DE68924652T2

DE68924652T2 - Vorrichtung zum quetschen von holzspänen.

Info

Publication number: DE68924652T2
Application number: DE68924652T
Authority: DE
Inventors: Joseph Bielagus
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2009-09-15
Also published as: EP0439493A1; FI911972A0; ES2017171A6; JPH03503300A; FI94968C; AU4413689A; NZ230852A; AU624649B2; CA1328366C; FI94968B; ATE129535T1; RU2046165C1; US4953795A; ZA897999B; BR8907734A; DE68924652D1; WO1990004672A1; KR900702126A; JP2587300B2; KR0137962B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Holzschnitzeln, um das Eindringen von Flüssigkeit und nachfolgende Vorgänge für den Holzaufschluss zu erleichtern, und sie bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Destrukturieren, in der die Schnitzel zwischen nahe beieinander arbeitenden Walzen durchgehen, wobei die Walzen Druckkräfte auf die Schnitzel ausüben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In einem typischen Verfahren für die Papierherstellung werden Holzstämme abgerindet und zerschnitzelt, und einzelne Zellstoffasern werden dann für eine nachfolgende Behandlung und schlussendlich für die Herstellung einer Papierbahn aus den Schnitzeln herausgelöst. Ein gebräuchlicher Weg um Zellstoffasern herauszulösen besteht darin, dass die Holzschnitsel zusammen mit Chemikalien bei erhöhten Temperaturen und Drücken in Zellstoffkochern gekocht werden, um das Lignin aus den Schnitzeln zu entfernen, welches die Fasern zusammenhält. Für das anschliessende Verfahren zur Papierherstellung ist es wünschenswert, dass die von Lignin befreiten Fasern im wesentlichen identische Eigenschaften aufweisen. Um die Herstellung von zu wenig oder zu stark gekochten Schnitzeln im Zellstoffkocher zu minimieren ist es nötig, dass das Eindringen von Kochflüssigkeit in die Schnitzel im wesentlichen für alle Schnitzel gleich ist, damit die Wirkungen von Temperatur, Druck und Zeit für alle Schnitzel ähnlich sind. Demzufolge wurde es in der Vergangenheit als wünschenswert erachtet, eine Vorrichtung zum Sieben der Schnitzel zu verwenden, die sowohl zu kleine als auch zu grosse Schnitzel entfernt, damit die zu kleinen Schnitzel separat behandelt werden können und die zu grossen Schnitzel durch eine Vorrichtung zum Verkleinern der Schnitzel geleitet werden können, bevor sie gekocht werden.
Eine gebräuchliche Vorrichtung zum Verkleinern von zu grossen Schnitzeln, die durch Siehe aus einem Strom von Schnitzeln ausgesondert werden, ist eine Schnitzelmaschine. Der grundsätzliche Betrieb einer Schnitzelmaschine umfasst einen Rotor, der im Inneren einer Walze arbeitet, worin die zu grossen Schnitzel gegen Messer gezwungen werden und dabei auf eine annehmbare Dicke zerschnitten werden. Ein Beispiel einer Schnitzelmaschine kann im Patent U.S. 4 253 328 gefunden werden, das an William C. Smith erteilt wurde für ein "Verfahren und Vorrichtung zum erneuten Zerhacken von Holzschnitzeln". Während Schnitzelmaschinen wie diejenige, die in Patent U.S. 4 253 328 beschrieben wird, wirkungsvoll arbeiten, um zu grosse Schnitzel zu verkleinern, wodurch das Auftreten von zu wenig gekochten Schnitzeln im Kochverfahren wesentlich verringert wird, neigen Schnitzelmaschinen, die nicht mit optimalen Konstruktionsparametern arbeiten, wie zum Beispiel, wenn die Messer stumpf sind oder wenn die Geschwindigkeit oder die Beladung ungeeignet sind, dazu, einen Feinanteil zu erzeugen, während die zu grossen Schnitzel verkleinert werden. Demzufolge neigen Schnitzelmaschinen dazu, das Problem mit zu kleinen Schnitzeln oder mit dem Feinanteil zu vergrössern, während sie das mit zu grossen Schnitzeln zusammenhängende Problem minimieren. Es ist deshalb wunschenswert, eine Vorrichtung zum Behandeln von zu grossen Holzschnitzeln zu entwickeln, welche nicht die mit dem Feinanteil oder den zu kleinen Schnitzeln zusammenhängenden Probleme aufweist.
Walzen, die nahe beieinander betrieben werden, wurden in der Vergangenheit verwendet, um zu grosse Schnitzel mit Druck zu behandeln und dadurch das Eindringen von Flüssigkeit in die Schnitzel zu bewirken. So wurde zum Beispiel das Patent U.S. 4 050 980 für "Selektive Delaminierung von Holzschnitzeln" am 27. September 1977 an Fred L. Schmidt und Frank J. Steffes erteilt. Dieses Patent erläutert das Sieben eines Stromes aus Schnitzeln und das Umleiten von zu grossen Schnitzeln durch nahe beieinander arbeitende Walzen für eine selektive Delaminierung durch Druck.
Am 23. Juni 1968 wurde das Patent U.S 3 393 634 für ein "Verfahren und Vorrichtung zum Lockern der Fasern von Holzschnitzeln" an John M. Blackford erteilt. Dieses Patent erläutert nahe beieinander arbeitende Walzen mit einer Vorrichtung, um die Schnitzel hochkantig in die Gabel zwischen die Walzen zu führen, wobei die Walzen die Schnitzel quer zu ihrer Dicke auf mindestens ungefähr einen Fünftel ihrer ursprünglichen Dicke, aber nicht mehr als ungefähr einen Zehntel ihrer ursprünglichen Dicke, zusammenpressen. Danach wird den Schnitzeln erlaubt, sich auf ihre ursprüngliche Form auszudehnen, wobei die darin enthaltenen Fasern gelockert und die Porosität der Schnitzel vergrössert wurde.
