DE2158276A1 - Method and device for treating wood chips with electrons - Google Patents
Method and device for treating wood chips with electronsInfo
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Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2158276Patent attorneys Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2158276
Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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British Columbia, Kanada.RADIATION DEVELOPMENT CO., Ltd.
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British Columbia, Canada.
Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Holzspänen mitMethod and device for treating wood chips with
ElektronenElectrons
Bei einem üblichen Verfahren zur Herstellung von Papierzeug aus Holz wird das Holz in längliche Späne zerteilt, die etwa 19 mm breit und 3,2 mm dick sind (0,75 Zoll bzw. 1/8 Zoll). Eine Stoffmühle kann das Holz an Ort und Stelle zerspanen; häufig jedoch werden Späne angekauft, die an anderen Plätzen, beispielsweise in Sägewerken, aus abgebrochenen Stücken und anderem Abfall, der sich im Sägewerk ansammelt, gewonnen wurden. Im allgemeinen ist es nicht möglich, die Späne unmittelbar nach ihrer Produktion oder ihrem Eintreffen zu verarbeiten; an den meisten Stoffmühlen gibt es daher große Vorrats-In a common method of making paper stock from wood, the wood is cut into elongated chips that are approximately 19 mm wide and 3.2 mm thick (0.75 "and 1/8", respectively). A cloth mill can cut the wood on the spot; often, however, shavings are purchased that are in other places, for example in sawmills, from broken pieces and other waste that accumulates in the sawmill. In general, it is not possible to process the chips immediately after their production or their arrival; at most pulp mills there are therefore large stocks
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haufen von Spänen. Während der Lagerung erfahren die Späne gewöhnlich in der einen oder anderen Form eine Beschädigung. Manchmal werden sie von Pilzen befallen, die eine Verfärbung der Späne und damit auch des Zeugs und der daraus hergestellten Produkte zur Folge haben. Oder es kommt zu anderen zellularen Störungen, die die Ausbeute an Zeug und damit an Papier oder anderen aus den Spänen gewonnenen Produkten herabsetzen. Je nach der Dauer der Lagerung kann dies zu einem Gewichtsverlust zwischen fünf und zwanzig Prozent führen.pile of shavings. The chips experience during storage usually some form of damage. Sometimes they are attacked by fungi that have a discoloration of the shavings and thus also of the stuff and the products made from them. Or it comes to other cellular disorders that affect the yield of stuff and therefore paper or other products made from the chips reduce. Depending on the length of storage, this can result in a weight loss of between five and twenty Percent lead.
Es sind bereits Anstrengungen unternommen worden, Verfahren zur Sterilisierung der Späne zu finden, so etwa die Bakterien und Pilze, die die Späne verderben, abzutöten. Bis jetzt gibt es jedoch kein wirtschaftlich vertretbares und in der Praxis brauchbares System zur Behandlung der Späne.Efforts have already been made to find methods of sterilizing the chips, such as the bacteria and to kill fungi that spoil the chips. So far, however, there is no economically justifiable and System useful in practice for treating the chips.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Behandlungsverfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäß der Erfindung die Holzspäne pneumatisch durch einen hin- und herbewegten Elektronenstrahl in einer Richtung parallel zur Achse der Hin- und Herbewegung transportiert derart, daß praktisch alle Oberflächen der Späne den Elektronen ausgesetzt werden, um auf diese Weise eine Bestrahlung und damit eine Sterilisierung aller Oberflächen und der unter der Oberfläche gelegenen Teile zu bewirken. Bei einem solchen Vorgehen kann die Sterilisierung erfolgen, während die Späne in herkömmlicher Weise von der spanerzeugenden Vorrichtung oder von der Stelle ihres Eintreffens zu dem Vorrat shaufen befördert werden.The invention is based on the object of such a treatment method and to provide an apparatus for practicing the method. To solve this problem are according to of the invention, the wood chips pneumatically by a reciprocating electron beam in a direction parallel to the The axis of reciprocation is transported in such a way that practically all surfaces of the chips are exposed to the electrons be in order in this way an irradiation and thus a sterilization of all surfaces and those under the To effect surface-lying parts. With such a procedure, the sterilization can take place while the Chips in a conventional manner from the chip-producing device or from the point of their arrival to the supply to be promoted.
