Derart hergestellte Garnituren dienen vor allem dem Mahlen von Papierfasern, dem Dispergieren von Verunreinigungen im Papierfaserstoff oder dem Entstippen, also dem Auflösen von Papierfaseragglomeraten. Sie werden dann in Mahlmaschinen (Refinern), Entstippern oder Dispergern verwendet. Solche 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. Andere Garnituren, z. B. als Einsätze in Dispergern, haben die Form von Zahnringen. In der DE 195 23 704 A1 sind Dispergergarnituren gezeigt und beschrieben. Es ist bekannt, dass neben der Form der Stege, Nuten und Zähne auch das Material, aus dem sie bestehen, Auswirkungen auf die Bearbeitung des Faserstoffs hat.

Bei der mechanischen Bearbeitung mit Hilfe solcher Garnituren liegen die Papierfasern in einer pumpfähigen Suspension, also mit einem Feststoffgehalt von etwa 2-8 % vor oder als zäher Stoff mit einem darüber liegenden Feststoffgehalt. Disperger arbeiten in der Regel bei einem Feststoffgehalt zwischen 15 und 25 %.

Die Garnituren sind einem Verschleiß ausgesetzt und müssen daher in bestimmten Intervallen ersetzt werden. Der Verschleiß kann aber auch schon vorher dazu führen, dass sich die Bearbeitungswirkung ändert. Form, insbesondere Kantenform, und Oberfläche der Garnituren haben nämlich einen überragenden Einfluss auf den Bearbeitungseffekt. Diese Veränderungen haben den Nachteil, dass von einem bestimmten Zeitpunkt an mit derselben Maschine nicht mehr optimal gearbeitet werden kann.

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. insbesondere betrifft das Materialien, die sehr hart und spröde sind und daher nicht die für den Grundkörper notwendige Zähigkeit aufweisen. Ferner sind solche Materialien relativ teuer und aufwändig in der Herstellung und lassen sich im Vergleich zu normalen metallischen Werkstoffen nur mit großem Aufwand bearbeiten.

Der Grundkörper eines Bearbeitungswerkzeuges stellt die Verbindung der Bearbeitungselemente zu den übrigen Bauteilen, z. B. denen einer Mahimaschine, her.

Wegen der hohen Kräfte, die in einer solchen Mahlmaschine auftreten, werden an den Grundkörper 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.

Aus der DE 196 03 548 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Garnituren bekannt, bei dem diese aus getrennt hergestellten Teilen zusammengefügt werden. Gemäß dieser Publikation kann dazu ein Hochtemperaturlötverfahren unter Vakuum verwendet werden. Diese an sich gut geeigneten Verfahren sind jedoch aufwändig in der Durchführung und führen zu nicht immer ausreichenden Festigkeiten.

In der WO 99/37402 A 1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Refinergarnituren beschrieben, mit dem es zwar auch möglich ist, für die Messer ein anderes Material zu wählen als für die Grundplatte, es ist aber sehr aufwändig und kompliziert wegen der Vielzahl von Einzelteilen, die exakt zusammenzufügen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Verfahren zur Herstellung von Garnituren so zu gestalten, dass die Herstellung wesentlich vereinfacht wird und dennoch besonders geeignete harte Materialien für hoch beanspruchte Bearbeitungselemente verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die für das Verfahren verwendete Maske kann aus einem Blech von gleichmäßiger Dicke bestehen, in das die Öffnungen durch Laserschneiden eingebracht worden sind. Dabei ist es leicht möglich, je nach Bedarf unterschiedliche Öffnungen für Garnituren mit unterschiedlicher Mahlwirkung anzufertigen. Da die Bearbeitungselemente zunächst separat hergestellt werden, ist es möglich, für diese optimale Werkstoffe zu verwenden und dabei die Form der Garnitur relativ einfach zu erzeugen. Mit Hilfe der Maske besteht nämlich die Möglichkeit, die Bearbeitungselemente präzise und sicher an den richtigen Stellen auf dem Grundkörper zu positionieren und während des anschließenden Arbeitsvorganges dort zu halten. Da in der Regel für eine Garnitur eine größere Anzahl von Bearbeitungselementen benötigt wird, ist es sinnvoll, das Einsetzen der Elemente in die Maske mit Hilfe einer automatisch arbeitenden Vorrichtung durchzuführen. Das Verfahren hat nicht nur den Vorteil der schnellen Durchführbarkeit und der guten Automatisierbarkeit, sondern bietet auch sehr gute Festigkeit, da die Bearbeitungselemente sowohl mit dem Grundkörper als auch mit der Maske verbunden werden können. Besonders geeignet ist dazu ein Hochtemperaturlötverfahren, mit dem sich ohne weiteres alle zu einer Bearbeitungeinheit gehörenden Verbindungen gleichzeitig herstellen lassen. Solche Verfahren werden zumeist bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt, z. B. über 1000° C, vorzugsweise ca. 1050° C. Dabei wird mit Vorteil eine Schutzgasatmosphäre, z. B. Argon, verwendet ; auch ein Vakuum ist denkbar, allerdings aufwändiger.

