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WO2011107339A1 - Verfahren zur mahlung von wässrig suspendierten zellstofffasern sowie mahlgarnituren zu seiner durchführung - Google Patents

Verfahren zur mahlung von wässrig suspendierten zellstofffasern sowie mahlgarnituren zu seiner durchführung Download PDF

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Publication number
WO2011107339A1
WO2011107339A1 PCT/EP2011/052089 EP2011052089W WO2011107339A1 WO 2011107339 A1 WO2011107339 A1 WO 2011107339A1 EP 2011052089 W EP2011052089 W EP 2011052089W WO 2011107339 A1 WO2011107339 A1 WO 2011107339A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
grinding
mahlleisten
grooves
angle
edges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/052089
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Waltner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of WO2011107339A1 publication Critical patent/WO2011107339A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D21D1/30—Disc mills
    • D21D1/306—Discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C7/00—Crushing or disintegrating by disc mills
    • B02C7/02—Crushing or disintegrating by disc mills with coaxial discs
    • B02C7/06—Crushing or disintegrating by disc mills with coaxial discs with horizontal axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C7/00—Crushing or disintegrating by disc mills
    • B02C7/11—Details
    • B02C7/12—Shape or construction of discs

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • Refiner sets for grinding pulp fibers with grinding bars and grooves in between are e.g. known from DE 10 2005 004 344 A1.
  • the invention is based on the object to provide a method for pulp grinding, with which it is possible to carry out the grinding economically, in particular with lower energy consumption and low wear on the grinding tools.
  • the claims 6 to 20 each describe particularly suitable for the process Mahlgarnituren. With the aid of the invention it is possible to guide the suspension through the grinding area of the grinding device (refiner) with less hydraulic losses.
  • the grinding surfaces of the grinding sets used are both in terms of grinding technology and in terms of their hydraulic properties optimized.
  • the grinding surface is the area of a Mahlgarnitur on which the Mahlleisten and grooves are, often a part of the clothing surface for the attachment of fasteners, usually screws, is kept free. In these parts that are not calculated for the grinding surface, the features according to the invention need not necessarily be fulfilled.
  • the grooves located between the milling strips serve as flow channels for the transport of the fiber suspension.
  • the groove width is the shortest distance between two adjacent Mahlleisten, so it is approximately perpendicular to the longitudinal extent of the groove. If the grooves on the grinding surfaces from the suspension inlet to the suspension outlet run continuously, without sudden change in the groove direction and without sudden change in the groove width, the flow of the fiber suspension to be ground can be performed with low hydraulic losses.
  • the available grinding surface can be optimally utilized, that is to say a maximum number of grinding bars can be accommodated on the grinding surface.
  • the length and number of grinding bars (knives) as well as the speed at which these are moved past each other have a great influence on the milling effect, since these parameters determine the secondary edge length, eg in Ws / km
  • a higher secondary edge length results in a lower specific edge load and vice versa
  • the specific edge load affects the grinding technology to the extent that the grinding becomes gentler with lower specific edge load, which in many cases, especially A high secondary edge length is obtained when grinding sets are used which have as many and as long as possible grinding strips Such a measure can be carried out particularly advantageously in an advantageous embodiment of the invention s.
  • the cutting angle is the angle in which the mutually moving grinding edges (ie of rotor and stator) meet.
  • a larger cutting angle leads to a gentler grinding than a smaller one. If fittings are used in which the cutting angle increases from radially inward to radially outward, then this can be adapted to the grinding state of the fibrous material located at this point.
  • the method can therefore be designed advantageously so that already more fully ground pulp is ground with a larger cutting angle, as less ground.
  • this course of the cutting angle ensures that with increasing radially outward encounter speed of Mahlleisten and the cutting angle is greater.
  • Fig. 1 the implementation of the method using the example of a Scheibenrefiners
  • Fig. 2 a typical grinding set from the prior art
  • Fig. 3-8 each a special embodiment of the invention
  • FIG. 9 shows a fitting ring composed of four grinding segments
  • Fig. 10 Parts of adjacent grinding segments in a perspective view.
  • the method according to the invention can be carried out in a grinding device, as shown schematically in section in FIG.
  • a stator 8 On a stator 8 is a Mahlgarnitur 1 and on a rotor 9, a grinding set 2 releasably secured by means of screws 12.
  • the sets For the screws 12, the sets have 1 and 2 screw holes 10.
  • the Mahlgarnituren 1 and 2 are Knife sets, which are provided with Mahlleisten 3, which can be seen for example in Figs. 3, 7 and 8 in plan view.
