DE69107963T2 - Method for controlling the crushing characteristics of a refiner and a wing for the refiner. - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der auf einem Ausgangsmaterial ausgeübten Verkleinerungswirkung bei in der Papier- und Zellstoffindustrie verwendeten Refinern, wobei der Refiner den Zerkleinerungsvorgang zwischen einander gegenüberliegenden Zerkleinerungsmessern durchführt, von denen mindestens eines drehbeweglich ist und wobei diese Messer an ihrer Oberfläche vorspringende Messerschneiden aufweisen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Zerkleinerungsmesser, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.The present invention relates to a method for controlling the reduction effect exerted on a starting material in refiners used in the paper and pulp industry, wherein the refiner carries out the reduction process between opposing reduction knives, at least one of which is rotatable, and wherein these knives have projecting knife edges on their surface. The invention also relates to a reduction knife suitable for carrying out the method.
Heutzutage verwendet die Papier- und Zellstoffindustrie überwiegend Refiner mit scheibenförmigen- oder konischen Messern zum Zerkleinern des Ausgangsmaterials. Unabhängig von dem Typ eines Refiners wird die Dimensionierung des Zerkleinerungsverfahrens auf den Erfordernissen zum Verändern der Charakteristiken der fasern in dem Ausgangsmaterial, das zerkleinert werden soll, aufgebaut (entsprechend den unterschiedlichen Typen von Holz und den Charakteristiken deren Fasern ebenso wie den Endprodukten, die erzeugt werden sollen). Der Produktionsdurchsatz (Tonne/Tag) selbst besitzt eine Wirkung nur auf die Dimensionierung der Größe des Refiners.Nowadays, the pulp and paper industry mainly uses refiners with disc-shaped or conical blades to shred the feedstock. Regardless of the type of refiner, the dimensioning of the shredding process is based on the requirements for changing the characteristics of the fibers in the feedstock to be shredded (according to the different types of wood and the characteristics of their fibers as well as the final products to be produced). The production throughput (tons/day) itself has an effect only on the dimensioning of the size of the refiner.
Zerkleinerungsparameter, die für jeden Typ des Ausgangsmaterials ausgewählt werden, sind auch von dem Papiermasse-Herstellverfahren abhängig, das mechanische Weichholz- und Hartholz-Papier- bzw. Zellstoffmassen, chemische Weichholz- und Hartholz-Papier- bzw. Zellstoffmassen, Kombinationen davon, ebenso wie unterschiedliche Arten recykelter Papierzellstoffmassen einsetzen kann. Gemäß herkömmlichen Techniken wird die Größe des Zerkleinerns, der bei jedem unterschiedlichen Zellstoffmassenfasertyp angewandt wird (zur Veränderung der Fasercharakteristiken), durch Übertragung der Energie durchgeführt, die durch den Motor des Refiners entlang einer Drehwelle zu den Rotor- und Statormessern innerhalb des Refiners hin und davon zu der Ausgangsmasse und den einzelnen Fasern darin freigesetzt wird. Der spezifische Energieverbrauch (Kwh/ton) variiert in Abhängigkeit der unterschiedlichen Grade des Ausgangsmaterials.Shredding parameters selected for each type of feedstock also depend on the pulp manufacturing process, which may employ mechanical softwood and hardwood pulps, chemical softwood and hardwood pulps, combinations thereof, as well as different types of recycled paper pulps. According to conventional techniques, the amount of shredding applied to each different pulp fiber type (to change the fiber characteristics) is accomplished by transferring the energy generated by the refiner's motor along a rotary shaft to the rotor and stator blades within the Refiners to and from the starting mass and the individual fibers therein. The specific energy consumption (Kwh/ton) varies depending on the different grades of the starting material.
Da die erforderliche Energie auf den Zellstoff über die Messer des Refiners übertragen wird, werden die Charakteristiken der Messer (Breite der Messerschneiden, Breite und Tiefe der Nuten, Spitzenwinkel der Messerschneiden, Anzahl der Messerschneiden und deren metallurgische Charakteristiken) extrem wichtig.Since the required energy is transferred to the pulp via the refiner’s knives, the characteristics of the knives (width of the knife edges, width and depth of the grooves, tip angle of the knife edges, number of knife edges and their metallurgical characteristics) become extremely important.