Die Umrisskontur der Maske kann etwas kleiner sein als die des zugehörigen Grundkörpers. Es können auch mehrere kleinere Masken einem einzigen Grundkörper zugeordnet werden, indem sie in Umfangsrichtung segmentiert werden. Das vereinfacht die mahltechnologische Gestaltung von Schrägmesser-Garnituren : Da die Messer solcher Garnituren auf einem Segment zueinander parallel sind, kann bei einer größeren Anzahl von Segmenten pro Grundkörper die Abweichung der Messerwinkel vom gewünschten Wert kleiner gehalten werden. Besonders ökonomisch ist es, den Grundkörper als Stützrahmen auszubilden, mit tragenden Bereichen, in denen sich auch die Bohrungen für die Befestigungsschrauben befinden, die zum Anbringen in der Mahlmaschine benötigt werden. Ein solcher Stützrahmen kann aus aufeinander gelegten Blechlamellen aufgebaut sein (Sandwich-Konstruktion), bei denen die Befestigungslöcher schon vorhanden sind. Das Sandwich, die Maske und die Bearbeitungselemente können in einem Arbeitsgang miteinander verlötet werden.

Die Maske lässt sich in anderen Fällen vor Einsetzen der Bearbeitungselemente leicht mit dem Grundkörper, z. B. durch Schweißnähte verbinden.

Die aufwändige Bearbeitung der harten Strukturen an den Bearbeitungselementen kann oft entfallen, da die Präzision der so hergestellten Garnituren höher ist als z. B. bei konventionellen, also komplett gegossenen.

Die Erfindung wird erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen : Fig. 1 Teil einer Mahlgarnitur im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ; Fig. 2 Teil einer Mahigarnitur nach Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ; Fig. 3 eine besondere Form der Bearbeitungselemente ; Fig. 4 90°-Segment einer Mahlgarnitur für Scheibenrefiner ; Fig. 5 Mahlgarnitur im Schnitt mit speziellem Grundkörper ; Fig. 6 Teil eines mit einer Mahigarnitur versehenen Kegelrefiners ; Fig. 7 Teil einer erfindungsgemäß hergestellten Disperger-oder Entstippergarnitur ; Fig. 8 eine Variante der in Fig. 7 gezeigten Garnitur.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Grundkörpers 1, der mit einer Maske 3 belegt ist, wobei die Verbindung hier durch Schweißnähte 7 oder Schweißpunkte hergestellt wird. Die Maske 3 ist mit einer größeren Anzahl von durchgehenden Öffnungen 4 versehen. Dabei ist in die ganz links gezeichnete Öffnung bereits ein Bearbeitungselement 5 eingesetzt. Die Bearbeitungselemente 5 sind leistenförmig und können z. B. aus gewalzten Profilen hergestellt sein. Sie haben eine über die Höhe konstante Fläche, die also auch der des Fußes 6 entspricht. Die Öffnungen 4 und die Form des Fußes 6 sind so aufeinander abgestimmt, dass sich das Bearbeitungselement 5 spielfrei in die Öffnung 4 einsetzen lässt. In den typischen Fällen, in denen ein Hochtemperaturlötverfahren durchgeführt wird, kann das Lot vor dem Einsetzen auf die entsprechenden Flächen bereits aufgetragen werden. Dabei können mit Vorteil Lötdepots in Form kleiner Vertiefungen oder Nuten in den zu verbindenden Bauteilen angelegt weden (hier nicht gezeichnet).

