DE19955009C2 - Process for the production of sets for the mechanical processing of suspended fiber material - Google Patents
Process for the production of sets for the mechanical processing of suspended fiber materialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Garnituren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing sets according to the Preamble of claim 1.
Derart hergestellte Garnituren dienen der mechanischen Bearbeitung von suspendiertem Faserstoffmaterial. Damit ist vor allem das Mahlen von Papierfasern, also das Verändern von Fasereigenschaften, wie Länge, Flexibilität oder Oberfläche, gemeint. Garnituren werden z. B. in Mahlmaschinen - sogenannte Refiner - eingebaut. Dabei hat die Suspension in Refinern einen Feststoffgehalt von etwa 2-8%, in speziellen Maschinen auch darüber. Bei solchen Maschinen für höhere Stoffdichten spricht man z. B. von Hochkonsistenzrefinern, Dispergern oder Knetern. Übliche Maschinen haben mindestens einen Rotor und mindestens einen Stator mit entweder scheibenförmigen oder kegelförmigen Flächen, auf denen die Garnituren angebracht werden, so dass sich zwischen ihnen Spalte ausbilden können. Viele Garnituren weisen an den Arbeitsflächen Stege und Nuten auf, weshalb man auch von "Messer-Garnituren" spricht. Es ist bekannt, dass neben der Form solcher Stege auch das Material, aus dem sie bestehen, Auswirkungen auf die Bearbeitung des Faserstoffs hat.Sets produced in this way serve the mechanical processing of suspended Fibrous material. This is primarily the grinding of paper fibers, that is Changing fiber properties, such as length, flexibility or surface, meant. Sets are z. B. installed in grinding machines - so-called refiners. Doing the suspension in refiners has a solids content of about 2-8%, in particular Machines too. One speaks of such machines for higher consistency e.g. B. of high consistency refiners, dispersers or kneaders. Have usual machines at least one rotor and at least one stator with either disk-shaped ones or conical surfaces on which the trimmings are attached so that can form gaps between them. Many trimmings point to the work surfaces Ridges and grooves on, which is why one speaks of "knife sets". It is known that in addition to the shape of such webs, the material from which they are made Effects on the processing of the pulp.
Die Garnituren sind einem Verschleiß ausgesetzt und müssen daher in bestimmten Intervallen ersetzt werden. Der Verschleiß kann außerdem während der Lebensdauer dazu führen, dass sich die Bearbeitungswirkung ändert. Form und Oberfläche der Garnituren haben nämlich einen überragenden Einfluß auf den Bearbeitungseffekt.The sets are subject to wear and must therefore be used in certain Intervals to be replaced. Wear can also occur during its lifespan cause the machining effect to change. Shape and surface of the This is because sets have an outstanding influence on the machining effect.
Es ist daher verständlich, dass für die Entwicklung von Garnituren ein beträchtlicher Aufwand getrieben wird, der sich in der Gestaltung ihrer Form und in der Auswahl des Materials niederschlägt. Dabei hat es sich gezeigt, dass Materialien, die für die Bearbeitungselemente besonders geeignet sind, Eigenschaften haben, die bei ihrer Verwendung für den Grundkörper der Garnitur sehr problematisch sein können. It is therefore understandable that for the development of trimmings a considerable one Effort is driven, which is reflected in the design of their shape and in the selection of the Material. It has been shown that materials used for Machining elements are particularly suitable to have properties that are in their Use for the main body of the set can be very problematic.
Insbesondere betrifft das Materialien, die sehr hart und spröde sind, wie z. B. Keramik, und daher nicht die für den Grundkörper notwendige Zähigkeit aufweisen. Ferner sind solche Materialien relativ teuer und aufwendig in der Herstellung und lassen sich im Vergleich zu normalen metallischen Werkstoffen nur mit großem Aufwand bearbeiten.In particular, this relates to materials that are very hard and brittle, such as. B. ceramics, and therefore do not have the toughness necessary for the base body. Furthermore are such materials are relatively expensive and complex to manufacture and can be Machining compared to normal metallic materials only with great effort.
