DE1808943A1

DE1808943A1 - Verfahren zum Herstellen von Refinern fuer die Mahlung von Papierfaserstoffen

Info

Publication number: DE1808943A1
Application number: DE19681808943
Authority: DE
Inventors: Milton Pilao
Original assignee: PILAO ACOS E REFINADORES Ltda
Current assignee: PILAO ACOS E REFINADORES Ltda
Priority date: 1967-11-23
Filing date: 1968-11-14
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1195657A; US3614826A; ES359387A1; FR1603538A; DE1808943B2

Description

PATENTANWÄLTE "" - ^ '

8 MÜNCHEN 2. HiLBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 München 2, Hilbleitroe« 20 Unser Zeichen Gg/fr 17 807 Datum

Anwaltsakten-Nr.: 17 807

1 4. MV. 13δ8

PILAO ACOS E REFINADORES LTDA., SaO Paulo / Brasilien

"Verfahren zum Herstellen von Refinern für die Mahlung von

Papierfaserstoffen."

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen des bemesserten Stators und des gleichfalls bemesserten Rotors von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen.

Die Mahlung von Papierfaserstoffen ist ein wichtiger Arbeitsgang der Papiererzeugung und bestimmt im erheblichen Maße die Eigenschaften des Papiers. Der Hauptzweck des Mahlens ist darin zu sehen, dem Faserstoff ein bestimmtes Maß im Längen- und Dickenverhältnis zu verleihen, um das gewünschte GefUge und die Geschlossenheit des Papierblattes zu gewährleisten. Weitere Zwecke sind darin zu sehen, dem Faserstoff einen bestimnten Hydradationsgrad, eine bestimmte Oberflächenentwicklung, Plastizität und andere Eigenschaften als

- 2 -909834/0249

Voraussetzung für eine Fassrbindung im Papier und viele andere Eigenschaften wie mechanische Festigkeit, Dichte, Saugfähigkeit, Luftdurchlässigkeit, Transparenz u.a. zu verleihen.

Bei der Mahlung passiert nun die Stoffsuspension in kontinuierlichem Fluß u.a. die Garnierung (Bemssserung) von Kegel- und/oder Scheibenrefinern, die jeweils aus einem beraesserten Stator und einem bemesserten Rotor bestehen. Die Bemesserung der Statoren und Rotoren solcher Refiner ist dabei abhängig von der verwendeten, Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften.

Die Wirkung der Messer kann nun eine schneidende und/oder quetschende und fibrillierende sein. Außerdem vollzieht sich bei dem Mahlen der sehr wichtige Hydratisierungs-Vorgang. Die Kontrolle des Mahlvorganges wird im allgemeinen mit Hilfe des Mahlradprüfers nach SCHOPPER-RIEGLER vorgenommen, wobei die Vfasserabgabefähigkeit des Papierstoffes ermittelt und sowohl der Zerlegungsgrad als auch die Hydratationseigenschaften der Faser gekennzeichnet werden«,

Die bislang verwendeten Mahlaggregate sind hinsichtlich ihrer Bemesserung von verschiedenartigster Ausführung, in welchem Zusammenhang zu vermerken wäre, daß die Art der Mahlung neben den oben angeführten Kriterien auch abhängt von dem eingestellten Messerabstand (Mahlspalt) und verschiedenen anderen Faktoren. Der Mahlvorgang bestimmt sich im Regelfall nach dem erwünschten Gefüge und der Geschlossenheit des herzustellenden Papierblattes oder Kartons, wie dies oben bereits erwähnt wurde, folglich steht bei einem Teil der Mahlaggregate das Kürzen, bei einem anderen Teil die Längsaufspaltung und Fibrillierung des Fasermaterials usw. im Vordergrund, wobei in allen Fällen eine ausreichende Hydratisierung zu erreichen versucht wird. Die am häufigsten verwendeten Kegel- und Scheibenre-

„ 3 -

9Ö983WÖ249

■'"■■' ' ' ' "^1!l -'"Tl"'-- ' ■<*:<■ ν ■ ■ ■■■:■■. ,■··,,.-. V -.■.-■■' - ·■:·=■ ■■ . ■ · ■ ■■ , , .,,. ...,„ , ,, j ,,, ,,„

