FI109135B - Menetelmä ja laite puukuitumassan käsittelemiseksi - Google Patents

Description

109135 j Menetelmä ja laite puukuitumassan käsittelemiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä puukuitumassan, etenkin jäte- tai keräys-5 paperia sisältävän massan, joka sisältää kiintoaineksen ja nestefaasin, dispergoimi-seksi, jossa hienonnettu massa syötetään toistensa suhteen pyörimisliikkeeseen saatettujen dispergaattorin teräpintojen väliin. Keksinnön kohteena on myös dispergaat-tori mainitun menetelmän soveltamiseksi.

10 Puukuitumassaa käsitellään dispergaattorissa, jossa massan epäpuhtaudet erottuvat kuiduista, kuitujen kuitenkaan vaurioitumatta käsittelyssä. Tämä on mahdollista dispergaattorin keskinäisesti vastakkaisten terillä varustettujen teräpintojen avulla, joista toinen teräpinta alustoineen (staattori) on kiinteä ja toinen teräpinta alustoi-neen (roottori) pyörii toisen suhteen. Terät ja niiden väliin jäävät raot saavat aikaan 15 massan edestakaisen liikkeen dispergaattorissa, jolloin epäpuhtauksien erottuminen kuiduista tapahtuu. Dispergoinnin tarkoituksena on tavallisesti mekaanisesti irrottaa epäpuhtaudet kuiduista ja samalla jauhaa epäpuhtaudet pienemmiksi partikkeleiksi vaikuttamatta kuitenkaan negatiivisesti kuitujen ominaisuuksiin.

20 Dispergaattori sopii erityisesti mustepartikkeleja tai epäpuhtauksia, kuten liimoja ja sulapinnoitteita, sisältävän jäte- tai keräyspaperia sisältävän massan käsittelemiseen. Tällaisen massan käsittelyyn tarkoitettu menetelmä ja hajotin on esitetty SE-:patenttijulkaisussa 502 906. Julkaisussa esitetään jauhatuselementti, joka koostuu kahdesta vastakkaisesta jauhinkiekosta, jotka on varustettu kohohammaskuvioilla.

25 Kaltevat kohokuviot on sijoitettu kiekoille säteensuuntaisesti.

Tasomaisten dispergaattoreiden lisäksi voidaan käyttää kartiomallisia dispergaatto-reita. Kartiodispergaattoreiden ongelmana on kuitenkin niiden suoma vähäinen massan siirtovoima. Tästä johtuen kun poistokammion paine on suuri, eli hammastusten ;!.* 30 välisessä raossa työntövoima on suuri, työstöpintojen säätö vaikeutuu ja dispergaat- ’ torin kuormitus lisääntyy. Dispergaattori voi jopa tukkeutua, jolloin prosessi keskey- : ’: ’: tyy. Tämä ongelma vältetään käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää.

t * · ‘ . Keksinnön kohteena olevassa menetelmässä puukuitumassan, etenkin jäte- tai ke- ’ | 35 räyspaperia sisältävän massan, dispergointi tapahtuu kartiopintojen välisessä terä- • ‘: raossa, jonka poistopäähän on järjestetty pumppuna toimiva juoksupyörä, jolla mas sa pumpataan keskipakovoiman avulla dispergaattorista ulos.