Der Grundkörper eines Bearbeitungswerkzeuges stellt die Verbindung der Bearbeitungselemente zu den übrigen Bauteilen, z. B. denen einer Mahlmaschine, her. Wegen der hohen Kräfte, die in einer solchen Mahlmaschine auftreten, werden an den Grundkörper besonders hohe Festigkeitsanforderungen gestellt. Es muß auch möglich sein, ihn sicher mit der Mahlmaschine zu befestigen, wozu z. B. hochverspannte Schrauben erforderlich sind. Wegen dieser Anforderungen ist ein besonders festes und zähes Material erforderlich.The basic body of a processing tool is the connection of the Machining elements to the other components, e.g. B. those of a grinder. Because of the high forces that occur in such a grinding machine, the Base body made particularly high demands on strength. It must also be possible be to fix it securely with the grinder, for which purpose. B. highly strained Screws are required. Because of these requirements is a particularly firm and tough material required.
Die US 4,531,681 zeigt eine sehr spezielle Mahlvorrichtung für das mechanische Bearbeiten von Papierfaserstoff. Die zum Mahlen benötigten Axialkräfte werden durch elastische Scheiben auf die eigentlichen Mahlgarnituren übertragen, wodurch eine optimale Positionierung der Mahlgarnituren erreicht werden soll. Diese Scheiben sind z. B. aus Federstahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff. Die Garnituren selbst bestehen aus einem anderen Material, wie Ni-Hard oder Keramik und sind z. B. mit Schrauben an den elastischen Scheiben befestigt.The US 4,531,681 shows a very special grinding device for the mechanical Editing paper pulp. The axial forces required for grinding are determined by transfer elastic discs to the actual grinding sets, creating a optimal positioning of the grinding sets should be achieved. These disks are e.g. B. from spring steel or glass fiber reinforced plastic. The sets themselves consist of another material, such as Ni-Hard or ceramic and are e.g. B. with Screws attached to the elastic washers.
Die DE-OS 24 11 712 beschreibt Mahlgarnituren, deren Elastizitätsmodul nur einen kleinen Bruchteil des bei Stahlgarnituren üblichen Wertes beträgt, wodurch eine spezielle Mahlwirkung erzeugt werden soll. Als Beispiel für ein solches Material ist glasfaserverstärkter Kunststoff genannt. Dieser Werkstoff ist relativ weich und hat sich für die Mahlung von Papierfasern nicht durchgesetzt.DE-OS 24 11 712 describes grinding sets, the modulus of elasticity of which is only one is a small fraction of the usual value for steel fittings, resulting in a special grinding effect is to be generated. An example of such a material is called glass fiber reinforced plastic. This material is relatively soft and has not enforced for the grinding of paper fibers.
Aus der DE 197 54 807 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Garnituren bekannt, bei dem diese aus getrennt hergestellten Teilen zusammengefügt werden. In dieser Publikation wird vorgeschlagen, das Bearbeitungselement durch Vulkanisieren an den Grundkörper zu binden. Es gibt Fälle, bei denen diese Art der Befestigung nicht optimal ist.DE 197 54 807 A1 discloses a method for producing sets, in which these are assembled from separately manufactured parts. In this Publication is proposed to vulcanize the machining element to the Tie body. There are cases where this type of attachment is not optimal is.