finer,zu welchen auch KegelstoffmUhlen zu rechnen sind, welche sich von den Kegelrefinern nur in der Kegeldrehzahl und dem Anpreßdruck unterscheiden, erlauben das Durchfuhren des Mahlvorganges unter ausreichend befriedigenden Bedingungen hinsichtlich der erwünschten Eigenschaffen des aufbereiteten Stoffes. Arbeiten sie mit einem niedrigen spezifischen Druck zwischen ihren feststehenden und ihren bewegten Messern, dann ist die Hydratisierung vorherrschend, arbeiten sie dagegen mit einem hohen spezifischen Druck zwischen ihren Messern, dann ist deren Schneidwirkung bei verringerter Hydratisierung vorherrschend. Hinsichtlich der Schneidwirkung der Messer wäre in diesem Zusammenhang zu vermerken, daß sie bei einer vergrößerten Anzahl von Einzelmessern größer ist, wenn dabei die Übrigen Variablen als konstant betrachtet werden. Die Hydratisierung ist abhängig von der Größe der aktiven Fläche der Refinerteile, sie ist um so größer, je größer diese Flüche ist. Da erfahrungsgemäß ein einmaliger Mahlvorgang in einem Refiner nicht ausreicht, um das Fasermaterial in erwünschtem Maße zu kurzen und zu hydratisieren, weil nicht verhindert werden kann, daß ein Teil unbeeinflußt durch den Refiner hindurchgeht, ist es oft erforderlich, den Mahlvorgang mehrmals zu wiederholen, um dadurch den Koeffizienten nach SCHOPPER-RIEGLER dem Idealwert von \ anzunähern. Es sei jedoch vermerkt, daß ein solches mehrmaliges Wiederholen des Mahlvorganges den Nachteil aufweist, daß dadurch auch ein Teil des Fasermaterials unter Umständen in zu starkem Maße gekürzt werden kann, so daß das Fasermaterial in seiner Gesamtheit unter Umständen für seine weitere Verwendung wertlos wird.

Aus den vorstehenden Ausfuhrungen ist ohne weiteres erkennbar, daß im Hinblick auf die verschiedenartigsten Papiere, Kartons usw. die Ausfuhrungen solcher Refiner von einer Vielzahl von Faktoren abhängig sind, um einen aufbereiteten Papierfaserstoff erwünschter

- 4 -909834/0249

• - 1808941

Qualität zu erhalten. Eine zu beachtende Größe ist dabei insbesondere die Bemesserung von Stator und Rotor der Refiner^ wobei den einzelnen Messern in Abhängigkeit von der verwendeten Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften die verschiedenartigsten Formen gegeben werden können. Allen vorbekannten Refinern ist nun insbesondere der Nachteil gemeinsam/ daß bei einem Stumpfwerden der Hesser Stator und Rotor sowohl bei den Kegel- wie auch bei den Scheibenrefinern unbrauchbar werden, was zu einem Verlust in der Größenordnung von etwa 70% des wertvollen Materials,, wie rostfreier Stahl oder Speziallegierungen^ führt, aus welchem solche Statoren und Rotoren im Regelfall hergestellt werden, wobei das Gesamtgewicht der Messer etwa 30$ des Gewichts eines Refiners ausmacht. Weiterhin weisen solche Refiner insbesondere hinsichtlich ihrer Herstellung zahlreiche Nachteile auf. Die bemesserten Statoren und Rotoren werden im Regelfall durch dessen in einem.Stück hergestellt, was im Hinblick auf die unterschiedlichsten Formgebungen der Messer die Bereitstellung einer Vielzahl von Gießformen und/oder Kernen erfordert. Dabei kann auch nicht unberücksichtigt bleiben, daß die einzelnen Messer oft unterschiedliche Breiten und Höhen aufweisen, daß ihr gegenseitiger Abstand oft von Ausführungsform zu Ausführungsform variiert werden muß und daß in den Grundkörpern· von Stator bzw. Rotor oft Rillen und Fließbremsen für das Fasermaterial vorzusehen sind. Alle diese Faktoren gemeinsam betrachtet lassen ohne weiteres erkennen, daß die Herstellung solcher Statoren und Rotoren für Refiner äußerst kostspielig ist. Auch ist zu berücksichtigen_# daß im Regelfall nicht sichergestellt werden kann, daß die Gießmaterialien ihre Eigenschaften beibehalten, nachdem sie zu Statoren und Rotoren gegossen worden sind, mit der Folge, daß oft zu bemerken ist, daß die einzelnen Messer leicht ausbrechen, unerwünscht hart und nicht elastisch sind und außerdem zu Korrosion neigen. Dabei bedarf es nicht einmal"des ergänzenden

909834/0249

Hinweises auf die Schwierigkeit des durchzuführenden Gießvorganges bei komplizierten Formgebungen der Messer und der erforderlichen Nachbearbeitung der Werkstücke nach dem Gießen. Erfolgt keine exakte Herstellung der bemesserten Statoren und Rotoren, dann kann keine exakte Mahlung der Papierfaserstoffe vorgenommen werden, es können also die erwünschten Eigenschaften des aufbereiteten Stoffes allenfalls unter schwierigsten Bedingungen erzielt werden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist zwar bereits eine Vielzahl von Vorschlägen unterbreitet worden, alle unterbreiteten Vorschläge sind aber gleichfalls mit Nachteilen behaftet, so daß es nicht erforderlich ist, hier eine nähere Beschreibung wiederzugeben. Nur beispielsweise sei darauf hingewiesen, daß man die Statoren und Rotoren solcher Refiner auch durch spanabnehmende Formgebung beispielsweise mittels Fingerfräsern herzustellen versuchte, diesen Weg aber wieder wegen zu hoher Fertigungskosten, welche durch ein genaues Bearbeiten verursacht wurden, und wegen zu hohen Materialabfalls wieder verlassen hat.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Herstellen der bemesserten Statoren und Rotoren von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen zu schaffen, durch welches die erwähnten Nachteile vermieden werden. Das in Vorschlag zu bringende neue Herstellungsverfahren soll insbesondere die Möglichkeit bringen, auf möglichst einfache Art und Weise der Bemesserung dieser Refinerteile die verschiedenartigsten Anordnungen, Ausführungsformen und Fofgebungen zu geben, die von so vielen Faktoren abhängig sind, von welchen in diesem Zusammenhang nur das erwünschte Gefüge und die Geschlossenheit des Papierblattes als einer der bereits genannten Faktoren wiederholt sei. Im Hinblick auf die erwähnten zahlreichen Nachteile eines Gießverfahrens soll nach

