用于研磨纤维材料悬浮液的设备的制作方法

本发明涉及一种用于研磨纤维材料悬浮液中的纤维材料的磨浆机，其包括轴、与所述轴牢固连接的转子盘和轴支承装置，其中转子盘位于两个定子盘之间，在转子盘和定子盘之间形成研磨腔，其中所述轴可在轴向方向上移动，至少一个定子盘可在轴向方向上移动，可通过定子盘之间的距离调节研磨腔的大小，并且可通过所述轴在轴向方向上的移动使转子盘在定子盘之间移动。

背景技术：

已知磨浆机(或所描述的双盘磨浆机)具有多种不同的设计。通常，一个转子盘在两个静止的定子盘之间旋转，其中转子盘或定子盘配装有研磨板。悬浮液中存在的纤维材料在转子盘和定子盘之间的研磨腔中被研磨。重要的是，研磨压力在研磨腔中均匀分布，且由此在转子盘与第一定子盘之间的区域以及在转子盘与第二定子盘之间的区域中均匀分布。对此，转子必须可以轴向移动。在现有技术中已知多种不同的解决方案。

对此，de202006002999u1描述了一种用于研磨纤维材料的盘式磨浆机。它描述了转子和定子的细节，其中转子具有一个承载盘，承载盘例如通过轴向齿以可轴向移动的方式支承在转子轴上。承载盘以及整个转子由此可以在轴向被自由调节。也可有利地设计为使转子轴本身能够轴向移动。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种磨浆机，该磨浆机在转子盘和定子盘上，尤其是在这些转子盘和定子盘上的多个研磨板上具有降低的磨损。

根据本发明，这通过将轴支承装置与研磨腔液压地连接到一起来实现。在此，“液压地连接”是指可以在轴支承装置和研磨腔之间输送流体(优选地，水)。由此，以液压的表达示出或给出轴支承装置和研磨腔之间的流体的连续流线。出人意料地，已经证明，根据本发明的轴支承装置与研磨腔的液压连接提供了所述轴在轴向方向上尤其平稳的移动。这种平稳的移动尤其在磨浆机的运行过程中得以保持。由于研磨压力在研磨腔内均匀分布，因此所述轴以及由此与所述轴牢固连接到一起的转子盘的平稳的轴向移动是存在于悬浮液中的纤维材料在研磨腔中(即，在转子盘和第一定子盘之间以及在转子盘和第二定子盘之间的区域中)被均匀研磨的基本前提。此处，研磨压力的均匀分布是由于转子盘在定子盘之间的独立、平稳的定位而产生的。每一对抗定位的阻力，例如通过摩擦，会加剧研磨压力分布不均的形成，且由此直接加剧纤维材料的不均匀研磨以及转子盘和定子盘上的不均匀磨损，其中这种磨损尤其与转子盘与定子盘的多个研磨板有关。根据本发明，转子盘与轴的牢固连接被理解为，轴和转子盘之间没有轴向移动，并且因此在轴和转子盘之间没有沿轴向方向上的相对移动。转子盘和轴之间的连接当然可以被设计为可拆卸的，这对于维修和安装很重要。

磨浆机的一个有利的实施方式的特征在于，转子盘在轴支承装置内部或外部与轴牢固地连接到一起。由此，轴被支承在转子盘的两侧或被悬臂式地支承。在转子盘两侧的磨浆机的所述轴的轴支承装置允许均匀的和分布式的轴支承装置载荷，然而由于轴支承装置被设计在转子盘的两侧，因此结构并不十分紧凑。在悬臂式轴支承装置的情况下，转子盘在轴的第一端牢固地与轴连接到一起，且转子盘位于轴支承装置的外部。在所述轴的第二端，所述轴通过联轴器与电机连接到一起，其中联轴器位于轴支承装置的外部。转子盘的悬臂式轴支承装置与根据本发明的液压连接的轴支承装置一起，有利于允许非常紧凑的设计。

