ES2199573T3 - Un metodo para astillado de madera y una astilladora de disco. - Google Patents
Un metodo para astillado de madera y una astilladora de disco.Info
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Abstract
Un método de astillado de madera por medio de una astilladora de disco provista de cuchillas (4) de modo que las astillas (11), después de haber sido separadas de un tronco (3), se hacen pasar a través de una abertura (12) de astilla en el disco y golpean una superficie (10) de impacto, la cual está localizada después de una cuchilla y cuya dirección se desvía de la dirección de la superficie (15) posterior de la cuchilla, con el resultado de que las astillas se dividen en trozos más pequeños y se separan unas de otras, caracterizado porque, para producir astillas de calidad uniforme a lo largo de todas las porciones de la cuchilla (4), se origina un efecto de impacto más fuerte en la proximidad (7) del centro del disco (1) que en la proximidad (8) de la periferia externa del disco, haciendo que las astillas (11) golpeen una superficie (10) de impacto cuya dirección en la proximidad (7) del centro del disco (1) se desvía más de la dirección de la superficie (15) posterior de la cuchilla queen la proximidad (8) de la periferia externa del disco, y/o haciendo que las astillas (11), antes de que golpeen la superficie (10) de impacto, pasen más allá por detrás de la superficie (15) posterior de la cuchilla en la proximidad de la periferia (8) externa del disco (1) que en la proximidad (7) del centro del disco.
Description
Un método para astillado de madera y una
astilladora de disco.
Las astillas de madera usadas en la industria de
papel y pasta papelera son en el presente producidas
principalmente por medio de astilladoras de disco desarrolladas
para el astillado de grandes cantidades de madera. Una astilladora
de disco conocida en la técnica se describe en la solicitud FI
91946 publicada. Los resultados del astillado muestran que las
astilladoras de disco pueden producir astillas de calidad muy alta.
Con una buena astilladora la proporción de la fracción admitida
debería ser de alrededor del 90%. Según las pruebas, es fácil de
obtener un resultado como éste en el astillado de prueba, usando
una longitud de astilla y velocidad de astillado adecuadas. Las
astilladoras de producción homogénea, de gran tamaño, y con una
calidad y capacidad de madera uniformes, pueden obtener estos
valores.
Sin embargo, bajo condiciones de fabricación
normales los diferentes factores de los cuales depende la calidad
de la astilla, como el diámetro de los troncos, la cantidad de
madera que va a ser astillada y el contenido de sólidos secos de la
madera, varían constantemente. Los problemas principales
relacionados con el astillado por medio de una astilladora de
disco se presentan porque la cantidad de aserrín y fracciones de
púas (fracciones finas) aumenta cuando se reduce la cantidad de
astillas de mayor tamaño y mayor grosor (fracción basta). (En el
método SCAN-CM 40.94 que analiza la distribución
del tamaño de las astillas, las astillas están distribuidas en
fracciones de mayor tamaño, de mayor grosor, admitidas, púas y
aserrín).
Las astilladoras conocidas en la técnica anterior
realizan el astillado principalmente en el centro de las cuchillas
de la astilladora, y el objeto ha sido proporcionar las mejores
condiciones de astillado en el centro de las cuchillas para
maximizar la calidad de las astillas. Sin embargo, la ``fuerza de
tijera'' y/o la fuerza cortante de las cuchillas mueve/mueven los
troncos más cerca del centro del disco si los troncos son pequeños
o están secos. Incluso cuando se usa la capacidad a un nivel
máximo, el astillado ocurre parcialmente en la proximidad del
centro del disco y parcialmente en la proximidad de la periferia
externa. En vista del hecho de que el proceso de corte es menos
violento en la proximidad del centro, se produce una gran cantidad
de fracción basta en ese área. En la periferia externa, en cambio,
se produce una gran cantidad de fracción fina debido al aumento de
la velocidad de corte. La fuerza de corte en el astillado en una
astilladora de alimentación vertical y otros factores relacionados
con tales astilladoras se describen en la solicitud de patente FI
973078.
El método y la astilladora de disco según la
invención hacen posible nivelar, reduciéndolas, estas clases de
diferencias en calidad que resultan del astillado en diferentes
porciones del disco de la astilladora y, de este modo, del astillado
a diferentes velocidades de corte. Los rasgos característicos de
la invención se exponen en las reivindicaciones 1 y 2.
El método para producir astillas de calidad
uniforme nivela las diferencias a corto plazo en la calidad que
resulta de la capacidad que varía constantemente, de los diámetros
variables de los troncos o del contenido variable de sólidos secos
de los troncos. El método produce astillas de calidad más uniforme
a pesar de las diferencias antes mencionadas.
