenn der Rotormantel und die
korrespondierende(n) Gehäuseinnenwänd(e) zweckmäßig als Rotations-,
insbesondere als Kegelstumpffläche(n), mit von der mindestens einen
Materialzufuhr weg zunehmendem Durchmesser ausgebildet sind, die
vorteilhaft etwa radial zur Rotorachse oder etwa tangential zum
Rotor- bzw. Gehäusemantel gerichtete, Materialzufuhr etwa in der
Mitte dieses Gehäuses vorgesehen ist und sich auf dem Mantel eines
trommelförmig ausgebildeten Rotors und korrespondierend an der
Gehäuseinnenwand die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw.
Mahlplatten od. dgl., insbesondere symmetrisch, nach beiden Seiten
von der Materialzufuhr weg auf der geneigten Fläche, insbesondere
Rotations-, insbesondere Kegelstumpffläche mit von der Materialzufuhr
weg zunehmendem Durchmesser erstrecken, wobei letztere nach beiden
Seiten einen zu den Rotorstirnseiten offenen Winkel mit der
Rotorachse einschließen und vorteilhaft zwischen der Materialzufuhr
und diesen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl.
mit zunehmendem Durchmesser, insbesonere unmittelbar damit
verbundene, etwa parallel zur Rotorachse verlaufende Zerkleinerungs-
bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. vorhanden sind sowie
die Kanäle bzw. Bohrungen die Mahlflächen bzw. -platten und
gegebenenfalls den diese tragenden Rotormantel im Bereich der sich
aufweitenden Flächen, zweckmäßig Rotationsflächen, insbesondere
Kegelstumpfflächen, durchsetzen, u. zw. z. B. im bzw. nahe dem Zentrum
dieser Flächen diese Kanäle bzw. Bohrungen von der Mahlfläche zu
deren Trägern führen, indem sie die Mahlplatten od. dgl. durchqueren
und in Kanäle bzw. Bohrungen am Grunde der Mahlplatten od. dgl. bzw.
in bzw. an deren Träger(n) münden, wobei diese Kanäle bzw. Bohrungen
mit Hohlräumen im Vorrichtungs- bzw. Refinergehäuse in Verbindung
stehen. Dabei kann eine günstige praktische Ausbildung nach der
Erfindung darin bestehen, daß die achsparallele und zur Achse
geneigte bzw. hierzu etwa normal stehende Mahlspalte bildenden
Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. symmetrisch
zu(r) (den) Mittelebene(n) der, vorteilhaft zwei oder mehr zweckmäßig
über den Rotorumfang gleichmäßig verteilten, radialen bzw.
tangentialen Materialzufuhr(en) aufgebaut sind und
Dampfableitungskanäle die Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. bzw.
den sie tragenden Rotormantel quer zur Rotorachse z. B. im Bereich
von mehr als 2/3 bis 3/4 des Weges des Mahlguts zwischen den
Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl., gemessen vom Eintritt zwischen
diese Flächen bzw. Platten bis zu dessen Austritt in die
Gehäusehohlräume, durchsetzen. Eine besonders effektvoll praktische
Ausführung ergibt sich, wenn sich an die achsparallelen
Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. die zur
Achse geneigten, insbesondere kegelstumpfförmigen Zerkleinerungs-
bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. unter einem Winkel von
etwa 5° bis 45°, insbesondere 15°, zur Rotorachse anschließen sowie
beispielsweise sich die in die inneren Mahlflächen bzw. -platten
od. dgl. mündenden etwa normal zur Rotorachse angeordneten
Dampfableitungskanäle bzw. Bohrungen etwa im bzw. nahe dem Zentrum
dieser geneigten Flächen und an korrespondierenden Stellen des sie
tragenden Rotormantels befinden. Es kann auch eine Einregelung der
Mahlspalte und damit vor allem eine Regelung der Stoffqualität und
unter Umständen auch der Dampfführung bzw. des Dampfhaushalts günstig
sein. Dies läßt sich z. B. erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß
die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. an
mindestens einem, vorteilhaft zwei, im Gehäuse verschiebbaren bzw.
verstellbaren Trägern, insbesondere die äußeren den Einmündungen
der Dampfabfuhrkanäle bzw. -bohrungen im Arbeitsbereich gegenüber
befindlichen Gegenzerkleinerungs- bzw. -mahlflächen bzw. -mahlplatten
an, mindestens einem verschiebbaren Statorring, insbesondere an
mindestens zwei, vorzugsweise voneinander unabhängig, verschiebbaren
Statorringen, angebracht sind.
Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die Leistung
des Refiners verbessern, wenn an die geneigten Zerkleinerungs- bzw.
Mahlflächen, die mit Dampfableitungskanälen bzw. mit
Dampfableitungsbohrungen in Verbindung stehen, unmittelbar,
insbesondere stetig, ineinander übergehend Zerkleinerungs- bzw.
Mahlflächen mit einem gegenüber dem Winkel der vorerwähnten geneigten
Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen vergrößertem Winkel, insbesondere
von nahe bzw. etwa 90°, zur Rotorachse angefügt sind, die ebenfalls
mit Dampfableitungen in Verbindung stehen können. Es kann auch einer
der Statorringe im Gehäuse fix angeordnet sein und dennoch eine
entsprechende Mahlspaltregelung, unter Umständen automatisch erreicht
werden; dies kann in der Weise geschehen, daß der mit
Dampfableitungen für die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen
ausgestattete Rotor beiderseits in seinen Lagern verschiebbar,
insbesondere schwimmend gelagert ist. Dies läßt sich günstig
praktisch dadurch realisieren, indem der Rotor in hydrostatischen
Gleitlagern axial verschiebbar gelagert ist, wobei insbesondere
zwischen diesen Gleitlagern und dem den Rotor aufnehmenden
Gehäuseinnern eine Dichtungseinheit, insbesondere eine
Gleitringdichtung, im Lagergehäuse die Rotorwelle umschließt.
Die Erfindung läßt sich dann vorteilhaft einsetzen, wenn etwa in
der queraxialen Mittelebene der Vorrichtung bzw. deren Gehäuses
zwischen den achsparallelen und damit zwischen den zur Rotorachse
geneigten, mit Dampfableitungen verbundenen Zerkleinerungs- bzw.
Mahlflächen ein ringförmiger Materialeinführungsspalt vorgesehen
ist, der mit einem den Rotor außen umschließenden Ringraum innerhalb
des Gehäuses in Verbindung steht, in den die, insbesondere etwa
tangentiale(n) oder etwa radiale(n) Materialzufuhr(en) einmündet(en).
Für die Dampfableitung ist es zweckmäßig, wenn im Bereich der beiden
Gehäusestirnwände nahe der beiderseits des mit achsparallelen und
zur Achse geneigten sowie gegebenenfalls zur Rotorachse etwa normal
stehenden Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen versehenen Rotors
angeordneten Wellenlager Hohlräume vorgesehen sind, in welche die,
insbesondere kegeligen bzw. normal stehenden, Zerkleinerungs- bzw.
Mahlspalte sowie deren Dampfableitungskanäle bzw. -bohrungen münden,
wobei diese Hohlräume gegenüber den beiden Lagern durch die zwischen
Rotor und Lagern in das Lagergehäuse rotorseitg eingesetzten
besonderen Dichtungseinheiten dampfdicht abgeschlossen sind sowie
vorteilhaft unten Entnahmeöffnungen für das zerkleinerte Material
aufweisen. Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt
sich eine beachtliche Energieersparnis, wenn der trommelförmig
ausgebildete, an seinem Mantel mit etwa parallel zu seiner Achse
verlaufenden Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen und daran beiderseits
anschließenden an Dampfableitungen angeschlossenen bzw. damit
versehenen Zerkleinerungs. bzw. Mahlflächen mit von der
Materialzufuhr weg zunehmenden Durchmessern und gegebenenfalls zur
Rotorachse etwa normal stehenden Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen
versehene Rotor mittels der mit diesem fest verbundenen Drehwelle
in Gleitlagern gelagert ist und hierfür für den Anfahrvorgang ein
besonderer Startmotor, insbesondere ein Gleichstrommotor, vorgesehen
ist, und daß der Hauptmotor für eine Betriebsdrehzahl von etwa 3000
bis 3600 UpM bei voller Belastung ausgelegt ist.
