DE3687770T2

DE3687770T2 - Verfahren zum einbauen von steinen in platten- oder mahlvorrichtungen.

Info

Publication number: DE3687770T2
Application number: DE8686900884T
Authority: DE
Inventors: James C Rine
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1986-01-02
Publication date: 1993-06-09
Anticipated expiration: 2006-01-03
Also published as: CA1254751A; JP2552468B2; AU5317286A; US4841623A; EP0209564A4; AU583587B2; MX165244B; DE3687770D1; JPS62501617A; BR8604436A; EP0209564A1; WO1986003989A1; EP0209564B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung für Schleifscheiben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schleifscheiben bestehen aus integralen Steinen oder Steinabschnitten. Der Ausdruck "Steine" soll alle Arten künstlicher Schleifsteine umfassen, d. h. gegossene, in Lotbindemasse oder keramisch gebundene Schleifkörper.
Moderne Scheiben- oder Zerreibungsmühlen verwenden Stahlscheiben, die mit höheren Geschwindigkeiten gedreht werden können, als die früheren Mahlsteinmühlen. Für viele Anwendungen, z. B. Größenreduktion von organischen Materialien, wie Gummi, Kunststoffe oder Holzpulpe, sind Steine den Metallscheiben überlegen, wenn sie mit höheren Geschwindigkeiten betrieben werden. Es besteht jedoch der Nachteil, daß Steine bei hohen Geschwindigkeiten infolge der zentrifugalen und thermischen Belastungen brechen.
In der Vergangenheit sind Mahlscheiben auf dem Stützteil unter Verwendung eines Bindemittels festgehalten worden, beispielsweise mit geschmolzenem Schwefel, Blei oder einem anderen geeigneten Material und/oder mittels Klemmeinrichtungen einschließlich von Stahlkeilen (Fig. 5 der US-A-3 117 603). Es ist auch bekannt, Klemmklötze oder -keile, die am inneren Rand von Abschnitten angeordnet sind, gegen die äußeren Lippen oder Flansche von Rückhalteplatten anzupressen, so daß eine im wesentlichen nach außen gerichtete radiale Druckkraft erzeugt wird, um die Sektoren an Ort und Stelle zu halten (Fig. 4 der US-A-3 117 603).
In einer bekannten Vorrichtung der obenbezeichneten Art (DE-A-1 607 612, Fig. 3) wird ein elastischer Stützring mit einer sich verjüngenden Oberfläche durch Federn gegen die äußere sich verjüngende Oberfläche der Mahlscheibe gepreßt, wobei die Anordnung eine gewisse Bewegung zwischen den Bauteilen ermöglicht, um Unterschiede in der thermischen Ausdehnung auszugleichen. Dies bedeutet, daß die Verjüngung selbstlösend ist. Weiterhin können Federn kaum Kräfte erzeugen, wie sie gemäß letztem Merkmal des Anspruches 1 erforderlich sind. Auch erstrecken sich die Federn und Schrauben zum Halten des Rings oberhalb der Mahlebene der Scheibe, so daß die Zusammenarbeit mit der zweiten Scheibe der Mühle kaum möglich ist und in jedem Fall eine Spezialkonstruktion der Mühle erforderlich macht. Fig. 1 und 2 der DE-A-1 607 612 zeigen eine Anordnung von Hebel und Fliehgewichten, um gegen die äußere zylindrische Oberfläche der Mahlscheibe zu drücken, wenn die Drehgeschwindigkeit zunimmt. Eine Vorspannung gemäß letztem Merkmal des Anspruchs 1 wird nicht beabsichtigt.
In einer weiteren Befestigungsvorrichtung für eine Schleifscheibe (DE-A-1 507 527) soll die Mahlscheibe an ihrem inneren und äußeren Rand geklemmt werden. Zu diesem Zweck hat der äußere Rand der Mahlscheibe eine sich mit 43 zur Mahlebene verjüngende Oberfläche und wird durch einen Klemmring gefaßt, der eine entsprechende sich verjüngende Oberfläche aufweist, um die Scheibe auf das Stützteil zu pressen, welche eine innere Schulter besitzt und auch eine gewisse nach innen gerichtete Spannung erzeugt. Die DE-A-1507 527 bringt zum Ausdruck, daß die Verspannung so groß gewählt werden soll, daß bei allen Betriebszuständen die Anlage an die beiden inneren und äußeren Spannflächen gewährleistet bleibt. Während gewöhnliche Mahlscheiben von der Außenseite nicht so zusammengepreßt werden können, daß es zur Anlage an der inneren Schulter des Stützteils kommt, führt der Schrägwinkel der sich verjüngenden Oberfläche von 45º in jedem Fall zu einer axial gerichteten Druckkraft von bedeutender Höhe auf den äußeren Rand der Mahlscheibe. Dies führt zu Scherkräften, d. h. eine Vorspannung der Mahlscheibe in gleichmäßiger Weise in radialer Richtung rund um den Rand ist nicht möglich.
Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Befestigungsvorrichtung für eine Schleifscheibe auf einem drehbaren Stützteil zu schaffen, der in Scheiben oder Zerreibungsmühlen verwendet werden kann, um diese mit Schleifscheiben, die aus einem integralen Stein oder aus Steinabschnitten besteht, mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben.
Die Lösung dieses Problems kann in Anspruch 1 oder 4 angetroffen werden.