In jedem der zwei oben erwähnten Patente pressen die zwei nahe beieinander arbeitenden Walzen oder Delaminierungswalzen die Schnitzel zusammen, um die darin enthaltenen Fasern zu lockern. Die Walzen sind glatt, damit sie nur durch Druck auf die Schnitzel einwirken, wodurch die Struktur der Schnitzel nicht wesentlich geändert wird, ausser dass die Fasern gelockert werden.
Ein Problem im Zusammenhang mit der Verwendung von Delaminierungswalzen ist, dass der Mengendurchsatz klein ist. Schnitzel neigen dazu, in der Tasche über den Walzen stecken zu bleiben, und, insbesondere die grösseren Schnitzel, welche die Delaminierung am meisten benötigen, neigen dazu, im oberen Abschnitt des Walzenpaares zwischen den Walzen zu gleiten, ohne durch die Walzen gezogen zu werden.
Eine typische Struktur für eine Vorrichtung zum Destrukturieren von Schnitzeln ist in einem Artikel von John A. Oldham in der Ausgabe vom Juli 1983 von APPITA, Vol. 37, Nr. 1, offenbart. Im letzen Abschnitt der ersten Spalte auf Seite 65 wird die Maschine zum Destrukturieren beschrieben, die "glatte, sehr feste Walzen mit einer verchromten Oberflache" hat. Das zuvor erwähnte Problem des Durchgehens von grosseren Schnitzeln durch den Walzenspalt wird im ersten Abschnitt auf Seite 66 diskutiert. Die grüsseren Schnitzel "würden oft nicht zwischen die glatten Walzen eindringen; die Oberfläche der Walzen gleiten über die Schnitzel". Danach wird beschrieben, dass die über den Walzen verbleibenden Schnitzel das Zuführen von weiteren Schnitzeln behindert, was ein Verklumpen oder die Bildung einer Brücke bewirkt. Im dritten Abschnitt auf Seite 66 wird eine Lösung diskutiert, bei der kleine Rillen, nur ein Millimeter tief, parallel zu der Achse der Walze, mit einem Abstand von ungefähr 10 cm zwischen den Rillen, geschnitten wurden. Rauhere Oberflächen der Walzen werden nicht als geeignet angesehen, weil die Fasern in einem nicht annehmbaren Mass beschädigt würden. Es wird auch beschrieben, dass ein allgemeines Aufrauhen der Oberfläche der Walze wahrscheinlich die Zuverlässigkeit der Zuführung verbessern würde.
Eine Analyse der Wirkung der Destrukturierung oder Delaminierung von Schnitzeln wurde an der "TAPPI Pulping Conference" von 1984 durch D. Lachenal, P. Monzie und C. de Choudens präsentiert. In der Vorrichtung, die für die Versuchen zum Holzaufschluss verwendet wurde, welche in dem Artikel diskutiert werden, waren die Walzen wiederum glatt, und die Schnitzel wurden zusammengepresst.
DE-A-2 333 727 beschreibt eine Vorrichtung zum Zerfasern von gekochten Schnitzeln, um Holzfasern herzustellen, wobei die gekochten Schnitzel zwischen rotierenden Walzen durchgehen, die eine angreifende Oberfläche haben. Eine ähnliche Vorrichtung zum Behandeln eines Schlammes aus Holzfasern wird in US-A-3 387 797 offenbart.
In CA-A-1 174 092 wird eine Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzfasern gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart. Insbesondere beschreibt CA-A-1 174 092 eine Vorrichtung, die eine erste und eine zweite Walze umfasst, welche sich während dem Betrieb drehen und welche im wesentlich parallel zueinander angeordnet sind und voneinander um eine vorgewählte Distanz entfernt sind, um eine Druckkraft auf Holzschnitzel auszuüben, die dazwischen hindurch gehen, eine Einrichtung umfasst, um einen Fluss von Holzschnitzeln zu der ersten und zweiten Walze zu liefern und die Holzschnitzel entlang der axialen Ausdehnung der ersten und zweiten Walze zu verteilen um dadurch die zu grosson Schnitzel zu behandeln, die grösser sind als eine gewünschte Dicke der Schnitzel, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Walze mit einer Einrichtung verbunden ist, um mindestens eine der Walzen um ihre Längsache zu drehen. CA-A-1 174 092 schlägt schwach profilierte Oberflächen der Walzen vor, die in einer gewissen Distanz voneinander eine Vielzahl von Zähnen umfassen.
Destrukturierung oder Delaminatieon, wie sie bisher bekannt war, wurde nicht als ein gebräuchliches Verfahren in Vorgängen zum Holzaufschluss akzeptiert, wie angenommen wird hauptsächlich deshalb, weil die Durchsatzmenge von Vorrichtungen für die Delamination tief ist und die Resultate sowie die nachfolgenden Auswirkungen auf die Kochvorgänge inkonsistent sind.
Es ist deshalb eine der hauptsächlichen Aufgaben der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der zu grosse Schnitzel in einer Art und Weise behandelt werden können, dass die dafür notwendige Zeit zum Kochen vermindert wird, und mit der bei den behandelten zu grossen Schnitzeln, während identischen Verfahren zur Entfernung von Lignin, gleiche Niveaus bei der Entfernung von Lignin erreicht werden wie diejenigen bei kleineren Schnitzeln, wobei die resultierenden Papiermassen ähnliche Charakteristiken und Eigenschaften haben.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der zu grosse Schnitzel schnell und wirkungsvoll, mit einem grossen Mengendurchsatz, behandelt werden können, während ein Verstopfen oder ein Überdecken der Vorrichtung minimiert wird.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Behandeln von Holzschnitzeln zu schaffen, welche die zu grossen Schnitzel spaltet oder zerbricht, ohne zusätzlich einen Feinanteil oder nadelförmige Schnitzel zu erzeugen, und welche einfach zu betreiben ist und eine minimale Anpassung für einen optimalen Betrieb erfordert.