Herkömmlich wird die spezifische Schneidenbelastung (Ws/m) als die Variable definiert, die geeignet mit dem Ergebnis des Zerkleinerungsverfahrens in Beziehung steht. Der Designwert für eine spezifische Schneidenbelastung (OSK) wird entsprechend der Energiezuführung (Pe) zu dem Refiner, der Umddrehungsgeschwindigkeit (n) des Refiners und der Schnittlänge (LS) der Zerkleinerungsmesser gemäß der folgenden Formel ausgewählt:Conventionally, the specific cutting edge load (Ws/m) is defined as the variable that is suitably related to the result of the crushing process. The design value for a specific cutting edge load (OSK) is selected according to the energy input (Pe) to the refiner, the rotation speed (n) of the refiner and the cutting length (LS) of the crushing knives according to the following formula:
OSK = Pe/(n * LS), wobeiOSK = Pe/(n * LS), where
LS = Zr * Zst * 1;LS = Zr * Zst * 1;
Zr = Anzahl der Schneiden in den RotormessernZr = number of cutting edges in the rotor blades
ZSt = Anzahl der Schneiden in den StatormessernZSt = number of cutting edges in the stator knives
1 = Schnittlänge der Schnittkanten.1 = Cutting length of the cutting edges.
Der Wert von OSK wird in Abhängigkeit der Länge der Fasern in dem Ausgangsmaterial, der Dicke der Faserwände und dem Erfordernis für eine erwünschte Änderung in den Gestaltungscharakteristiken der Fasern ausgewählt.The value of OSK is selected depending on the length of the fibers in the starting material, the thickness of the fiber walls and the need for a desired change in the design characteristics of the fibers.
Sobald die Werte der sogenannten festgelegten Parameter (das ist die Abtriebsleistung (kW) des installierten Motors und dessen Umdrehungsgeschwindigkeit (n)) eingestellt sind, ist das einzige Verfahren, daß nicht ein Anhalten des Refiners zum Ändern des Zerkleinerungsergebnisses erfordert, auf die Änderung der effektiven Eingangsenergie zu den Zerkleinerungsverfahren beschränkt. Eine Änderung des Refinereingangsleistungspegels bewirkt eine Änderung sowohl des spezifischen Energieverbrauchs (Änderung in der Belastung) als auch der spezifischen Schneidenbelastung.Once the values of the so-called fixed parameters (that is, the output power (kW) of the installed motor and its rotation speed (n)) are set, the only procedure that does not requires stopping the refiner to change the crushing result, is limited to changing the effective input energy to the crushing processes. A change in the refiner input power level causes a change in both the specific energy consumption (change in load) and the specific cutting load.
Mit einer Erhöhung des Durchsatzes der Anlage kann die Belastung der Refiner durch Konstanthaltung des spezifischen Energieverbrauchs angehoben werden, während gleichzeitig die spezifische Schneidenbelastung ansteigt; dies bewirkt allerdings eine wesentliche Änderung in den Fasercharakteristiken in dem Ausgangsmaterial, das den Refiner verläßt. In diesem Fall kann die spezifische Schneidenbelastung durch Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors und/oder durch Änderung der Messer innerhalb des Refiners und/oder Erhöhen der Anzahl der Refiner konstant gehalten werden. Anders ausgedrückt ist das einzige, derzeitige Verfahren, das in herkömmlichen Refinern und Zerkleinerungsanordnungen zur Beibehaltung einer konstanten Qualität des Ausgangsmaterials beim Zerkleinern mit Änderungen im Durchsatz und/oder den Fasercharakteristiken gegeben ist, der Austausch von Zerkleinerungsmessern, was ein Anhalten der Refiner und allgemein eine Lösung der Rohrleitungskomponenten erfordert.With an increase in the throughput of the plant, the load on the refiners can be increased by keeping the specific energy consumption constant, while at the same time the specific blade load increases; this, however, causes a significant change in the fibre characteristics in the feedstock leaving the refiner. In this case, the specific blade load can be kept constant by changing the rotation speed of the motor and/or by changing the blades within the refiner and/or increasing the number of refiners. In other words, the only method currently available in conventional refiners and shredding arrangements to maintain a constant quality of the feedstock during shredding with changes in throughput and/or fibre characteristics is the replacement of shredding blades, which requires stopping the refiners and generally dismantling the piping components.