Bei einer Drehgeschwindigkeit von 3600 U/min. ergibt der Durchmesser von 0,305 m eine Umfangsgeschwindigkeit von 57,46 m/s&supmin;¹ und für die gewöhnliche Drehgeschwindigkeit in Europa nahe 3000 U/min. übertrifft die Umfangsgeschwindigkeit von 18,88 m/s&supmin;¹ die maximal zulässige Geschwindigkeit von 32,5 m/s3w1 (=6500 Fuß/min.) nach US-Standard. Die mit der Erfindung auf (die Mahlscheibe ausgeübte radiale Druckkraft macht es möglich, Mahlscheibendurchmesser und Drehgeschwindigkeiten für Schleifscheiben zu verwenden, die früher nur für metallische Mahlscheiben verwendet werden konnten.
Eine Möglichkeit die erforderliche Druckbelastung oder Kraft aufzubringen, besteht in der Verwendung eines Keilwinkels ähnlich wie er in der Werkzeugmaschinenindustrie verwendet wird. Je nach der Anwendung kann der Keilwinkel in zweierlei Arten geeignet sein. Ein selbstklemmender Keilwinkel ist definiert als "eine Verjüngung mit einem genügend kleiner, Winkel, um sich infolge Reibungswirkung ohne Halteeinrichtung an Ort und Stelle zu halten (manchmal als selbstklemmender Reibungswinkel bezeichnet)". Ein steiler oder Bewegungskeilwinkel wird definiert als "eine Verjüngung mit einen genügend großen Winkel, so daß der sich selbst lösende Charakter des Keils gegeben ist". Wie bereits gesagt, ist die Anwendung von Keilwinkeln eine gut bekannte Praktik in der Industrie. Die Anwendung und Beschreibung ist in Machinery's Handbook, 19. Ausgabe S. 1678-1692 enthalten. Die Verjüngung kann einem integralen Teil angehören, in welchem Fall das getrennte Teil zu dem geraden äußeren Durchmesser der Mahlscheibe paßt und die geeignete Verjüngung auf dem äußeren Durchmesser trägt. Die Werkzeugmaschinenindustrie verwendet diese Werkzeugelemente auf gewissen Arten von kleinen Werkzeugen und Maschinenteilen, wie Drehbohrer, Wellen, Drehbankzentrierungen usw. , damit in diese Spindeln oder Buchsen entsprechender Verjüngung hineinpassen, um so nicht nur die genaue Ausrichtung zwischen dem Werkzeug oder dem anderen Teil und dem Stützteil her zu stellen, sondern auch mehr oder weniger Reibwiderstand zum Antrieb des Werkzeugs zu schaffen. Beide Elemente der Verjüngung sind gewöhnlich klein und im Falle der Werkzeugmaschinenindustrie aus Metall hergestellt, wobei das Eingriffsteil nur wegen des Reibwiderstandes unter Druck versetzt wird.
Bei Mahlscheiben, welche hohe Drucklasten aber sehr geringe Zugbelastungen aus halten können, macht dieses Druckmerkmal der Verjüngung es möglich, die Scheibe vorzuspannen, wobei ein äußeres aufnehmendes Element der Verjüngung aus Metall hergestellt ist, das einen hohen Elastizitätsmodul im Vergleich zu dem Rad selbst aufweist. Die auf die Scheibe durch die Verjüngung aufgebrachte Druckbelastung hebt sich gegenüber Zuglasten im Gebrauch des aufnehmenden Elements auf und die Scheibe braucht nicht ein integrales Element zu sein, sondern kann aus zwei oder mehreren Abschnitten bestehen.
In der Vorrichtung gemäß Erfindung besteht die Einrichtung zum Aufbringen einer Druckbelastung auf die Scheibe in einem sich verjüngenden Element, wobei die Verjüngung selbstklemmend oder nichtlösend ausgebildet ist. Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Druckbelastung mittels sich verjüngender Elemente erhalten werden, die in der Scheibe selbst inkorporiert sind, oder durch Verjüngungselemente außerhalb der Scheibe, wobei in beiden Fällen die Verjüngung eine selbstklemmende oder sich nicht lösende ist
Die Druckbelastung kann auch durch hydraulisches oder pneumatisches Klemmen erzeugt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Zerteilung von vulkanisiertem Gummi das Mahlen des Gummis zwischen zwei Mahlsteinen auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlsteine einen Durchmesser von mindestens 305 mm (12 Zoll) aufweisen, bei ihrem Einbau unter radialen Drucklasten versetzt werden und mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3600 U/min. gedreht werden.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Scheibe, die mittels einer an der Scheibe angebrachten Verjüngung montiert wird;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Scheibe, die mit sich verjüngenden Elementen getrennt von der Scheibe montiert wird;
Fig. 3 ist eine skizzenmäßige Ansicht der Kräfte und Stützreaktionen wegen der Verjüngung;
Fig. 4 ist ein Kräftepolygon, das zur Lösung der Stützreaktionen und Kräfte wegen der Verjüngung benutzt wird;
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Scheibe, die durch hydraulische Klemmung montiert ist, um die Druckbelastung zu erzeugen.
Fig. 1 ist eine Darstellung einer Mahlscheibe mit Verjüngung. Ein konventioneller Mahlstein 1 verjüngt sich gemäß vorliegender Erfindung an seinem äußeren Rand 2. Der Stein ist auf einem Antriebstisch 3 gelegen, der um die Welle 4 rotiert. Der Stein 1 ist am Tisch mittels eines Halteringes 6 montiert, der mit einer sich verjüngenden Oberfläche 12 bearbeitet wurde, um sich der Verjüngung auf der Scheibe 2 anzupassen. Der Ring 6 ist auf dem Antriebstisch 3 mittels einer Schraube 7 befestigt, die durch eine Öffnung 8 im Ring 6 hindurchreicht und in eine entsprechende Öffnung 9 im Antriebstisch 3 eingeschraubt ist. Eine geeignete Anzahl von Befestigungsschrauben 7 kann um den Ring 6 herum angeordnet sein, um die Scheibe 1 am Tisch sicher zu befestigen. Im Betrieb ist ein Gegenstück zur Scheibe 1 vorgesehen, welches eine ähnliche Verjüngung oberhalb der gezeigten aufweist und durch einen geeigneten Abstand von der gezeigten Scheibe getrennt ist, um den Mahlbetrieb zu ermöglichen. Der obere Stein ist in ähnlicher Weise an einer nichtdrehenden Aufnahme befestigt, so daß der Mahlbetrieb zwischen der unteren sich drehenden Scheibe und der oberen fester, Scheibe stattfindet.