Weiter wurde gefunden, daß die Bombardierung der Späne mitIt was also found that the shavings were bombarded with
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Elektronen neben der Verlängerung der Lagerungszeit und einer weitgehenden Verringerung des Verderbens von Spänen durch Bakterien, Pilze und ähnliche Mikroorganismen bei einer Durchführung auf bestimmten Stufen noch den Vorteil bringt, daß die Verarbeitungszeit, nämlich die Kochdauer, der Späne wesentlich reduziert wird und aus einer bestimmten Menge von Spänen eine größere Ausbeute an Zeug mit besseren physikalischen Eigenschaften erzielt wird.Electrons in addition to the extension of the storage time and an extensive reduction in the spoilage of chips bacteria, fungi and similar microorganisms still have the advantage when carried out at certain levels brings that the processing time, namely the cooking time, the number of chips is significantly reduced and from a certain amount of chips a greater yield of stuff with better ones physical properties is achieved.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird eine VorrichtungFor a better understanding of the invention, a device
zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der ä to carry out the method according to the invention based on the ä
beigefügten Zeichnungen genauer erläutert. Es zeigen:accompanying drawings explained in more detail. Show it:
Pig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorri chtung jPig. 1 is a side view of a Vorri according to the invention attention j
Fig. 2 eine Sehnittansicht nach der Linie 2-2 der Fig. 1} Fig. 3 eine Sehnittansicht nach der Linie 3-3 der Fig. 1.Fig. 2 is a sectional view along the line 2-2 of Fig. 1} FIG. 3 is a sectional view along line 3-3 of FIG. 1.
In den Zeichnungen ist eine Rohrleitung 10 dargestellt, die einen Teil eines pneumatischen Systems bildet, durch welches Holzspäne befördert werden. Gewöhnlich haben solche Rohrleitungen einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser im Mittel zwischen 15 cm und 60 cm und die Holzspäne werden gewöhnlich in einem Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 1800 Meter pro Minute (6000 Fuß pro Minute) transportiert. In solchen Fördersystemen sind die Holzspäne in dem Förderluftstrom gleichmäßig verteilt und nicht in Schichten gelagert, wie beispielsweise auf Förderbändern oder dergleichen. Gemäß der Erfindung ist ein Fördersystem vorgesehen mit einem Leitungsstück 12, das einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat, dessen Querschnittsfläche jedoch etwa gleich demjenigen der Rohr-In the drawings there is shown a conduit 10 which forms part of a pneumatic system through which wood chips are transported. Usually have such Pipelines have a circular cross-section with an average diameter between 15 cm and 60 cm and the wood chips are usually in a stream of air at one speed transported at about 1800 meters per minute (6000 feet per minute). In such conveyor systems, the Wood chips are evenly distributed in the conveying air flow and are not stored in layers, such as on conveyor belts or similar. According to the invention, a conveyor system is provided with a line piece 12, the one has a substantially trapezoidal cross-section, the cross-sectional area of which, however, is approximately the same as that of the pipe
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leitung 10 ist. An beiden Enden des Leitungsstückes 12 ist je ein Übergangsteil 14 angebracht, das den Anschluß an die Rohrleitung 10 herstellt. Als ungefährer Anhaltspunkt habe das Leitungsstück 12 zweckmäßig eine Länge von etwa 183 cm (6 Fuß).line 10 is. At both ends of the line piece 12 a transition part 14 is attached to the connection to the pipeline 10 produces. As an approximate reference point, the line section 12 expediently has a length of approximately 6 feet (183 cm).
Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Holzspäne in dem Leitungsstück 12 energiereichen Elektronen auszusetzen. Zu dieser Einrichtung gehört eine Quelle energiereicher Elektronen 18. Die Elektronenquelle 18 erzeugt einen schmalen Strahl schneller Elektronen, deren Energie in der Größenordnung von einigen Hunderttausend Volt liegen muss. Die Elektronenquelle kann ein Van de Graff-Generator sein oder ein anderer geeigneter Typ. Der von dem Generator erzeugte Elektronenstrahl wird nach unten in einen Abtaster 20 geworfen, der mit Mitteln versehen ist, um den Strahl auf einer linearen Bahn, deren Achse mit der Achse des Leitungsstückes 12 zusammenfällt, hin- und herschwingen zu lassen. Die Frequenz des Elektronenstrahles beträgt vorzugsweise einige Hunderttausend Perioden in der 'Sekunde. Zur Ablenkung des Strahles können, wie üblich, magnetische oder elektrostatisch arbeitende Mittel verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind. Der Abtaster 2o umfaßt eine evakuierte Kammer, die von vertikalen parallelen Seitenwänden 24, 26 und schrägen Endwänden 28, 30 eingeschlossen ist. Der Boden 32 des Abtasters besteht vorzugsweise aus Titan oder einem anderen Material, das einen geringen Widerstand für den Durchtritt der Elektronen bietet, aber die durch den Elektronenbeschuß hervorgerufenen Temperatureffekte aushält. Ebenso ist die Decke 34 des Leitungsstüclces 12 