Die CH-A-612,706 offenbart ein Zerkleinerungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mindestens eines der Messer ist axial bewegbar befestigt, so daß der Zwischenraum zwischen gegenüberliegenden Messerschneiden geändert werden kann.CH-A-612,706 discloses a shredding device according to the preamble of claim 1. At least one of the knives is mounted so that it can move axially, so that the gap between opposing knife edges can be changed.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbessern des Zerkleinerungsergebnisses anzugeben, das auf ein Ausgangsmaterial in Refinern, die in der Papier- und Zellstoffindustrie verwendet werden, angewandt wird, wobei das Verfahren frei von den vorstehend beschriebenen Nachteilen ist, und weiterhin das Verfahren dazu geeignet ist, eine konstante Qualität eines ausgetragenen Ausgangsmaterials aus dem Zerkleinerungsverfahren unabhängig von Änderungen in dem Durchsatz und/oder den Fasercharakteristiken zu erzielen.It is an object of the present invention to provide a method for improving the crushing result applied to a feedstock in refiners used in the paper and pulp industry, which method is free from the disadvantages described above, and furthermore the method is suitable for ensuring a constant quality of a discharged feedstock from the crushing process regardless of changes in the throughput and/or the fiber characteristics.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Zerkleinerungsmesser verändert werden kann, indem eine oder mehrere der Messerschneiden mindestens eines der Zerkleinerungsmesser bezüglich der anderen Messerschneiden des einen der Zerkleinerungsmesser bewegt wird.The method is characterized in that the cutting length of the comminution knives can be changed by moving one or more of the knife edges of at least one of the comminution knives relative to the other knife edges of one of the comminution knives.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Zerkleinerungsmesser verändert werden kann, indem eine oder mehrere Messerschneiden der Stator- und/oder Rotormesser in einer zur Messeroberfläche senkrechten Richtung angehoben oder abgesenkt wird.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the cutting length of the shredding knives can be changed by raising or lowering one or more knife edges of the stator and/or rotor knives in a direction perpendicular to the knife surface.
Eine andere, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Zerkleinerungsmesser verändert werden kann, indem eine oder mehrere Messerschneiden der Stator- und/oder Rotormesser in einer Richtung bewegt wird, die im wesentlichen senkrecht zur Länge der anderen Messerschneide ist.Another preferred embodiment of the invention is characterized in that the cutting length of the comminution knives can be changed by moving one or more knife edges of the stator and/or rotor knives in a direction that is substantially perpendicular to the length of the other knife edge.
Eine noch andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Zerkleinerungswirkung der Spitzenwinkel einer oder mehrerer Messerschneiden der Stator- und/oder Rotormesser verändert werden kann.Yet another preferred embodiment of the invention is characterized in that the tip angle of one or more knife edges of the stator and/or rotor knives can be changed in order to adjust the crushing effect.
Eine weitere, andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Zerkleinerungsmesser bei laufendem Refinermotor geändert wird, ohne eine wesentliche Produktionsunterbrechung zu verursachen.A further, different preferred embodiment of the invention is characterized in that the cutting length of the shredding knives is changed while the refiner motor is running, without causing a significant interruption in production.
Weiterhin ist ein Refinermesser für in der Papier- und Zellstoffindustrie verwendete Refiner zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet, wobei das Refinermesser eine Mehrzahl von vorspringenden Messerschneiden besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Messerschneiden derart ausgebildet ist, daß sie bezüglich der anderen Messerschneiden bewegt werden kann.Furthermore, a refiner knife for refiners used in the paper and pulp industry is suitable for carrying out the method according to the invention, wherein the refiner knife has a plurality of projecting knife edges, characterized in that at least one of the Knife edges are designed in such a way that they can be moved relative to the other knife edges.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Refinermessers gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Messerschneide derart ausgebildet ist, daß sie in einer zur Oberfläche des Messers senkrechten Richtung angehoben oder abgesenkt werden kann.A preferred embodiment of the refiner knife according to the invention is characterized in that at least one knife edge is designed such that it can be raised or lowered in a direction perpendicular to the surface of the knife.