Eine alternative Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt, und zwar hat die konventionelle Scheibe keine Verjüngung, sondern ist in der normalen zylindrischen Gestalt ausgebildet. Wie in Fig. 1 wird der Stein nach Fig. 2 auf einem Antriebstisch 3 mittels eines Halteringes 6 montiert, durch den eine Serie von Schrauben 7 geschraubt sind, welche den Haltering an dem Antriebstisch befestigen. In Fig. 2 ist jedoch ein zusätzlicher geschlitzter Ring 11 vorgesehen, der die Verjüngung zur Zusammenarbeit mit dem Haltering 6 aufweist. Der Ring 11 besteht aus Messing, rostfreiem Stahl oder einem geeigneten Material, welches den Stein 1 umgibt. Der Innenumfang des Ringes 11 ist etwas kleiner als der Außenumfang der Scheibe 1. Es gibt einen Schlitz im Umfang des Ringes 11, so daß sich eine Lücke von ungefähr 3 mm (1/8 Zoll) öffnen kann, um die Aufnahme des Ringes 11 um den Stein 1 herum zu erleichtern. Wenn der Stein 1 und der Ring 11 auf dem Tisch plaziert sind, kann der Haltering 6 nach unten festgezogen werden, um die Lücke in dem Schlitz des Ringes 11 711 verengen und den Stein 1 sicher gegen den Tisch 3 zu halten.
In der bevorzugten Ausführungsform besteht der geschlitzte Ring 11 aus einem sich verjüngenden Stahlring, der auf der Innenseite gerade bearbeitet ist und zu dem Außendurchmesser des Steins paßt. Die Verjüngung des Ringes 11 beträgt 292 mm/in (3 1/2 Zoll/Fuß an, Außendurchmesser). Die Dicke des Ringes 11 schwankt mit der Dicke des Steins 1, in allen Fällen jedoch beginnt die Verjüngung von den oberen Kanten aus. Der Ring 11 ist halb durch den Durchmesser und 6,3 mm (1/4 Zoll) vor, jedem Ende eingeschnitten. Zugeordnet den beide), geschlitzten Ringen 11 ist ein dritter Ring 6, dessen Innenseite mit der gleichen Verjüngung wie die geschlitzten Ringe 11 bearbeitet ist. Der Ring ist mit versenkten Befestigungsschrauben 1 versehen und preßt, wenn er über den geschlitzten Ringen 11 montiert und mit den ortsfesten oder der drehbaren Befestigungsplatte 3 verschraubt ist, die geschlitzten Ringe 11 gegen die Mahlscheibe und versetzt den Stein unter Druckspannung. Dies ermöglicht es, die Steine 1 von der Außenseite anzutreiben. Daher wird die auf die Scheiben 1 durch die Verjüngung aufgebrachte Druckbelastung durch die Zugspannungen ausgeglichen, die durch die Zentrifugalkraft der sich drehenden Scheiben erzeugt wird.
Der Zweck des Halteringes 6 in beiden Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 besteht darin, den Stein in einer gleichmäßigen Weise vorzuspannen, so daß die Spannungskräfte gleichmäßig um den Umfang des Steins herum erzeugt werden. Die von dem Haltering 6 auf den Stein 1 aufgebrachte Vorspannung erteilt dem Stein die Fähigkeit der Gegenwirkung zu den im Betrieb auftretenden Zentrifugalkräften. Fig. 3 ist eine skizzenmäßige Darstellung der Kräfte und Reaktionen infolge der Verjüngung der Scheibe nach Fig. 1 oder des Ringes 11 nach Fig. 2. Die Figur zeigt die Kräfte, die auf die Verjüngung gemäß folgender Formel einwirken:
Die erforderliche Kraft P zur Verschiebung der Verjüngung in Richtung auf P und zur Überwindung der Kraft H kann unter Verwendung des Kräftepolygons nach Fig. 4 ermittelt werden. Die Reibungswinkel der drei Flächen des Dreiecks sind a&sub1;, a&sub2; und a&sub3;. Die Stützreaktionen K&sub1; , K&sub2; und K&sub3; können ebenfalls von dem Kräftepolygon nach Fig. 1 ermittelt werden.
Damit die Verjüngung selbstklemmend und nicht lösend ist, sollte der Wert von b größer als der Wert der Summe von a&sub1; und a&sub3; sein. In anderer Weise ausgedrückt, sollte der Wert von b mehr als zweimal so groß wie der Wert von a sein. Bei einer sich selbstlösenden Verjüngung sollte der Wert von b kleiner als der Wert von 2a oder der Wert von a&sub1; + a&sub3; sein.
Es liegt innerhalb des Umfangs der Erfindung, entweder äußere Elemente und hydraulische oder pneumatische Klemmeinrichtungen anzuwenden, um die Drucklast auf die Mahlscheiben aufzubringen.