  • the suspension S to be milled passes through the center of the stator 8 in and between the grinding sets 1 and 2.
  • the axial distance between the grinding sets 1 and 2 is greatly exaggerated. In operation, it is only fractions of a millimeter.
  • the suspension S passes through the cooperating Mahlgarnituren 1 and 2, exits at the outlet side again, collects in the annular space 15 and leaves this as a ground suspension S ' via a corresponding nozzle.
  • the rotor 9 is driven by a shaft 1 1, on the axis of rotation of the centers M of Mahlgarnituren 1 and 2 are. Not shown are the means known per se, with which a force is generated to press the two Mahlgarnituren against each other.
  • FIG. 1 A typical prior art refiner is shown in FIG.
  • the grinding bars 4, 4 ' and 4 " and grooves 7 ' are straight and have a constant width
  • the angle of attack ⁇ lies between the grinding edge and the radius R defined by the center M. It is important for the cutting angle.
  • Adjacent grinding bars 4 are sector-wise In order to compensate for this at least partially, the grinding bars 4 ' in the adjacent sector (drawn on the left) are not parallel to the grinding bars 4 of the sector drawn on the right but are inclined to them
  • the skewing of the sectors relative to one another approximately corresponds to the offset angle ⁇ around which adjacent sectors are arranged rotated about the center M.
  • FIG. 3 shows a grinding set suitable for the method according to the invention without a scale drawing being present.
  • the Mahlleisten 3 are executed in a curved shape, and adjacent Mahlleisten 3 rotated by the offset angle ⁇ to the center M against each other.
  • Grooves 7 and grinding strips 3 can be designed in the following way:
  • the groove width N1, N2 and N3 is constant over the entire length, so that a flow channel with a constant flow cross-section is formed.
  • the Mahlleisten 3 are of different lengths over their length.
  • the groove widths vary over the groove length, in particular so that the groove width N1 at the inlet 5 is equal to the groove width N3 at the outlet 6, while the groove widths N2 are larger at the points lying therebetween. As a result, the flow can be slowed down there. It is from
  • the grooves 7 on the grinding surface have a groove width N1 or N2 or N3 between 2 and 8 mm, preferably between 2 and 5 mm.
  • the groove width N1 at the inlet 5 and the groove width N3 at the outlet 6 are each about 2.5 mm, while at one point in between the groove width N2 with about 3.5 mm has the largest value.
  • Bar width B1 is the same size as bar width B2, as well as the values in between.
  • the groove depth T is advantageously between 2 and 20 mm (see Fig. 1).
  • the cross section of the grinding bars 3 and grooves 7 is generally rectangular, although there are other shapes. For better clarity, some Mahlleisten 3 are cut, so drawn with a hatch. If the grinding set drawn in FIG. 3 is used on a rotor, as a rule the direction of rotation 14 is indicated as shown here. The grinding edges (cut edges) are then in this illustration on the left side of the grinding bars 3. As already mentioned, the cutting angle in milling process of this kind is an essential parameter. Fig.
  • the angle of attack and thus the cutting angle on a circumferential line is constant, which is a great advantage over the prior art shown in FIG.
  • a small deviation can be allowed, that is to say that then the angle of the rotary arrangement deviates up to a maximum of 3 degrees, preferably a maximum of 1 degree, from the respective offset angle ⁇ ,
  • the shape of the grinding bar 3 is in Fig. 3 to 5 is selected as a circular arc. There are also other bow shapes appropriate, whereby the variation of the cutting angle receives another degree of freedom. So z. B. offer an elliptical shape of Mahlleisten 3 'of FIG. 6 advantages, especially because a longer grinding edge is possible, also in each case at the same angles of attack a1 and a3 (see Fig. 5) in the inlet 5 or outlet 6. Longer grinding edges may be desirable to increase the secondary edge length.
  • the ellipse used (center line ME) lies with its smaller radius of curvature in the vicinity of the inlet 5.
  • Mahlgarnituren are produced as segments and only in the refiner to circular rings composed.
  • the segment boundaries 13 and 13 ' as shown in FIGS. 3, 7, 8 and 9, are advantageously adapted to the respectively closest grinding bars 3 or grooves 7, so that they run in the same direction as this one.
  • Fig. 9 illustrates a garnish ring composed of four 90-degree segments with their segment boundaries 13 and 13 'designed in the manner described.
  • Fig. 8 shows that the benefits of adapted to the grooves or Mahlleisten sector boundaries 13 and 13 ' even with Mahlgarnituren with straight milling strips 3 " and grooves 7 ' can be realized if their angle of attack ⁇ is greater than zero, in this case, for example, 45 degrees. Neighboring grinding strips 3 " are each rotated by the offset angle ⁇ relative to one another.