Eine andere, bevorzugte Ausführungsform des Refinermessers gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Messerschneide derart ausgebildet ist, daß sie in einer zu den anderen Messerschneiden senkrechten Richtung bewegt werden kann.Another preferred embodiment of the refiner knife according to the invention is characterized in that at least one knife edge is designed such that it can be moved in a direction perpendicular to the other knife edges.
Eine weitere, andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Messerschneide ortsfest ist, während jede zweite, benachbarte Messerschneide bewegbar ist.A further, different preferred embodiment of the invention is characterized in that every second knife edge is stationary, while every second, adjacent knife edge is movable.
Gemäß der Erfindung kann der spezifische Energieverbrauch entsprechend den Produktionserfordernissen durch Beibehaltung der spezifischen Schneidenbelastung auf einem konstanten Niveau variiert werden. Wie durch die Formel, die vorstehend angegeben ist, gezeigt wird, wächst mit einem Ansteigen der effektiven Eingangsleistung zu dem Refiner auch die spezifische Schneidenbelastung an, es sei denn, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit (n) und/oder die Schnittlänge der Schnittkanten (LS) nicht gleichzeitig entsprechend herabgesetzt wird. In der Praxis erfordert eine Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit (n) entweder einen DC-Antrieb oder einen entsprechenden Frequenzwandler, wodurch Probleme durch ein unzureichendes Drehmoment zum Zerkleinern und Änderungen in den Strömungscharakteristiken des Refiners, die durch die Änderungen in der Umdrehungsgeschwindigkeit verursacht werden, entstehen.According to the invention, the specific energy consumption can be varied according to production requirements by maintaining the specific cutting load at a constant level. As shown by the formula given above, with an increase in the effective input power to the refiner, the specific cutting load also increases unless the rotational speed (n) and/or the cutting length of the cutting edges (LS) are not simultaneously reduced accordingly. In practice, a change in the rotational speed (n) requires either a DC drive or a corresponding frequency converter, giving rise to problems of insufficient torque for crushing and changes in the flow characteristics of the refiner caused by the changes in the rotational speed.
Das Verfahren gemäß der Erfindung macht es möglich, die Schnittlänge der Refinermesser ohne Änderung der Messer innerhalb des Refiners zu ändern.The method according to the invention makes it possible to change the cutting length of the refiner knives without changing the knives within the refiner.
In der Praxis findet eine Änderung der Schnittlänge durch Bewegung eines oder einer Vielzahl von Messerschneiden in den Rotor- und Statormessern statt, wobei die Schnittlänge der Messer verändert wird.In practice, a change in the cutting length takes place by moving one or a number of knife edges in the rotor and stator knives, whereby the cutting length of the knives is changed.
Die Struktur eines Zerkleinerungsmessers wird als nächstes in größerem Detail unter Zuhilfenahme von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen überprüft, in denenThe structure of a crushing knife will next be examined in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings in which
Figur 1 einen Teil des Zerkleinerungsmessers in einer Draufsicht darstellt;Figure 1 shows a part of the crushing knife in a plan view ;
Figur 2 einen Schnitt einer Ausführungsform entlang der Linie A-A, die in Figur 1 dargestellt ist, zeigt;Figure 2 shows a section of an embodiment along the line A-A shown in Figure 1;
Figur 3 dieselbe Anordnung wie die Figur 2 zeigt, in diesem Fall für eine unterschiedliche Einstellung der bewegbaren Messerkante;Figure 3 shows the same arrangement as Figure 2, in this case for a different setting of the movable knife edge;
Figur 4 einen Schnitt einer anderen Ausführungsform entlang der Linie A-A, die in Figur 1 dargestellt ist, zeigt;Figure 4 shows a section of another embodiment along the line A-A shown in Figure 1;
Figur 5 dieselbe Anordnung wie die Figur 4 darstellt, in diesem Fall für eine unterschiedliche Einstellung der bewegbaren Messerkante;Figure 5 shows the same arrangement as Figure 4, in this case for a different setting of the movable knife edge;
Figur 6 einen Teil des Zerkleinerungsmessers in einer Draufsicht darstellt;Figure 6 shows a part of the crushing knife in a plan view ;
Figur 7 einen Schnitt der Zeichnung in Figur 6 entlang der Linie B-B darstellt;Figure 7 is a section of the drawing in Figure 6 along the line B-B ;
Figur 8 einen Schnitt einer weiteren, anderen Ausführungsform entlang der Linie A-A, die in Figur 1 dargestellt ist, zeigt.Figure 8 shows a section of a further, different embodiment along the line A-A shown in Figure 1.