Die Erfindung läßt sich besonders bei Trommelrefinern od. dgl. mit
horizontaler Drehachse nutzen. Sie kann aber unter Umständen auch
dann mit Vorteil angewandt werden, wenn die Rotordrehachse lotrecht
angeordnet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
wobei
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen gemäß der Erfindung
ausgestalteten Refiner mit radialer Materiazufuhr,
Fig. 2 in dazu
vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Ebene A-B der Fig.
1 zeigen.
Fig. 3 gibt ein noch weiter vergrößertes Detail einer
Variante in einem ähnlichen Schnitt wie Fig. 2 wieder. Die
Fig. 4 bis 6 veranschaulichen im Axialschnitt bzw. in Vorderansicht bzw.
Seitenansicht eine modifizierte Ausbildung mit tangential zum Rotor
bzw. Gehäuse gerichteter Materialzufuhr.
Es handelt sich dabei um einen Trommelrefiner mit einem
zylindrischen, beidseitig gelagerten Rotor 1, an dem Mahlplatten
2 angebracht sind, durch die die Mahlzone zunächst achsparallel
gestaltet und hierauf zur Horizontalen leicht geneigt ist. Auf in
horizontaler Richtung verstellbaren Statorringen 3 sind
Gegenmahlplatten 4 vorgesehen. Die Hackschnitzel werden über
Schnecken in der (den) radial gerichteten Materialzufuhr(en) 5,
von denen zwei oder mehr gleichmäßig verteilt am Umfang des
Trommelrefiners vorgesehen sein können, diesem zugeleitet; dabei
werden die Hackschnitzel in der achsparallelen Vorzerkleinerungszone
6 nach beiden Seiten verteilt und im wesentlichen in der zur
Rotorachse geneigten Mahlzone 7 zerfasert. Von dieser Zone führen
Kanäle 8 senkrecht zur Rotorachse zu (einem) Sammelkanäl(en) 9.
Durch dieses Kanalsystem gelangt der Dampf in einen Hohlraum 10
des Refinergehäuses, von wo er gemeinsam mit dem Fasermaterial bei
11 austritt und zu einem nachfolgenden Druckzyklon für eine
Rückgewinnung der Wärme geführt und somit abgeschieden werden kann.
Die gleichen oder ähnliche Kanäle 8, 9 sind zweckmäßigerweise auch
auf beiden Rotorseiten vorgesehen. Die Mahlplatten 2 sind vorteilhaft
auf Segmenten 2′ aufgebaut (Fig. 2!). Eine Ausführung mit der Praxis
besonders angepaßten Größenverhältnissen zeigt Fig. 3. Es sind
Verankerungsfortsätze 12 in entsprechenden Rotornuten 13 mit
hammerkopfartigem Querschnitt für die einzelnen Mahlplattensegmente
2′ vorgesehen. Die entsprechenden übrigen Teile dieser Darstellung
tragen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Dampf direkt am
Ort seiner Entstehung und damit bei höchstmöglichem Druck abgeführt
wird. Eine Rückströmung des Dampfes und damit Behinderung der
Hackschnitzelzufuhr od. dgl. wird dadurch weitgehend vermieden. Durch
die senkrecht zur Rotorachse angebrachten Kanäle 8 wird eine gute
Abscheidung von Dampf und gegebenenfalls dessen Trennung vom
Feststoff erzielt und ein Verstopfen der Kanäle verhindert. Die
gute Abführung des Dampfes erlaubt nicht nur eine Rückgewinnung
des Dampfes bei möglichst hohem Druck, sondern auch - bezogen auf
die zur Verfügung stehende Mahlfläche - einen höheren spezifischen
Energieeinsatz.
Die Variante nach den Fig. 4 bis 6 zeigt, wie oben bereits kurz
erwähnt, eine solche mit etwa tangential zum Rotor 1 gerichteten
Materialzufuhren 5′ (Fig. 5, 6). Bei den Darstellungen der Fig. 4
bis 6 sind gleiche bzw. den Varianten nach den Fig. 1 bis 3
entsprechende Teile der Vorrichtung mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
Sowohl bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 als auch bei
derjenigen nach den Fig. 4 bis 6 gelangt das zu zerkleinernde
Material aus den radialen oder tangentialen Materialzufuhren 5 bzw.