Es ist nochmals eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Behandeln von Holzschnitzeln zu schaffen, um die Tränkrate von Flüssigkeit besonders bei grossen Schnitzeln zu erhöhen, und eine Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln zu schaffen, die nicht von einer besonderen Ausrichtung der Schnitzel zwischen den nahe beieinander arbeitenden Walzen abhängt.
Um diese Ziele zu erreichen, wird die Vorrichtung zum Destrukturieren der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beanspruchten Merkmale gekennzeichnet. Nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hat mindestens eine der Walzen eine angreifend profilierte Oberfläche der Walze, die eine Matrix von nach aussen gehenden, einzelnen pyramidenförmigen Vorsprüngen umfasst, wobei die Vorsprünge eine Höhe haben, die im wesentlichen gleich ist wie die gewünschte Dicke der Schnitzel, und die Abstände zwischen den Vorsprüngen ungefähr zwei mal so gross sind wie die Höhe der Vorsprünge, wodurch hauptsächlich in einer Richtung parallel zu den Fasern in den Schnitzeln Spalten in den Schnitzeln erzeugt werden, sobald Druckkräfte auf sie angewendet werden, wenn die Schnitzel zwischen der ersten und zweiten Walze durchgehen.
In den Unteransprüchen werden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beansprucht.
In einer bevorzugten Konstruktion weisen die Walzen Matrizen von pyramidenförmigen Vorsprüngen auf, die durch Abspanen auf ihren Oberflächen erhalten wurden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spitzen der Pyramiden 1.27 cm (ein halber inch) voneinander entfernt angeordnet, und die Tiefe des Abspanens von der Spitze zur Grundfläche einer einzelnen Pyramide ist ungefähr 0.63 cm (ein viertel inch). Während dem Betrieb können die Spitzen der Walzen entweder in einer Ausrichtung von Spitzen auf Spitzen oder in einer Ausrichtung von Spitzen auf Täler angeordnet werden. Beim Gebrauch werden die Schnitzel entlang der Richtung der Fasern gebrochen, und mit der vorliegenden Vorrichtung werden die Schnitzel entlang dieser Richtung gespalten unabhängig davon, wie die Schnitzel in den Walzenspalt zwischen den Walzen eindringen.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich dadurch von konventionellen Ideen für Vorrichtung zum Destrukturieren oder Delaminieren, dass eine sehr angreifende Oberfläche verwendet wird, nicht nur um die Schnitzel zu pressen, sondern um die Schnitzel eigentlich zu brechen oder unterteilen, wobei früher, im wesentlichen wegen der Dicke der Schnitzel, geglaubt wurde, dass ein solches Spalten der Schnitzel unerwünscht sei.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen klar werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine Querschnittansicht von hinten einer Vorrichtung zum Spalten von Holzschnitzeln, welche die vorliegende Erfindung verwirklicht.
Figur 2 ist eine vertikale Querschnittansicht der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung zum Spalten von Holzschnitzeln, die im wesentlichen entlang der Linie II-II von Figur 1 geschnitten ist.
Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Oberfläche der Walze für eine der Walzen einer Vorrichtung zum Spalten von Holzschnitzeln, welche die vorliegende Erfindung verwirklicht.
Figur 4 ist eine gebrochene Endansicht von einem der Walzenpaare in einer Vorrichtung zum Spalten von Holzschnitzeln, welche die vorliegende Erfindung verwirklicht, die eine Art der Ausrichtung der benachbarten Walzen zeigt.
Figur 5 ist eine ähnliche gebrochene Endansicht wie diejenige von Figur 4, die jedoch eine andere Art der Ausrichtung der Walzen zeigt.
Figur 6 ist nochmals eine andere gebrochene Endansicht, ähnlich wie diejenigen der Figuren 4 und 5, die jedoch nochmals eine andere Art der Ausrichtung der Walzen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Indem nun besonders Bezug genommen wird auf die Zeichnungen, und insbesondere auf Figur 1, bezeichnet die Zahl 10 eine Vorrichtung zum Spalten von Holzschnitzeln, welche die vorliegende Erfindung verwirklicht. Die Vorrichtung 10 erhält Holzschnitzel von einer Verteilvorrichtung 12, welche einen gleichmässigen Fluss von Holzschnitzeln, die im allgemeinen mit der Zahl 14 bezeichnet werden, zu den oberen und unteren Walzenpaaren 16 und 18 liefert. Die Walzenpaare 16 und 18 sind in einem Gehäuse 20 angeordnet, das eine oben liegende Öffnung 22 hat, durch welche die Holzschnitzel 14 eindringen, und eine unten liegende Öffnung 24, durch welche die behandelten Holzschnitzel aus der Vorrichtung fliessen. Der eintretende Fluss von Schnitzeln 14 wird durch Ablenkplatten 26 und 28 auf das obere Walzenpaar 16 geleitet, und die durch das obere Walzenpaar gehenden Schnitzel werden durch Ablankplatten 30 und 32 auf das untere Walzenpaar 18 geleitet. Eine passende Fördervorrichtung, die nicht gezeigt wird, transportiert die behandelten Schnitzel aus der Vorrichtung 10 zu nachfolgenden Verfahrensschritten.
Das obere Walzenpaar 16 umfasst die Walzen 40 und 42, die nahe beieinander angeordnet und gegenläufig angetrieben sind, so dass in der oberen Tasche zwischen den Walzen die Oberflächen gegen einen engen Bereich laufen, der durch die nahe beieinander angeordneten Walzen 40 und 42 gebildet wird, wie durch die Pfeile 44 und 46 angezeigt wird.