809834/0249

Möglichkeit ein solcher Gießvorgang vollkommen vermieden werden, und schließlich soll es das neue Verfahren noch ermöglichen, die einem sehr starken Verschleiß unterworfenen Bemesserungen auf eine rationelle und kostensparende Art und Weise cm Ende ihrer Standzeit einer Wiederverwertung zuzuführen.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß fUr die beiden Teile eines Refiners, nämlich den Stator und den Rotor, zunächst je ein kegeliger oder ein scheibenförmiger Grundkörper glatter Oberfläche gefoimt oder hergestellt wird, je nachdem ob es sich bei dem Refiner um einen Kegel oder einen Scheibenrefiner handelt, und daß dann mit den einander zugeordneten Oberflächen der beiden Grundkörper Messer einzeln verbunden werden, und zwar insbesondere verschweißt werden, wobei für dieses bevorzugte Teilmerkmal der Erfindung eine Eiektroschweißung mit Elektroden aus dem Material empfohlen wird, aus welchem auch die einzelnen Messer hergestellt sind. Gemäß einem bevorzugten Teilmerkmal sollten die einzelnen Messer aus kaltgewalztem rostfreien Stahl oder Kohlenstoffstahl hergestellt werden, unter welchen sich insbesondere eine Chrom-Nickel-Legierung eignet, das Kaltwalzen sollte dabei so duchgeführt werden, daß der verwendete Stahl bei der Reduzierung seiner Dicke zwar eine höhere Härte und eine höhere Festigkeit erhält, jedoch seine anfängliche Biegsamkeit beibehält. Insbesondere für die erwähnte Chrom-Nickel-Legierung wird erfindungsgemäß ein Kaltwalzen von einer Dicke von etwa 16 mm auf eine Dicke von etwa 2 mm empfohlen. Für die Herstellung der Grundkörper von Kegelrefinern wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung empfohlen, diese aus kaltgewalzten Stahlblechen herzustellen, aus welchen trapezfemige . Segmente ausgeschnitten oder ausgestanzt werden, die dann zu hohlkegelstumpfförmigen Segmenten verformt und dann miteinander verschweißt werden.

909834/02A9

.ψ. y

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigt:

Fig. 1 in Perspektivansicht die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Rotors fUr einen Kegelrefiner, bevor die Bemesserung aufgebracht ist,

Fig. 2 in Perspektivansicht den dem Rotor-Grundkörper nach Fig. 1 entsprechenden Stator-Grundkörper, gleichfalls bevor die Bemesserung aufgebracht ist,

Fig. 3 in Perspektivansicht den erfindungsgemäßen Grundkörper eines Scheibenfräsers, bevor die Bemesserung aufgebracht ist,

Fig. 4 in Perspektivansicht einen erfindungsgemäß bemesserten Rotor und einen bemesserten Stator, bei welchen die einzelnen Messer durch die Verwendung dieser Teile in einem Kegelrefiner einem starken Verschleiß unterworfen worden waren, zur Erläuterung der erfindungsgemäß ermöglichten Wiedergewinnung dieser Messer,

Fig. 5 erläuternde Darstellungen der unterschiedlichen GefUge, die sich stufenweise beim Niederwalzen von Stahl zur erfindungsgemäßen Herstellung der einzelnen Messer auftreten,

Fig. 6 Schaubilder zur Erläuterung des Härte- und des Zugfestigkeit-Anstiegs bei* Kaltwalzen für Stahl, welches Verfahren erfindungsgemäß fUr die Herstellung der einzelnen Messer vorgeschlagen wird,

Fig. 7-9 in Perspektivansichten die den Fig. 1-3 entsprechenden Teile im Zeitpunkt des Anschweißens der einzelnen Messer,

Fig. 10 - 12 Perspektivansichten von jeweils einem Rotor mit zugeordnetem Stator für einen Kegelrefiner zur Veranschaulichung der erfindungsgemäß ermöglichten unterschiedlichen Bemesserung dieser Teile,

- 8 -909834/0249

18Q8943

Fig. 13-18 Perspektivansicht bzw. Draufsicht unterschiedliche,

erfindungsgemäß ermöglichte Ausfuhrungen der Bemesserung der Scheiben von Scheihenrefinern, teilweise ein geschlossenes System, teilweise ein offenes System und teilweise ein geschlossenes und unterbrochenes System zeigend,

Fig. 19 u. 10 Schnittdarstellungen durch einen Kegel- bzw. durch einen Scheibenrefiner, und

Fig. 21 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Wechselwirkung von mittlerer Faserlänge und Hydradationsgrad des Faserstoffes während des Mahlvorganges in Refinern bekannter Ausführungsform.