La invención y los detalles de la misma se
describirán ahora con más detalle haciendo referencia a los dibujos
que se acompañan, en los que
la figura 1 muestra el disco de una astilladora
de disco y su geometría de corte vista desde el lado de
alimentación de la madera,
la figura 2 muestra la calidad de las astillas en
función de la velocidad de corte,
la figura 3 es una vista de la sección
A-A de la figura 1, durante el astillado,
la figura 4 es una vista de la sección
A-A de la figura 1, en una astilladora que tiene
un equipo de cuchillas tradicional,
la figura 5 muestra la calidad de las astillas
con diferentes ángulos \alpha del borde anterior de la base de
la cuchilla,
la figura 6 es una vista de la sección
B-B del disco de la astilladora mostrada en la
figura 1,
la figura 7 es una vista de un fleje de cuchilla
según la invención y de las secciones C-C y
E-E de la misma, y
la figura 8 muestra un método adicional para
compensar la velocidad de corte en la base de la cuchilla.
La figura 1 muestra el disco 1 de cuchilla de una
astilladora de disco vista desde el lado de alimentación de la
madera. La figura muestra también la abertura 2 de la tolva de
alimentación de una astilladora de alimentación vertical que es
alimentada por medio de una tolva de alimentación. La abertura
termina en el disco 1 de cuchilla. Los troncos que van a ser
astillados forman una elipse 3 de corte contra el disco 1 de
cuchilla. El disco 1 de cuchilla gira a una velocidad n
determinada. Cuando las cuchillas 4 realizan el astillado, los
troncos en la tolva se colocan por sí mismos contra la
contracuchilla 5 a diferentes distancias del centro de giro 6 del
disco, dependiendo del número de troncos que van a ser astillados,
de los diámetros y del contenido de sólidos secos de los
troncos.
La fuerza de corte en la dirección del borde
cortante de la cuchilla, y parcialmente la ``fuerza de tijera'',
de las cuchillas, mueven los troncos 3' pequeños hacia la periferia
7 interna de la abertura. Cuando se trata de troncos pequeños,
domina la fuerza de corte comparada con la ``fuerza de tijera''.
Cuando se trata de troncos 3'' más grandes, en su lugar, domina la
"fuerza de tijera" y mueve los troncos que tienen un diámetro
mayor hacia la periferia 8 externa de la abertura de alimentación.
La fuerza de corte mueve la madera seca más efectivamente debido a
que el coeficiente de rozamiento es más alto entre las cuchillas y
la madera. Cuando la capacidad está en su máximo, los troncos se
colocan por sí mismos sobre toda la longitud de la contracuchilla,
y de este modo se cortan en trozos en diferentes posiciones. Por
las razones anteriormente expuestas se astillan diversos troncos a
diferentes velocidades de corte.
Cuanto más alta sea la velocidad de corte, más
"violento" es el proceso de corte. Se entenderá por aquellos
expertos en la técnica que una mayor velocidad de corte da como
resultado una disminución en la proporción de las fracciones de
mayor tamaño y mayor grosor, es decir, en la proporción de
fracciones bastas, y un aumento en la proporción de fracciones de
aserrín y púas, es decir, en la proporción de fracciones finas.
La figura 2 ilustra el resultado de un ensayo
sobre el efecto de la velocidad de corte en la distribución de las
diferentes clases de astillas. El eje x el eje y representan la
velocidad de corte y la distribución de las diferentes clases de
astillas, respectivamente. El área más baja y el área más alta
representan la proporción de las fracciones finas y la proporción
de las fracciones bastas, respectivamente. El área entre las áreas
más bajas y las áreas más altas representa la proporción de la
fracción admitida. Según el ensayo, la cantidad de fracciones
bastas disminuye desde el nivel de aproximadamente 13% al nivel de
4% con un aumento del 50% en la velocidad del astillado. Al mismo
tiempo, se puede observar que el aumento en las fracciones finas
es bastante razonable. Cuando se trata de astilladoras de disco de
alta producción y del astillado en la proximidad del eje y hacia la
periferia externa, una relación de velocidad de astillado muy
habitual es 1,5, es decir, la relación de velocidad de los
diferentes puntos de corte de la cuchilla. La relación entre los
valores extremos es incluso 1 a 3. Si se asume que la velocidad de
astillado más alta es 1, la velocidad de astillado mínima es 0,3 y
la velocidad de astillado general es 0,5-0,75. En
consecuencia, las astillas producidas por la astilladora no son de
calidad uniforme.
La figura 3 es una vista lateral de una cuchilla
4 y del equipo de cuchilla completo de una astilladora de disco.