5′ in einen den Rotor 1 außen umschließenden Ringraum 14 bzw. 14′
innerhalb des Gehäuses 15 der Vorrichtung. Dieser Ringraum 14 steht
innen mit einem ringförmigen Materialeinführungsspalt 16 in
Verbindung, der in der queraxialen Mittelebene der Vorrichtung bzw.
deren Gehäuses zwischen den achsparallelen 6 und damit zwischen
den zur Rotorachse geneigten Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen 7
vorgesehen ist.
Die Dampfableitung 8, 9 sind bei der Variante nach den Fig. 4 bis
6 in ähnlicher Weise wie nach den Fig. 1 bis 3 ausgebildet, wobei
allerdings die Sammelkanäle 9 mittels der Fortsetzungskanäle 9′
durch mit dem Rotor 1 verbundene Tragringe 17 geführt sind, welche
Mahlplatten 212, 213 tragen, die einen Winkel von nahe 90° mit der
Rotorachse einschließen. Diese Mahlplatten 212, 213 arbeiten mit
an den Statorringen 3 befestigten Gegenmahlplattenverlängerungen
210, 211 zusammen, die etwa bzw. genau gleiche Winkel mit der
Rotorachse einschließen wie die Mahlplatten 212, 213.
Im übrigen sind die vorbeschriebenen Vorrichtungen in ähnlicher
Weise aufgebaut, was die übrigen Teile der Vorrichtung betrifft:
In dem vorzugsweise horizontal geteilten Refinergehäuse 15 ist der
zylindrische Rotor 1 beidseitig in Lagern 101, 102 bzw. 101′ gelagert,
wobei je nach Durchmesser, Kapazität und Drehzahl Wälz- oder
Gleitlager, insbesondere Kippsegmentgleitlager, eingesetzt werden
können. Bei der Ausbildung nach Fig. 1 sind die Rotorwellenenden
gegen Axialverschiebung gesichert in den Lagerteilen 103, 104 bzw.
105 der Lager 101, 102 gelagert. Bei der Ausführung nach den Fig.
4 bis 6 ist eine schwimmende Lagerung vorgesehen, die später näher
beschrieben wird. An dem Rotor 1 sind in der Zone 6 Mahlplatten
106 und in der Zone 7 Mahlplatten 107 angebracht, wobei die entlang
eines zylindrischen Mantelteils angeordneten Mahlplatten 106 zur
Vorzerkleinerung der Hackschnitzel und die mit der Rotorachse einen
Winkel einschließenden Mahlplatten 107 zur Zerfaserung dienen. Durch
die Form der Mahlplatten 107 wird eine Neigung der Mahlzone zur
Horizontalen zwischen 5 und 45°, vorzugsweise 15°, erreicht. Auf
die zusätzlichen, zur Rotorachse stärker geneigten Mahlplatten gemäß
Fig. 4 wird später noch zurückgekommen.
In die axial verschiebbaren mit den Gegenmahlplatten 4 bestückten
Statorringe 3 greifen radial mehrere, über den Umfang verteilt
angeordnete Exzenterbolzen 303 ein, die den Statorring 3 sowohl
axial als auch radial exakt in der gewünschten Stellung fixieren.
Der bzw. die Statorringe 3 müssen somit am Außenmantel nicht geführt
werden und können gegenüber dem Gehäuse 15 Spiel haben.
Um den Mahlspalt zu verstellen, kann nun der Exzenterbolzen 303
über einen daran formschlüssig befestigten Hebel 304 und einen damit
verbundenen Lenker 305 verdreht werden, wobei gemäß Fig. 1 alle
Lenker eines Statorringes durch einen hydraulisch oder mechanisch
z. B. durch die Verstellorgane bewegten Regelring 306 exakt
gleichmäßig verstellt werden. Eine gleichzeitige Verstellung beider
Statorringe wird später an Hand der Fig. 4 bis 6 beschrieben.
Die Regelringe 306 sind vorzugsweise - dem Gehäuse angepaßt -
zweiteilig ausgeführt und werden durch geeignete, mit dem Gehäuse
verbundene Rollenkörper geführt. Die Anordnung der Regelringe 306
erfolgt konzentrisch zum Statorring 3 und vorzugsweise über dem
Schwenkbereich der Hebel 304.