FUr das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des bemesserten Stators und des gleichfalls bemesserten Rotors von Kegel- oder Scheibenrefinern für die Mahlung von Papierfaserstoffen ist der erste Verfahrensschritt in der Herstellung von kegeligen bzw. scheibenförmigen Grundkörpern zu erblicken. Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung werden diese Grundkörper für den Kegelrefiner-Stator und -rotor trapezförmigen Stahlplatten-Segmenten hergestellt, die einer spanlosen Formgebung unterworfen werden, um aus ihnen hohlkegel» stumpfförmige Mantelsegmente 1 bzw. 2, bestimmt für den Rotor gemäß Fig. 1 bzw. für den Stator gemäß Fig. 2, zu bilden. Die einzelnen Mantelsegmente werden dann durch Schweißraupen 3 zur 'Bildung eines kegeligen Körpers miteinander verbunden, dessen Konizität, wie ohne weiteres erkennbar, for die einzelnen Bauarten variiert werden kann» Um die Konizität dieser Refinerteile zu bewähren und sie vor einer Verformung während des Mahlvorganges zu schützen, kann der Rotor-Grundkörper mit zwei Ringkörpern A₁ 5 endseitig "iind ggfs. mit einem weiteren Ringkörper 7' (s· Fig. 19) inittig versteift sein, analog kann der Stator-Grundkörper mit Ringkörpern 6, 6' und 7 ver-

909834/0249

steift sein. Diese Ringkörper stehen mit den Oberflächen der Refinerteile in Berührung, welche mit keiner Bemesserung versehen werden, sie sind vorzugsweise mit den Grundkörpern fest verbunden, insbesondere verschweißt. Fig. 3 zeigt einen scheibenförmigen Grundkörper 8 für einen Scheibenrefiner, der mit einer zentralen Öffnung 9 versehen ist, dieser Grundkörper kann einstückig sein oder aus miteinander verschweißten Segmenten bestehen, wobei sich für ihn wie für die Grundkörper nach den Fig. 1 und 2 rostfreier Stahl oder Kohlenstoffstahl als Material am besten eignet. Um diesen scheibenförmigen Grundkrpern gleichfalls eine ausreichende Steifigkeit zu geben, kann ihre nicht mit einer Bemesserung zu versehende Oberfläche mittels einer geeigneten Auftragsschweißung versehen oder es kann in sonstiger Art und Weise eine entsprechende Versteifung vorgenommen werden.

Eine derartige Herstellung von Grundlörpern für die Refinerteile (Stator und Rotor) bringt gegenüber einem Gießvorgang den Vorteil nahezu vollständiger innerer Spannungsfreiheit neben dem Vorteil gleichmäßiger Wandstärke und dem Vorteil, daß mit Sicherheit jegliches Lecken vermieden werden kann. Außerdem kann bei einem Verschleiß der Bemesserung, deren erfindungsgemäße Aufbringung nachfolgend noch näher beschrieben werden wird, jeder Grundkörper einer Wiederverwertung zugeführt werden, was immerhin eine Materialersparnis in der Größenordnung zwischen 60 und 7Q^ bringt, denn es bedarf ledg)j.lich einer relativ einfachen Entfernung der verschliffenen Bemesserung beispielsweise durch Drehen,um aus den in Benutzung gestandenen Statoren und Rotoren beispielsweise nach Fig. 4 die Grundkörper nach den Fig. 1 und 2 wieder zu erhalten.

Bevor erfindungsgemäß die Bemesserung auf die wie vorbeschrieben hergestellten Grundkörper der Refinerteile aufgebracht wird, werden

- 10 -

909834/0249

diese Grundkörper spanabnehmend bearbeitet, .um ihre eine Oberfläche, auf welche die Bemesserung aufzubringen ist, gleichförmig zu glätten. Für das Aufbringen der Bemesserung werden nun erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte in Vorschlag gebracht.