  • the example shown has through grooves 7 ' , here with a constant groove width.
  • 10 is a perspective view of parts of two adjacent refining segments in the region of the inlet 5 of a clothing ring. Grinding bars 3, grooves 7 and segment boundaries 13 and 13 ' are designed in a circular arc. The left-hand segment terminates at the segment boundary 13 ' visible here with a projection which serves to form a groove 7, wherein its width 15 can also be smaller than the desired groove width N1. This may have its meaning in that z. B. also the adjacent refining segment with a groove-forming projection terminates (not realized here), or that the refining segments are to be mounted with a distance 16. This distance 16, which is here greatly exaggerated for clarity, has the advantage that the surfaces at the segment boundaries 13 and 13 'are less complicated to work with, since they do not have to be precisely fitting.
  • the grinding bars 3 and grooves 7 extend as far as the inner edge of the clothing in order to utilize the grinding surface as far as possible.
  • the peripheral speed is the lowest here.
  • the suitable for the process sets or grinding segments are z. B. made of alloyed chrome steel. They can be poured. The grooves can also be milled, especially with small groove widths. The surface is usually smooth, but also roughened surfaces are conceivable.

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Abstract

Das Verfahren dient zur Mahlung von Zellstofffasern, die in wässriger Suspension zwischen Mahlleisten (3) geführt werden, die sich auf den Mahlflächen von Mahlgarnituren befinden. Diese sind entweder auf einem Rotor oder einem Stator befestigt. In bevorzugten Ausführungen sind die Mahlleisten (3) mit gebogenen Mahlkanten versehen und haben die dazwischen liegenden Nuten (7) weder Querverbindung zu benachbarten Nuten (7) noch sprunghafte Änderung der Nutrichtung oder sprunghafte Änderung der Nutbreite (N1, N2, N3). Durch die Erfindung werden mahltechnologische und ökonomische Vorteile erzielt.

Description

Verfahren zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern sowie Mahlgarnituren zu seiner Durchführung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Seit langem ist bekannt, dass Zellstofffasern, d. h. Frischzellstoff- oder Altpapierfasern, gemahlen werden, damit das später daraus hergestellte Papier die gewünschten Eigenschaften, insbesondere Festigkeiten, Formation und Oberfläche, aufweist. Mahlverfahren der hier betrachteten Art benutzen Mahlwerkzeuge, die mit als Messer bezeichneten Leisten versehen sind. Die entsprechenden Maschinen werden zumeist Mahlrefiner genannt. Bei den Mahlwerkzeugen spricht man von Garnituren.
Refinergarnituren zur Mahlung von Zellstofffasern mit Mahlleisten und dazwischen liegende Nuten sind z.B. aus der DE 10 2005 004 344 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Zellstoffmahlung zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Mahlung ökonomisch, insbesondere mit geringerem Energiebedarf und geringem Verschleiß an den Mahlwerkzeugen durchzuführen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Merkmale gelöst.
Die Ansprüche 6 bis 20 beschreiben jeweils für das Verfahren besonders geeignete Mahlgarnituren. Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, die Suspension mit weniger hydraulischen Verlusten durch den Mahlbereich der Mahlvorrichtung (Refiner) zu führen. Insbesondere werden die Mahlflächen der verwendeten Mahlgarnituren sowohl bezüglich der Mahltechnologie als auch bezüglich ihrer hydraulischen Eigenschaften optimiert. Die Mahlfläche ist der Bereich einer Mahlgarnitur, auf dem sich die Mahlleisten und Nuten befinden, wobei oft ein Teil der Garniturfläche für die Anbringung von Befestigungsmitteln, zumeist Schrauben, freigehalten wird. In diesen also nicht zur Mahlfläche gerechneten Teilen müssen die erfindungsgemäßen Merkmale nicht unbedingt erfüllt sein. Bei der Mahlung dienen die zwischen den Mahlleisten liegenden Nuten als Strömungskanäle für den Transport der Fasersuspension. Die Nutbreite ist dabei der kürzeste Abstand zwischen zwei benachbarten Mahlleisten, liegt also etwa senkrecht zur Längserstreckung der Nut. Wenn die Nuten auf den Mahlflächen vom Suspensionseintritt bis zum Suspensionsaustritt ununterbrochen, ohne sprunghafte Änderung der Nutrichtung sowie ohne sprunghafte Änderung der Nutbreite verlaufen, so kann die Strömung der zu mahlenden Fasersuspension mit geringen hydraulischen Verlusten geführt werden.