磨浆机的一个有利的实施方案的特征在于，轴仅通过流体润滑的滑动轴承支承。这允许轴在该轴的轴向方向上尤其平稳地移动。在轴在转子盘两侧被支承的情况下，流体润滑的滑动轴承仅位于转子盘的两侧。在轴被悬臂式地支承的情况下，转子盘在轴的第一端与轴牢固地连接在一起，且轴仅通过流体润滑的滑动轴承支承，其中轴承位于转子盘和所述轴的第二端之间。磨浆机的另一个有利的实施方式的特征在于，轴支承装置被设计为流体润滑的滑动轴承，其中流体(优选地，水)能够通过轴承被输送到研磨腔中。水润滑的滑动轴承的实施方案是尤其有利的。与根据本发明的轴承支承和研磨腔的液压连接相应地，可以通过水润滑的滑动轴承将水输送到研磨腔中。水作为流体的应用意味着实现一种无油的轴承支承的可能，从而排除了油或液压油对纤维材料悬浮液的污染。尤其有利地是提供一种强制输送，以确保流体(尤其是水)的流动方向通过流体润滑的滑动轴承输送到研磨腔中。通过使轴承中的流体比研磨腔中的、在将流体输送到研磨腔内的区域中的纤维材料悬浮液具有更高的压力，可以容易地实现这种强制运输。通过轴承中的流体的较高压力，流体沿研磨腔的方向流动，这有利地有效地防止了轴承或水润滑的滑动轴承的污染。由此，水润滑的滑动轴承始终沿研磨腔的方向被冲刷，且在整个运行时间上保持所述轴的平稳移动。在磨浆机的轴在转子盘的两侧被支承的情况下，转子盘两侧的轴支承装置被设计为流体润滑的滑动轴承，其中流体(优选地，水)通过该轴承被输送到研磨腔中。

磨浆机的另一有利的实施方式的特征在于，密封件位于研磨腔和轴支承装置之间。轴支承装置被构造为流体润滑的滑动轴承，其中流体(优选地，水)可以通过轴承经由密封件输送到研磨腔中。密封件的一种有利的实施方式包括轴密封环或节流环。密封件例如位于轴和轴承套之间，插入到轴承套的凹槽中并且通过固定环固定在轴承套中。轴被引导穿过密封件，其中在轴密封环的情况下，密封件与轴接触，或者在节流环的情况下，在轴和密封环之间存在间隙。密封件有利地具有至少一个密封唇。

磨浆机的一个有利实施方式的特征在于，密封件具有取决于流体流动方向的密封效果。这样的密封件包括轴密封环或节流环。取决于流动方向的密封效果可以通过以下方式来实现：在例如从轴支承装置到研磨腔的流体流动方向的情况下，流体或流体压力将密封件从密封面抬起，和/或密封件为流体释放一个更大的流动横截面。通过从密封面抬起密封件和/或流体的流动截面的增大，尤其避免或降低了密封件和密封表面之间的滑动摩擦，且由此支持所述轴在所述轴的轴向方向上的平稳移动。密封件被有利地设计成具有密封唇，其中密封唇被设计成截锥形，以便根据流动方向形成密封效果。例如，为了在轴支承装置和研磨腔之间实现相对于旋转轴的密封，可以将密封件布置成带有截锥形密封唇，使得所述轴在密封件内部引导，其中，所述轴的轴向方向和截锥形密封唇的轴线重合。在第一个示例中，密封件被卡紧在轴承套中，且截锥形的密封唇被引导为抵靠于所述轴。然后，从基部到截锥形密封唇的假想锥尖的流体流动导致密封唇的加宽、密封件从轴上被抬起或至少导致对密封件和滑动摩檫起决定作用的、密封件的相对于滑动表面或轴的挤压力的降低。在第一个示例中，当流体的流动方向相反时，即，当流体从假想的锥尖流动到截锥形密封唇的底部时，流体会将密封唇压靠于所述轴，且导致密封唇挤压力的增加。在第二示例中，密封件例如被卡紧在所述轴上，且截锥形的密封唇被定向到轴承套。然后，从基部到截锥形密封唇的假想锥尖的流体流动导致基部表面变宽，并且因此导致密封唇的挤压力增加，且增强了相对于轴承套的密封效果。由于当流体根据期望的流动方向流动时可以实现密封件的非常小的摩擦损失或毫无摩擦损失，因此具有取决于流体的流动方向的密封效果的多个密封件是有利的。然而，当流动方向相反时，可以实现最佳的密封，且可以减少或避免流体逆向于所期望流动方向的流动。