Als Ausgangsmaterial für die einzelnen Messer wählt man rostfreien Stahl oder Kohlenstoffstahl und vorzugsweise eine Nickel-Chrom-Legierung. Insbesondere eignet sich eine Legierung etwa der folgenden Zusammensetzung: M- 19$ Cr, 7 ~ ?£ Ni, 2 - 3fc Ct₁ 0,07% C, 1% Mn, 1$ Si, 0₃07% P, 0,03^ S, Rest übliche edle Verunreinigungen. Es sei in diesem Zusammenhang allerdings vermerkt, daß sich selbstverständlich auch andere Legierungen für die Herstellung der einzelnen Messer eignen, diese Legierung ist nur beispielsweise deshalb aufgeführt, weil sie sich bei Berücksichtigung der einzelnen Faktoren bei der Mahlung von Papierstoffen wegen ihrer Härte in der Größenordnung von etwa 200 Grad Brinell und ihrer Zugfestigkeit in der Größenordnung von etwa 70,7 kg/mm für besonders vorteilhaft erwiesen hat. Die für die Bemesserung gewählte Legierung sollte also so beschaffen sein, daß sie einer speziellen Gestaltung des Mahlvorganges Rechnung trägt, und zwar unter Beachtung des wesentlichen Merkmals gemäß vorliegender Erfindung, daß durch Kaltwalzen ein Verdichten ihres Gefüges vorgenommen werden kann. Für die Herstellung der einzelnen Messer wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, aus dem gewählten Material zunächst Stangen einer bestimmten Dicke herzustellen und diese Dicke dann durch Kaltwalzen auf einen Bruchteil zu reduzieren. Bei einem solchen Kaltwalzen läßt sich beispielsweise bei der vorerwähnten Chrom-Nickel-Legierung eine Härtesteigerung auf etwa 400 Grad Brinell und gleichzeitig eine Erhöhung der Zugfestigkeit auf etwa 140,4 kg/mm erreichen, welche Materialeigenschaften für die Mahlung von Papierfaserstoffen für ausgezeichnet zu befinden sind, da sie die Vermeidung eines allzu raschen Ver-

- 11 -

909834/0249

-Tt--

schleißes der Bemesserung sicherstellen. In diesem Zusammenhang sei auf Fig. 5 verwiesen, wo das GefUge einer kaltgewalzten Stange in den einzelnen Verfahrensstufen schematisch dargestellt ist, wenn die Stange von einer Dicke von etwa 16 mm (Querschnitt 11) auf eine Dicke von etwa 2 mm (Querschnitt 14) niedergewalzt wird. Aus den graphischen Darstellungen gemäß Fig. 6 ist in diesem Zusammenhang erkennbar, daß dabei die Brinellhärte von etwa 200 Grad bei der Dicke von etwa 16 mm auf etwa 400 Grad bei der Dicke von etwa 2 mm erhöht wird und gleichzeitig die Zugfestigkeit von einem Wert von

2 2

etwa 70,7 kg/mm auf einen Wert von etwa 140,4 kg/mm , und zwar unter Beibehaltung der Biegsamkeit des Stahles. Materialeigenschaften wie diese lassen sich mittels des herkömmlichen Gießvorganges keinesfalls erreichen, und zwar weil beim Gießen thermische Bedingungen zu beachten sind, die das Material äußerst steif und bruechanfällig machen, und die nicht verhindern können, daß insbesondere die einzelnen Messer an ihren Oberflächen prös sind.

Die einzelnen, wie vorstehend beschrieben, durch ein Kaltwalzen vorbereiteten Messer werden nunmehr gemäß der Darstellung nach den Fig. 7-9 mit den geglätteten Oberflächen der vorbereiteten Grundkörper verbunden, und zwar vorzugsweise durch Schweißen, wobei sich eine Elektroschweißung mit Elektroden empfiehlt, die aus dem gleichen Material wie die Messer bestehen. FUr diese Verschweißung der einzelnen Messer 15 mit den Grundkörpern empfiehlt es sich, ihnen zuvor eine Anfasung zu geben, wie bei 17 angedeutet, um die an sie und an die Oberfläche der Grundkörper anzulegende Schweißraupe 16 nicht zu weit Über die Seitenfläche der Messer vorstehen zu lassen. Bei dem Verschweißen der einzelnen Messer mit den Grundkörpern ist wegen deren relativ kleiner Dicke auch darauf zu achten, daß es zu keinem Verwerfen der Grundkörper kommt, es empfiehlt sich daher, zum Erreichen einer geeigneten Temperaturverteilung die einzelnen

- 12 -

909834/0249

Messer Uberkreuz anzuschweißen, um dadurch örtliche Uberhitzungen zu vermeiden und die Temperatur gleichförmig auf einen Wert von maximal etwa 100 C zu halten. Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen das Anschweißen der einzelnen Messer an den kegeligen Rotor-Grundkörper bzw. Stator-Grundkörper eines Kegelrefiners,und Fig. 9 veranschaulicht das Anschweißen der einzelnen Messer an einen scheibenförmigen Grundkörper eines Scheibenrefiners.

Nachdem die Grundkörper mit ihrer Bemesserung versehen worden sind, werden sie mittels geeigneter Methoden einer Materialprüfung unter-

" zogen, bei welcher insbesondere.nachgeprüft wird, ob die Statoren und Rotoren lecksicher sind, ob die an die einzelnen Messer angelegten Schweißraupen eine ausreichte Festigkeit aufweisen, ob die Körper sich nicht verworfen haben usw. Überprüft werden also alle möglichen Fehlerquellen, die eventuell einen Einfluß auf den Mahlvorgang nehmen könnten. Ist diese überprüfung durchgeführt worden, dann wird die Bemesserung der Statoren und Rotoren spanabnehmend bearbeitet und anschließend erfolgt noch eine Reinigung der Mahlspalte vorzugsweise mittels Sandstrahlen, um dadurch eventuelle Schweißgrate zu entfernen. Abschließend erfolgt dann eine nochmalige überprüfung ihrer Rotationssymmetrie bei einer Drehzahl in der

" Größenordnung von etwa 3600 l/nin. und ggfs. ein Auswuchten.