Fig. 5 stellt eine Art von fluidbetätigter Klemme dar, die zum Aufbringen des Druckes am Umfang der abreibenden Mahlscheibe während der Montage und im Betrieb verwendet wird. Wie in Fig. 2 ist eine konventionelle Scheibe 1 auf einem Antriebstisch 3 mittels eines an dem Tisch befestigten Klemmringes 6 montiert. In Fig. 5 enthält der Klemmring einen durch Fluid ausdehnbaren Schlauch 21, der über ein Ventil 22 angeschlossen ist, welches wiederum bei 23 mit einer geeigneten Druckquelle zur Ausdehnung des Schlauches verbunden ist, welches den Umfang des Steins umgibt und sich am Klemmring anlehnt. Der Zweck des Klemmringes besteht darin, die Steine in gleichmäßiger Weise vor zu spannen, wie in den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2. Sobald die gewünschte Vorspannungslast durch Anwendung vor, Druck erreicht ist, wird das Ventil geschlossen, um die Vorspannung während des Gebrauchs zu halten, welche die Fähigkeit der Gegenwirkung zu den Zentrifugalkräften im Betrieb schafft, wie zuvor illustriert.
Die Größe und Geschwindigkeit können beim Verfahren gemäß Erfindung in weiten Grenzen schwanken. Die Mahlscheiben können beispielsweise typischerweise in Größen zwischen 152 und 914 mm (6 bis 36 Zoll) hinsichtlich ihres Durchmessers rangieren. Das Aufnahmeteil der Elemente sollte so ausgelegt sein, daß den zentrifugal und anderen erzeugten Spannungen während des Betriebs widerstanden wird.
Das Verfahren der Erfindung kann auf Zusammensetzungen niedriger Zugspannung angewendet werden, d. h. weichgradige Scheiben, die auf diese Weise bei hohen Geschwindigkeiten verwendet werden können. Indem die Druckfestigkelt zu dem Begrenzungsfaktor gemacht wird, kann die nützliche Betriebsgeschwindigkeit bei einem optimalen Wert liegen. Die optimale Geschwindigkeit ändert sich mit dem Durchmesser der Mahlscheiben, jedoch reichen typische Geschwindigkeiten von 1200 bis 3600 U/min.
Der Durchsatz an gemahlenem Produkt, welches gemäß Erfindung erzielt werden kann, ist eine Funktion des Scheibendurchmessers. Die zur Zeit in Anwendung stehenden Steinscheiben haben einen Durchmesser von 152. mm (6 Zoll) und erzeugen ungefähr 29,5 kg (65 Pfund) gemahlenes Produkt pro Stunde. Durch das Verfahren gemäß Erfindung wurde herausgefunden, daß die Anwendung einer genügend großen Scheibe 158 kg (350 Pfund) des Produkts pro Stunde möglich waren. Stahlscheiben, die in der Vergangenheit bei Scheiben großen Durchmessers verwendet wurden, sind nicht hart genug, um große Volumina zu zerteilen. Demgemäß verschleißen Stahlräder zu schnell.
Der Durchsatz des Verfahrens ist auch eine Funktion der Drehgeschwindigkeit der Scheibe. Während Stahlräder in der Vergangenheit mit 3600 U/min. umlaufenden konnten, würden Steinscheiben infolge der Zentrifugalkräfte bei dieser Umlaufgeschwindigkeit brechen. Eine Drehgeschwindigkeit von 3600 U/min. werden für optimale Produktion bevorzugt, es sind jedoch keine genauen Geschwindigkeiten erforderlich. Die gewählte Drehgeschwindigkelt hängt von dem zu mahlenden Material, der gewünschten Partikelgröße, der eingesetzten Materialgröße und Zusammensetzung usw. ab. Die Spannung auf der Scheibe nimmt mit dem im Quadrat bei der Verdoppelung von entweder dem Durchmesser der Scheibe oder der Drehgeschwindigkeit zu.
Die verwendeten Elemente zur Größenreduktion bestehen aus zwei im Abstand einstellbaren Mahlsteinen, einer in einer festgelegten Lage und der andere rotierend. Die Steine bestehen typischerweise aus keramisch gebundenem Silikonkarbid. Die Schrotgröße der Steine kann zwischen 16 und 120 in Abhängigkeit von der gewünschten Feinheit des fertigen Produkts schwanken. Um Material vom Mittelpunkt der Steine zur äußeren Peripherie zu transportieren, sind Furchen erforderlich. Die Furchen können tangential oder radial vom Steinzentrum ausgehen. Die Anzahl der Furchen im Stein hängt von dem Durchmesser des Steins ab. In einem Stein von 178 mm (7 Zoll) Durchmesser sind beispielsweise sechs Furchen richtig, um Gummi von 100 Mesh Größe mit einer Geschwindigkeit von 99 7 kg/Std. (50 Pfund pro Stunde) zu erzeugen. Bei Steinen großen Durchmessers können acht bis vierundzwanzig Furchen verwendet werden. Die Tiefe der Furchen kann zwischen 3,2 bis 6,4 mm (1/8 Zoll bis 1/4 Zoll) schwanken und die Breite von 6,4 bis 12,7 mm (1/4 Zoll bis 1/2 Zoll) reichen.
Das Verfahren der Erfindung kann zum Zerteilen von Holzpulpe, Kunststoffharze, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyäthylen und Polybutylenterephthalat, Polycarbonaten, Teflon und vulkanisiertem Gummi verwendet werden.
Das Zerteilen von Gummi oder Kunststoffen erzeugt beim Verfahren nach der Erfindung große Hitzemengen. Um die Steine während des Mahlens zu kühlen und zu schmieren ist ein Schmiermittel erforderlich. Wasser ist ein exzellentes Fluid für diesen Zweck und dient auch als Träger zum Transportieren der in die Mahlscheiben mitzuführenden Partikel. Der erforderliche Betrag an Wasser ist eine Funktion der Größe und des Durchsatzes der Mühle. Während Wasser ein bevorzugtes Schmiermittel und Trägermedium darstellt, können auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, beispielsweise organische Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt.
Die Erfindung wird durch folgende nicht beschränkte spezielle Beispiele erläutert.