磨浆机的一个同样有利的实施方案的特征在于，当流体经过轴支承装置流动到研磨腔中时，密封件具有的密封效果小于当流体从研磨腔流动到轴支承装置中时的密封效果。具有取决于流体的流动方向的密封效果的密封件是有利的，因为当流体根据所期望的流动方向从轴支承装置流动到研磨腔中时，密封件几乎没有摩擦损失或毫无摩擦损失。当流动方向相反时，则这一关系有利地相反，因为当流体从研磨腔流动到轴支承装置中时需要最佳的密封，尤其是需要防止纤维材料悬浮液从研磨腔流动到轴支承装置中并且避免纤维材料对轴支承装置对应的污染。

磨浆机的另一有利的改进方案的特征在于，为轴支承装置配设有阻尼元件，其中阻尼元件位于转子盘和电机之间，优选地位于转子盘和联轴器之间，其中联轴器位于转子盘和电机之间。根据本发明的轴支承装置允许所述轴在轴向方向上的这种稳定移动：在运行过程中可能会意外地发生所述轴的冲击运动，这种情况理当避免。因此，在开始将纤维材料悬浮液输送到磨浆机中时，可能在转子盘上且由此在所述轴上产生一种合力作用，这导致轴的冲击运动。然而，在连续的运行过程中同样也会在转子盘或轴上产生合力作用。虽然通过联轴器可以产生轻微的阻尼，例如通过联轴器中的摩擦效果。然而，这还不够，这就是阻尼元件的布置有利于确保所述轴在轴向方向上均匀移动的原因。

磨浆机的一个有利的实施方式的特征在于，阻尼元件与轴支承装置液压连接。阻尼元件例如包括阻尼区域和节流元件。节流元件例如可以被构造为节流环，其中节流环位于轴和轴承套之间并且覆盖轴和轴承套之间的间隙的主要部分。阻尼区域例如由轴、轴承套和节流元件之间的区域形成，其中阻尼区域位于轴支承装置和联轴器之间。由此阻尼元件与轴支承装置液压连接，即，可以输送到轴支承装置的流体(优选地，水)也被输送到阻尼元件，其中可以显示出在轴支承装置(即，到轴支承装置的流体供应)和阻尼元件之间的流体的连续流动线路。当所述轴在轴向方向上移动时，阻尼区域的体积发生变化，其中，当体积增加时，流体通过节流元件流入到阻尼区域中，而当体积减小时，流体通过节流元件从阻尼区域流出。与在流经节流元件时的粘性损失相应地产生了阻尼效果。由于轴支承装置位于密封件和阻尼元件之间，对密封件几乎不产生液压影响，因此阻尼元件在支承和联轴器之间的布置是有利的。

磨浆机的一个同样有利的实施方式的特征在于，纤维材料悬浮液可以通过入口区域或通过轴被输送到研磨腔。这种有利的支承允许实施一种轴直径，这种轴直径允许纤维材料悬浮液通过所述轴输送到研磨腔中，且与使用传统的滚动轴承不同，还可以以技术上合理的方式实现更大的轴直径。

磨浆机的另一有利的实施方式的特征在于，转子盘被设计为具有开口，其中通过开口将可通过入口区域或通过轴输送的纤维材料悬浮液在研磨腔中均匀分布。有利地，纤维材料悬浮液在转子盘的一侧被输送到磨浆机，其中纤维材料悬浮液可以被直接输送到第一定子盘和转子盘之间的第一间隙中。纤维材料悬浮液还可以通过转子盘中的开口被输送到转子盘的第二侧，其中纤维材料悬浮液能够被输送到第二定子盘和转子盘之间的第二间隙中。

磨浆机的一个有利的实施方式的特征在于，所述轴通过联轴器与电机连接到一起，其中所述轴在轴向方向上的移动可以通过联轴器吸收。由于电机被设置为不可移动且所述轴可有利地在轴向方向上移动，因此轴和电机之间在轴向方向上的相对移动可以通过联轴器吸收。

磨浆机的一个特别有利的实施方式的特征在于，联轴器被设计为弧齿联轴器，且在弧齿联轴器中提供了轴的径向移动和/或轴向移动。由此轴在联轴器区域内被设计有外齿，且通过具有内齿的联轴器中间件和电机连接到一起。由此在维护的情况下，可以非常方便地进入磨浆机以拆卸中间件。除了所述轴在轴向方向上的移动之外，弧齿联轴器还允许所述轴在径向方向上的移动。弧齿联轴器还允许轴的外齿和联轴器中间件的内齿在轴旋转时被设计有摇摆运动，其中，在啮合部之间产生永久的滑动摩擦。由于在联轴器中在啮合部之间产生了连续的滑动摩擦，因此在轴旋转期间，当轴相对于电机轴向地相对移动时，联轴器中没有初始静摩擦。由此，所述轴能够在轴向方向上尤其平稳地移动。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本发明。