Es bedarf in diesem Zusammenhang keines näheren Hinweises, daß analog des vorbeschriebenen Herstellungsverfahrens der Statoren und Rotoren von Refinern einer Wiederverwertung zugeführte Grundkörper nach dem erwähnten Glätten ihrer einen Oberfläche mit einer neuen Bemesserung versehen werden können, was gegenüber herkömmlichen Gieß· verfahren den Vorteil einer Materialersparnis in der Größenordnung zwischen 60 und 70% bringt, da die Bemesserung etwa 30$ des Gesamtgewichts eines Rotors bzw. Stators ausmacht.

- 13 -

909834/0249

Gegenüber sämtlichen vorbekannten Herstellungsverfahren bringt das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren insbesondere den ohne weiteres erkennbaren Vorteil, daß ohne große Schwierigkeiten die verschiedenartigsten Anordnungen und Formgebungen für die einzelnen Messer gewählt werden können, und daß insbesondere der Abstand zwischen den einzelnen Messern ohne Schwierigkeit in einem Maß reduziert werden kann, das mittels Gießen keines falls zu erreichen ist. Die Fig. 10-18 dgigen nur einige mögliche Anordnungen und Formgebungen von Messern der unterschiedlichsten Breiten und der unterschiedlichsten Größen des Mahlspaltes, wobei erkennbar ohne große Schwierigkeiten geschlossene Systeme, offene Systeme, Fließbremsen, Überläufe usw. geschaffen werden können, um damit den unterschiedlichsten Faktoren gerecht zu werden. Die Bemesserung kann also individuell gewählt werden, und es ist damit in einem zuvor nicht gekannten Ausmaße die Möglichkeit geschaffen, dem Faserstoff jedes erdenkliche Maß im Längen- und Dickenverhältnis, jeden erdenklichen Hydratationsgrad, jede erdenkliche Oberflächenentwicklung, Plastizität und andere Eigenschaften als Voraussetzung für eine Faserbindung im Papier und viele andere Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, Dichte, Saugfähigkeit, Luftdurchlässigkeit, Transparenz u.a. zu verleihen, um dadurch eine Vielzahl erwünschter Gefüge des Papierblattes zu gewährleisten.

Die Fig. 19 und 20 zeigen jeweils im Schnitt einen Kegelrefiner bzw. einen S_cheibenrefiner mit erfindungsgemäß hergestelltem Stator und zugeordnetem Rotor. Diese beiden Refinerteile sind im Betrieb des Refiners koaxial zueinander angeordnet und der Stator 19 umfaßt als feststehender Außenteil beim Kegelrefiner den drehenden Rotor Die einander zugewandten Oberflächen dieser beiden Refinerteile sind jeweils mit einer Bemesserung 15 versehen und ihr Grundkörper ist mit Ringkörpern 6, 6', 7 bzw. 4, 5, 7¹ versteift. Der Betrieb solcher Refiner kann als bekannt vorausgesetzt werden, weshalb es

- 14 909834/0249

diesbezüglich keiner näheren Ausführungen bedarf. Der Papierfaserstoff wird am kleineren Kegeldurchmesser eingeführt und tritt infolge hydraulischen Drucks und wachsender Zentrifugalkraft unter Ein fluß des zunehmenden Kegeldurchmessers am größeren Durchmesser wieder aus. Dieser Vorgang kann, falls erforderlich, mehrfach wiederholt werden, in welchem Zusammenhang nochmals zu erwähnen wäre, daß sich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren auch für die Herstellung von Kegelstoffmühlen eignet, die sich von solchen Kegelrefinern im äußeren Aufbau kaum unterscheiden, ein Unterschied liegt nur in der Kegeldrehzahl und in dem Anpreßdruck vor. Bei dem Schei-™ benrefiner nach Fig. 20 wird der Papierstoff koaxial eingeführt und wird dann zwischen den beiden bemesserten Scheiben 8 nach außen bewegt.

Neben den bereits erwähnten Vorteilen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gegenüber vorbekannten Herstellungsverfahren von Refinerteilen wären noch die folgenden wirtschaftlichen Vorteile aufzuführen. Es mag zwar den Anschein haben, daß das Anschweißen der einzelnen Messer an die geglätten Oberflächen von Statoren und Rotoren sowie die vorbereitenden Handlungen wie auch abschließende Materialprüfungen teurer kommen als das herkömmliche Gießen solcher Refinerteile. Wird diese Überlegung für eine einzige Ausführungsform einer Bemesserung der Refinerteile angestellt, dann kann man dieser Ansicht zustimmen. Berücksichtigt man jedoch die Vielzahl erwünschter Muster für die Bemesserung, dann ist ohne weiteres erkennbar, daß das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren gegenüber dem Gießen wesentlich billiger kommt, weil ja für das Gießen eine Vielzahl von Gießformen erst eindjnl hergestellt werden müssen und dann in jedem Einzelfall neue Gießbedingungen genauestens einzuhalten sind, werden diese nicht eingehalten, dann kommt es zu Ausschußware. Für kleinere Stückzahlen von unterschiedlichsten Mustern der Bemesserung