Durch die Erfindung lässt sich die zur Verfügung stehende Mahlfläche optimal ausnutzen, das heißt eine maximale Anzahl von Mahlleisten kann auf der Mahlfläche untergebracht werden. Es ist bekannt, dass Länge und Anzahl der Mahlleisten („Messer") sowie die Geschwindigkeit, mit der diese aneinander vorbei bewegt werden, einen großen Einfluss auf die Mahlwirkung haben, da diese Parameter die sekundliche Kantenlänge bestimmen. Diese wird z.B. in Ws/km angegeben. Bei gleicher mit einer Mahlvorrichtung (Refiner) übertragener Mahlleistung führt eine höhere sekundliche Kantenlänge zu einer geringeren spezifischen Kantenbelastung und umgekehrt. Die spezifische Kantenbelastung beeinflusst die Mahltechnologie dahingehend, dass bei geringerer spezifischer Kantenbelastung die Mahlung schonender wird, was in vielen Fällen, insbesondere bei der bei der Herstellung von Karton und Verpackungspapieren angestrebt wird. Eine hohe sekundliche Kantenlänge ergibt sich, wenn Mahlgarnituren verwendet werden, die möglichst viele und möglichst lange Mahlleisten aufweisen. Eine solche Maßnahme lässt sich in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besonders günstig durchführen. Bekanntlich besteht auch ein Zusammenhang zwischen dem Schnittwinkel und der erreichten Mahlwirkung. Der Schnittwinkel ist der Winkel in dem sich die gegeneinander bewegten Mahl kanten (also von Rotor und Stator) begegnen. Dabei führt im Allgemeinen ein größerer Schnittwinkel zu einer schonenderen Mahlung als ein kleinerer. Werden Garnituren verwendet, bei denen sich der Schnittwinkel von radial innen nach radial außen vergrößert, so kann dieser dem Mahlzustand des sich an dieser Stelle befindenden Faserstoffes angepasst werden. Das Verfahren kann daher mit Vorteil so gestaltet werden, dass bereits stärker ausgemahlener Faserstoff mit einem größeren Schnittwinkel gemahlen wird, als weniger ausgemahlener. Darüberhinaus sorgt dieser Verlauf des Schnittwinkels dafür, dass mit nach radial außen hin zunehmender Begegnungsgeschwindigkeit der Mahlleisten auch der Schnittwinkel größer ist. Durch weitere Ausgestaltungen der verwendeten Mahlgarnituren lassen sich also mahltechnologische Vorteile erzielen, insbesondere was die Nutzung des Festigkeitspotenzials der Fasern durch schonende Mahlung betrifft.
Die Erfindung wird erläutert an Hand von schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 : die Durchführung des Verfahrens am Beispiel eines Scheibenrefiners;
Fig. 2: eine typische Mahlgarnitur aus dem Stand der Technik;
Fig. 3-8: jeweils eine spezielle Ausgestaltung von erfindungsgemäßen
Mahlgarnituren;
Fig. 9: einen aus vier Mahlsegmenten zusammengesetzten Garniturring;
Fig. 10: Teile benachbarter Mahlsegmente in perspektivischer Ansicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Mahlvorrichtung durchgeführt werden, wie sie in Fig. 1 schematisch im Schnitt dargestellt ist. Auf einem Stator 8 ist eine Mahlgarnitur 1 und auf einem Rotor 9 eine Mahlgarnitur 2 lösbar mit Hilfe von Schrauben 12 befestigt. Für die Schrauben 12 weisen die Garnituren 1 und 2 Schraubenlöcher 10 auf. Bei den Mahlgarnituren 1 und 2 handelt es sich um Messergarnituren, welche mit Mahlleisten 3 versehen sind, die z.B. in den Fig. 3, 7 und 8 in Draufsicht zu sehen sind. Die zu mahlende Suspension S gelangt bei dem hier gezeigten Beispiel durch das Zentrum des Stators 8 in und zwischen die Mahlgarnituren 1 und 2. Bei dieser Darstellung ist der axiale Abstand, den die Mahlgarnituren 1 und 2 voneinander haben, stark übertrieben dargestellt. Im Betrieb beträgt er nur Bruchteile von Millimetern. Die Suspension S passiert die zusammenwirkenden Mahlgarnituren 1 und 2, tritt an der Ablaufseite wieder aus, sammelt sich im Ringraum 15 und verlässt diesen als gemahlene Suspension S' über einen entsprechenden Stutzen. Der Rotor 9 wird durch eine Welle 1 1 angetrieben, auf deren Drehachse die Mittelpunkte M der Mahlgarnituren 1 bzw. 2 liegen. Nicht dargestellt sind die an sich bekannten Mittel, mit denen eine Kraft erzeugt wird, um die beiden Mahlgarnituren gegeneinander zu drücken.
