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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der
auf einem Ausgangsmaterial ausgeübten Verkleinerungswirkung bei in der
Papier- und Zellstoffindustrie verwendeten Refinern, wobei der Refiner
den Zerkleinerungsvorgang zwischen einander gegenüberliegenden
Zerkleinerungsmessern durchführt, von denen mindestens eines drehbeweglich ist
und wobei diese Messer an ihrer Oberfläche vorspringende Messerschneiden
aufweisen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein
Zerkleinerungsmesser, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
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Heutzutage verwendet die Papier- und Zellstoffindustrie überwiegend
Refiner mit scheibenförmigen- oder konischen Messern zum Zerkleinern des
Ausgangsmaterials. Unabhängig von dem Typ eines Refiners wird die
Dimensionierung des Zerkleinerungsverfahrens auf den Erfordernissen zum
Verändern der Charakteristiken der fasern in dem Ausgangsmaterial, das
zerkleinert werden soll, aufgebaut (entsprechend den unterschiedlichen Typen
von Holz und den Charakteristiken deren Fasern ebenso wie den
Endprodukten, die erzeugt werden sollen). Der Produktionsdurchsatz (Tonne/Tag)
selbst besitzt eine Wirkung nur auf die Dimensionierung der Größe des
Refiners.
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Zerkleinerungsparameter, die für jeden Typ des Ausgangsmaterials
ausgewählt werden, sind auch von dem Papiermasse-Herstellverfahren abhängig,
das mechanische Weichholz- und Hartholz-Papier- bzw. Zellstoffmassen,
chemische Weichholz- und Hartholz-Papier- bzw. Zellstoffmassen,
Kombinationen davon, ebenso wie unterschiedliche Arten recykelter
Papierzellstoffmassen einsetzen kann. Gemäß herkömmlichen Techniken wird die Größe
des Zerkleinerns, der bei jedem unterschiedlichen Zellstoffmassenfasertyp
angewandt wird (zur Veränderung der Fasercharakteristiken), durch
Übertragung der Energie durchgeführt, die durch den Motor des Refiners
entlang einer Drehwelle zu den Rotor- und Statormessern innerhalb des
Refiners hin und davon zu der Ausgangsmasse und den einzelnen Fasern darin
freigesetzt wird. Der spezifische Energieverbrauch (Kwh/ton) variiert in
Abhängigkeit der unterschiedlichen Grade des Ausgangsmaterials.
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Da die erforderliche Energie auf den Zellstoff über die Messer des
Refiners übertragen wird, werden die Charakteristiken der Messer (Breite
der Messerschneiden, Breite und Tiefe der Nuten, Spitzenwinkel der
Messerschneiden, Anzahl der Messerschneiden und deren metallurgische
Charakteristiken) extrem wichtig.
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Herkömmlich wird die spezifische Schneidenbelastung (Ws/m) als die
Variable definiert, die geeignet mit dem Ergebnis des
Zerkleinerungsverfahrens in Beziehung steht. Der Designwert für eine spezifische
Schneidenbelastung (OSK) wird entsprechend der Energiezuführung (Pe) zu dem
Refiner, der Umddrehungsgeschwindigkeit (n) des Refiners und der
Schnittlänge (LS) der Zerkleinerungsmesser gemäß der folgenden Formel
ausgewählt:
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OSK = Pe/(n * LS), wobei
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LS = Zr * Zst * 1;
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Zr = Anzahl der Schneiden in den Rotormessern
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ZSt = Anzahl der Schneiden in den Statormessern
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1 = Schnittlänge der Schnittkanten.
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Der Wert von OSK wird in Abhängigkeit der Länge der Fasern in dem
Ausgangsmaterial, der Dicke der Faserwände und dem Erfordernis für eine
erwünschte Änderung in den Gestaltungscharakteristiken der Fasern
ausgewählt.
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Sobald die Werte der sogenannten festgelegten Parameter (das ist die
Abtriebsleistung (kW) des installierten Motors und dessen
Umdrehungsgeschwindigkeit (n)) eingestellt sind, ist das einzige Verfahren, daß nicht
ein Anhalten des Refiners zum Ändern des Zerkleinerungsergebnisses
erfordert, auf die Änderung der effektiven Eingangsenergie zu den
Zerkleinerungsverfahren beschränkt. Eine Änderung des
Refinereingangsleistungspegels bewirkt eine Änderung sowohl des spezifischen Energieverbrauchs
(Änderung in der Belastung) als auch der spezifischen Schneidenbelastung.