- 15 909834/0249

von Refinerteilen ist daher das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren dem herkömmlichem Gießen wirtschaftlich bei weitem Überlegen. Hinzu kommt, daß es mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ermöglicht wird, den etwa 70 Gew./jC ausmachenden Grundkörper einer Wiederverwertung zuzuführen, was beim Gießen nicht möglich ist, wo Grundkörper und Bemesserung einstückig sind. Hinsichtlich technischer Vorteile wäre zu vermerken, daß es erfindungsgemäß ermöglicht wird, den einzelnen Messern eine wesentlich größere Verschleißfestigkeit und Zugfestigkeit zu geben, gegenüber den gegossenen Messern weisen die erfindungsgeraäß an den Grundkörper angeschweißten Messer eine um etwa 5O^ vergrößerte Standfestigkeit auf. Aufgrund langer Versuchsreihen wurde dabei gefunden, daß sich fUr die einzelnen Messer insbesondere rostfreier Stahl und legierter Kohlenstoffstahl, -vorzugsweise eine Nickel-Chrom-Legierung, als Material eignet, wobei dann Bleche größerer Dicke zu Blechen mit stark reduzierter Dicke kalt niedergewalzt werden, um eine Härte von etwa 400 Grad Brinell und eine Zugfestigkeit von etwa 140 kg/mm zu erhalten, und zwar unter Beibehaltung der Biegsamkeit. Die aus einem derartig behandelten Material hergestellten Messer sind nach ihrem Verschweißen mit den Grundkörpern unter gesteuerten Temperaturbedingungen äußerst widerstandsfähig und weisen gegenüber den gegossenen Messern insbesondere den Vorteil auf, daß sie weniger leicht ausbrechen und daß ihre Oberflächen weniger pxös sind und in einem viel geringeren Maße zu einer Korrosion neigen. Die erfindungsgemäß hergestellte Bemesserung der Refinerteile gewährleistet daher eine optimal möglich erscheinende Mahlwirkung der einzelnen Messer, die, wie erwähnt, schneidend oder quetschend bzw. fibrillierend sein kann. Als technischer Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wäre auch noch die Vielzahl möglicher Muster der Bemesserung anzuführen. Welche Vorteile dies bringt sei unter Bezugnahme auf die graphische Darstellung gemäß Fig. 21 erläutert. Diese Fig.

- 16 -909834/0249

zeigt die Abhängigkeit zwischen der mittleren Faserlänge und dem Hydratationsgrad des Faserstoffes bei einem Mahlvorgang in vorbekannten Ausfuhrungsformen von Refinern. Aus der Darstellung ist eine nahezu konstant· Wechselbeziehung zwischen der Schneidwirkung und der Hydratation erkennbar, welche nur begrenzt variierbar ist durch eine Beeinflussung der Druckverhältnisse, der Fließrate und anderer Faktoren. Es ist nun aber bekannt, daß fUr die Papiererzeugung der Wunsch besteht, die Eigenschaften des Papiers in vielfacher Hinsiht zu variieren und diese Variierung wird nur dadurch ermöglicht, daß man den Mahlvorgang entsprechend beeinflußt. Die Art der Bemesserung oder Garnierung ist abhängig von der verwendeten Stoffart und den gewünschten Stoffeigenschaften. In einigen Fällen ist es erwünscht, eine hohe Hydratisierung und nur ein begrenztes Schneiden der Fasern zu erhalten, in anderen Fällen ist es wieder erwünscht, nur eine geringe Hydratisierung und ein starkes Schneiden der Fasern zu erhalten. Die Bemesserung der Refinerteile muß daher in jedem Einzelfall entsprechend gewählt werden. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht nun die Ausführung jedes denkbaren Musters der Bemesserung, d.h. die einzelnen Messer können gerade oder winklig ausgeführt werden, zwischen den einzelnen Messern können kontinuierliche oder unterbrochene Mahlspalte vorgesehen werden, usw. Außerdem bereitet es keine Schwierigkeiten, die einzelnen Messer selbst dann in sehr engem Abstand zueinander anzuordnen, wenn sie äußerst kleine Breiten aufweisen, es können also eine Vielzahl von Messer an die Grundkörper angeschweißt werden, wodurch die wirksame Fläche wesentlich vergrößert und damit u.U. erreicht werden kann, jdaß es nicht mehr erforderlich ist, das Fasermaterial mehrmalig durch einen Refiner passieren lassen zu mUssen. In technischer Hinsicht wäre auch noch auf die geschaffene Möglichkeit zu verweisen, Refinerteile mit einer verschlissenen Bemesserung auf einfache Art und Weise wieder zu verwerten, indem einfach die alte Bemesserung abdreht und den Grundman

909834/0249 " ¹⁷ "