Bei den eingangs erwähnten mechanischen Bearbeitungsverfahren kommt es zu einer Erwärmung der Garnituren. Diese rührt von der hohen Energiedichte des Bearbeitungsvorganges her und ist z. B. besonders stark, wenn mit höheren Stoffdichten gemahlen wird. Es kann dann zu Beschädigungen der Garnitur kommen, wenn die verbundenen Materialien, z. B. Keramik und Chromstahl, ein unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten haben. Die besonders gut geeigneten Keramiksorten haben nämlich eine im Vergleich zu Chromstahl deutlich geringere Wärmeausdehnung. Dadurch kann die Bindung abreißen, was zu einem fatalen Garniturbruch führt. Zudem ist Keramik dieser Art recht spröde, so dass bei einer starren, flächigen Verbindung oder bei mehreren starren Befestigungspunkten durch Wärmedehnung Risse entstehen können.In the mechanical processing methods mentioned at the beginning there is a Heating of the sets. This is due to the high energy density of the Machining process ago and is z. B. particularly strong if with higher consistency is ground. The set may be damaged if the associated materials, e.g. B. ceramic and chrome steel, a different Have thermal expansion behavior. Have the most suitable types of ceramic namely a significantly lower thermal expansion compared to chrome steel. This can tear the bond, which leads to a fatal breakage of the clothing. In addition Ceramics of this type are quite brittle, so that with a rigid, flat connection or if there are several rigid attachment points, cracks may form due to thermal expansion can.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von Garnituren so zu gestalten, dass für die Bearbeitungselemente besonders geeignete spröde Materialien verwendet werden können, und dass die Garnituren unempfindlich gegen Erwärmung sind.The invention has for its object the method for the production of trimmings to be designed so that brittle materials that are particularly suitable for the machining elements Materials can be used and that the trimmings are insensitive to Are warming.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1 solved.
Bei den Herstellungsverfahren dieser Art wird also - wie an sich bekannt - für die Bearbeitungselemente ein anderer Werkstoff verwendet als für den Grundkörper. Das hat den wesentlichen Vorteil, dass die Materialauswahl für die Bearbeitungselemente abgestimmt werden kann auf die gewünschte Bearbeitungstechnologie, während für den Grundkörper ein Material von hoher Festigkeit und Zähigkeit verwendet wird. Kunststoffmaterial erhält durch eingelagerte Kohlefasern eine hohe Festigkeit und Zähigkeit. Diese Eigenschaften lassen sich mit besonderem Vorteil zur Lösung der gestellten Aufgabe nutzen, wenn sein Wärmeausdehnungsverhalten auf das des für die Bearbeitungselemente bevorzugten Materials abgestimmt wird. Die Veränderung und damit Einstellung des Wärmeausdehnungsverhaltens von kohlefaserverstärktem Kunststoff ist ohne weiteres möglich. Wärmeausdehnungskoeffizienten können "hineinkonstruiert" werden, auf Wunsch sogar differenziert in verschiedenen Richtungen. Es gibt auch glasfaserverstärkte Kunststoffe, deren Eigenschaften sich entsprechend den hier gestellten Anforderungen einstellen lassen.In the manufacturing process of this type - as is known per se - for Machining elements used a different material than for the base body. The has the main advantage that the material selection for the machining elements can be tailored to the desired machining technology, while for the Base body a material of high strength and toughness is used. Plastic material is given high strength and by carbon fibers Toughness. These properties can be used to solve the problems with particular advantage use task if its thermal expansion behavior to that of the Machining elements of preferred material is coordinated. The change and thus adjusting the thermal expansion behavior of carbon fiber reinforced Plastic is easily possible. Thermal expansion coefficient can can be "built in", if desired even differentiated into different ones Directions. There are also glass fiber reinforced plastics, the properties of which differ according to the requirements set here.
Erfindungsgemäß hergestellte Garnituren haben zeitlich konstante Oberflächeneigenschaften und sind hochverschleißfest, mechanisch robust, thermisch unempfindlich sowie leicht von Gewicht.Trimmings produced according to the invention have constant time Surface properties and are highly wear-resistant, mechanically robust, thermal insensitive and light in weight.
Anzumerken ist, dass es Keramikstoffe gibt, deren Wärmeausdehnungsverhalten auf das von Stahl, z. B. von für den Grundkörper geeigneten Chromstahl, abgestimmt werden kann. Solche Stoffe erfüllen aber die technischen und wirtschaftlichen Anforderungen weniger gut, die an das Bearbeitungselement gestellt werden.It should be noted that there are ceramics whose thermal expansion behavior corresponds to that of steel, e.g. B. of suitable for the base body chrome steel can. However, such substances meet the technical and economic requirements less good that are placed on the processing element.