aus Titan oder einem anderen von Elektronen leicht durchdringbaren Material. Der Raum zwischen dem Boden 32 der Kammer und der Decke 34 des Leitungsstückes ist evakuiert, um denFurthermore, a device is provided in order to expose the wood chips in the line piece 12 to high-energy electrons. A source of high-energy electrons 18 belongs to this device. The electron source 18 generates a narrow beam of fast electrons, the energy of which is on the order of a few hundred thousand volts got to. The electron source can be a Van de Graff generator or some other suitable type. The one from the generator generated electron beam is thrown down into a scanner 20, which is provided with means to the beam to swing back and forth on a linear path, the axis of which coincides with the axis of the line section 12 permit. The frequency of the electron beam is preferably a few hundred thousand periods per second. To the As usual, magnetic or electrostatic means can be used to deflect the beam are known to the person skilled in the art. The scanner 2o includes an evacuated chamber supported by vertical parallel side walls 24, 26 and sloping end walls 28, 30 is included. The bottom 32 of the scanner is preferably made of titanium or some other material that offers little resistance to the passage of electrons, but which passes through the Withstands temperature effects caused by electron bombardment. Likewise, the ceiling 34 of the line piece 12 is off Titanium or another material easily penetrable by electrons. The space between the floor 32 of the chamber and the ceiling 34 of the line piece is evacuated to the
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durchlaufenden Elektronen einen möglichst kleinen Widerstand entgegenzusetzen und auch um einen zusätzlichen Schutz für die evakuierte Kammer des Abtasters 2o vorzusehen. Es kann auch noch eine Alarm- oder Abschaltvorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um einen etwaigen Bruch in der Decke 34 anzuzeigen, der durch einen Verlust des Vakuums in dem Raum 36 in Erscheinung tritt, und um zu verhindern, daß der Boden 32 beschädigt wird und der Raum 36 bei Verlust des Vakuum verunreinigt wird.electrons passing through have the smallest possible resistance to oppose and also to provide additional protection for the evacuated chamber of the scanner 2o. An alarm or shutdown device (not shown) can also be provided to prevent any To indicate rupture in the ceiling 34, which appears due to a loss of vacuum in the space 36, and around to prevent the floor 32 from being damaged and the space 36 from being contaminated if the vacuum is lost.
Nach dem Austritt aus dem Abtaster 20 wird der Elektronenstrahl infolge der Abstoßung zwischen den Elektronen und de?? Zerstreuungswirkung durch den Zusammenprall mit Luftmolekülen zu einem divergierenden Strahl verbreitert. Die trapezförmige Gestalt des Leitungsstückes 12 ist so gewählt, daß dessen Seitenwände 38, 40 etwa mit den tatsächlichen Seitenrändern des Elektronenstrahles zusammenfal len, so daß man eine ziemlich gleichmäßige Bedeckung über die gesamte Breite des Leitungsstückes 12 erhält. Während die Holzspäne das Leitungsstück 12 passieren, fallen sie infolge des Magnuseffektes an den ebenen Spanoberflächen ständig durcheinander und ändern beim Durchlaufen des Leitungsstückes ihre Höhe. Auf einem Weg von 183 cm (6 Fuß) Länge rotiert der Holzspan in der Regel unter Änderung der Höhe sechsmal, wenn er in einem Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 183 000 cm pro Minute tranportiert wird. Bei der hohen Schwingungsfrequenz des Elektronenstrahles wird ein Span offensichtlich während seines Weges durch das Leitungsstück 12 vielmal vom Elektronenstrahl getroffen, so daß alle Oberflächen des Spans dem Elektronenbeschuß ausgesetzt sind. Die Strahlungsintensität wird derart gesteuert, daß im Rahmen der Geschwindigkeitβ- und VerhaltensSchwankungen der Späne diese auf allen Oberflächen einer Strahlung zwischenAfter exiting the scanner 20, the electron beam due to the repulsion between the electrons and de ?? Diffusing effect broadened by colliding with air molecules to form a diverging beam. the trapezoidal shape of the line piece 12 is chosen so that its side walls 38, 40 approximately with the actual Side edges of the electron beam collapse so that a fairly uniform coverage over the entire width of the line section 12 is obtained. While the wood chips pass the line piece 12, they fall constantly due to the Magnus effect on the flat chip surfaces messed up and change their height when passing through the line section. On a path of 183 cm (6 feet) in length the wood chip usually rotates six times with a change in height when it is transported in an air stream at a speed of about 183,000 cm per minute. at Due to the high oscillation frequency of the electron beam, a chip becomes evident as it travels through the line piece 12 hit by the electron beam so that all surfaces of the chip are exposed to electron bombardment are. The radiation intensity is controlled in such a way that fluctuations in speed and behavior the chips these on all surfaces of a radiation between
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0,2 und 0,5 Megarads ausgesetzt werden.0.2 and 0.5 megarads are exposed.