2 109135

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään kartiodispergaattoria, jonka etuna on laaja työstöalue. Tällöin ulompi kartio toimii edullisesti staattorina ja sisempi edullisesti roottorina, johon on lisäksi kiinnitetty juoksupyörä. Juoksupyörä on kiinnitetty sopivimmin roottorina toimivaan kartioon siten, että se kääntää massan virtausta 5 poispäin kartion akselista. Edullisimmin juoksupyörä on kohtisuorassa kartion akseliin nähden niin, että virtaus tapahtuu aksiaalisesti kohtisuorassa tasossa. Etuna tasomaiseen dispergaattoriin nähden kartiodispergaattorilla on se, että teräpinta-alaa voidaan nostaa 50-150 % suhteessa tasomaiseen dispergaattoriin, jolloin terän ja epäpuhtauden välisen kohtaamisen todennäköisyys nousee huomattavasti ja disper-10 gointitehokkuus paranee.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä dispergaattorin teräpintojen toimintaa on mahdollista säätää ja ohjata laskemalla dispergaattorin poistoalueen painetta eli poistopainetta. Dispergaattorin poistopaine on mahdollista saattaa alhaisemmaksi 15 kuin dispergaattorin poistokammion paine liittämällä dispergaattorin roottoriin juoksupyörä. Poistopaine on mahdollista laskea niin alhaiseksi, että teräalueen loppupäässä on alhaisempi paine kuin alkupäässä, jolloin syntyy imu loppupäätä kohden, jolloin vältytään ongelmilta, jotka aiheutuvat perinteisen kartiodispergaattorin siir-tovoiman vähäisyydestä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä mahdollisuus disper-20 gaattorin tukkeutumiseen on siten vähäinen. Tästä seuraa myös, että keksinnön mukaisessa menetelmässä dispergaattorin työstöpintojen teriä voidaan asentaa tiheäm-··[ pään, jolloin terien määrä kasvaa, jolloin edelleen dispergoinnin tehokkuus ja tuot- ' ’ tavuus paranevat.

.*·· 25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä teräalueen syöttöpään paine eli syöttöpaine T: voi olla huomattavastikin alhaisempi kuin paine dispergaattorin poistokammiossa, :': ’: johon juoksupyörä pumppaa massan. Tällöin poistokammion paine voidaan saattaa niin korkeaksi että dispergoitu massa voidaan siirtää putkiston läpi ja dispergaattoria , ·; ·, korkeammallekin tasolle ilman erillistä pumppua. Tällä tavoin keksinnön mukaisella ,30 menetelmällä voidaan korvata menetelmä, jossa käytetään yhdistelmää dispergaat-* · · tori, pumppu, pumpun syöttötankki ja joissakin tapauksissa ruuvikuljetin. Edelleen .: : keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan dispergaattorin hyvä tehokkuus ja ; tuottavuus, massan siirto prosessin seuraavaan vaiheeseen sekä tarvittaessa proses- .,.,: sin seuraavalle vaiheelle riittävä massan hydrostaattinen paine. Keksinnön mukainen ,·, ; 35 menetelmä kuluttaa siis vähemmän energiaa kuin perinteiset menetelmät.

Hydrostaattinen paine massan pumppaamiseksi edelleen seuraavaan putkistoon voidaan tuottaa dispergaattorilla tai erillisellä pumppulaitteistolla. Dispergaattorin 3 109135 poistoalueen pumppaus suoritetaan teräraon poistopäähän sijoitetulla juoksupyöräl-lä, joita voi olla laitteessa useampia. Menetelmässä dispergointi ja pumppaus suori-' tetaan siis laitteen eri osissa, jolloin ne eivät haittaa toisiaan.

5 Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan lisäksi laimentaa massa teräraon poistopäässä juoksupyörän imupuolelle syötetyn nesteen avulla. Näin massa voidaan tarvittaessa laimentaa seuraavaa prosessia varten ilman erillistä työvaihetta. Poisto-kammiossa on riittävä sekoitus tehokkaan laimennuksen suorittamiseksi ilman erillistä sekoituslaitetta. Tarvittava laimennusneste, joka voi olla paineistettua tai ei, 10 syötetään juoksupyörän imupuolelle syöttökanavan kautta, joita on laitteessa vähin tään yksi.

Keksinnön kohteena on edelleen dispergaattori puukuitumassan, etenkin jäte- tai keräyspaperia sisältävän massan, joka sisältää kiintoaineksen ja nestefaasin, disper-15 goimiseksi. Keksinnön mukainen dispergaattori käsittää terillä varustetut vastakkaiset kartiopinnat, jotka ovat saatettavissa pyörimisliikkeeseen toistensa suhteen, syöttökanavan massan johtamiseksi kiertopintojen väliseen terärakoon sekä poisto-kammion dispergoidun massan poistamiseksi. Dispergaattorille on tunnusomaista se, että sen teräpinnat ovat kartiomaiset ja että se käsittää lisäksi teräraon poistopäähän 20 sijoitetun juoksupyörän.