Die Erfindung wird erläutert anhand von schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:The invention is explained with reference to schematic drawings. Show:
Fig. 1 perspektivisch: Eine erfindungsgemäß hergestellte Garnitur; Fig. 1 in perspective: A set produced by this invention;
Fig. 2 eine erfindungsgemäß hergestellte Garnitur in geschnittener Seitenansicht; Figure 2 is a sectional side view of a set made according to the invention.
Fig. 3 eine typische Mahlgarnitur in Aufsicht; Fig. 3 shows a typical grinding set in plan view;
Fig. 4 und 5 perspektivisch: Weitere erfindungsgemäß hergestellte Garnituren. FIGS. 4 and 5 in perspective: Other sets produced by this invention.
Fig. 1 zeigt den Grundkörper 1 mit einem damit verbundenen Bearbeitungselement 2. Die Leisten 5 des Bearbeitungselementes 2 stehen um den Überstand c hervor und haben eine Vielzahl von Stirnflächen 11, wodurch eine Mahlgarnitur entsteht, die auch als Messergarnitur bezeichnet wird. An der Kontaktfläche 3 des Bearbeitungselementes 2 und der Kontaktfläche 4 des Grundkörpers 1 wurde eine kraftschlüssige Verbindung, z. B. durch Kleben hergestellt. Die so gebildete relativ dünne Klebeschicht ist sehr fest und weitgehend starr, d. h. sie ist nicht so elastisch, dass sie allein die Wärmedehnungen ausgleichen könnte. Fig. 1 shows the basic body 1 with an associated processing element 2. The strips 5 of the processing element 2 protrude from the projection c and have a large number of end faces 11 , which results in a grinding set, which is also referred to as a knife set. At the contact surface 3 of the processing element 2 and the contact surface 4 of the base body 1 , a positive connection, for. B. produced by gluing. The relatively thin adhesive layer formed in this way is very strong and largely rigid, ie it is not so elastic that it alone could compensate for the thermal expansions.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Garnitur in Seitenansicht. Man erkennt den geschnittenen Grundkörper 1 mit dem darauf befestigten Bearbeitungselement 2, das mit verschiedenen langen Leisten 5 versehen ist. Die kürzere ist geschnitten gezeichnet. Der Grundkörper 1 ist durch lösbare Verbindungselemente 10 am Rotor 8 der Mahlmaschine befestigt, welcher wiederum durch die Welle 9 angetrieben wird. Selbstverständlich können die nach dem Verfahren hergestellten Garnituren auch an einem Stator befestigt sein. Fig. 2 shows a similar set in side view. One can see the cut basic body 1 with the processing element 2 fastened thereon, which is provided with various long strips 5 . The shorter one is cut. The base body 1 is fastened to the rotor 8 of the grinding machine by releasable connecting elements 10 , which in turn is driven by the shaft 9 . Of course, the sets produced by the method can also be attached to a stator.
Eine typische Mahlgarnitur zeigt Fig. 3 in Aufsicht. Auf dem kreisringförmigen Grundkörper 1 befinden sich segmentförmige Bearbeitungselemente 2. A typical grinding set is shown in FIG. 3 in plan view. Segment-shaped machining elements 2 are located on the annular base body 1 .
Diese tragen Leisten 5 mit der Breite b, sind geradlinig und zum Teil unterschiedlich lang. Es sind auch gebogene oder stärker gegen den Radius schräg gestellte Leisten vorstellbar. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch anwendbar, wenn keine mit Leisten versehenen Bearbeitungselemente, sondern - wie in Fig. 4 gezeigt - Bearbeitungselemente 2' mit Stirnflächen 11', die eine abrasiv poröse Oberfläche aufweisen, eingesetzt werden sollen.These wear strips 5 with the width b, are straight and sometimes of different lengths. Curved or more obliquely inclined bars are also conceivable. The method according to the invention can also be used if no machining elements provided with strips, but rather - as shown in FIG. 4 - machining elements 2 'with end faces 11 ' which have an abrasively porous surface are to be used.