Das untere Walzenpaar 18 umfasst die Walzen 50 und 52, die nahe beieinander angeordnet und gegenläufig angetrieben sind, so dass in der oberen Tasche zwischen den Walzen die Oberflächen gegen einen engen Bereich laufen, der durch die nahe beieinander angeordneten Walzen 50 und 52 gebildet wird, wie durch die Pfeile 54 und 56 angezeigt wird.
Jede der Walzen 40, 42, 50 und 52 ist geeignet auf Lagern, die im allgemeinen mit der Zahl 60 bezeichnet werden, im Gehäuse 20 gelagert, und es ist eine Antriebsvorrichtung 62 vorgesehen, um die Walzen zu drehen. Die Antriebsvorrichtung 62 kann einen Motor 64, oder eine andere Kraftquelle, und ein Antriebsgetriebe 66 umfassen. Das Antriebsgetriebe 66 kann jede der Walzen antreiben; es wurde jedoch herausgefunden, dass es bei einigen Anwendungen der vorliegenden Erfindung notwendig ist, dass nur eine Walze von jedem Walzenpaar angetrieben wird. Die in jedem Walzenpaar der angetriebenen Walze gegenüberliegende Gegenwalze kann lediglich im Leerlauf laufen, und auf diese Art und Weise werden die Eneregieerfordernisse für den Betrieb der Maschine verringert, indem nur eine Walze von jedem Walzenpaar angetrieben wird, wenn keine Schnitzel zu der Vorrichtung fliessen. Sobald Schnitzel in die Vorrichtung und den Keil zwischen der angetriebenen und der nicht angetriebenen Walze eindringen, wird sich die nicht angetriebene Walze drehen und den Vorgang des Spaltens sowie das Durchgehen der Holzschnitzel unterstützen.
Die Verteilvorrichtung 12 umfasst ein Gehäuse 70, das eine Öffnung 72 hat, um Schnitzel von einer Vorrichtung zum Liefern der Schnitzel aufzunehmen, die nicht gezeigt wird, eine Verteilschraube 74 um den Fluss der Schnitzel entlang der Verteilvorrichtung auszugleichen, und ein Verteilgitter 76, durch welches die Schnitzel aus der Verteilvorrichtung 12 zum ersten Walzenpaar 16 hindurch gehen. Die Verteilschraube 74 wird bei 78 durch eine geeignet Kraftquelle angetrieben und wird auf den lagern 80 im Gehäuse 70 gelagert.
Fachleute sollten verstehen, dass die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Anordnung der Vorrichtung zum Spalten von Holzschnitzeln gemäss der vorliegenden Erfindung lediglich ein Beispiel einer geeigneten Anordnung ist. In einigen Installationen kann es wünschenswert sein, nur ein Walzenpaar oder mehr als zwei Walzenpaare zu verwenden, und die Vorrichtung, um Schnitzel an das Walzenpaar oder die Paare zu liefern, kann von einem anderen Typ sein als die oben beschriebene Verteilvorrichtung 12.
Die Oberflächen der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Walzen unterscheiden sich dadurch von denjenigen der früher zum Delaminieren von Schnitzeln verwendeten Walzen, dass die Oberflächen der Walzen der vorliegenden Erfindung angreifend profiliert sind. In der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform umfasst die Oberfläche der Walze eine Matrix von pyramidenförmigen Vorsprüngen 100, die auf der Oberfläche der Walze durch das Abspanen von v-förmigen Tälern 102 entlang dem Umfang und von v-förmigen Tälern 104 in axialer Richtung, rechtwinklig zueinander auf der Walze, gebildet wind. Durch das Abspanen solch sich kreuzender Täler werden vierseitige Pyramiden gebildet, de sich auf den Oberflächen der Walzen radial nach aussen erstrecken. Jeder der Vorsprünge 100 hat eine Spitze 106, die aus dem übrigbleibenden Material aus den äusseren Teilen der angespanten Oberfläche der Walze gebildet wird, und eine Grundfläche 108, die durch die Tiefe der sich kreuzenden Täler 102 und 104 in der Materialzone der Maschine definiert wird. Normalerweise haben beide Walzen der Walzenpaare eine gleiche Konfiguration der Oberfläche; es kann jedoch wünschenswert sein, dass eine Walze von jedem Walzenpaar glatt ist oder andrerseits eine angreifender oder weniger angreifend profilierte Oberfläche hat als diejenige der anderen Walze des Walzenpaares.
In einer Konstruktion, von der herausgefunden wurde, dass sie vorteilhaft arbeitet, war die Oberfläche der Walze derart ausgebildet, dass die Spitzen 106 1.27 cm (ein halber inch) voneinander entfernt angeordnet waren und jede Spitze eine abgeflachte Oberfläche von ungefähr 0.4 cm² (ein sechzehntel Quadratinch) umfasste. Die Tiefe von jeder Pyramide von der Spitze 106 bis zur Grundfläche 108 war sechs Millimeter.
Bei der Verwendung und beim Betrieb einer Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln werden, wie in den oben erwähnten Zeichnungen dargestellt, Schnitzel an die Verteilvorrichtung 12 geliefert, und von der Verteilvorrichtung 12 werden sie gleichmässig entlang der axialen Ausdehnung des ersten Walzenpaares 16 geliefert. Die Schnitzel, die in die Verteilvorrichtung 12 eintreten, können aus einem früheren Schritt des Siebens stammen und nur die zu grossen Schnitzel umfassen, die beim früheren Schritt des Siebens ausgesondert wurden, oder es kann der vollständige Schnitzelfluss für einen Vorgang zum Holzaufschluss durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden. In einer nochmals anderen Anwendung kann es wünschenswert sein, vom gesamten Schnitzelstrom nur die zu kleinen Schnitzel zu trennen, und danach die zu grossen Schnitzel zusammen mit den Schnitzeln mit annehmbarer Grösse durch die vorliegende Vorrichtung zu verarbeiten.