FI110520B - Hiomaelementti ja hiomakivi - Google Patents

Description

1 110520

Hiomaelementti ja hiomakivi

Keksinnön kohteena on hiomaelementti, joka on sovitettavissa puun kiduttamisessa käytettävän hiomakiven rungon ulkopinnalle, ja joka hioma-5 elementti käsittää ainakin yhden hiomakeraamista valmistetun hiomasegmen-tin ja kiinnityselimet sen kiinnittämistä varten.

Edelleen keksinnön kohteena on hiomakivi, joka on tarkoitettu puun kiduttamiseen, joka hiomakivi käsittää sylinterimäisen rungon, hiomakiven ulkokehälle sovitettuja hiomakeraamista valmistettuja hiomasegmenttejä, sekä 10 akselin, jonka ympäri hiomakivi on sovitettu hiomisen aikana pyöritettäväksi.

Hiottaessa puuta kuiduksi käytetään tyypillisesti hiomakoneita, joissa puupölkkyjä painetaan pyörivän hiomakiven pintaa vasten. Samalla suihkutetaan vettä, joka puhdistaa ja jäähdyttää hiomakiveä. Hiomakivi saa aikaan puun kuitumatriisissa värähtelyn, jonka ansiosta puun kuidut irtoavat pölkyistä 15 ja tulokseksi saadaan kuitumassasuspensio.

Hiomakivien runko on tavallisesti betonia, mutta myös teräksisiä runkoja on kehitetty. Hiomakiven hiomapinnan muodostavat runkoon kiinnitetyt yksittäiset keraamiset hiomasegmentit. Hiomasegmenttien kiinnittämiseen käytetään erilaisia mekanismeja, joilla kukin segmentti erikseen puristetaan 20 hiomakiven ulkokehää vasten. Hiomasegmentteihin kohdistuu käytön aikana hiomakiven tangentin suuntainen voima, joka pyrkii irrottamaan segmentit. Edelleen hiomakiven pyörittäminen aiheuttaa kuhunkin segmenttiin keskipako-;,: voiman, minkä vuoksi segmentit on kiinnitettävä tukevasti.

'···' Koska keraamisen segmentin, hiomakiven rungon ja kiinnityspultti- ’· 25 en lämpölaajenemiskertoimet ovat erilaiset, on kehitetty kiinnityspultteja, joilla : ...·' lämpötilan muutoksista johtuvia mittavaihteluja voidaan kompensoida. Tällaiset pultit ovat kuitenkin varsin monimutkaisia ja siten myös hinnaltaan kalliita. Edelleen käytetään kiinnityspultin ja segmentin välissä puolipallon muotoisia aluslevyjä, jotta kiinnityksestä aiheutuvat jännitykset saadaan jaettua segmen-.·. : 30 tissä tasaisemmin niin, että keraaminen segmentti kestää kiinnitysvoimat.

Edelleen on havaittu nykyisten ratkaisujen ongelmaksi se, että keraamiseen segmenttiin aiheutuu kiinnitysvoimista puristusjännitys, joka voi rikkoa segmentin, tavallisesti juuri aluslevyn alapuolelta. Niinpä kiinnitysvoima joudutaan rajoittamaan, mikä taas joissain tapauksissa voi aiheuttaa segmentin 35 puutteellisen kiinnittymisen. Löystynyt segmentti alkaa hiottaessa värisemään ja vaurioituu. Hiomisessa käytetyt keraamit ovat hyvin kulutusta kestäviä ja ko- 110520 2 via, mutta samalla hauraita. Hiomasegmenttejä ei kuitenkaan käytännössä juurikaan voida tehdä kestävämmistä keraamimateriaaleista, sillä puunhion-nassa käytettävän keraamin on oltava tietyn tyyppistä ja riittävän huokoista materiaalia, jotta tehokas hiomavaikutus saadaan aikaan. Hiokemassan laatu-5 vaatimuksetkin edellyttävät nykyisen kaltaisten hiomakeraamien käyttöä.

Nykyisten hiomasegmenttien ongelmana on vielä se, että segmenttien vaihtaminen on työlästä ja hidasta.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen, parannettu hiomaelementti ja hiomakivi puun kuiduttamista varten.

10 Keksinnön mukaiselle hiomaelementille on tunnusomaista se, että hiomaelementti käsittää kiinnitysrungon, jossa on ensimmäinen pinta ja siihen nähden vastakkainen toinen pinta, jolloin ensimmäinen pinta on sovitettavissa hiomakiven runkoa vasten, että kiinnitysrungon toisen pinnan pinta-ala on suurempi kuin yksittäisen hiomasegmentin pinta-ala, että kaksi tai useampia hio-15 masegmenttejä on kiinnitetty sidosaineen avulla kiinnitysrungon toiseen pintaan niin, että hiomasegmentit yhdessä kattavat olennaisesti koko hiomaele-mentin toisen pinnan muodostaen hiomaelementin hiomapinnan, ja että hio-maelementin kiinnitysrungossa on kiinnityselimet hiomaelementin kiinnittämiseksi hiomakiven runkoon.