Aufgrund der symmetrischen Anordnung der Statorringe 3 ist die
Verstelleinrichtung ebenfalls symmetrisch zur Mittellinie angeordnet;
die beiden Regelringe 306 können unabhängig voneinander verstellt
werden, um Unterschiede in der Größe des Mahlspaltes beider Seiten,
z. B. aufgrund ungleicher Wärmedehnungen von Gehäuse und Rotor,
ausgleichen zu können.
Die Zuführung der Hackschnitzel erfolgt bei der Ausbildung nach
den Fig. 1 bis 3 radial über eine bis vier Materialzufuhr(en) 5
mit Öffnungen am Umfang. Die Hackschnitzel werden, wie oben erwähnt,
im horizontalen Mahlspalt vorzerkleinert und symmetrisch in beide
Richtungen verteilt. Im gegen die Horizontale geneigten,
verstellbaren Mahlspalt erfolgt die Zerfaserung des Holzes. Das
Mahlgut gelangt dann in den Innenraum 10 des Refinergehäuses und
wird bei 11 samt dem entstehenden Dampf ausgetragen.
Die Lager sind über Dichtungseinheiten 115 gegen den Dampf im
Refinergehäuse abgedichtet. Am freien Wellenende 116 kann ein Motor,
vorzugsweise ein Gleichstrommotor, mit wesentlich geringerer Leistung
als der Hauptmotor installiert werden, so daß die Anfahrstromspitze
verringert wird. Durch diese gegenüber den bestehenden Refinern
geänderte Ausführung kann der Refiner mit Drehzahlen bis zu 3600
UpM betrieben werden.
Die Erfindung ist auch bei Refinern mit lotrecht stehender Rotorwelle
mit Vorteil einsetzbar. Auch das Zerkleinern anderer Fasermaterialien
als Holz und sogar unter Umständen von Lederstücken ist damit gut
durchführbar, wobei unter Umständen zum vorzerkleinerten Material
Wasser oder andere Flüssigkeiten zuzusetzen sind. Es lassen sich
vor allem folgende Vorteile bzw. Effekte bei Refinern od. dgl.
realisieren: eine Führung und Zentrierung des bzw. der äußeren
Mahlplattenträger(s) in Gestalt eines bzw. von Statorringes(en)
durch radiale, über den Umfang verteilt angeordnete Exzenterbolzen
und eine kontrollierte axiale Verschiebung des bzw. der
Statorringes(e) mittels Exzenterbolzen, Hebel, Lenker und
Regelring(en). Ein Vorteil ist dabei außerdem eine konzentrische
Anordnung des(r) Regelringe(s) zum (zu den) Statorring(en), wobei
diese Regelringe das Gehäuse umschließen: Dabei ist eine symmetrische
Ausführung der Verstelleinrichtung für die beiden Statorringe sehr
günstig. Eine Verstellung eines Regelringes bewirkt ein gleichmäßiges
Verdrehen aller Exzenterbolzen, die mit dem gleichen Regelring in
Verbindung stehen, und demzufolge eine exakte axiale Verlagerung
des zugeordneten Statorringes, ohne daß ein Verklemmen od. dgl.
eintreten kann. Es ist eine günstige Kraft-Weg-Übersetzung zu
verzeichnen. Wegen der getrennten Regelringe für die einzelnen
Statorringe läßt sich eine besondere Beherrschung der Mahlspalte
bzw. deren Form bzw. Größe erreichen. Komplizierte hydraulische
Verstellvorrichtungen werden somit vermieden.
Die Ausführung nach den Fig. 4 bis 6 unterscheidet sich von der
vorher beschriebenen vor allem durch die Art der Materialzufuhr,
durch die besondere Rotorlagerung sowie durch die modifizierte
Statorverstellung.