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die sehr angriffigen Oberflächen der Walzen das zuvor erkannte Problem, dass Schnitzel nicht zwischen die Walzen gezogen werden, sondern statt dessen, besonders im Falle von zu grossen Schnitzeln, über den Walzen reiten, wobei die Walzen ihnen entlang gleiten, wesentlich verkleinern oder praktisch eliminieren. Demzufolge kann ein grosses Volumen von Schnitzeln durch die vorliegende Vorrichtung hindurch geführt werden, was es möglich macht, den gesamten Schnitzelfluss in der Holzschleiferei zu verarbeiten und möglicherweise sogar die Notwendigkeit zum Aussieben von zu grossen Schnitzeln zu eliminieren. Wenn Schnitzel mit annehmbarer Grösse und zu grosse Schnitzel beide durch die Vorrichtung hindurch geführt werden können, ist es nicht nötig, die zu grossen Schnitzel für eine separate Behandlung auszusondern. Die kleinen Schnitzel und die Schnitzel mit annehmbarer Grösse gehen, durch eine angemessene Distanz zwischen den Walzen, im wesentlichen unbehandelt durch die Vorrichtung, während nur die zu grossen Schnitzel gespaltet werden. Nach der Behandlung jedoch werden die Schnitzel mit annehmbarer Grösse und die behandelten zu grossen Schnitzel beim Holzaufschluss ähnlich reagieren.
Aus der Verteilvorrichtung 12 dringen die Schnitzel in den Bereich über dem Walzenpaar ein. Die Walzen können separat angetrieben werden, und ihre Positionen können so gesteuert werden, dass die Spitzen der einen auf die Täler der anderen ausgerichtet sind, wie in der Figur 4 gezeigt wird. Als Alternative dazu ist es für einige Verfahren und für einige Arten von Holzschnitzeln wünschenswert, die Ausrichtung der Walzen so zu steuern, dass die Spitzen auf Spitzen ausgerichtet sind, wie in der Figur 5 gezeigt wird. In nochmals anderen Verfahren, wo zusätzlich zum Spalten ein wesentliches Pressen gewünscht wird, oder wo die annehmbare Dicke der Schnitzel ziemlich dünn ist, kann eine nahe beieinander liegende, ineinandergreifende Anordnung wünschenswert sein, wie in der Figur 6 gezeigt wird. In nochmals anderen Vorgängen, insbesondere wenn die Leistungszufuhr zur Vorrichtung so stark als möglich minimiert werden soll, ist zur eine Walze von jedem Walzenpaar angetrieben, und die andere läuft lediglich im Leerlauf. Sobald sich Schnitzel den Walzen nähern und zwischen ihnen eingeklemmt werden, wird die leer laufende Walze durch die angetriebene Walze über die antreibende Verbindung, welche durch die dazwischen zusammengepressten Holzschnitzel gebildet wird, angetrieben.
Sobald Schnitzel durch das Walzenpaar hindurch gehen, neigen die Schnitzel dazu, unabhängig von der Ausrichtung der Schnitzel, sich parallel zur Ausrichtung der Fasern im Schnitzel zu spalten oder zu zersplittern. Dies trifft zu, ob die Schnitzel nun längs oder quer zwischen den Walzen durchgehen.
Wenn die Ausrichtung von Spitzen zu Tälern, wie in den Figuren 4 und 6 gezeigt, zusammen mit pyramidenförmigen Vorsprüngen verwendet wird, die 1.27 cm (ein halber inch) voneinander entfernt angeordnet sind und die ungefähr sechs Millimeter hoch sind, treten die in den Schnitzeln erzeugten Spalten ungefähr alle 0.63 cm (ein viertel inch) auf. Dieser Abstand der gebildeten Spalten entspricht normalerweise der typischerweise annehmbaren Dicke der Schnitzel in Vorgängen für den Holzaufschluss. Indem die Schnitzel gespalten werden, werden in den grösseren Oberflächen der Schnitzel Öffnungen erzeugt, die das Eindringen von Flüssigkeit unterstützen. Zusätzlich zu jeglichem Lockern von Fasern, das aus dem Zusammenpressen resultieren kann, wird das Eindringen von Flüssigkeit in den Schnitzel durch die eigentlichen physikalischen Öffnungen unterstützt, die durch die Spalten erzeugt wurden. Die Verschiebung von Material in der Nähe des Spaltes ist im allgemeinen grösser bei dicken schnitzeln als bei dünnen Schnitzeln, und demzufolge ist die Öffnung für das Eindringen von Flüssigkeit bei dicken Schnitzeln weniger versperrt als bei dünnen Schnitzeln, wodurch die Eindringraten für Flüssigkeit bei dickeren und dünneren Schnitzeln ausgeglichen werden. Weil die Walzen voneinander entfernt angeordnet sind, wird der Kern des Schnitzels nicht verschoben, und sogar bei sehr dicken Schnitzeln wird die Unversehrtheit des Schnitzels nicht kompromittiert und der Schnitzel bleibt ganz, ohne dass Nadeln, ein Feinanteil oder zerbrochene Schnitzel erzeugt werden, obwohl die Verschiebung der Oberflächen nahe bei den Spalten bedeutend sein kann und die allgemeine Form des Schnitzels ein wenig verändert werden kann.
Wenn eine Vielzahl von vertikal angeordneten Walzenpaaren verwendet wird, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt wird, kann es vorteilhaft sein, bei den unteren Walzenpaaren zunehmend kleinere Abstände zwischen den Walzen zu schaffen. Auf diese Art werden die viel zu grossen Schnitzel durch die oberen Walzen zusammengepresst und/oder unterteilt, wobei die Schnitzel mit annehmbarer Grösse und die ein wenig zu grossen Schnitzel dort hindurchgehen. Die nachfolgenden Walzenpaare werden die viel zu grossen Schnitzel weiter verarbeten und die ein wenig zu grossen Schnitzel verarbeiten.
Mit Schnitzeln, die durch ein einziges Walzenpaar der vorliegenden Erfindung verarbeitet wurden, bei dem die Vorsprünge der benachbarten Walzen ineinandergreifend waren, wie in der Figur 6 gezeigt, wurden Laborversuche für den Holzaufschluss durchgeführt. Zur Kontrolle wurde eine Probe nicht behandelt, und andere Proben wurden mit konventionellen Techniken zum Schneiden von Schnitzeldicken geschnitten.