Eine typische Mahlgarnitur aus dem Stand der Technik ist in Fig. 2 dargestellt. Die Mahlleisten 4, 4' und 4" und Nuten 7' verlaufen gerade und haben eine konstante Breite. Der Anstellwinkel α liegt zwischen der Mahlkante und dem durch den Mittelpunkt M gelegten Radius R. Er ist für den Schnittwinkel wichtig. Benachbarte Mahlleisten 4 sind sektorweise zueinander parallel, wodurch sich der Anstellwinkel α von Mahlleiste zu Mahlleiste ändert. Um das wenigstens teilweise auszugleichen, sind die Mahlleisten 4' im benachbarten (links gezeichneten) Sektor nicht parallel zu den Mahlleisten 4 des rechts gezeichneten Sektors sondern stehen schräg zu diesen. Dadurch ändert sich die Nutrichtung an den Sektorengrenzen sprunghaft. Die Schrägstellung der Sektoren zueinander entspricht etwa dem Versatzwinkel γ, um den benachbarte Sektoren um den Mittelpunkt M gedreht angeordnet sind. Damit zwischen benachbarten Abschnitten keine zu großen mahlleistenfreie Zwischenräume entstehen, sind dort verkürzte Mahlleisten 4" eingefügt.
Fig. 3 zeigt eine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Mahlgarnitur ohne dass eine maßstäbliche Zeichnung vorliegt. Dabei sind hier die Mahlleisten 3 in einer gebogenen Form ausgeführt, und benachbarte Mahlleisten 3 durch den Versatzwinkel γ um den Mittelpunkt M gegeneinander gedreht. Zwischen den durchweg gleich langen Mahlleisten 3 befinden sich Nuten 7, die als Strömungskanäle für die Suspension S dienen. Sie verlaufen hier auf der Mahlfläche mit besonderem Vorteil ohne Unterbrechung und ohne Querverbindung zu benachbarten Nuten vom Zulauf 5 bis zum Auslauf 6, sowie ohne sprunghafte Änderung der Nutrichtung oder sprunghafte Änderung der Nutbreite.
Nuten 7 und Mahlleisten 3 können auf folgende Art gestaltet werden:
1 . Die Nutbreite N1 , N2 und N3 ist über die ganze Länge konstant, so dass ein Strömungskanal mit gleichbleibendem Strömungsquerschnitt entsteht. Dabei sind die Mahlleisten 3 über ihre Länge unterschiedlich breit.
2. Die Nutbreiten variieren über die Nutlänge, insbesondere so, dass die Nutbreite N1 am Zulauf 5 gleich der Nutbreite N3 am Auslauf 6 ist, während die Nutbreiten N2 an den dazwischen liegenden Stellen größer sind. Dadurch kann die Strömung dort verlangsamt werden. Dabei ist es von
Vorteil, wenn die Nuten 7 auf der Mahlfläche eine Nutbreite N1 bzw. N2 bzw. N3 zwischen 2 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm haben. Im Beispiel der Fig. 3 betragen die Nutbreite N1 am Zulauf 5 und die Nutbreite N3 am Auslauf 6 jeweils ca. 2,5 mm, während an einer Stelle dazwischen die Nutbreite N2 mit ca. 3,5 mm den größten Wert hat. Die
Leistenbreite B1 ist gleich groß wie die Leistenbreite B2, ebenso die dazwischen liegenden Werte.