Um auf allen Oberflächen eines Spans die erforderliche Dosis zu erreichen, ohne die pneumatischen Fördereigenschaften eines Systems zu zerreissen oder die Geschwindigkeit der Förderluft herabsetzen zu nüssen* Müssen die Späne durch den Strahl entlang dessen Abtastachse gefördert werden. Wenn dagegen die Bestrahlung in der Weise geschieht, daß man die Späne durch einen Strahl auf einer zur Äbtastachse senkrechten Bahn schickt, Büßte man twc die notwendige Dosierung einen Leitungsabschnitt von so geringer Tiefe vorsehen, daß ständig Schwierigkeiten infolge einer Blockierung der Leitung zu erwarten wären und die Fördergeschwindigkeit sowie die pneumatischen Pördereigenschaften des Systems gestört würden» 3O daß eine Kontrolle über die Vollständigkeit der Bestrahlung der Holzspäne unmöglich wäre.In order to achieve the required dose on all surfaces of a chip without tearing the pneumatic conveying properties of a system or having to reduce the speed of the conveying air * the chips must be conveyed by the beam along its scanning axis. Conversely, if the irradiation occurs in such a way that they send the chips by a beam on a plane perpendicular to Äbtastachse web lost to twc the required dosage a line section of the smaller depth provide that constantly difficulties would be expected due to a blockage of the line and the conveying speed as well as the pneumatic conveying properties of the system would be disturbed, so that it would be impossible to check the completeness of the irradiation of the wood chips.
Das Leitungsstück 12 ist zweckmäßig von einem Gehäuse 44 umgeben, das eine Kammer 46 bildet, durch welche Wasser oder ein anderes Kühlmittel zirkuliert, damit das Leitungsstück 12 nicht durch den Elektronenbeschuß zu stark erhitzt wird.The line section 12 is expediently surrounded by a housing 44 surrounded, which forms a chamber 46 through which water or another coolant circulates, so that the line piece 12 is not heated too much by the electron bombardment will.
Aufgrund der Tatsache, daß infolge der Zerstreuung und Taumelbewegung der Holzspäne auf ihrem Weg durch den -Leitungsabschnitt 12 alle Oberflächen der Späne Ton der Strahlung getroffen werden, kann Ae Elektronenquelle 18 von viel kleinerer Intensität sein, als wenn man versuchen würde, die Späne durch einen Beschluß von nur einer Sexte aus zu behandeln, etwa indem man sie auf einem Förderband oder dergleichen bearbeitet. Im letztgenannten Fall müßteDue to the fact that as a result of the scattering and tumbling motion of the wood chips on their way through the line section 12 all surfaces of the chips sound of radiation are hit, Ae electron source 18 can be of much lower intensity than if one were to try treat the chips by a resolution from only one sixth, such as by moving them on a conveyor belt or the like. In the latter case it would have to
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aie Intensität der Elektronenquelle so groß sein, daß die Elektronen die übereinanderliegenden Späne durchdringen könnten.the intensity of the electron source must be so great that the Electrons could penetrate the stacked chips.
Es hat sich herausgestellt, daß die Behandlung der Späne durch einen Elektronenbeschuß die Haltbarkeit der Späne bei der Lagerung wesentlich erhöht oder, anders ausgedrückt, die Verschlechterung der Späne im laufe einer vorgegebenen Zeitspanne wesentlich herabsetzt.It has been found that treating the chips by electron bombardment increases the durability of the chips significantly increased during storage or, in other words, the deterioration of the chips in the course of a given period Time span significantly reduced.
Vielleicht noch bedeutsamer ist die Feststellung, daß die Bestrahlung τοη Holzspänen das aus diesen Spänen gewonnene Zeug sowohl bezüglich der Qualität als auch der Ausbeute verbessert. Man hat z.B. gefunden, daß der Mahlungsgrad des Zeugs wesentlich erhöht wird* dabei aber die Festigkeit erhalten bleibt oder sogar verbessert wird. Man hat ferner festgestellt, daß der Ligningehalt des Zeugs höher sein kann. Dadurch reduziert sich die notwendige Zeit zum Herstellen des Papierbreia und natürlich reduziert sich auch der Anteil an Lignin, der beseitigt werden muß, während zugleich die Festigkeit und die Ausbeute an Zeug aus einer vorgegebenen Menge von Holzspänen wächst.Perhaps more significant is the observation that the Irradiation τοη wood chips obtained from these chips Stuff improved in both quality and yield. For example, it has been found that the degree of grinding of the stuff is significantly increased * but the strength is preserved remains or is even improved. It has also been found that the lignin content of the stuff can be higher. Through this the time required to produce the pulp is reduced and, of course, the proportion of Lignin that needs to be eliminated while maintaining strength and the yield of stuff from a given Amount of wood chips is growing.
An dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind im Rahmen der Erfindung Abänderungen bezüglich der Anordnung und in Einzelheiten möglich.In the exemplary embodiment described, modifications with regard to the arrangement and in details are within the scope of the invention possible.
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