Die Materialzufuhr erfolgt hier bei 5′ an zwei Stellen etwa
tangential zum Rotor 1 in den Ringraum 14′, aus dem dann das Material
zu den Mahlplatten u. dgl. gelangt. Die Wellenenden 116, 117 des Rotors
1 und demgemäß der Rotor selbst sind hier schwimmend gelagert. Zu
diesem Zweck sind in den Lagern 201 und 202 hydrostatische Gleitlager
203 und 204 vorgesehen. Die Lager sind wieder über Dichtungseinheiten
115′ gegen den Dampf im Refinergehäuse abgedichtet. Durch den
Doppelpfeil 205 wird die vermittels der vorgeschilderten
Rotorlagerung ermöglichte Rotorbewegung bzw. schwimmende
Rotorlagerung angedeutet. Wenn auch in diesem Fall die
Verstellbarkeit nur eines Stators ausreichen kann, ist auch im
vorliegenden Fall die Verstellung beider Statoren 3 und demgemäß
der an diesen befestigten Gegenmahlplatten od. dgl. 206, 207
vorgesehen; diese Mahlplatten od. dgl. haben neben den
kegelstumpfförmigen Teilen 208, 209 wie erwähnt Teile 210, 211, die
einen größeren Winkel, u. zw. von fast 90°, mit der Rotorachse
einschließen, als die Teile 208, 209. Mit den Teilen 210, 211 arbeiten
wie erwähnt zusätzliche Mahlplatten 212, 213 zusammen, die ebenso
steil zur Rotorachse verlaufen wie die Teile 210, 211 und von
besonderen Ringen 17 getragen werden, die mit dem Rotor 1 verbunden
sind.
Die Verstellung der Statoren 3 und somit der Gegenmahlplatten od. dgl.
206 bis 211, aber auch der zylindrisch geformten Gegenmahlplatten
214, 215, erfolgt in ähnlicher Weise wie nach den Fig. 1 bis 3 über
die Teile 303 bis 305, allerdings hier gleichzeitig und gegenläufig
über gekrümmte Bügel 218, die vermittels der Verstellorgane 7 bis
9 gleichmäßig verschoben werden. Im Hinblick auf den schwimmend
gelagerten Rotor wäre hier auch die Verstellung nur eines einzigen
Stators denkbar. Der zweite Stator wäre dann im Gehäuse
unverschieblich gelagert. Die Beweglichkeit für die
Mahlspalteinstellung übernimmt die freie axiale Verschiebbarkeit
(schwimmende Lagerung) des Rotors.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Zerkleinerung bzw. zum Mahlen von insbesondere
nassem bzw. mit Wasser vermischtem Faserstoffmaterial, vorzugsweise
Hackschnitzeln, insbesondere Trommelrefiner, mit einem
motorgetriebenen Rotor mit bevorzugt horizontaler Drehwelle und
mit wenigstens einer, insbesondere mindestens zwei, Zerkleinerungs-
bzw. Mahlelemente bzw. Mahlplatten od. dgl. aufweisenden zur
Rotorachse geneigten bzw. hierzu etwa normal stehenden Fläche(n),
zweckmäßig Rotations-, insbesondere Kegelstumpffläche(n) mit von
der, mindestens einen, vorteilhaft etwa radial zur Rotorachse oder
etwa tangential zum Rotor- bzw. Gehäusemantel gerichteten,
Materialzufuhr weg zunehmendem(n) Durchmesser(n) sowie gegebenenfalls
bei Vorhandensein von mindestens zwei Zerkleinerungselemente od. dgl.
aufweisenden zur Rotorachse geneigten bzw. hierzu etwa normal
stehenden Flächen, insbesondere Rotationsflächen solche mit
gegenläufiger Neigung zur Rotorachse und einem den Rotor aufnehmenden
Gehäuse mit entsprechender(n) Innenwand(wänden) und daran
angeordneten Gegenzerkleinerungs- bzw. -mahlfläche(n) bzw.
-mahlplatten, wobei vorteilhaft die zur Rotorachse geneigten
Mahlspalte zwischen Zerkleinerungs- bzw. Mahlelemente bzw.