3. Mischformen aus 1 . und 2. , also Variation von Nutbreite und Mahlleistenbreite über die Länge.
Die Nuttiefe T beträgt mit Vorteil zwischen 2 und 20 mm (s. Fig. 1 ). Der Querschnitt der Mahlleisten 3 und Nuten 7 ist im Allgemeinen rechteckig, wobei es auch andere Formen gibt. Zur besseren Klarheit sind einige Mahlleisten 3 geschnitten, also mit einer Schraffur gezeichnet. Wird die in Fig. 3 gezeichnete Mahlgarnitur auf einem Rotor verwendet, ist in der Regel die Drehrichtung 14 wie hier eingezeichnet. Die Mahlkanten (Schnittkanten) liegen dann bei dieser Darstellung auf der linken Seite der Mahlleisten 3. Wie bereits erwähnt wurde, ist der Schnittwinkel bei Mahlverfahren dieser Art ein wesentlicher Parameter. Fig. 4 zeigt exemplarisch eine kreisbogenförmige Mahlleiste 3, deren Mahlkante am Zulauf 5 tangential zum durch den Mittelpunkt M gelegten Radius R verläuft, was an dieser Stelle bei gleich geformter Gegengarnitur zu einem Null-Grad- Schnittwinkel führt. Am Auslauf 6 hingegen liegt der Anstellwinkel a3 bei 65 Grad, wodurch hier der Schnittwinkel (gleich zweimal a3 bei gleich geformter Gegengarnitur) also 130 Grad beträgt. Dabei erhöht sich zwischen Zulauf 5 und Auslauf 6 der Anstellwinkel a2 stetig. Benachbarte Mahlleisten 3 (eine weitere Mahlleiste 3 ist nur teilweise gezeichnet) stehen nicht parallel zueinander sondern sind rotatorisch um den Mittelpunkt M in einem Winkel angeordnet, der idealerweise gleich dem Versatzwinkel γ benachbarter Mahlleisten 3 in Umfangsrichtung ist. Dadurch ist die Anstellwinkel und damit die Schnittwinkel auf einer Umfangslinie konstant, was gegenüber dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 ein großer Vorteil ist. In bestimmten Fällen kann eine geringe Abweichung zugelassen werden, das heißt, dass dann der Winkel der rotatorischen Anordnung bis um maximal 3 Grad, vorzugsweise maximal 1 Grad vom jeweiligen Versatzwinkel γ abweicht,
Wenn auch am Zulauf 5 ein Schnittwinkel größer als 0 Grad günstiger ist, kann gemäß Fig. 5 konstruiert werden. Darin betragen der zulaufseitige Anstellwinkel a1 = 15 Grad und der auslaufseitige Anstellwinkel a3 wiederum 65 Grad. Auch das ist nur ein Beispiel und schließt andere Winkelkombinationen nicht aus.
Die Form der Mahlleiste 3 ist in Fig. 3 bis 5 ist als Kreisbogen gewählt. Es sind auch andere Bogenformen zweckmäßig, wodurch die Variation des Schnittwinkels einen weiteren Freiheitsgrad erhält. So kann z. B. eine elliptische Form der Mahlleisten 3' gemäß Fig. 6 Vorteile bieten, insbesondere weil eine längere Mahlkante möglich ist, auch bei jeweils gleichen Anstellwinkeln a1 und a3 (s. Fig. 5) im Zulauf 5 bzw. Auslauf 6. Längere Mahlkanten können erwünscht sein, um die sekundliche Kantenlänge zu erhöhen. Die verwendete Ellipse (Mittellinie ME) liegt dabei mit ihrem kleineren Krümmungsradius in der Nähe des Zulaufs 5.
Meistens werden Mahlgarnituren als Segmente hergestellt und erst im Refiner zu Kreisringen zusammengesetzt. Bekannt sind 45-Grad-Segmente, 60-Grad- Segmente und 90-Grad-Segmente, bei denen die Segmentgrenzen ( also Trennfugen im zusammengesetzten Zustand) radial verlaufen. Das führt bei Schrägmessergarnituren dazu, dass zumindest einige Mahlleisten durch die Segmentgrenzen geschnitten werden. Um die dadurch beim Betrieb durch Wirbel auftretenden hydraulischen Verluste zu vermeiden, können die Segmentgrenzen 13 und 13' wie in Fig. 3, 7, 8 und 9 gezeigt ist, mit Vorteil an die jeweils nächst liegenden Mahlleisten 3 bzw. Nuten 7 angepasst werden, so dass sie in gleicher Richtung wie diese verlaufen. Fig. 9 stellt einen Garnitur-Ring dar, der sich aus vier 