图1示出了一种根据现有技术的磨浆机。

图2示出了一种根据本发明的磨浆机。

图3示出了根据本发明的轴支承装置的细节。

图4a和图4b示出了有利的密封件。

具体实施方式

图1示出了一种根据现有技术的磨浆机。此处，转子盘2位于壳体19中的轴1上，其中转子盘2可相对于轴1在轴向方向7上移动。纤维材料悬浮液通过入口区域12输送到磨浆机17，且通过研磨腔6中的转子盘2的开口13(未示出)分配。由此，纤维材料悬浮液在转子盘2和第一定子盘4之间的第一研磨间隙中以及在转子盘2和第二定子盘5之间的第二研磨间隙中被研磨，且通过出口区域18离开磨浆机17。在转子盘2或定子盘4、5上布置有可更换的研磨板。第二定子盘5可以通过调节装置20在轴向7上运动，并且可以调节定子盘4、5之间或转子盘2与定子盘4、5之间的距离。转子盘2在轴1上的轴向移动允许转子盘2在定子盘4、5之间独立地定心，由此对相应的研磨间隙进行调节。磨浆机17的这一实施方式未规定轴1在轴向方向7上的移动，其中轴支承装置3被设计为滚动轴承。轴支承装置3和研磨腔6被明显地分开。滚动轴承是油润滑的。密封件8将研磨腔6或入口区域12相对于轴1密封。为从结构上防止油被引入研磨腔6中，纤维材料悬浮液同样地也不允许进入滚动轴承的油路。

图2示出了一种根据本发明的具有悬臂式轴支承装置的磨浆机。此处，转子盘2位于壳体19中的轴1上，其中转子盘2与轴1牢固地连接，且轴1可在轴向方向7上移动。纤维材料悬浮液通过入口区域12被输送到磨浆机17，且通过研磨腔6中的转子盘2的开口13(未示出)进行分配。在此，纤维材料悬浮液在转子盘2和第一定子盘4之间的第一研磨间隙中以及在转子盘2和第二定子盘5之间的第二研磨间隙中被研磨，且通过出口区域18离开磨浆机17。在转子盘2或定子盘4、5上布置有可更换的研磨板。第二定子盘5可以通过调节装置20在轴向方向7上移动，且可以调节定子盘4、5之间或转子盘2与定子盘4、5之间的距离。轴1和由此与轴1牢固连接的转子盘2的轴向移动允许转子盘2在定子盘4、5之间独立地定心，由此对相应的研磨间隙进行调节。对应于轴1在轴向方向7上移动，轴1通过联轴器11与电机10(未示出)连接，其中联轴器11可以吸收轴1在轴向方向7上的移动。轴1通过轴支承装置3悬臂式地支承，其中转子盘2位于轴支承装置3的外部。根据本发明，轴支承装置3与研磨腔6液压地连接。在此，轴支承装置3被设计为流体润滑的滑动轴承23，其中，流体(优选地，水)在轴支承装置3中作为润滑介质，且至少部分地可通过轴支承装置3输送到研磨腔6。位于轴支承装置3和研磨腔6之间的密封件8限制了在轴支承装置3和研磨腔6之间与压力关系相对应地流动的流体的量。有利地，将流体针对性地从轴支承装置3沿研磨腔6的方向引导。这是通过轴支承装置3中的流体具有比研磨腔6中的压力更高的压力来实现的。因此确保了没有纤维材料悬浮液或没有纤维材料从研磨腔6被引入到轴支承装置3中。此外，还提供了一种具有取决于流体的流动方向的密封效果的密封件8。尤其有利的是，密封件8具有当流体通过轴支承装置3流动到研磨腔6时的密封效果，这一密封效果小于当流体从研磨腔6流动到轴支承装置3时的密封效果。由此，当在研磨腔6中存在较高压力并且在轴支承装置3中存在较低压力时，可以最小化或抑制纤维材料悬浮液从研磨腔6到轴支承装置3的流动。有利地，磨浆机17还包括为轴支承装置3相配设的阻尼元件9。阻尼元件9位于转子盘2与电机10(未示出)之间，且优选地位于转子盘2与联轴器11之间。在此，阻尼元件9可以与轴支承装置3液压连接，其中阻尼元件9包括阻尼区域15和节流元件16。在此，被供给到轴支承装置3的流体流过轴支承装置3并且也填充了阻尼区域15。通过轴1在轴向方向7上的移动，可以改变阻尼区域15的体积，其中，当阻尼区域15的体积增大时，流体流入阻尼元件9，并且当阻尼区域15的体积减小时，流体流出阻尼元件9，其中流体分别通过节流元件16流入或流出阻尼区域15。