TT- >

körper mit einer neuen Bemesserung versieht. Dieser Vorgang der Wiederverwertung ist für gegossene Refinerteile keinesfalls möglich, weil die verwendeten Gießformen nur ein einstückiges Gießen von Grundkörper und Bemesserung zulassen, bei einer verschlissenen Bemesserung waren daher die Refinerteile unbrauchbar. Auch wäre noch zu vermerken, abß für die Größenabmessungen solcher Refinerteile erfindungsgemäß keinerlei Grenzen gesetzt sind, was υ,α, zur Folge hat, daß der Schneidvorgang der einzelnen Fasern vollkommen von dem Hydratisierungsvorgang gelöst werden kann, und es demzufolge möglich ist, die verschiedenartigsten Papierfaserstoffe einem Mahlvorgang zu unterwerfen, um die verschiedenartigsten Stoffeigenschaften zu erhalten. In technischer Hinsicht weist also das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren gegenüber dem Gießen der Refinerteile gleichfalls zahlreiche Vorteile auf.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht auch eine Verbesserung der Betriebsbedingungen der Refiner, indem es ermöglicht werden kann, die wiieamen Mahlflächen dadurch wesentlich zu vergrößern, daß man die Anzahl der Messer durch Verringerung des Messerabstandes vergrößert. Gegenüber vorbekannten Refinern kann eine Leistungssteigerung in der Größenordnung von 30^ und mehr erzielt werden, wobei sich eine höhere Leistungssteigerung für geringere Messerbreiten ergibt. Je größer die Anzahl der Messer ist, desto größer ist die Anzahl der gemahlenen Fasern, es kann also erfindungsgemäß ermöglicht werden, daß unter Umständen ein mehrmaliges Passieren des Fasermaterials durch die Refiner unterbleiben kann.

909834/0249

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen des bemesserten Stators und des gleichfalls bemesserten Rotors von Kegel- oder Scheibenrefinern fUr die Mahlung von Papierfaserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß fUr die beiden Teile des Refiners zunächst je ein kegeliger oder scheibenförmiger Grundkörper glatter Oberfläche geformt oder hergestellt wird und daß dann mit den einander zugeordneten Oberflächen der beiden Grundkörper Messer einzeln verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Messer an die geglättete Oberfläche des Grundkörpers angeschweißt werden, wobei fUr eine gleichförmige Temperaturverteilung im Grundkörper durch ein Anschweißen der Messer Uberkreuz vorgesorgt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Messer aus kaltgewalztem rostfreiem Stahl oder legiertem Kohlenstoffstahl hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder kegelige Grundkörper fUr Kegelrefiner aus einem kaltgewalztem Stahlblech aus rostfreiem Stahl oder legiertem Kohlenstoffstahl hergestellt wird, aus welchem trapezförmige Segmente ausgeschnitten oder ausgestanzt werden, die dann zu hohlkegelstumpfförmigen Mantelsegmenten verformt und anschließend miteinander verschweißt werden.

909834/0249

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder kegelige Grundkörper mit mindestens einem Ringkörper versteift wird, der mit seiner nicht bemesserten Oberfläche fest verbunden wird.

6. Verfahren mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl fUr die einzelnen Messer auf eine solche, gegenüber seiner Ausgangsdicke wesentlich reduzierte Dicke kalt niedergewalzt wird, daß er gegenüber seiner Ausgangshärte und gegenüber seiner Ausgangsfestigkeit eine wesentlich erhöhte Härte und erhöhte Festigkeit unter Beibehaltung seiner Biegsamkeit erhält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Messer aus einer Chrom-Nickel-Legierung hergestellt werden und daß der Stahl von einer Dicke von etwa 16 mm auf eine Dicke von etwa 2 mm kalt niedergewalzt wird.

8. Verfahren mindestens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer vor ihrem Verschweißen mit den Grundkörpern der Refinerteile entlang der Kante angefast werden, entlang welcher die Schweißraupe anzubringen ist.

9. Verfahren mindestens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Messer durch Elektroschweißung unter Verwendung von Elektroden angeschweißt werden, welche aus demselben Material hergestellt sind wie die Messer.

909834/024

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die Refinerteile nach dem Aufbringen der Bemesserung auf den Grundkörper abschließend spanabnehmend bearbeitet werden.

11. Refiner mit zwei bemesserten Teilen (Rotor und Stator) fUr die Mahlung von Papierfaserstoffen, gekennzeichnet durch eine verschweißte Festlegung der einzelnen Messer an einem einstöckigen oder aus mehreren Teilen zusammengesetzten, ggfs. versteiften Grundkörper, wobei mindestens die Messer aus kaltgewalztem, rostfreiem Stahl oder legiertem Kohlenstoffstahl hergestellt sind und wobei sich das Muster der Bemesserung nach den erwünschten Eigenschaften des aufbereiteten Fasermaterials bestimmt.

12. Verfahren zur Wiederverwertung der Refinerteile, hergestellt gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, nach einem festgestellten Verschleiß der Bemesserung, dadurch gekennzeichnet, daß die verschlissene Bemesserung spanabnehmend abgetragen und daß dann auf die geglättete Oberfläche der Grundkörper eine neue Bemesserung aufgebracht wird.

834/0249

Leerseite