Mehrere verschiedene Proben wurden in einer Vorrichtung zum Spalten von Holzschnitzeln gemäss der vorliegenden Erfindung behandelt. Mehrere Proben wurden mit einer Behandlung behandelt, die als "milde Behandlung" bezeichnet wird, und andere wurden mit einer "strengen Behandlung" behandelt. Bei der milden Behandlung betrug der Abstand zwischen den Vorsprüngen im Bereich, wo die Vorsprünge der beiden Walzen am nächsten beieinander lagen, sechs Millimeter. Bei der strengen Behandlung betrug der Abstand beim Punkt mit der kleinsten Entfernung zwischen den Vorsprüngen auf den beiden Walzen drei Millimeter. Die Tabelle 1 fasst nachfolgend die Kennzeichen der verschiedenen Proben, mit denen Versuche für den Holzaufschluss durchgeführt wurden, zusammen. TABELLE 1 (Kennzeichen der Proben) Probe Art Behandlung Kiefer Kiefer/Weisstanne Nicht Behandelt Mild Streng Geschnitten
Die Proben wurden in einer Fraktioniergerät für Schnitzel vom Typ "CC2000 Chip Classfier" der Firma Raider fraktioniert. Die Proben wurden in einen Feinanteil, der durch ein 3 Millimeter dickes, rundes Loch durchgehen würde; in Nadeln mit einer Dicke zwischen 0 und 2 Millimeter; in annehmbare Schnitzel mit einer Dicke zwischen 2 und 8 Millimeter; in zu dicke Schnitzel mit einer Dicke über 8 Millimeter; und in viel zu dicke Schnitzel mit einer Dicke über 14 Millimeter unterteilt. Die Tabelle 2 fasst die Kennzeichen der Dicke für jede Probe zusammen. TABELLE 2 (Klassierung nach Dicke in Prozent) Probe Feinanteil
In allen Proben ausser denjenigen, bei denen die viel zu dicken Schnitzel geschnitten wurden, waren fünfzig Prozent oder mehr der Schnitzel in jeder Probe grösser als die als grösste annehmbare Dicke eingeführte Dicke von 8 Millimeter. Mehrere Proben umfassten hohe Prozentteile von viel zu dicken Schnitzeln mit einer Dicke von mehr als 14 Millimeter.
Die Proben wurden in einem Labor-Chargenzellstoffkocher unter Verwendung von Verfahren zum Kochen von Kraftzellstoff gekocht. Mehrere Proben wurden in verschiedenen Chargen unter zwei unterschiedlichen Kochbedingungen gekocht. Eine Charge wurde unter der Verwendung einer 15%/85% Mischung von Schnitzeln aus den Proben 3 und 4 gekocht. Die Bedingungen für den Holzaufschluss, die für jede Charge verwendet wurden, und der Typ der Schnitzelprobe sind unten in der Tabelle 3 beschrieben. TABELLE 3 (Bedingungen für den Holzaufschluss) Probe Druck (psi) Min. / Max ausfliessendes Alkali (%) / übrigbleibendes Holz (g/e) Ertrag (%) Total / abgelehnt / gesiebt Kappa-Zahl
Die Festigkeitseigenschaften der Papiermassen wurden berechnet, nachdem die gekochten Papiermassen bei 3000 Umdrehungen gemahlen wurden, und in der Tabelle 4 werden diese Resultate gezeigt. TABELLE 4 (Festigkeitseigenschaften der ungebleichten Papiermassen) Probe Stoffdurchlässigkeit (CSF) Porosität Bruchlänge (km) Dehnung (%) Reissen Berstfestigkeit
Wie in der Tabelle 4 zu sehen ist, wurden die Bruchlänge und die Dehnung durch das aktuelle Verfahren zum Spalten der Schnitzel gemäss der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich beeinflusst. Sowohl geschnittene als auch gespaltene Schnitzel lieferten ähnliche Festigkeitseigenschaften. Reissen, Festigkeit und Berstfestigkeit waren jedoch bei den gespaltenen Schnitzeln niedriger. Das verminderte Reissen wurde über den gesamten Bereich der untersuchten Stoffdurchlässigkeit realisiert, mit dem niedrigsten Reissen für die streng behandelten Schnitzel. Wenn sie jedoch mit geschnittenen Schnitzeln vermischt wurden, war das resultierende Reissen aus Papiermassen, bei denen die Proben 3 und 4 kombiniert wurden, höher als dasjenige von geschnittenen Schnitzeln (Probe 4). Deshalb sollten Mischungen aus gespaltenen und gewöhnlichen Schnitzeln für den Holzaufschluss annehmbar sein.
In Bezug auf den Ertrag enthielten die Papiermassen aus Schnitzeln, die durch eine Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, minimale Ablehnungsniveaus und wesentlich weniger Ausschuss als Papiermasse aus den geschnittenen Schnitzeln. Der gesamte Ertrag aus dem Zellstoffkocher war jedoch für die nach der vorliegenden Erfindung verarbeiteten Schnitzel etwas geringer; dies wird jedoch als weniger bedeutend betrachtet, wenn es mit dem Prozentsatz des Ertrags an annehmbaren Fasern verglichen wird.
Man sieht, dass die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zum Behandeln von zu grossen Schnitzeln schafft, die eine annehmbare, brauchbare Papiermasse liefert, welche ähnliche Eigenschaften hat wie Papiermassen, die aus Schnitzeln mit annehmbarer Grösse erhalten wurden. Gleichzeitig reduziert die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, im Vergleich zu Schnitzel, die durch konventionelle Schnittechniken verarbeitet wurden, oder zu Papiermassen, die aus unbehandelten Schnitzeln erhalten wurden, das Erzeugen eines Feinanteils und von Ausschussfasern. Die Einfachheit beim Betrieb der vorliegenden Erfindung macht sie vorteilhafter als Schnittvorrichtungen für Schnitzel, die ein häufigeres Anpassen für einen ordentlichen Betrieb erfordern.
Während hierin eine Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln in allen Einzelheiten gezeigt und beschrieben wurde, können verschiedene Änderungen gemacht werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln (14), die umfasst:

erste und zweite Walzen (40, 42, 50, 52), die zum Drehen im Betriebszustand im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und die um eine vorgewählte Distanz voneinander entfernt sind, um eine Druckkraft auf Holzschnitzel (14) auszuüben, die dazwischen hindurchgehen,

eine Einrichtung (12), um einen Fluss von Holzschnitzeln (14) auf die ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) zu liefern und um die Holzschnitzel entlang der axialen Ausdehnung der ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) zu verteilen, um dadurch zu grosse Schnitzel zu behandeln, die breiter als eine gewünschte Dicke der Schnitzel sind,

wobei mindestens eine der ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) mit einer Einrichtung (62) verbunden ist, um diese mindestens eine Walze um ihre Längsachse zu drehen,

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Walzen (40, 42, 50, 52) eine angreifend profilierte Oberfläche der Walze hat, die eine Matrix von getrennten pyramidenförmigen Vorsprüngen (100) aufweist, welche von der Oberfläche der Walze nach aussen gehen,

wobei die Vorsprünge (100) eine Höhe haben, die im wesentlichen gleich ist wie die gewünschte Dicke der Schnitzel, und die Distanz zwschen den Vorsprüngen (100) ungefähr zweimal so gross ist wie die Höhe der Vorsprünge,

wodurch in den Schnitzeln Spalten, hauptsächlich in einer Richtung parallel zu den Fasern der Schnitzel, erzeugt werden, sobald eine Druckkraft auf sie ausgeübt wird, wenn die Schnitzel (14) zwischen den ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) hindurchgehen.

2. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) mit einer Einrichtung (62) verbunden ist, um die Walze (42, 52) um ihre Längsachse zu drehen, und die andere der Walzen (40, 50) auf Lagern (60) gelagert ist und frei darauf dreht.

3. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide der ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) ähnlich angreifend profiliert sind, um zu bewirken, dass dis Schnitzel (14)gespalten werden, sobald eine Druckkraft auf sie ausgeübt wird, wenn die Schnitzel (14) zwischen den ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) hindurchgehen.

4. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyramiden (100) in unmittelbarer Nähe voneinander liegen.

5. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung von jeder der ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) um ihre entsprechenden Längsachsen gesteuert ist und dass die Walzen derart ausgerichtet sind, dass die Pyramiden (100) im Bereich, wo die erste Walze am nächsten an die zweite Walze reicht, im wesentlichen in einer Spitze (106) zu Spitze (106) Beziehung ausgerichtet sind.

6. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung von jeder der ersten und zweiten Walzen (40, 42, 50, 52) um ihre entsprechenden Längsachsen gesteuert ist und dass die Walzen derart ausgerichtet sind, dass die Pyramiden (100) im Bereich, wo die erste Walze am nächsten an die zweite Walze reicht, im wesentlichen in einer Spitze (106) zu Tal (102, 104) Beziehung ausgerichtet sind.

7. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (40, 42, 50, 52) genügend nahe beieinander angeordnet sind, so dass die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der einen Walze und die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der anderen Walze ineinandergreifen.

8. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) mindestens ungefähr fünf Millimeter hoch sind, von der Spitze (106) eines Vorsprungs (100) bis zur Grundfläche (108) eines Vorsprungs (100) gemessen.

9. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) im wesentlichen von der Oberfäche der Walze radial nach aussen gehen.

10. Vorrichtung zum Destrukturieren von Holzschnitzeln nach Anspruch 1, bei der mindestens die zu grossen Schnitzel (14) zwischen den nahe beieinander arbeitenden Walzen (40, 42, 50, 52) hindurchgehen, damit eine Druckkraft auf die Schnitzel (14) ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Walzen (40, 42, 50, 52) eine sehr angreifend profilierte Oberfläche der Walze hat, welche die Matrix von im wesentlichen radial nach aussen gehenden pyramidenförmigen getrennten Vorsprüngen (100) zum Spalten der Schnitzel (14), die zwischen den Walzen hindurchgehen, umfasst, wobei die Vorsprünge (100) voneinander entfernt angeordnet sind, um die Spalten in den Schnitzeln (14) zu erzeugen, wobei die Spalten um eine Distanz voneinander entfernt angeordnet sind, die im wesentlichen der gewünschten Dicke der Schnitzel entspricht, und wobei die Spalten getrennte Öffnungen in der Oberfläche des Schnitzels sind, die in der Dimension der Dicke des Schnitzels (14), im wesentlichen parallel zur Ausrichtung der Fasern, ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Walzen (40, 42, 50, 52) mit einer Einrichtung (62) verbunden ist, um diese eine Walze (42, 52) um ihre Längsachse zu drehen, und die andere der Walzen (40, 50) geeignet auf Lagern (60) gelagert ist, um frei darauf zu drehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (40, 42, 50, 52) sehr angreifend mit getrennten, radialen Vorsprüngen (100) profiliert sind, um die Schnitzel (14) in der Dimension der Dicke des Schnitzels zu spalten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Walzen (40, 42, 50, 52) mit einer Einrichtung (62) verbunden ist, um die Walzen um ihre Längsachse zu drehen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) von den Walzen im wesentlichen radial nach aussen gehen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyramiden (100) ungefähr 1.27 cm (ein halber inch) voneinander entfernt auf einer Walze angeordnet sind, und dass die Pyramiden (100) von der Spitze (106) einer Pyramide (100) zur Grundfläche (108) der Pyramide (100) mindestens ungefähr fünf Millimeter hoch sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der kürzesten Distanz zwischen den Walzen (40, 42, 50, 52) die Spitzen (106) der pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der einen Walze im wesentlichen auf die Spitzen (106) der pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der anderen Walze ausgerichtet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der kürzesten Distanz zwischen den Walzen (40, 42, 50, 52) die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der einen Walze im wesentlichen zwischen die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der anderen Walze ausgerichtet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (40, 42, 50, 52) nahe beieinander angeordnet sind und die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der einen Walze sowie die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) der anderen Walze ineinandergreifen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die pyramidenförmigen Vorsprünge (100) durch das Schneiden von Tälern (102, 104) in eine im wesentlichen glatte Oberfläche der Walze entlang des Umfangs und entlang der Achse gebildet werden, wobei die Pyramiden (100) aus dem Material der Walze bestehen, das übrigbleibt, nachdem die Täler (102, 104) geschnitten wurden, und wobei jede der Pyramiden (100) ungefähr 1.27 cm (ein halber inch) von benachbarten Pyramiden (100) entfernt angeordnet ist und jede der Pyramiden (100) ungefähr fünf Millimeter hoch ist, gemessen von der Spitze (106) einer Pyramide (100) bis zur Grundfläche (108) der Pyramide (100) im wesentlichen zuunterst bei den Tälern (102, 104).