图3示出了根据本发明的悬臂式轴支承装置3的细节，流体通过流体入口21被输送至轴支承装置3，且流经流体润滑的滑动轴承23或填充了阻尼区域15。密封件8位于轴支承装置3与研磨腔6之间，且限制了与轴支承装置3和研磨腔6之间的压力关系相应地流动的流体的量，其中大部分流体通过流体回路22从轴支承装置3流出。有利地，流体通过轴支承装置3中的与研磨腔6中的压力相比更大的压力被针对性地沿研磨腔6的方向引导。阻尼元件9与轴支承装置3液压连接，且包括阻尼区域15和节流元件16。在图3中，节流元件16与轴1连接，其中阻尼区域15通过轴1、轴承套14和节流元件16限定。通过轴1在轴向方向7上的移动，可以改变阻尼区域15的体积，其中当阻尼区域15的体积增大时，流体流入阻尼元件9，并且当阻尼区域15的体积减小时，流体从阻尼元件9流出，其中流体分别通过阻尼元件16流入或流出阻尼区域15。

图4a和图4b分别示出了轴支承装置3的有利的密封件8，该密封件允许取决于流体的流动方向的密封效果。密封件8通过紧固元件24固定在轴承套14中，其中，密封唇25被相对于轴1引导。根据密封唇25的截锥形设计，当流体通过轴支承装置3流动到研磨腔6中时，获得的密封效果要小于当流体从研磨腔6流动到轴支承装置3中时的密封效果。流体从基部流向截锥形密封唇25的假想锥尖以及由此从轴支承装置3在研磨腔6的方向上的流动，导致密封唇25的展宽，导致密封唇25被从轴1上抬起，或至少导致对密封件8和滑动摩擦起决定作用的密封件8相对于轴1的挤压力的降低。当流动方向相反时，即，流体从假想的锥尖流动到截锥形密封唇25的基部，或从研磨腔6向轴支承装置3的方向流动，流体将密封唇25压靠于轴1，且导致密封唇25在轴1上的挤压力增加。在图4a中，示出了具有两个自由设置的密封唇25的密封件8。在图4b中示出了具有两个密封唇25的密封件8，其中一个自由设置的密封唇25位于更靠近轴支承装置3之处，并且位于更靠近研磨腔6的这一密封唇25不具有朝向研磨腔6取向的腔室26，由此有利地避免了在朝向研磨腔6取向的腔室26中的纤维材料的嵌入以及可能的纤维材料的硬化。

由此，本发明提供了多个优点。尤其有利的是转子盘和定子盘的低磨损，且尤其是这些盘上的研磨板的低磨损，是通过转子盘的非常平稳的定位来实现的，即便转子盘保持连续运行。在此，根据本发明的解决方案可以避免在密封区域和支承区域中由于纤维材料导致的污染。根据本发明的轴支承装置同样避免了纤维材料悬浮液的油污染的风险，这是因为轴支承装置可以在无油的情况下运行并且还消除或者最小化了由纤维材料导致的轴支承装置污染的风险。根据本发明的轴支承装置同样允许磨浆机的更紧凑的设计，并且尤其是允许更短的构造长度。

附图标记列表

(1)轴

(2)转子盘

(3)轴支承装置

(4)第一定子盘

(5)第二定子盘

(6)研磨腔

(7)轴向方向

(8)密封件

(9)阻尼元件

(10)电机

(11)联轴器

(12)入口区域

(13)开口

(14)轴承套

(15)阻尼区域

(16)节流元件

(17)磨浆机

(18)出口区域

(19)壳体

(20)调节装置

(21)流体入口

(22)流体回路

(23)流体润滑的滑动轴承

(24)紧固元件

(25)密封唇

(26)腔室