| | Kuten edellä on todettu, keksinnön mukaan dispergaattorina käytetään kartiodisper- gaattoria, jonka etuna on laaja työstöalue. Tällöin ulompi kartio toimii edullisesti :··: staattorina ja sisempi roottorina, johon on lisäksi kiinnitetty juoksupyörä. Juoksu- ;25 pyörä on kiinnitetty roottorina toimivaan kartioon sopivimmin siten, että se kääntää i t · ; : massan virtausta poispäin kartion akselista. Etuna tasomaiseen dispergaattoriin näh- • · .·:·. den kartiodispergaattorilla on se, että terien määrää voidaan nostaa 50-150 % suh- . ·; ·, teessä tasomaiseen dispergaattoriin jolloin terän ja epäpuhtauden välisen kohtaami- * · · sen todennäköisyys nousee huomattavasti ja dispergointitehokkuus paranee.

... 30 * I t ‘‘ ‘ Kartiodispergaattorilla saavutetaan edelleen edellä mainittujen lisäksi mm. seuraavia ‘ ’ * etuja: epäpuhtauksien dispergoinnissa saavutetaan samalla tunnetulla energiatasolla korkeampi tehokkuus kuin tasomaisella dispergaattorilla; massan kuitujen katkeilu ; · ’ ·. vähenee, koska energia jakaantuu suuremmalle määrälle teriä, jolloin voidaan käyt- 35 tää suurempaa energiaa kuin tasomaisella dispergaattorilla, kuitujen kuitenkaan vahingoittumatta; dispergaattorin terien käyttöikä pitenee, koska työstöpinta-ala on ‘ : laajempi ja energia/terä on alhaisempi.

4 109135

Kartiodispergaattorin teräpinnat voivat olla 10-75° kulmassa kartion akseliin näh-, den, edullisesti 10-30° kulmassa kartion akseliin nähden. Teräpinnat voivat muodos- j tua myös toistensa jatkeena olevista lieriö- ja kartiopinnoista, mutta terät sijaitsevat edullisesti pääasiassa kartiopinnoilla. Terät on sijoitettu liikkuvalle teräpinnalle 5 (roottori) ja kiinteälle teräpinnalle (staattori) siten, että terät asettuvat limittäin. Terien muoto on vapaasti valittavissa, mutta niiden koon tulee olla sellainen, että roottori ja staattori muodostavat parin, jossa terät asettuvat limittäin.

Juoksupyörän virtauskanavat on suunniteltu siten, että paine kasvaa juoksupyörän 10 ulkokehää kohden mentäessä (vrt. keskipakopumppu). Korkea paine virtauskanavis-sa ja niiden poistoaukoissa estää massan takaisinvirtauksen poistokammiosta terä-alueelle. Juoksupyörän ja poistokammion seinämän välissä on rako, joka mahdollistaa juoksupyörän vapaan liikkumisen, mutta ei massan takaisinvirtausta tai paineen alentumista poistokammiossa.

15

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaisen dispergaattorin sovellutusmuotoa, 20 kuvio 1 on osittainen pitkittäisleikkaus kyseisestä dispergaattorista, kuvio 2 esittää osakaaviota kuviossa 1 esitetyn dispergaattorin juoksupyörän rakenteesta ja virtauskanavista. Kuviossa on lisäksi esitetty juoksupyörän virtauskanavien toimintaperiaate. Osakaavio on poikkileikkaus kuvioon 1 : ·: merkitystä kohdasta AA, ja , ‘ ‘ ‘: 25 kuviossa 3 esitetään kuvion 1 mukaisen dispergaattorin teräpinnan rakennetta.

• «·

Kuviossa 1 esitetty kartiodispergaattori koostuu runko-osasta, kartiosta, johon kuu- ·’; · hivat kartiopinnat, juoksupyörästä ja poistokammiosta. Kuvion 1 osat ovat: 1 syöt- töpiste; 2 kartio; 3 kartiopinnat; 4 terä; 5 terärako; 6 poistopiste; 7 juoksupyörä; 8 30 juoksupyörän virtauskanava; 9 poistokammio; 10 laimennusnesteen syöttökanava; ' ' llrako.