90-Grad-Segmenten zusammensetzt, wobei deren Segmentgrenzen 13 und 13' in der beschriebenen Weise ausgestaltet sind. In dieser Figur sind die Mahlleisten und Nuten nur angedeutet. Zumeist sind die Mahlgarnituren wie in den Fig. 7, 8 und 9 gezeigt, mit Schraubenlöchern 10 versehen, welche die nutzbare Mahlfläche etwas verkleinern. Die nutzbare Mahlfläche liegt zwischen dem Außenkreis mit Durchmesser D2 und dem Innenkreis mit Durchmesser D1 abzüglich der Fläche der Schraubenlöcher 10. Fig. 8 zeigt, dass sich die Vorteile von an die Nuten oder Mahlleisten angepassten Sektorengrenzen 13 bzw. 13' auch dann bei Mahlgarnituren mit geraden Mahlleisten 3" und Nuten 7' realisieren lassen, wenn deren Anstellwinkel α größer als Null, hier z. B. 45 Grad ist. Benachbarte Mahlleisten 3" sind jeweils um den Versatzwinkel γ zueinander gedreht. Das gezeigte Beispiel hat durchgehende Nuten 7', hier mit konstanter Nutbreite. Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung von Teilen zweier benachbarter Mahlsegmente im Bereich des Zulaufes 5 eines Garnitur-Ringes. Mahlleisten 3, Nuten 7 und Segmentgrenzen 13 und 13' sind kreisbogenförmig ausgestaltet. Das links gezeichnete Segment schließt an der hier sichtbaren Segmentgrenze 13' mit einem Vorsprung ab, der zur Bildung einer Nut 7 dient, wobei dessen Breite 15 auch kleiner sein kann als die gewünschte Nutbreite N1 . Das kann seinen Sinn darin haben, dass z. B. auch das benachbarte Mahlsegment mit einem nutbildenden Vorsprung abschließt (hier nicht realisiert), oder dass die Mahlsegmente mit einem Abstand 16 montiert werden sollen. Dieser Abstand 16, der hier zur besseren Klarheit stark übertrieben gezeichnet ist, hat den Vorteil, dass die Flächen an den Segmentgrenzen 13 und 13' weniger aufwändig zu bearbeiten sind, da sie nicht passgenau sein müssen.
Bei den in Fig.7, 9 und 10 gezeigten Mahlsegmenten reichen die Mahlleisten 3 und Nuten 7 bis an den Innenrand der Garnitur heran, um die Mahlfläche so weit wie möglich zu nutzen. Allerdings ist hier die Umfangsgeschwindigkeit am geringsten.
Die für das Verfahren geeigneten Garnituren bzw. Mahlsegmente sind z. B. aus legiertem Chromstahl hergestellt. Sie können gegossen sein. Die Nuten können auch gefräst sein, insbesondere bei kleinen Nutbreiten. Die Oberfläche ist in der Regel glatt, es sind aber auch aufgeraute Oberflächen denkbar.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern,
- bei dem diese Fasern in einer wässrigen Suspension (S) zwischen Mahlleisten (3, 3', 3" ) geführt werden, die sich auf den Mahlflächen von Mahlgarnituren (1 , 2) befinden, welche entweder auf einem Rotor (9) oder einem Stator (8) befestigt sind und relativ zueinander rotierend bewegt und gegeneinander gedrückt werden, wodurch mechanische Mahlarbeit auf die Zellstofffasern übertragen wird,
- bei dem die Mahlkanten der Mahlleisten (3, 3', 3" ) gegenüber dem Radius (R) einen Anstellwinkel (a, al, a2, a3) aufweisen, der zumindest auf dem überwiegenden Teil der Mahlleisten (3, 3', 3" ) größer als 4 Grad ist, und
bei dem zumindest ein Teil der Suspension (S) durch zwischen den Mahlleisten (3, 3', 3" ) liegenden Nuten (7, 7') von jeweils einem radial innen liegenden Zulauf zu einem radial außen liegenden Auslauf gefördert wird, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest teilweise solche Mahlgarnituren (1 , 2) verwendet werden, bei denen die Nuten (7, 7') auf den Mahlflächen jeweils durchgehend vom Zulauf (5) bis zum Auslauf (6) ohne Querverbindung zu benachbarten Nuten (7, 7'), sowie ohne sprunghafte Änderung der Nutrichtung oder sprunghafte Änderung der Nutbreite (N1 , N2, N3) verlaufen.