Die Maske 3 kann auch in einem entsprechend geformten Grundkörper eingelassen, also eingebettet sein.

Die Fig. 2, die eine fertige Garnitur 2 perspektivisch und geschnitten darstellt, zeigt, dass die Lötfläche 9 (als verdickte Linien gezeichnet) die Bearbeitungselemente 5 sowohl mit dem Grundkörper 1 als auch mit der Maske 3 verbindet. Da die Beanspruchung der Garnitur im Betrieb relativ hoch sein kann, ist diese großflächige Verbindung ein besonderer Vorteil. Die Lötfläche 9 erstreckt sich hier auch noch über die Kontaktflächen zwischen Maske 3 und Grundkörper 1, was aber nicht immer erforderlich ist und den Bearbeitungsaufwand erhöht. Die Dicke c der Maske 3 ist in der Regel zwischen 2 und 10 mm groß. Die in Fig. 2 teilweise gezeigte Garnitur 2 kann z. B. als Mahisegment (s. Fig. 4) für einen Scheibenrefiner verstanden werden, das bekanntlich eine Vielzahl von leistenförmigen Bearbeitungselementen 5 enthält. Solche Garnituren werden auch Messer-Garnituren genannt. Sie sind mit Schraubenlöchern 10 versehen und werden auf den Rotor oder den Stator eines Scheibenrefiners aufgeschraubt. Bekanntlich handelt es sich dabei um Verschleißteile, die also in bestimmten Abständen erneuert werden müssen.

Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit, die Form der Bearbeitungselemente 5 speziell zu gestalten, was durch das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert wird. Die z. B. beim Rotor in Bewegungsrichtung (Pfeil 18) vorn liegende Schnittkante hat an der Oberseite gegenüber der der Bewegungsrichtung parallelen Ebene einen Winkel a zwischen 0 und 10° und an der Vorderseite gegenüber der dazu senkrechten Ebene einen Winkel y von ebenfalls zwischen 0 und 10°. Das beugt der unerwünschten Kantenabrundung vor.

In der Fig. 5 ist der Aufbau einer speziellen Ausführungsform einer erfindungsgemäß hergestellten Garnitur im Schnitt dargestellt. Man erkennt, dass der Grundkörper 1" bei dem hier gezeigten Beispiel aus drei aufeinander gelegten Blechlamellen 19, 19', 19"besteht, die jeweils die gleiche Dicke (z. B. 6 mm) haben können. Die oben gezeichnete Blechlamelle 19 ist-z. B. durch Hochtemperaturlöten-mit einer Unterplatte 20 und diese wiederum mit der Maske 3 verbunden, die-wie bereits beschrieben-mit Bearbeitungselementen 5 versehen wurde. Der Grundkörper 1"ist nicht massiv gestaltet, sondern als Stützrahmen aufgebaut mit tragenden Bereichen, in denen sich auch die Schraubenlöcher 10 befinden. Zwischen den tragenden Bereichen werden in den Blechlamellen 19, 19', 19"Hohlräume 21 frei gelassen, was Gewicht und Materialkosten einspart. Die Unterplatte 20 ist den Festigkeitsanforderungen entsprechend dimensioniert (eventuell auch gleich dick wie die Blechlamellen 19, 19', 19") und kann die von der Mahlung herrührenden Druckkräfte über den Hohlräumen 21 aufnehmen. Die Blechlamellen 19, 19'und 19"können im selben Arbeitsgang miteinander und mit der Unterplatte 20 verlötet werden, in dem auch die Bearbeitungselemente 5 in der Maske 3 verankert werden. Der schichtenweise Aufbau des Grundkörpers 1"hat insbesondere den Vorteil, dass sich seine Herstellung verbilligen lässt und dass er leichter wird. Die Außenkontur, die Hohlräume 21 und die Schraubenlöcher 10 lassen sich günstig durch Laser-Schneiden erzeugen.