Mahlplatten od. dgl. des, zweckmäßig rotations- insbesondere
kegelstumpfflächigen, Rotormantels sowie entsprechende
Gegenzerkleinerungs- bzw. -mahlelemente bzw. -mahlplatten od. dgl.
der Gehäuseinnenwände wenigstens teilweise verstellbar bzw.
einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand von der
mindestens einen, insbesondere etwa radial zur Rotorachse oder etwa
tangential zum Rotor- bzw. Gehäusemantel gerichteten, Materialzufuhr
die am Rotormantel vorgesehenen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen
bzw. -platten od. dgl. und gegebenenfalls der sie tragende Rotormantel
Kanäle bzw. Bohrungen zur Dampfabfuhr aufweisen, welche die
Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. und
gegebenenfalls deren Träger durchqueren und einerseits im
Arbeitsbereich der Zekleinerungs- bzw. Mahlelemente bzw. Mahlplatten
od. dgl., welche an den zur Rotorachse geneigten bzw. hierzu etwa
normalen Flächen, zweckmäßig Rotations-, insbesondere
Kegelstumpfflächen, vorgesehen sind, sowie andererseits in etwa normal
zu diesen Kanälen bzw. Bohrungen verlaufende, gegebenenfalls am
Grunde dieser Träger vorgesehene, Kanäle bzw. Bohrungen münden sowie
vorteilhaft mit Hohlräumen im Gehäuse in Verbindung stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die, vorteilhaft etwa radial zur Rotorachse oder etwa tangential
zum Rotor- bzw. Gehäusemantel gerichtete, Materialzufuhr etwa in
der Mitte dieses Gehäuses vorgesehen ist und daß sich auf dem Mantel
eines trommelförmig ausgebildeten Rotors und korrespondierend an
der Gehäuseinnenwand die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw.
Mahlplatten od. dgl., insbesondere symmetrisch, nach beiden Seiten
von der Materialzufuhr weg auf der geneigten Fläche, insbesondere
Rotations-, insbesondere Kegelstumpffläche, mit von der
Materialzufuhr weg zunehmendem Durchmesser erstrecken, wobei letztere
nach beiden Seiten einen zu den Rotorstirnseiten offenen Winkel
mit der Rotorachse einschließen und vorteilhaft zwischen der
Materialzufuhr und diesen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw.
Mahlplatten od. dgl. mit zunehmendem Durchmesser, insbesondere
unmittelbar damit verbundene, etwa parallel zur Rotorachse
verlaufende Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl.
vorhanden sind sowie daß die Kanäle bzw. Bohrungen die Mahlflächen
bzw. -platten und gegebenenfalls den diese tragenden Rotormantel
im Arbeitsbereich der beiden sich aufweitenden Flächen, zweckmäßig
Rotationsflächen, insbesondere Kegelstumpfflächen, durchsetzen,
u. zw. z. B. im bzw. nahe dem Zentrum dieser Flächen diese Kanäle
bzw. Bohrungen von der Mahlfläche zu deren Trägern führen, indem
sie die Mahlplatten od. dgl. durchqueren und in Kanäle bzw. Bohrungen
am Grunde der Mahlplatten od. dgl. bzw. in bzw. an deren Träger(n)
münden, wobei diese Kanäle bzw. Bohrungen mit Hohlräumen im
Vorrichtungs- bzw. Refinergehäuse in Verbindung stehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die achsparallele und zur Achse geneigte bzw. hierzu etwa normal
stehende Mahlspalte bildenden Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw.
Mahlplatten od. dgl. symmetrisch zu(r) (den) Mittelebene(n) der
mindestens einen, vorteilhaft zwei oder mehr zweckmäßig über den
Rotorumfang gleichmäßig verteilten, radialen bzw. tangentialen
Materialzufuhr(en) aufgebaut sind und daß Dampfableitungskanäle
die Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. den sie tragenden
Rotormantel quer zur Rotorachse z. B. im Bereich von mehr als 2/3
bis 3/4 des Weges des Mahlguts zwischen den Mahlflächen bzw.
Mahlplatten od. dgl., gemessen vom Eintritt zwischen diese Flächen
bzw. Platten bis zu dessen Austritt in die Gehäusehohlräume,
durchsetzen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß sich an die achsparallelen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen
bzw. Mahlplatten od. dgl. unmittelbar und insbesondere stetig die
zur Achse geneigten, insbesondere kegelstumpfförmigen Zerkleinerungs-
bzw. Mahlflächen bzw. Mahlplatten od. dgl. unter einem Winkel von
etwa 5 bis 45°, insbesondere 15°, zur Rotorachse anschließen sowie
daß beispielsweise sich die in die inneren Mahlflächen bzw. -platten
od. dgl. mündenden etwa normal zur Rotorachse angeordneten
Dampfableitungskanäle bzw. Bohrungen etwa im bzw. nahe dem Zentrum
dieser geneigten Fläche und an korrespondierenden Stellen des sie
tragenden Rotormantels befinden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen bzw.