2. Verfahren zur Mahlung von wässrig suspendierten Zellstofffasern,
- bei dem diese Fasern in einer wässrigen Suspension (S) zwischen Mahlleisten (3, 3', 3" ) geführt werden, die sich auf den Mahlflächen von Mahlgarnituren (1 , 2) befinden, welche entweder auf einem Rotor (9) oder einem Stator (8) befestigt sind und relativ zueinander rotierend bewegt und gegeneinander gedrückt werden, wodurch mechanische Mahlarbeit auf die Zellstofffasern übertragen wird, - bei dem die Mahlkanten der Mahlleisten (3, 3', 3" ) gegenüber dem Radius (R) einen Anstellwinkel (a, al, a2, a3) aufweisen, der zumindest auf dem überwiegenden Teil der Mahlleisten (3, 3', 3" ) größer als 4 Grad ist, und
bei dem zumindest ein Teil der Suspension (S) durch zwischen den Mahlleisten (3, 3', 3" ) liegenden Nuten (7, 7') von jeweils einem radial innen liegenden Zulauf zu einem radial außen liegenden Auslauf gefördert wird, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest teilweise solche Mahlgarnituren (1 , 2) verwendet werden, bei denen zumindest 80% der Mahlleisten (3, 3'), vorzugsweise alle Mahlleisten (3, 3') gebogene Mahlkanten aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlung in einem Scheibenrefiner durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlung in einem Kegelrefiner durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass segmentierte Mahlgarnituren (1 , 2) verwendet werden, und dass die Segmentgrenzen (13, 13') an die jeweils nächst liegenden Mahlleisten (3) bzw. Nuten (7) angepasst sind, so dass sie in gleicher Richtung wie diese verlaufen.
6. Mahlgarnitur (1 , 2) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , 2, 3, 4 oder 5, welche mit Mahlleisten (3, 3', 3") versehen ist, deren Mahlkanten gegenüber dem Radius (R) einen Anstellwinkel (α1, α2, α3) aufweisen, der zumindest auf dem überwiegenden Teil der Mahlleisten (3, 3', 3") größer als 4 Grad ist, und zwischen denen sich Nuten (7, 7') befinden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7, 7') auf den Mahlflächen jeweils durchgehend vom Zulauf (5) bis zum Auslauf (6) ohne Querverbindung zu benachbarten Nuten (7, 7'), sowie ohne sprunghafte Änderung der Nutrichtung oder sprunghafte Änderung der Nutbreite (N1 , N2, N3) verlaufen.
7. Mahlgarnitur (1 , 2) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , 2, 3, 4 oder 5, welche mit Mahlleisten (3, 3', 3") versehen ist, deren Mahlkanten gegenüber dem Radius (R) einen Anstellwinkel (α1, α2, α3) aufweisen, der zumindest auf dem überwiegenden Teil der Mahlleisten (3, 3', 3") größer als 4 Grad ist, und zwischen denen sich Nuten (7) befinden,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest 80% der Mahlleisten (3, 3'), vorzugsweise alle Mahlleisten (3, 3') gebogene Mahlkanten aufweisen.
8. Mahlgarnitur (1 , 2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlkanten einen vom Zulauf (5) bis zum Auslauf (6) zunehmendem Anstellwinkel (α1 , α2, a3, ) aufweisen.
9. Mahlgarnitur (1 , 2) nach Anspruch 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlkanten einen vom Zulauf (5) bis zum Auslauf (6) zunehmendem Anstellwinkel (α1 , α2, a3, ) aufweisen.
10. Mahlgarnitur (1 , 2) nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlkanten gegenüber dem Radius (R) am Zulauf (5) einen Anstellwinkel (al) zwischen 0 und 15 Grad und am Auslauf (6) einen Anstellwinkel (a3) zwischen 15 und 80 Grad, vorzugsweise zwischen 30 und 70 Grad aufweisen.
1 1 . Mahlgarnitur (1 , 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlkanten vom Zulauf (5) bis zum Auslauf (6) die Form eines Kreisbogens bilden.
12. Mahlgarnitur (1 , 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlkanten vom Zulauf (5) bis zum Auslauf (6) die Form eines Ellipsenbogens bilden.
13. Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens 90% der Mahlleisten (3, 3', 3"), vorzugsweise alle Mahlleisten (3, 3', 3") gleich lang sind.
14. Mahlgarnitur (1 , 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass benachbarte Mahlleisten (3, 3', 3") in einem Winkel um den Mittelpunkt (M) gedreht sind, der dem Versatzwinkel γ, in dem benachbarte Mahlleisten (3, 3', 3") um den Mittelpunkt (M) rotatorisch zueinander versetzt sind mit einer maximalen Abweichung von 3 Grad gleicht.
15. Mahlgarnitur (1 , 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nutbreite (N1 , N2, N3) auf der Mahlfläche konstant ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breite (B) der Mahlleisten (3, 3', 3") auf den Mahlflächen nicht konstant ist.
17. Mahlgarnitur (1 , 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
die Nutbreite (N1 , N2, N3) auf der Mahlfläche nicht konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breite der Mahlleisten (3, 3', 3") auf der Mahlfläche konstant ist.
Mahlgarnitur (1 , 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nuten (7, 7') auf den Mahlflächen eine Nutbreite (N1 , N2 zwischen 2 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm haben.
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