FI104157B - Menetelmä puun hakettamiseksi ja kiekkohakkuri - Google Patents

Description

1 104157

MENETELMÄ PUUN HAKETTAMISEKSI JA KTEKKOHAKKURI

Sellu- ja paperiteollisuuden puuhake valmistetaan nykyään pääasiassa kiekkohakuilla, jotka on kehitetty hakettamaan suuria puumääriä. Erästä tunnettua kiekkohakkua on kuvattu kuulutus-5 julkaisussa FI 91946. Haketustulokset osoittavat, että kiekkohakuilla pystytään saavuttamaan erittäin korkealaatuista haketta. Hyvällä hakulla pitäisi hyväksytyn jakeen osuuden olla noin 90 % hakkeen kokonaismäärästä. Kokeiden mukaan saavutetaan kyseinen tulos helposti koehaketuk-sessa sopivalla hakepituudella ja haketusnopeudella. Myös suuret tuotantohakut, joilla on tasainen puun laatuja kapasiteetti, saavuttavat nämä arvot. ίο Normaaleissa tehdasolosuhteissa kuitenkin hakelaatuun vaikuttavat eri tekijät, kuten puiden halkaisija, haketettava puumäärä ja puiden kuiva-ainepitoisuus, vaihtelevat jatkuvasti. Kiekko-hakulla tehdyn haketuksen ongelmat ovat lähinnä siinä, että puru- ja tikkujakeen (hienojakeiden) määrä lisääntyy, kun vähennetään ylisuuren ja ylipaksun (karkeajakeet) määrää. (Hakkeen koko-jakauman analysointimenetelmässä SCAN-CM 40:94 hake jaetaan ylisuuriin, -paksuihin, hyväk-15 syttyihin, tikkujakeisiin ja puruun).

Nykyisillä hakuilla haketus tapahtuu suurimmaksi osaksi keskellä terää ja hakelaadun maksimoimiseksi haketusolosuhteet on pyritty muodostamaan parhaiksi keskelle terää. Kuitenkin pienillä tai kuivilla puilla terien saksivoiman talja viiltovoiman vaikutuksesta puut siirtyvät lähemmäksi teräkiekon keskiötä. Myös maksimaalisella kapasiteetilla osa haketuksesta tapahtuu ; 2o lähellä teräkiekon keskiötä ja toinen osa lähellä ulkokehää. Lähellä keskiötä syntyy runsaasti kar- ',,; keajakeita hellävaraisemman leikkaustapahtuman johdosta. Ulkokehällä taas runsaasti hieno- « ' " < jakeita leikkausnopeuden kasvun myötä. Pystysyöttöisen hakun haketuksen viiltovoimaa ja muita

f I

..... tekijöitä on kuvattu patenttihakemuksessa FI 97 3078.

• · » • «

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja kiekkohakkurilla pystytään tasaamaan hakun kiekon 25 eri osissa ja siten eri leikkausnopeuksilla tapahtuvan haketuksen aiheuttamia laatuvaihteluita.

; ; ; Keksinnön tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksissa 1 ja 4.

• ·

Kiekkohakkurin hakelaadun vakiointimenetelmä tasoittaa haketuksen lyhyen ajan laatuvaih- r · : .·. telut, jotka johtuvat jatkuvasti muuttuvasta kapasiteetista, puiden vaihtelevasta halkaisijasta tai • · · • · · « kuiva-ainepitoisuudesta. Menetelmällä saavutetaan tasalaatuisempi hake em. muutoksista huoli- « · « ·’· 30 matta.

• · * .···. Keksintöä ja sen yksityiskohtia selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirus-

• M

fuksiin, joissa 2 104157 kuvio 1 esittää kiekkohakkurin kiekkoa ja sen leikkuugeometriaa puun syöttöpuolelta nähtynä, kuvio 2 esittää hakelaatua leikkausnopeuden funktiona, kuvio 3 esittää kuvion 1 kiekon leikkausta A-A, haketuksen aikana, s kuvio 4 esittää kuvion 1 kiekon leikkausta A-A hakussa, jossa on perinteiset teräkalusteet, kuvio 5 esittää hakelaatua teräalustan etureunan eri kulmilla a, kuvio 6 esittää kuvion 1 hakun kiekon leikkausta B-B, kuvio 7 esittää keksinnön mukaista terälistaa sekä sen leikkauksia C-C jaE-E ja kuvio 8 esittää lisämenetelmää leikkausnopeuden kompensoimiseksi teräalustassa. ίο Kuviossa 1 on esitetty kiekkohakkurin teräkiekko 1 puun syöttöpuolelta katsottuna.