Beispiel I.

Eine standardmäßige Kolloidierungsmühle der Firma Morehouse (Model B1400) wurde für diesen Test verwendet. Die Größenreduktionselemete dieser Mühle bestehen aus zwei im einsteilbaren Abstand zueinander angeordneten Mahlsteinen, der eine in einer festgelegten Stellung und der andere bei 3600 U/min. rotierend. Die Steinebefestigung für das sich drehende Teil besteht aus der gewöhnlichen Schraubspindel mit Mutteranordnung. Dieser drehbare Stein wurde entfernt und eine Verjüngung von 0,125 (1 1/2 Zoll pro Fuß) auf dem äußeren Durchmesser (bei geringerem Durchmesser oben) durch in der Industrie verwendete Standardverfahren in der in Fig. 1 dargestellten Weise erzeugt. Ein Stahlring von 178 mm (7 Zoll) Durchmesser mit einer dazu passenden Verjüngung (0,125; 1 1/2 Zoll per Fuß) wurde am inneren Durchmesser gefräst. Der Metallring wurde über die Scheibe gesetzt und mittels Schrauben an der Platte befestigt, wobei der Metallring sich nach unten bewegte in dem Maße wie die Schrauben angezogen wurden, um sich an der Verjüngung in Kompression auf der Scheibe anzulegen. Die Steine wurden auf eine dichte Einstellung gestellt und ein Pigment grober Korngröße zugeführt. Der Ausfluß aus der Mühle hatte eine sehr glatte Konsistenz, äquivalent zu der wie sie bei einer normal montierten Scheibe erhalten wird, wie zu erwarten war.