• * ♦ : ’: ’: Puukuitumassa, joka sisältää jäte- tai keräyspaperia ja jonka sakeus on sopivasti 15- 35 %, syötetään kartiodispergaattoriin syöttöpisteessä 1. Massa liikkuu kartiopin-35 noilla 3 terien 4 välisissä raoissa 5 edestakaisin siirtyen samalla eteenpäin kartiolla 2. Teräalueen poistopisteessä 6 syntyvä alipaine lisää massan liikkuvuutta eteenpäin ’ · *: kohti poistopistettä 6. Teräalueella kuitumassan epäpuhtaudet erottuvat mekaanisesti massan kuiduista, lisäksi epäpuhtaudet jauhautuvat pienemmiksi partikkeleiksi.

5 109135

Massan siirtyessä teräalueen poistopisteeseen 6 se sekoittuu laimennusnesteeseen, joka syötetään poistopisteeseen 6 laimennusnesteen syöttökanavan 10 kautta. Laimennusneste voi olla paineistettua tai ei. Juoksupyörän 7 pyöriessä syntyy virtaus, jolloin massa sekoittuu laimennusnesteeseen. Pyörimisliike myös aikaansaa edellä 5 esitetyt paine-erot laitteen eri osien välillä. Laimennettu massa siirtyy juoksupyörän virtauskanavien 8 kautta kuviossa 2 esitetyn periaatteen mukaisesti poistokammioon 9. Poistokammiossa 9 massan sakeus on sopivasti 4-12 %.

Kuviossa 2 on esitetty osakaavio juoksupyörän 7 ja virtauskanavien 8 rakenteesta 10 sekä juoksupyörän virtauskanavien 8 toimintaperiaate. Osakaavio on poikkileikkaus kuvioon 1 merkitystä kohdasta AA. Juoksupyörässä 7 on aksiaalisesti ulospäin johtavat virtauskanavat 8, joita rajaavat elimet 12. Massan virtaus 13 tapahtuu juoksu-pyörän 7 akselista poispäin juoksupyörän 7 pyörimissuunnan 14 vastaiseen suuntaan. Juoksupyörä 7 on kiinnitetty roottoriin siten, että massan virtauksen 13 suunta 15 muuttuu kartion akseliin nähden.

Juoksupyörän 7 ja poistokammion 9 seinämän välissä on rako 11, joka mahdollistaa juoksupyörän 7 vapaan liikkumisen, mutta ei massan takaisinvirtausta tai paineen alentumista poistokammiossa.

2° | Kuviossa 3 on esitetty terien 4 sijoittelu kartiopinnalla 3. Terät voivat olla kartio- ! vaippaviivojen suuntaisia tai määrätyssä kulmassa niihin nähden ja niiden muotoa ja etäisyyttä toisistaan voidaan vapaasti vaihdella samoin kuin eri vyöhykkeiden terä- ; · ·: kuvioita.

:***: 25 * · · ·. : Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön mukainen menetelmä ja laite puu- . ·: ·. kuitumassan dispergoimiseksi ei rajoitu edellä esitettyyn esimerkkiin vaan perustuu t ’;. % seuraaviin patenttivaatimuksiin.

• · ·

Claims (12)

1. Menetelmä puukuitumassan, etenkin keräyspaperia sisältävän massan, joka sisältää kiintoaineksen ja nestefaasin, dispergoimiseksi, jossa menetelmässä hienon- 5 nettu massa syötetään toistensa suhteen pyörimisliikkeeseen saatettujen dispergaat-torin teräpintojen (3) väliin, tunnettu siitä, että dispergointi tapahtuu kartiopintojen (3) välisessä teräraossa (5), jonka poistopäähän (6) on järjestetty pumppuna toimiva juoksupyörä (7), jolla massa pumpataan keskipakovoiman avulla dispergaattorista ulos. 1°

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att dispergatoms inre kon • · ·. fungerar som rotor och den yttre konen fungerar som stator.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergaatto-rin sisempi kartio toimii roottorina ja ulompi kartio toimii staattorina.

3. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att nämnda : 25 löphjul (7) är fastsatt i den som rotor fungerande konen sä, att det vänder massa- :. · · strömmen i en riktning bort frän konens axel. . . 4. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att utspäd- ningen av massan i utloppsdelen (6) av skärspalten (5) sker medelst matning av vätska in i löphjulets (7) sugsida. 30 5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att koncentrationen hos mas- ‘ i ’ san som skall dispergeras, före utspädningen är 15-35 %. ·. 6. Förfarande enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknat av att koncentrationen hos massan efter utspädningen är 4-12 %. g 109135

3. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että mainittu juoksupyörä (7) on kiinnitetty roottorina toimivaan kartioon siten, että se kääntää massan virtausta poispäin kartion akselista.