Kuviossa on esitetty myös vertikaalisesti syötettävän suistesyöttöisen hakun syöttösuisteen terä-kiekkoon 1 rajoittuva aukko 2. Haketettavat puut muodostavat teräkiekkoa 1 vasten leikkaus-ellipsin 3. Teräkiekolla 1 on tietty pyörimisnopeus n. Terien 4 leikatessa puuta, leikattavien puiden määrästä, puun halkaisijasta tai kuiva-ainepitoisuudesta johtuvista syistä puut asettuvat suis-15 teessä vastaterää 5 vasten eri etäisyydelle kiekon pyörimiskeskiöön 6 nähden.

Pienet puut 3' siirtyvät terien viiltovoiman ja osaksi saksivoiman vaikutuksesta kohti syöttö-aukon sisäkehää 7. Pienillä puilla viilto voima on dominoivampi kuin saksivoima. Kun taas suurilla puilla 3” saksivoima on dominoivampi, ja siten suurihalkaisijaiset puut siirtyvät saksivoiman vaikutuksesta kohti syöttöaukon ulkokehää 8. Viiltovoima siirtää kuivempaa puuta tehok-20 kaammin, sillä terien ja puun välinen kitkakerroin on suurempi. Maksimikapasiteetilla puut aset-'.,; tuvat koko vastaterän pituudelle ja tulevat siten leikatuksi eri kohdissa. Edellä mainituista syistä \ haketus tapahtuu eri puissa erisuuruisella leikkausnopeudella.

« t

Suuremmalla leikkausnopeudella haketustapahtuma on “rajumpi”. Alan ammattimiehelle on I I I t · . ·: ·. selvää, että suuremmalla leikkausnopeudella ylisuuren ja -paksun jakeen eli karkeajakeiden osuus 25 pienenee, mutta vastaavasti tikku- ja purujakeen eli hienojakeiden osuus kasvaa.

:Y; Kuviossa 2 on esitetty eräs koetulos leikkausnopeuden vaikutuksesta hakejakaumiin.

• ·

Kuviossa on x-akselilla esitetty leikkausnopeus ja y-akselilla eri hakelaatujen jakauma. Alin alue : . \ kuvaa hienojakeen osuutta ja ylin alue karkeajakeiden osuutta. Näiden välinen alue kuvaa hyväk- ♦ *♦ · ·***: sytyn jakeen osuutta. Kokeen mukaan haketusnopeuden 50 % lisäyksellä karkeajakeiden määrä lit . ·) ·, 30 pienenee noin 13 % tasolta 4 % tasolle. Samalla voidaan todeta, että hienojakeiden lisäys on var-

I I I

.···. sin kohtuullinen. Kun kyseessä on suuren tuotannon omaavat kiekkohakut ja puita haketetaan • * • · · lähellä akselia sekä kohti ulkokehää, on haketusnopeussuhde eli terän eri leikkuukohtien nopeuk- 3 104157 sien suhde 1,5 hyvin yleinen ja ääriarvot ovat jopa suhteessa 1:3. Jos sanotaan, että suurin hake-tusnopeus on 1, on miniminopeus 0,3 ja yleinen haketusnopeus 0,5 - 0,75. Tästä on seurauksena se, että puun haketuksessa syntyy monenlaista hakelaatua.

Kuviossa 3 on esitetty kiekkohakkurin terä 4 ja teräkalusteet sivulta nähtynä. Terän takana s on teräalusta 9, jonka etupintaan 10 hakepalaset 11 törmäävät leikkauksen jälkeen. Terä leikkaa i puusta kiekkomaisen levyn, joka halkeilee hakepalasiksi 11 jo leikkausvaiheessa. Hakepalasten lohkeamista ja irtoamista toisistaan täydentää niiden törmäys teräalustan etupintaan 10. Kiekon pyörimisakselin suuntaisen suoran ja teräalustan 9 hakeaukon 12 puoleisen pinnan 10 välistä kulmaa pystysuorassa tasossa kutsutaan tässä kulmaksi a ja terän takapinnan 15 ja teräalustan ίο pinnan 10 välistä kulmaa kutsutaan kulmaksi β. Kulman a ja samalla myös kulman β ollessa suurempi on teräalustan etupinnan 10 törmäysvaikutus pienempi ja haketustapahtuma hellävaraisempi.