Beispiel II.

Die gleiche Ausrüstung und das in Beispiel I. beschriebene Verfahren wurde wiederholt, außer daß der sich drehende Stein entlang eines Durchmessers in zwei Abschnitte vor der Montage gebrochen worden war. Der Ausfluß der Mühle wurde untersucht und es wurde die gleiche glatte Konsistenz angetroffen, wie sie bei der Verwendung des ungebrochenen Steines erhalten worden war, weil die Verjüngung den Stein so zusammengepreßt hat, daß jeder Riß geschlossen wurde, der sonst existent gewesen wäre.

Beispiel III.

Eine standardmäßige Verfeinerungs-Zerreibungs- Labormühle von 305 mm 12 Zoll) Durchmesser, hergestellt durch die Firma Sprout, Waldron & Co., Inc. wurde bei verschiedenen Geschwindigkeiten bis zu 3600 U/min. betrieben. Diese Mühle ist sehr ähnlich zu der gemäß Beispiel I. beschriebenen Mühle, außer daß die standardmäßigen Größenreduktionselemente Metallplatten sind, die an Ort und Stelle festgeschraubt sind, um sowohl die festen als auch die rotierenden Scheiben zu bilden, welche den höheren Zentrifugalkräften widerstehen können, welche viermal so groß wie im Beispiel I. sind, und zwar gemäß folgenden beiden physikalischen Gesetzen: (1) Für einen gegebenen Durchmesser sind die Spannungen proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit. (2) Für eine gegebene Geschwindigkeit sind die Spannungen proportional z um Quadrat des Durchmessers, beispielsweise bei 3600 U/min. führt der doppelt so große Durchmesser von 305 mm (12 Zoll) zu dem Durchmesse von 152 mm (6 Zoll) zu einer viermal so hohen Spannung. Beim Betrieb dieser Mühle auf mechanische Holzpulpe wurden drei Durchgänge bei der dichtesten Einstellung benötigt, um Fasermatten in der Pulpe zu entfernen.
Die angeschraubten Platten wurden von dieser Mühle entfernt und durch Abriebscheiben von 305 mm (12 Zoll) Durchmesser ersetzt. Sowohl der feste als auch der sich drehende Stein wurden am Außendurchmesser mit einer Verjüngung von 0,25 (3 Zoll pro Fuß) versehen, und zwar zur Montage mit einem Stahlring von 356 mm (14 Zoll) Durchmesser, der den Aufnahmeteil der passenden Verjüngung trägt. Es wurde das gleiche Montageverfahren wie im Beispiel 1 benutzt, um die Scheiben in Druck zu versetzen. Bei der dichtesten Einstellung wurde eine Pulpe frei von Fibermatten bei einem Durchgang durch die Mühle erhalten.