Detrás de la cuchilla hay una base 9 de cuchilla cuya superficie
10 anterior golpea las astillas 11 después del proceso de corte. La
cuchilla corta una porción en forma de disco del tronco,
dividiendo la porción en astillas 11 ya en la etapa de corte. Las
astillas golpean la superficie 10 anterior de la base de la cuchilla
y como resultado de esto se dividen en trozos más pequeños y se
separan unas de otras. El ángulo en un plano vertical y entre una
línea recta paralela al eje giratorio del disco y la superficie 10
de la base 9 de la cuchilla que mira hacia la abertura 12 de
astilla se denomina aquí ángulo \alpha. Igualmente, el ángulo
entre la superficie 15 posterior de la cuchilla y la superficie 10
de la base de la cuchilla se denomina ángulo \beta. Cuando el
ángulo \alpha, y de este modo también el ángulo \beta, son
mayores, el efecto de impacto de la superficie 10 anterior es
menor y el proceso de astillado es menos violento.
La figura 4 muestra el equipo de cuchilla de una
astilladora de un modelo más antiguo. Entre una cuchilla 4' y una
base 9' de cuchilla hay un soporte 13 de cuchilla al cual golpean
las astillas después del proceso de corte. El valor del ángulo
\alpha del soporte de cuchilla ha sido con frecuencia negativo
en astilladoras según la técnica anterior. El ángulo \alpha del
soporte 13 de cuchilla mostrado en la figura 4 es de
aproximadamente -6º y el flujo de astillas golpea violentamente la
superficie 10 anterior del soporte de cuchilla.
La figura 5 ilustra los resultados de un ensayo
sobre el efecto del ángulo \alpha en la calidad de las astillas,
siendo constante la velocidad de corte. En la figura el eje x y el
eje y representan el ángulo \alpha y la distribución de las
diferentes clases de astillas, respectivamente. Las diferentes
áreas representan las diferentes clases de astillas de la misma
manera que en la figura 2. A medida que el ángulo \alpha se hace
más pequeño y el efecto de impacto aumenta, la proporción de la
fracción basta disminuye considerablemente, mientras que la
proporción de fracciones finas aumenta relativamente menos, hasta
el valor cero del ángulo \alpha. Cuando el valor del ángulo
\alpha es negativo, la proporción de las fracciones finas
comienza a aumentar más intensamente. Es un hecho bien conocido
que la proporción de fracciones finas es grande con el equipo de
cuchilla del mismo tipo que el mostrado en la
\hbox{figura
4.}
De lo anteriormente expuesto será evidente que la
velocidad de astillado y el ángulo \alpha de la base de cuchilla
(soporte de cuchilla) tienen un efecto importante en el resultado
del astillado. Adicionalmente es evidente que las astilladoras según
la técnica anterior producen astillas de calidad de primera clase
sólo a un régimen de velocidad de astillado bajo y a lo largo de
una corta porción de la cuchilla.
Según parece en la anterior descripción, la
variación en la velocidad de astillado puede ser compensada en la
práctica usando los ángulos \alpha de la base de cuchilla de
0º-20º si el régimen de velocidad es 1-1,5. Sin
embargo, a medida que el régimen de velocidad de una cuchilla de
astilladora es mucho más amplio, es necesario realizar la
compensación de velocidad en la porción de la cuchilla en la
periferia interna colocando la superficie 10 opuesta más cerca del
borde 16 de corte de la cuchilla.
En el método según la invención, el efecto de
velocidad es compensado cambiando el ángulo \alpha de la base de
cuchilla desde la periferia 7 interna a la periferia 8 externa.
Cuando la velocidad de astillado es baja (en otras palabras, en la
periferia 7 interna de la abertura de alimentación), el valor del
ángulo \alpha de la base de cuchilla (soporte de cuchilla) es
pequeño (figura 6, \alpha_{2}) o incluso negativo. Igualmente,
el valor del ángulo \alpha es grande cuando la velocidad de
astillado es alta; en otras palabras, en la periferia 8 exterior
de la abertura de alimentación (figura 3, \alpha_{1}). Cambiando
el valor del ángulo \alpha según la distancia desde el centro de
giro del disco, la "violencia" - la cual es debida a las
diferencias en la velocidad de astillado - del proceso de astillado
puede ser mantenida constante.
Cuando se usan cuchillas de astilladora largas,
en las que el ángulo \alpha no puede compensar la diferencia en
velocidad, la superficie 10 opuesta de la cuchilla se puede
acercar al borde 16 de corte de la cuchilla sin cambiar el ángulo
\alpha_{2}. De este modo, mientras más corta es la distancia al
eje 6 de la astilladora, más cerca descansa la superficie 10 al
borde de corte de la cuchilla.