Kuviossa 4 on esitetty vanhemman mallisen hakun teräkalusteet. Terän 4’ ja teräalustan 9' välissä on terävaste 13, johon hakepalaset törmäävät leikkuun jälkeen. Terävasteen a-kulman is arvo on usein ollut negatiivinen vanhoissa hakuissa. Kuvion 4 mukaisella terävasteella 13 on kulma a noin -6° ja hakevirta törmää rajusti päin terävasteen etupintaa 10.

Kuviossa 5 on esitetty koetuloksia kulman a vaikutuksesta hakelaatuun leikkausnopeuden ollessa vakio. Kuviossa on x-akselilla esitetty kulma aja y-akselilla eri hakelaatujen jakauma. Eri alueet kuvaavat eri laatuja samoin kuin kuviossa 2. Kulman a pienentyessä ja törmäysvaikutuk-20 sen lisääntyessä karkeajakeiden osuus pienenee voimakkaasti, kun taas hienojakeiden osuus kasvaa suhteellisesti vähäisemmin aina kulman a nolla-arvoon asti. Negatiivisilla kulman a arvoilla hienojakeiden osuus alkaa kasvaa voimakkaammin. Kuvion 4 tyyppisillä hakun teräkalusteilla • · : hienojakeiden osuus on tunnetusti suuri.

• · · · Edellä mainitusta käy ilmi, että haketusnopeudella ja teräalustan (terävasteen) kulmalla 25 a on hyvin voimakas vaikutus haketustulokseen. Lisäksi on selvää, että nykyiset hakut teke- * · • · « * · * · * vät parasta hakelaatua vain alhaisella haketusnopeusalueella ja lyhyellä teräosuudella.

• « ·

Kuten edellä mainitusta selvityksestä ilmenee, voidaan käytännössä kompensoida hake- • : tusnopeuden muutos nopeusalueella 1 - 1,5 käyttämällä teräalustan kulmia a = 0° - 20°.

IM

’ ·; ' Koska hakun terä kattaa huomattavasti suuremman nopeusalueen, pitää nopeuden kompen- :. ·’,' 30 sointi terän sisäkehän osuudella hoitaa tuomalla vastapintaa 10 lähemmäksi terän kärkeä 16.

• · « ·...· Keksinnön mukaisessa menetelmässä nopeuden vaikutus kompensoidaan teräalustan kulman a muutoksella kiekon sisäkehältä 7 ulkokehälle 8 siirryttäessä. Pienellä haketus- 4 104157 nopeudella eli syöttöaukon sisäkehällä 7 teräalustan (terävasteen) kulman a arvo on pieni (kuvio 6, 0C2) tai jopa negatiivinen ja suurella nopeudella eli syöttöaukon ulkokehällä 8 kulman a arvo on suuri (kuvio 3, ai). Muuttamalla kulman a arvoa, etäisyyden kiekpn pyöri-miskeskiöstä kasvaessa, saadaan leikkausnopeuseroista johtuva haketustapahtuman “rajuus” s pysymään vakiona.

Pitkillä hakun terillä, joilla nopeusero ylittää kulman a kompensointikyvyn, voidaan vastapinta 10 tuoda lähemmäksi terän kärkeä 16 muuttumattomalla kulmalla a2 siten, että pinta 10 lähestyy terän kärkeä mentäessä kohti hakun akselia 6.

Lyhyellä terällä kulman a arvon ollessa sisäkehällä 0°, saadaan karkeajakeen osuutta 10 voimakkaasti pienennettyä lisääntyneen törmäysvaikutuksen johdosta, hienojakeiden määrän pysyessä kuitenkin kohtuullisena alhaisen leikkuunopeuden johdosta. Tämän seurauksena hyväksytyn jakeen suhteellinen osuus kasvaa sisäkehähaketuksessaja hakkeen kokonaislaatu paranee. Ulkokehällä karkeajakeiden määrä suuremman haketusnopeuden johdosta on kohtuullinen nykyisillä käytössä olevilla kulman a arvoilla (12° - 20°). Menetelmällä saavute-15 taan tasainen hakelaatu terän joka kohdassa, jolloin kapasiteetin, puiden halkaisijan tai puiden kuiva-ainepitoisuuden vaihtelun vaikutus hakelaatuun on vähäisempi.