Mahlplatten od. dgl. an mindestens einem, vorteilhaft zwei, im Gehäuse
verschiebbaren bzw. verstellbaren Trägern, insbesondere die äußeren
den Einmündungen der Dampfabfuhrkanäle bzw. -bohrungen im
Arbeitsbereich gegenüber befindlichen Gegenzerkleinerungs- bzw.
-mahlflächen bzw. -mahlplatten an, mindestens einem verschiebbaren
Statorring, insbesondere an wenigstens zwei, vorzugsweise voneinander
unabhängig, verschiebbaren Statorringen, angebracht sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß an die geneigten Zerkleinerungs- bzw.
Mahlflächen, die mit Dampfableitungskanälen bzw. mit
Dampfableitungsbohrungen in Verbindung stehen, unmittelbar,
insbesondere stetig, ineinander übergehend Zerkleinerungs- bzw.
Mahlflächen mit einem gegenüber dem Winkel der vorerwähnten geneigten
Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen vergrößertem Winkel, insbesondere
von nahe bzw. etwa 90°, zur Rotorachse angefügt sind, die ebenfalls
mit Dampfableitungen in Verbindung stehen können.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß insbesondere bei Vorhandensein nur eines einzigen
verschiebbaren Statorringes der mit Dampfableitungen für die
Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen ausgestattete Rotor beiderseits
in seinen Lagern verschiebbar, insbesondere schwimmend gelagert
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotor in hydrostatischen Gleitlagern axial verschiebbar gelagert
ist, wobei insbesondere zwischen diesen Gleitlagern und dem den
Rotor aufnehmenden Gehäuseinnern eine Dichtungseinheit, insbesondere
eine Gleitringdichtung, im Lagergehäuse die Rotorwelle umschließt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß etwa in der queraxialen Mittelebene der
Vorrichtung bzw. deren Gehäuses zwischen den achsparallelen und
damit zwischen den zur Rotorachse geneigten, mit Dampfableitungen
verbundenen Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen ein ringförmiger
Materialeinführungsspalt vorgesehen ist, der mit einem den Rotor
außen umschließenden Ringraum innerhalb des Gehäuses in Verbindung
steht, in den die, insbesondere etwa tangentiale(n) oder etwa
radiale(n) Materialzufuhr(en) einmündet(en).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der beiden Gehäusestirnwände nahe
der beiderseits des mit achsparallelen und zur Achse geneigten sowie
gegebenenfalls zur Rotorachse etwa normal stehenden Zerkleinerungs-
bzw. Mahlflächen versehenen Rotors angeordneten Wellenlager
Hohlräume vorgesehen sind, in welche die, insbesondere kegeligen
bzw. normal stehenden, Zerkleinerungs- bzw. Mahlspalte sowie deren
Dampfableitungskanäle bzw. -bohrungen münden, wobei diese Hohlräume
gegenüber den beiden Lagern durch die zwischen Rotor und Lagern
in das Lagergehäuse rotorseitig eingesetzten besonderen
Dichtungseinheiten dampfdicht abgeschlossen sind sowie vorteilhaft
unten Entnahmeöffnungen für das zerkleinerte Material aufweisen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der trommelförmig ausgebildete, an seinem Mantel
mit etwa parallel zu seiner Achse verlaufenden Zerkleinerungs- bzw.
Mahlflächen und daran beiderseits anschließenden an Dampfableitungen
angeschlossen bzw. damit versehenen Zerkleinerungs- bzw.
Mahlflächen mit von der Materialzufuhr weg zunehmenden Durchmessern
und gegebenenfalls zur Rotorachse etwa normal stehenden
Zerkleinerungs- bzw. Mahlflächen versehene Rotor mittels der mit
diesem fest verbundenen Drehwelle in Gleitlagern gelagert ist und
hierfür für den Anfahrvorgang ein besonderer Startmotor, insbesondere
ein Gleichstrommotor, vorgesehen ist, und daß der Hauptmotor für
eine Betriebsdrehzahl von etwa 3000 bis 3600 UpM bei voller Belastung
ausgelegt ist.
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