Im in Fig. 5 gezeigten Beispiel sind im Grundkörper 1' Ausnehmungen 6 eingearbeitet, in die komplementäre Erhebungen 7 des Bearbeitungselementes 2' so hineinpassen, dass auf einer Seite ein Anschlag entsteht (linkes Beispiel). Dadurch kann vor dem Verbinden eine exakte Positionierung des Bearbeitungselementes erfolgen und die Festigkeit der Verbindung erhöht werden. Andere Erhebungen 7' können auch die Ausnehmungen 6' ausfüllen und z. B. in den Kunststoff des Grundkörpers mit eingegossen werden.In the example shown in FIG. 5, recesses 6 are machined into the base body 1 , into which complementary elevations 7 of the processing element 2 'fit such that a stop is formed on one side (left example). As a result, the machining element can be positioned exactly before the connection and the strength of the connection can be increased. Other surveys 7 'can also fill the recesses 6 ' and z. B. be cast in the plastic of the base body.
Vorstellbar sind weitere Möglichkeiten, um einen festen Verbund zwischen Bearbeitungselement und Grundkörper herzustellen. Alternativ oder zusätzlich zu einer flächigen, also kraftschlüssen Verbindung kann eine Mehrzahl von Befestigungselementen, die über die Kontaktfläche verteilt sind, mit Formschluss die beiden Teile miteinander verbinden. Ist ihre Anzahl groß genug, dann können die Kräfte gleichmäßig auf das spröde Bearbeitungselement übertragen werden. Die erfindungsgemäße Herstellung der Garnituren ermöglicht es auch, dass die Fügepartner bei der Aushärtung des Kunststoffes miteinander verbunden werden.Further possibilities are conceivable to establish a firm bond between Manufacture machining element and body. Alternatively or in addition to one two-dimensional, ie non-positive connection can be a plurality of Fastening elements, which are distributed over the contact surface, with positive locking Connect the two parts together. If their number is large enough, the forces can be transferred evenly to the brittle processing element. The Production of the sets according to the invention also enables the joining partners are connected to each other when the plastic hardens.
Claims (16)
insbesondere Mahlen von suspendiertem Faserstoff, die sich zusammensetzen aus mindestens einem Grundkörper (1, 1') und
mindestens einem bei Betrieb der Garnitur von der Faserstoffsuspension benetzten Bearbeitungselement (2, 2'), das zumindest überwiegend aus Keramikmaterial besteht,
wobei Bearbeitungselemente (2, 2') und Grundkörper (1, 1') aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und
wobei Bearbeitungselement (2, 2') und Grundkörper (1, 1') getrennt voneinander hergestellt und dann an ihren Kontaktflächen (3, 4) starr miteinander verbunden werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Grundkörper (1, 1') aus einem Material hergestellt wird, dessen Wärmeausdehnungsverhalten dem des Bearbeitungselementes (2, 2') in etwa gleicht.1. Process for the production of sets for mechanical processing,
in particular grinding of suspended fiber material, which is composed of at least one base body ( 1 , 1 ') and
at least one processing element ( 2 , 2 ') wetted by the fiber suspension when the clothing is in operation and which consists at least predominantly of ceramic material,
wherein processing elements ( 2 , 2 ') and base body ( 1 , 1 ') consist of different materials and
the machining element ( 2 , 2 ') and the base body ( 1 , 1 ') being produced separately from one another and then rigidly connected to one another at their contact surfaces ( 3 , 4 ),
characterized by
that the base body ( 1 , 1 ') is made of a material whose thermal expansion behavior is approximately the same as that of the machining element ( 2 , 2 ').
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