Teoriassa voidaan keksinnön mukainen toiminta saavuttaa myös pelkästään muuttamalla pinnan 10 etäisyyttä D terän kärjestä 16. Koska kyseistä etäisyyttä D ei voida kon-struktiosyistä muuttaa kuin tietyissä rajoissa ja muutoksen vaikutus ei ole niin huomattava 20 kuin kulman a muutos, rajoittuu etäisyyden D muutoksen käyttö lyhyelle teräalustan tai ;' terävasteen osuudelle.

• < 1 :"; Käytännössä voidaan pitkällä terällä teräalusta tai terävaste tehdä, kuten kuviossa 7 on :V: esitetty, siten että terävasteen akselin puoleisesta päästä 14 lähtien 0,25 L pituudella (L = • •f ν' · terän pituus) kulma a = 0° ja kulmamuutos +20 asteeseen tapahtuu seuraavalla 0,5 L pituu- 25 della. Jos karkeat jakeet muodostavat ongelman, voidaan terävaste valmistaa niin, että se • · *.·.* lähestyy terän kärkeä 16 sisäreunassa. Kuviossa 7 tämä on esitetty katkoviivalla K.

··· • · · **j Kuviossa 8 vastaava on esitetty teräalustassa 9, jolloin mitta D on pienempi kuin uiko- • · : reunassa.

• · ·

Keksinnön mukainen teräalusta tai terävaste tehdään tietenkin käyttämällä edellä mai-: Y: 30 nittuja yhdistelmiä niin, että saavutetaan paras mahdollinen hakkeen laatu.

• · t * · « ·

• I

Claims (3)

5 104157

1. Menetelmä puun hakettamiseksi terillä (4) varustetulla kiekkohakkurilla, missä hakepala-set (11) puusta (3) irrottuaan kulkevat kiekossa olevan hakeaukon (12) läpi ja törmäävät terän jälkeiseen hakkeen törmäyspintaan (10), jonka suunta poikkeaa terän takapinnan (15) suunnasta. s jolloin tämä törmäysvaikutus täydentää hakepalasten lohkeamista ja irtoamista toisistaan, tunnettu siitä, että terän (4) eri kohdissa syntyvän hakelaadun vakioimiseksi aiheutetaan kiekon (1) keskiosan läheisyydessä (7) suurempi törmäysvaikutus kuin kiekon ulkokehän läheisyydessä (8) siten, että hakepalaset (11) saatetaan törmäämään törmäyspintaan (10), jonka suunta kiekon (1) keskiosan läheisyydessä (7) poikkeaa terän takapinnan (15) suunnasta enemmän kuin kiekon ίο ulkokehän läheisyydessä (8) ja/tai siten, että kiekon (1) ulkokehän läheisyydessä (8) hakepalaset (11) saatetaan ennen törmäämistään törmäyspintaan (10) kulkemaan terän takapinnan (15) takana pidemmälle kuin kiekon keskiosan läheisyydessä (7).

2. Kiekkohakkuri jossa on useita pyörivään kiekkoon kiinnitettyjä teriä (4) ja kiinteä vasta-terä (5) sekä kunkin pyörivän terän vieressä kiekossa pitkänomainen hakeaukko (12), jonka terän is takapintaan (15) liittyvän seinämän (10) suunta poikkeaa terän takapinnan suunnasta muodostaen terän jälkeisen hakkeen törmäyspinnan, tunnettu siitä, että törmäyspinnan (10) suunta poikkeaa terän takapinnan (15) suunnasta kiekon keskiosan läheisyydessä (7) enemmän kuin kiekon ulkokehän läheisyydessä (8) ja/tai että terän takapinnan (15) ja törmäyspinnan (10) välisen yhtymäkohdan etäisyys (D) terän leikkaavasta reunasta (16) on kiekon ulkokehän läheisyydessä lv 20 (8) suurempi kuin kiekon keskiosan läheisyydessä (7).

. ". 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kiekkohakkuri, tunnettu siitä, että törmäyspinnan (10) 4 4 · ·:·· ja terän takapinnan (15) välinen kulma muuttuu noin 20 asteella kiekon keskiosasta (7) kiekon ulkokehän (8) suuntaan mentäessä. • I ·»* • · • * · • · · • · · » · · • · · • · · 4 · · „ · • · • · · • · · • · « * • · · • · • · # f · • · ♦ · · 4 · * * I · ' « · « 104157