Beispiel IV.

Der drehende Stein wurde erneut entlang eines Durchmessers in zwei Abschnitte vor der Montage zerbrochen. Das Produkt war gleich dem wie es durch die integrale Scheibe erzielt wurde, wie in Beispiel III. beschrieben.

Beispiel V.

Die Metallplatten wurden von einer Produktionsgröße- Mühle des Modells 36-2 des gleichen Herstellers und der im Beispiel III. beschriebenen Konfiguration entfernt. Der Außendurchmesser der beiden Scheiben vom 610 min (24 Zoll) Durchmesser wurden senkrecht z u den Seiten abgezogen. Wie in Fig. 2 gezeigt, wurde ein getrenntes Metallteil 11 mit einer Verjüngung von 0,29 (3 1/2 Zoll pro Fuß) am Außendurchmesser und passend zum Außendurchmesser der Scheibe zwischen einem Stahlring von 660 mm (26 Zoll) Durchmesser plaziert, der den Aufnahmeteil der Verjüngung und die Scheibe trägt. Diese Anordnung wurde montiert, wie im Beispiel I. beschrieben. Der Rotor trägt die Scheibe von 610 mm (24 Zoll) Durchmesser bei 3600 U/min. gemäß den in Beispiel III. aufgeführten physiklischen Gesetzen. Es wurde reine Pulpe mit Herstellungsraten mit einem Durchgang erzielt, wie sie für drei Durchgänge bei Metallplatten erforderlich waren, gerade wie dies unter Verwendung der Laborverfeinerungsmühle der Fall war.

Beispiel VI.

Wie in Beispielen II. und IV. wurde die sich drehende Scheibe entlang eines Durchmesser s in zwei Abschnitte vor der Montage zerbrochen. Die Pulpe bei einem Durchgang war gleichartig zu der mit der integralen Scheibe nach Beispiel V. erhaltenen.

Beispiel VII.

Eine Zerreibungsmühle von 302 mm (8 Zoll) Durchmesser, hergestellt durch Bauer Brothers, Modell 148-2 wurde mit zwei Steinmahlscheiben von 178 mm (7 Zoll) Durchmesser in einer Weise ähnlich zu der im Beispiel 1. beschriebenen und in Fig. 1 illustrierten Weise ausgestattet. Diese Mühle wurde mittels eines 2,2 kW (30 PS) Motors, der bei 3600 U/min. drehte, angetrieben.
Die Steine wurden auf dichte Einstellung eingestellt und es wurde ganzes Reifenmaterial von 10 Mesh mit einer Rate von 18 kg/h (40 Pfund Pro Stunde) zugeführt. Wasser wurde der Mühle mit einer Rate von 2,27 l/h (0,5 Gallonen/Min.) zugeführt. Der Ausfluß war eine dicke cremige Paste mit einer Partikelgröße von -100 Mesh.

Claims

1. Befestigungsvorrichtung für Schleifscheiben mit folgenden Merkmalen:

ein drehbares Stützteil (3) einer Scheibenmühle;

eine Schleifscheibe (1) besteht aus gebundenem Schleifmaterial und ist als integrales Teil ausgebildet oder aus Schleifscheibenabschnitten aufgebaut, wobei die Schleifscheibe (1) eine Sitzfläche, eine Mahlfläche und eine äußere Randoberfläche (2) aufweist;

eine Schleifscheibehalteeinrichtung (6) ist nur um die äußere Randoberfläche (2) der Schleifscheibe (1) angeordnet, greift lediglich an dieser an und weist eine axiale Abmessung, die etwas kleiner als die axiale Abmessung der Schleifscheibe (1) ist sowie eine durchgehend sich verjüngende Oberfläche (12) benachbart zu der Schleifscheibe (1) auf;