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Mit einer Erhöhung des Durchsatzes der Anlage kann die Belastung der
Refiner durch Konstanthaltung des spezifischen Energieverbrauchs angehoben
werden, während gleichzeitig die spezifische Schneidenbelastung ansteigt;
dies bewirkt allerdings eine wesentliche Änderung in den
Fasercharakteristiken in dem Ausgangsmaterial, das den Refiner verläßt. In diesem Fall
kann die spezifische Schneidenbelastung durch Änderung der
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors und/oder durch Änderung der Messer innerhalb des
Refiners und/oder Erhöhen der Anzahl der Refiner konstant gehalten
werden. Anders ausgedrückt ist das einzige, derzeitige Verfahren, das in
herkömmlichen Refinern und Zerkleinerungsanordnungen zur Beibehaltung
einer konstanten Qualität des Ausgangsmaterials beim Zerkleinern mit
Änderungen im Durchsatz und/oder den Fasercharakteristiken gegeben ist, der
Austausch von Zerkleinerungsmessern, was ein Anhalten der Refiner und
allgemein eine Lösung der Rohrleitungskomponenten erfordert.
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Die CH-A-612,706 offenbart ein Zerkleinerungsgerät gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Mindestens eines der Messer ist axial bewegbar
befestigt, so daß der Zwischenraum zwischen gegenüberliegenden Messerschneiden
geändert werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Verbessern des Zerkleinerungsergebnisses anzugeben, das auf ein
Ausgangsmaterial in Refinern, die in der Papier- und Zellstoffindustrie verwendet
werden, angewandt wird, wobei das Verfahren frei von den vorstehend
beschriebenen Nachteilen ist, und weiterhin das Verfahren dazu geeignet
ist, eine konstante Qualität eines ausgetragenen Ausgangsmaterials aus
dem Zerkleinerungsverfahren unabhängig von Änderungen in dem Durchsatz
und/oder den Fasercharakteristiken zu erzielen.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der
Zerkleinerungsmesser verändert werden kann, indem eine oder mehrere der
Messerschneiden mindestens eines der Zerkleinerungsmesser bezüglich der
anderen Messerschneiden des einen der Zerkleinerungsmesser bewegt wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnittlänge der Zerkleinerungsmesser verändert werden kann,
indem eine oder mehrere Messerschneiden der Stator- und/oder Rotormesser in
einer zur Messeroberfläche senkrechten Richtung angehoben oder abgesenkt
wird.
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Eine andere, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Zerkleinerungsmesser verändert werden
kann, indem eine oder mehrere Messerschneiden der Stator- und/oder
Rotormesser in einer Richtung bewegt wird, die im wesentlichen senkrecht zur
Länge der anderen Messerschneide ist.
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Eine noch andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Zerkleinerungswirkung der
Spitzenwinkel einer oder mehrerer Messerschneiden der Stator- und/oder
Rotormesser verändert werden kann.
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Eine weitere, andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Zerkleinerungsmesser bei
laufendem Refinermotor geändert wird, ohne eine wesentliche
Produktionsunterbrechung zu verursachen.
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Weiterhin ist ein Refinermesser für in der Papier- und Zellstoffindustrie
verwendete Refiner zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
geeignet, wobei das Refinermesser eine Mehrzahl von vorspringenden
Messerschneiden besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der
Messerschneiden derart ausgebildet ist, daß sie bezüglich der anderen
Messerschneiden bewegt werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Refinermessers gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Messerschneide derart
ausgebildet ist, daß sie in einer zur Oberfläche des Messers senkrechten
Richtung angehoben oder abgesenkt werden kann.
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Eine andere, bevorzugte Ausführungsform des Refinermessers gemäß der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Messerschneide
derart ausgebildet ist, daß sie in einer zu den anderen Messerschneiden
senkrechten Richtung bewegt werden kann.
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Eine weitere, andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß jede zweite Messerschneide ortsfest ist, während jede
zweite, benachbarte Messerschneide bewegbar ist.
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Gemäß der Erfindung kann der spezifische Energieverbrauch entsprechend
den Produktionserfordernissen durch Beibehaltung der spezifischen
Schneidenbelastung auf einem konstanten Niveau variiert werden. Wie durch
die Formel, die vorstehend angegeben ist, gezeigt wird, wächst mit einem
Ansteigen der effektiven Eingangsleistung zu dem Refiner auch die
spezifische Schneidenbelastung an, es sei denn, daß die
Umdrehungsgeschwindigkeit (n) und/oder die Schnittlänge der Schnittkanten (LS) nicht
gleichzeitig entsprechend herabgesetzt wird. In der Praxis erfordert eine
Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit (n) entweder einen DC-Antrieb oder
einen entsprechenden Frequenzwandler, wodurch Probleme durch ein
unzureichendes Drehmoment zum Zerkleinern und Änderungen in den
Strömungscharakteristiken des Refiners, die durch die Änderungen in der
Umdrehungsgeschwindigkeit verursacht werden, entstehen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung macht es möglich, die Schnittlänge der
Refinermesser ohne Änderung der Messer innerhalb des Refiners zu ändern.