In Fig. 1 ein Zerkleinerungsmesser 1 darstellt, das mit parallelen Messerschneiden 2 versehen ist, die von der Zerkleinerungsmesseroberfläche vorstehen. Wie früher erwähnt ist, werden scheibenförmige oder konische Refiner herkömmlich zum Zerkleinern von Ausgangsstoffen verwendet. Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung ist dies irrelevant.In Fig. 1 a crushing knife 1 is shown which is provided with parallel knife edges 2 protruding from the crushing knife surface. As mentioned earlier, disc-shaped or conical refiners are conventionally used for crushing feedstocks. For the purpose of the present invention this is irrelevant.
Fig. 2 stellt einen Schnitt der Zeichnung in Fig. 1 entlang der Linie A-A dar. Hie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist eine anhebbare und absenkbare Messerschneide 3 zwischen den stationären Messerschneiden 2 angeordnet. Die Bewegung der Messerschneide kann mittels z.B. hydraulischen Zylindern (nicht in den Diagrammen dargestellt) vorgenommen werden. In dem Zustand, der in Fig. 2 dargestellt ist, befindet sich die bewegbare Messerschneide in ihrer unteren Position und entsprechend in dem Zustand, der in Fig. 3 dargestellt ist, in ihrer oberen Position. Vorteilhafterweise sind die Schneiden bewegbar in Gruppen so angeordnet, daß z.B. jede nächste Schneide stationär ist, während jede nächste, benachbarte Schneide bewegbar ist.Fig. 2 shows a section of the drawing in Fig. 1 along the line A-A. As can be seen from the drawing, a raising and lowering knife edge 3 is arranged between the stationary knife edges 2. The movement of the knife edge can be carried out by means of e.g. hydraulic cylinders (not shown in the diagrams). In the state shown in Fig. 2, the movable knife edge is in its lower position and correspondingly in the state shown in Fig. 3, in its upper position. Advantageously, the edges are movably arranged in groups so that e.g. every next edge is stationary while every next, adjacent edge is movable.
Die Fig. 3 und 4 stellen eine Ausführungsform dar, in der die bewegbare Messerschneide 3 in ihrer oberen Position im wesentlichen den Spalt zwischen den stationären Messerschneiden ausfüllt. Die Basiskonstruktion der Messerbewegung kann in dieser Ausführungsform identisch zu der vorstehend beschriebenen sein.Figures 3 and 4 show an embodiment in which the movable knife edge 3 in its upper position essentially fills the gap between the stationary knife edges. The basic construction of the knife movement in this embodiment can be identical to that described above.
Weiterhin ist es möglich, die Messerschneiden so anzuordnen, daß sie in einer orthogonalen Richtung zu der Länge der stationären Messerschneiden bewegbar sind, wie dies durch Pfeile in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Prinzipiell ist ein solcher Aufbau auch ausführbar, indem dieselbe Messerschneide sowohl vertikal als auch seitlich bewegbar ist. Weiterhin ist es möglich, das Ergebnis des Zerkleinerungsverfahrens so einzustellen, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, indem die Spitzenwinkel der Messerschneiden gewechselt werden, wodurch der gesamte Schneidflächenbereich zwischen Messerschneiden der Rotor- und Statormesser variiert wird.Furthermore, it is possible to arrange the knife edges so that they are movable in an orthogonal direction to the length of the stationary knife edges, as shown by arrows in Fig. 6 and 7. In principle, such a structure can also be implemented by making the same knife edge movable both vertically and laterally. Furthermore, it is possible to adjust the result of the crushing process as shown in Fig. 8 by changing the tip angles of the knife edges, whereby the entire cutting surface area between the knife edges of the rotor and stator knives.
Für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht durch die beispielhaften Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, beschränkt ist, sondern anstelle hiervon innerhalb der Ansprüche der Erfindung variiert werden kann.It will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the exemplary embodiments described above, but instead may be varied within the claims of the invention.
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