die Schleifscheibehalteeinrichtung (6) umfaßt eine Befestigungseinrichtung (7), die in das drehbare Teil (3) eingeschraubt ist und dazu ausgebildet ist, die Halteeinrichtung (6) und die durchgehend sich verjüngende Oberfläche (12) in Richtung auf das drehbare Teil (3) zu ziehen, dadurch gekennzeichnet, daß die sich verjüngende Oberfläche einen Verjüngungsgrad von ungefähr 0,29 bis 0,125 aufweist,

daß die Befestigungseinrichtung (7) innerhalb der Halteeinrichtung (6) angeordnet ist und mit einer solchen Kraft (P) gezogen wird, daß die Schleifscheibe (1) hauptsächlich in radialer Richtung über ihren gesamten Rand in gleichmäßiger Weise vorgespannt wird, um im wesentlicher, nach Innen gerichtete radiale Druckbelastungen (H) zu erzeugen, die durch die Druckfestigkeit der Schleifscheibe (1) einerseits begrenzt sind und andererseits oberhalb der zulässigen Zentrifugalkräfte für das gebundene Schleifmaterial einer freilaufenden Schleifscheibe in Anbetracht der Drehgeschwindigkeit und des Durchmessers liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (1) eine zylindrische Gestalt aufweist und daß die Halteeinrichtung (6) einen geschlitzten Ring (11) umfaßt, der eine Verjüngung zum Eingriff durch die durchgehend verjüngte Oberfläche (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung selbstklemmend ist.

4. Befestigungsvorrichtung für eine Schleifscheibe mit folgenden Merkmalen:

ein drehbares Stützteil (3) einer Scheibenmühle,

eine Schleifscheibe (1) besteht aus gebundenem Schleifmaterial und ist als integrales Teil ausgebildet oder aus Schleifscheibenabschnitten aufgehaut, wobei die Schleifscheibe (1) eine Sitzfläche, eine Mahlfläche und eine äußere Randoberfläche aufweist;

eine Schleifscheibehalteeinrichtung (6) ist um die äußere Randoberfläche der Schleifscheibe angeordnet und weist einen Ring mit einer axialen Abmessung auf, die ein wenig kleiner als die axiale Abmessung der Schleifscheibe (1) ist, ferner ist noch eine Befestigungseinrichtung vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, daß

ein durch Fluid ausdehnbarer Schlauch (21) vorgesehen ist, der die Schleifscheibe (1) umgibt und

daß die Befestigungseinrichtung innerhalb der Halteeinrichtung (6) angeordnet ist und in das drehbare Teil (3) eingeschraubt ist, wobei der durch Fluid ausdehnbare Schlauch (21) durch Fluid so betätigt wird,

daß die Schleifscheibe (1) hauptsächlich in radialer Richtung über ihren gesamten Rand in gleichmäßiger Weise vorgespannt wird, um im wesentlichen nach einwärts gerichtete radiale Druckbelastungen (H) zu erzeugen, welche durch die Druckfestigkeit der Schleifscheibe (1) einerseits begrenzt sind und andererseits oberhalb der zulässigen Zentrifugalkräfte für das gebundene Schleifmaterial einer freilaufenden Schleifscheibe in Anbetracht der Drehgeschwindigkeit und des Durchmessers liegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (6) zur Aufnahme einer Schleifscheibe (1) mit einem Durchmesser von mindestens 305 mm (12 Zoll) eingerichtet ist.

6. Verfahren zur Befestigung von Schleifscheiben (1) nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch Anziehen von Befestigungsschrauben (7) mit solchen Kräften (P) herbeigeführt wird, um die Druckbelastungen (H) zu erzeugen.

7. Verfahren zur Befestigung von Schleifscheiben (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch Anlage von Druck und Schließen eines Ventils herbeigeführt wird, wenn die Druckbelastungen erreicht sind.

8. Verfahren zur Verkleinerung von vulkanisiertem Gummi durch Mahlen zwischen zwei Mahlsteinen, wobei die Steine in eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steine einen Durchmesser von mindestens 305 mm (12 Zoll) aufweisen, bei ihrem Einbau unter radiale Druckbelastungen versetzt werden und mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3600 U/min. in Drehung versetzt werden.