Cuando se usa una cuchilla corta y cuando el
valor del ángulo \alpha es 0º en la periferia interna, la
proporción de la fracción basta se puede hacer considerablemente
más pequeña a medida que aumenta el efecto del impacto. Sin
embargo, la cantidad de fracciones finas permanece razonable debido
a la velocidad de astillado baja. Debido a esto, aumenta la
proporción relativa de la fracción admitida en el astillado en la
periferia interna y mejora en su conjunto la calidad de las
astillas. Cuando se usan los valores actuales del ángulo \alpha
(12º-20º), la cantidad de las fracciones bastas producidas en la
periferia externa es razonable debido a la velocidad de astillado
más alta. El método produce astillas de calidad uniforme con
independencia de qué porción de la cuchilla es usada para el
astillado. En consecuencia, el efecto de la capacidad, de los
diferentes diámetros o contenido de sólidos secos de los troncos
es menor sobre la calidad de las astillas.
En teoría, el funcionamiento según la invención
se puede lograr sólo cambiando la distancia D entre la superficie
10 y el borde 16 de la cuchilla. Debido a que la restricción de
tamaño de una astilladora impone ciertos límites en el cambio de la
distancia D, y debido a que el efecto de este cambio no es
importante como para cambiar el ángulo \alpha, el cambio de la
distancia D puede ser aplicado sólo a una porción corta de la base
de cuchilla o soporte de cuchilla.
En la práctica, cuando se usa una cuchilla larga,
se puede diseñar la base de cuchilla o soporte de cuchilla, según
se muestra en la figura 7, de modo que el valor del ángulo \alpha
es 0º en el primer cuarto de la longitud de cuchilla, 0,25 L (L =
la longitud de la cuchilla), desde el extremo 14 de la base de
cuchilla que está situado sobre el lado del eje, y de modo que el
ángulo obtiene el valor de +20º a lo largo de la siguiente mitad de
la longitud (0,5 L) de la cuchilla. Si el problema es la proporción
de las fracciones bastas, el soporte de cuchilla puede ser
diseñado de tal forma que se aproxime al borde 16 de la cuchilla
en el borde interno. En la figura 7, la línea K discontinua
representa esto. En la figura 8, se muestra lo mismo en la base 9
de cuchilla de modo que la distancia D es más corta que aquella en
el borde externo.
Es evidente que la base de cuchilla o soporte de
cuchilla según la invención son fabricados usando las combinaciones
anteriormente mencionadas de tal modo que se obtenga la mejor
calidad posible de astillas.
Claims (3)
1. Un método de astillado de madera por medio de
una astilladora de disco provista de cuchillas (4) de modo que las
astillas (11), después de haber sido separadas de un tronco (3),
se hacen pasar a través de una abertura (12) de astilla en el disco
y golpean una superficie (10) de impacto, la cual está localizada
después de una cuchilla y cuya dirección se desvía de la dirección
de la superficie (15) posterior de la cuchilla, con el resultado
de que las astillas se dividen en trozos más pequeños y se separan
unas de otras, caracterizado porque, para producir astillas
de calidad uniforme a lo largo de todas las porciones de la
cuchilla (4), se origina un efecto de impacto más fuerte en la
proximidad (7) del centro del disco (1) que en la proximidad (8) de
la periferia externa del disco, haciendo que las astillas (11)
golpeen una superficie (10) de impacto cuya dirección en la
proximidad (7) del centro del disco (1) se desvía más de la
dirección de la superficie (15) posterior de la cuchilla que en la
proximidad (8) de la periferia externa del disco, y/o haciendo que
las astillas (11), antes de que golpeen la superficie (10) de
impacto, pasen más allá por detrás de la superficie (15) posterior
de la cuchilla en la proximidad de la periferia (8) externa del
disco (1) que en la proximidad (7) del centro del disco.
2. Una astilladora de disco que incluye una
diversidad de cuchillas (4) sujetas a un disco giratorio y a una
contracuchilla (5) fija, así como, en el disco, contigua a cada
una cuchilla giratoria, una abertura (12) de astilla alargada, en la
cual la dirección de la pared (10) que une la superficie (15)
posterior de la cuchilla se desvía de la dirección de la
superficie posterior de la cuchilla y forma una superficie de
impacto localizada después de la cuchilla, caracterizada
porque la dirección de la superficie (10) de impacto se desvía más
de la dirección de la superficie (15) posterior de la cuchilla en la
proximidad (7) del centro del disco que en la proximidad (8) de la
periferia externa del disco, y/o porque la distancia (D) de una
línea de conexión geométrica entre la superficie (15) posterior de
la cuchilla y la superficie (10) de impacto desde el borde (16) de
corte de la cuchilla es mayor en la proximidad (8) de la periferia
externa del disco que en la proximidad (7) del centro del
disco.
3. Una astilladora de disco según se define en la
reivindicación 2, caracterizada porque el ángulo entre la
superficie (10) de impacto y la superficie (15) posterior de la
cuchilla cambia aproximadamente 20 grados desde el centro (7) del
disco a la periferia (8) externa del disco.
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