4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan laimennus teräraon (5) poistopäässä (6) suoritetaan juoksupyörän (7) 20 imupuolelle syötetyllä nesteellä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergoitavan massan sakeus ennen laimennusta on 15-35 %. • · · · * ··' 25

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimen- • ♦ :. * ·: miksen jälkeen massan sakeus on 4-12 %. : : : 7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keräyspaperia sisältävä massa dispergoidaan painomusteen ja/tai epäpuhtauksi-30 en irrottamiseksi massan kuiduista. • ·

7. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att returpap-perinnehällande massa dispergeras för att lösgöra trycksvärta och/eller föroreningar fr an massafibrema.

8. Dispergator för behandling av träfibermassa, i synnerhet returpapperinnehäl-5 lande massa, vilken dispergator omfattar med skär försedda mot varann staende be- arbetningsytor (2), vilka kan bringas i rotationsrörelse i förhällande tili varandra, en inmatningskanal (1) för ledande av massan in i skärspalten mellan skärytoma samt en utloppskammare (6) för avlägsnande av dispergerad massa, kännetecknad av att dess skärytor (2) är konformade och att den dessutom omfattar ett i skärspaltens ut-10 loppsända placerat löphjul (7).

8. Dispergaattori puukuitumassan, etenkin keräyspaperia sisältävän massan käsit-telemiseksi, joka dispergaattori käsittää terillä varustetut vastakkaiset työstöpinnat ...: (2), jotka ovat saatettavissa pyörimisliikkeeseen toistensa suhteen, syöttökanavan (1) 35 massan johtamiseksi teräpintojen väliseen terärakoon sekä poistokammion (6) dis-, · · ·. pergoidun massan poistamiseksi, tunnettu siitä, että sen teräpinnat (2) ovat kartio- maiset ja että se käsittää lisäksi teräraon poistopäähän sijoitetun juoksupyörän (7). 7 109135

9. Dispergator enligt patentkrav 8, kännetecknad av att den omfattar en eller Hera inmatningskanaler (10) för utspädningsvätskan.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen dispergaattori, tunnettu siitä, että se käsittää yhden tai useamman laimennusnesteen syöttökanavan (10).

10. Dispergator enligt patentkrav 8 eller 9, kännetecknad av att konytan bildar en 10-75° vinkel i förhällande tili konaxeln, fördelaktigt en 10-30° vinkel i förhällande 15 tili konaxeln.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen dispergaattori, tunnettu siitä, että kar-5 tiopinta muodostaa 10-75° kulman kartion akseliin nähden, edullisesti 10-30° kulman kartion akseliin nähden.

11. Dispergator enligt nägot patentkrav 8-10, kännetecknad av att skären (4) är placerade pä nämnda konytor sä, att de griper in inom varandra.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen dispergaattori, tunnettu siitä, että terät (4) on sijoitettu sanotuille kartiopinnoille niin, että ne asettuvat limittäin. 10

12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen dispergaattori, tunnettu siitä, että laitteen teräpinnat muodostuvat toistensa jatkeena olevista lieriö-ja kartiopinnoista. 15 1. Förfarande för dispergering av träfibermassa, i synnerhet returpapperinnehäl- lande massa som innefattar fast substans och en vätskefas, vid vilket förfarande fm-fördelad massa inmatas mellan i rotationsrörelse i förhällande tili varandra drivna skärytor (3) i en dispergator, kännetecknat av att dispergeringen sker i en mellan de konformiga ytoma (3) befintlig skärspalt (5), i vars utloppsända (6) man har anord-20 nat ett som en pump fungerande löphjul (7), med vilken massan pumpas ut ur dis-pergatom med hjälp av centrifugalkraften.

12. Dispergator enligt nägot patentkrav 8-11, kännetecknad av att anordningens . ’": skärytor utgörs av kon- och cylinderytor vilka utgörs av extensioner av varandra. • # · •«· · · * * · * ♦ * « 1 » · * · *