Es ist auch ohne weiteres möglich, das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden, wenn eine Garnitur für einen Kegelrefiner gefertigt werden soll. Dann hat der Grundkörper 1' - wie Fig. 6 zeigt-die Form eines Kegelstumpfes oder eines Teils davon. Auch dieser kann mit einer Maske 3 versehen werden, in die dann in der bereits beschriebenen Weise die Bearbeitungselemente 5 einzusetzen und zu befestigen sind. An der Fig. 6 ist auch erkennbar, dass die nach dem beschriebenen Verfahren gefertigten Garnituren sowohl zum Rotor 11 als auch zum Stator 12 gehören können. Bei den meisten Refinern werden bekanntlich Rotor und Stator mit Messergarnituren versehen. Die zu mahlende Suspension 14 wird zwischen den Messern durch die Maschine hindurchgeführt. Der Rotor 11 wird durch die Weile 13 angetrieben.

Es gibt auch Anwendungsfälle im Bereich der Dispergierung und Entstippung von Papierfaserstoff, bei dem Garnituren verwendet werden, die mit hoch beanspruchten zahnförmigen Bearbeitungselementen versehen sind. Auch hier kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden. So zeigen die Fig. 7 und 8 je einen Grundkörper 1 mit einer aufgelegten Maske 3 und eine Anzahl von bereits eingesetzten Bearbeitungselementen. Dabei sind exemplarisch einige verschiedene Zahnformen dargestellt, z. B. einfache kubische Zähne 15 oder abgeschrägte Zähne 16, die als Bearbeitungselemente im Sinne der Erfindung dienen. Eventuell ist abzuwägen, ob eine größere Anzahl von einfach geformten, leicht zu fertigenden Einzelzähnen verwendet wird oder ob mehrere Zähne in größeren oder kleineren Zahngruppen 17, 17' zusammengefasst und dann in die Maske 3 eingesetzt werden sollen. Die Herstellung einer solchen Garnitur ist ähnlich, wie bereits beschrieben, d. h. die Füße der Bearbeitungselemente 5', also der Zähne oder Zahngruppen, und die Öffnungen in der Maske 3 haben etwa die gleiche Form, so dass ein Einsetzen der Bearbeitungselemente 5'erfolgen kann. Anschließend erfolgt wieder die endgültige Fixierung der Bearbeitungselemente mit der Maske 3 und dem Grundkörper 1.

Als Material für die Bearbeitungselemente können harte spröde Metallegierungen verwendet werden, die für Faserbearbeitung optimiert wurden. Sie können auch nach dem Hochtemperaturiöten oder währenddessen gehärtet werden. Zum Beispiel kann nach dem Hochtemperaturlöten die Abkühlung so schnell vorgenommen werden, dass bei Verwendung von Kohlenstoffstählen die Bearbeitungselemente thermisch aushärten.

Der Grundkörper kann aus relativ zähem Cr-Ni-Stahl bestehen. Da er zur Faserstoffsuspension hin durch Maske und Bearbeitungselemente abgedeckt wird, kann er auch aus nicht korrosionsbeständigem Stahl hergestellt werden, was die Kosten weiter reduziert. Eine weitere Möglichkeit ist die Beschichtung des Grundkörpers mit korrosionsbeständigem Material.

Die Maske kann mit Vorteil aus relativ zähem Cr-Ni-Stahlblech hergestellt werden, in das die Öffnungen durch Laser eingeschnitten wurden.