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In der Praxis findet eine Änderung der Schnittlänge durch Bewegung eines
oder einer Vielzahl von Messerschneiden in den Rotor- und Statormessern
statt, wobei die Schnittlänge der Messer verändert wird.
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Die Struktur eines Zerkleinerungsmessers wird als nächstes in größerem
Detail unter Zuhilfenahme von beispielhaften Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen überprüft, in denen
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Figur 1 einen Teil des Zerkleinerungsmessers in einer Draufsicht
darstellt;
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Figur 2 einen Schnitt einer Ausführungsform entlang der Linie A-A, die in
Figur 1 dargestellt ist, zeigt;
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Figur 3 dieselbe Anordnung wie die Figur 2 zeigt, in diesem Fall für eine
unterschiedliche Einstellung der bewegbaren Messerkante;
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Figur 4 einen Schnitt einer anderen Ausführungsform entlang der
Linie A-A, die in Figur 1 dargestellt ist, zeigt;
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Figur 5 dieselbe Anordnung wie die Figur 4 darstellt, in diesem Fall für
eine unterschiedliche Einstellung der bewegbaren Messerkante;
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Figur 6 einen Teil des Zerkleinerungsmessers in einer Draufsicht
darstellt;
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Figur 7 einen Schnitt der Zeichnung in Figur 6 entlang der Linie B-B
darstellt;
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Figur 8 einen Schnitt einer weiteren, anderen Ausführungsform entlang der
Linie A-A, die in Figur 1 dargestellt ist, zeigt.
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In Fig. 1 ein Zerkleinerungsmesser 1 darstellt, das mit parallelen
Messerschneiden 2 versehen ist, die von der Zerkleinerungsmesseroberfläche
vorstehen. Wie früher erwähnt ist, werden scheibenförmige oder konische
Refiner herkömmlich zum Zerkleinern von Ausgangsstoffen verwendet. Zum
Zwecke der vorliegenden Erfindung ist dies irrelevant.
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Fig. 2 stellt einen Schnitt der Zeichnung in Fig. 1 entlang der Linie A-A
dar. Hie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist eine anhebbare und
absenkbare Messerschneide 3 zwischen den stationären Messerschneiden 2
angeordnet. Die Bewegung der Messerschneide kann mittels z.B. hydraulischen
Zylindern (nicht in den Diagrammen dargestellt) vorgenommen werden. In
dem Zustand, der in Fig. 2 dargestellt ist, befindet sich die bewegbare
Messerschneide in ihrer unteren Position und entsprechend in dem Zustand,
der in Fig. 3 dargestellt ist, in ihrer oberen Position.
Vorteilhafterweise sind die Schneiden bewegbar in Gruppen so angeordnet, daß z.B. jede
nächste Schneide stationär ist, während jede nächste, benachbarte
Schneide bewegbar ist.
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Die Fig. 3 und 4 stellen eine Ausführungsform dar, in der die bewegbare
Messerschneide 3 in ihrer oberen Position im wesentlichen den Spalt
zwischen den stationären Messerschneiden ausfüllt. Die Basiskonstruktion der
Messerbewegung kann in dieser Ausführungsform identisch zu der vorstehend
beschriebenen sein.
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Weiterhin ist es möglich, die Messerschneiden so anzuordnen, daß sie in
einer orthogonalen Richtung zu der Länge der stationären Messerschneiden
bewegbar sind, wie dies durch Pfeile in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist.
Prinzipiell ist ein solcher Aufbau auch ausführbar, indem dieselbe
Messerschneide sowohl vertikal als auch seitlich bewegbar ist. Weiterhin ist
es möglich, das Ergebnis des Zerkleinerungsverfahrens so einzustellen,
wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, indem die Spitzenwinkel der
Messerschneiden gewechselt werden, wodurch der gesamte Schneidflächenbereich
zwischen Messerschneiden der Rotor- und Statormesser variiert wird.
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Für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ist ersichtlich, daß die
Erfindung nicht durch die beispielhaften Ausführungsformen, die
vorstehend beschrieben sind, beschränkt ist, sondern anstelle hiervon
innerhalb der Ansprüche der Erfindung variiert werden kann.