.·. 20 Edelleen on keksinnön mukaiselle hiomakivelle tunnusomaista se, että hiomakiven ulkokehälle on sovitettu olennaisesti vierekkäin hiomaele-; menttejä, jotka muodostavat hiomakiven hiomapinnan, että kukin hiomaele- :;;, mentti käsittää olennaisesti levymäisen kiinnitysrungon, jossa on ensimmäinen '··' pinta ja siihen nähden vastakkainen toinen pinta, jolloin ensimmäinen pinta on "'· 25 sovitettu hiomakiven runkoa vasten, että kaksi tai useampia hiomasegmenttejä on kiinnitetty sidosaineen avulla kiinnitysrungon toiseen pintaan niin, että mainitut hiomasegmentit yhdessä kattavat olennaisesti koko hiomaelementin toisen pinnan muodostaen hiomapinnan, ja että hiomaelementti on kiinnitetty hiomakiven runkoon kiinnitysrungossa olevien kiinnityselimien avulla.

: 30 Keksinnön olennainen ajatus on, että kaksi tai useampia hiomake- raamista valmistettuja hiomasegmenttejä on kiinnitetty sidosaineen avulla hiomaelementin kiinnitysrunkoon, jossa ne muodostavat elementin hiomapinnan. Yksittäisen hiomasegmentin pinta-ala on pienempi kuin kiinnitysrungon pinta-ala, jolloin tarvitaan useita hiomasegmenttejä kattamaan kiinnitysrungon 35 ulkopinta. Edullisesti kiinnitysrunko on olennaisesti levymäinen kappale. Tällä tavoin muodostettuja hiomaelementtejä kiinnitetään vieri viereen hiomakiven 110520 3 rungon ulkokehälle niin, että haluttu hiomapinta saadaan muodostettua. Kukin elementti kiinnitetään yhdellä tai useammalla kiinnityselimellä hiomakiven runkoon. Koska hiomaelementti käsittää useita kooltaan aiempaa pienempiä ja kevyempiä hiomasegmenttejä, on yksittäiseen segmenttiin kohdistuva keski-5 pakovoima pienempi kuin tunnetuissa ratkaisuissa. Lisäksi kooltaan pienemmät segmentit on helpompi valmistaa kuin suuret, sillä pienempiin segmenttei-hin ei muodostu niin suuria jännityksiä keraamin polton aikana kuin isompiin segmentteihin. Vastaavasti käytön aikainen lämpötilan muutos ja siitä johtuvat jännitykset hallitaan paremmin pienissä segmenteissä. Edelleen segmenttien 10 kiinnityspinta-ala segmentin painoon nähden on aiempaa suurempi, jolloin segmentin tukeva kiinnitys on helpompi varmistaa. Yksittäin kiinnitettäviin hio-masegmentteihin verrattuna on keksinnön mukaisen hiomaelementin asentaminen olennaisesti nopeampaa ja helpompaa. Etuna on vielä se, että riittävän suuri kiinnitysvoima voidaan valita ilman vaaraa keraamisen segmentin vauri-15 oitumisesta.

Edelleen on keksinnön edullisen sovellutusmuodon olennaisena ajatuksena se, että hiomaelementin kiinnitysrunko on valmistettu muovimateriaalista. Lisäksi kiinnitysrunkoon voi olla sovitettu hiomaelementin kiinnitysreiän yhteyteen metallinen tai vastaava tukeva kiinnitysholkki, joka välittää kiinnitys-: .· 20 pultin kiinnitysvoiman hiomakiven runkoon. Tällöin voidaan valita riittävän suuri !!V kiinnitysvoima ilman vaaraa muovisen rungon vaurioitumisesta. Muovimateri- ; ; aalia oleva runko on nopea ja edullinen valmistaa esimerkiksi ruiskuvalamalla.

t « I

Lisäksi muovinen kiinnitysrunko on kevyt, jolloin sen käsittely asennettaessa t , on helppoa. Edelleen, kun kiinnitysrunko on kevyt, kohdistuu siihen pieneni 25 keskipakovoima, mikä helpottaa kiinnittämistä.

, Mainittakoon, että termillä hiomakivi tarkoitetaan tässä hakemuk sessa hiomakiven runkoa sekä siihen sovitettujen hiomaelementtien ja kiinni-tyselimien muodostamaa kokonaisuutta.

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa 30 kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä hiomalaitteistoa, jossa keksin nön mukaista hiomasegmenttiä voidaan käyttää, kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä tunnetun tekniikan mukaista hiomakiveä sen päästä päin nähtynä, ja kuvio 3 esittää kaavamaisesti ja sivultapäin nähtynä osaa tunnetun 35 tekniikan mukaisesta hiomakivestä, 110520 4 kuvio 4 esittää kaavamaisesti ja ylhäältä päin nähtynä erästä keksinnön mukaista hiomaelementtiä, ja kuviot 5-9 esittävät kaavamaisesti eräitä keksinnön mukaisia hio-maelementtejä hiomakiven akselin suunnasta päin nähtynä ja aukileikattuina.

5 Kuviossa 1 on esitetty hiomalaitteisto, jolla puupölkyistä 1 tai vas taavasta puumateriaalista irrotetaan kuitua pyörivän sylinterimäisen hiomakiven 2 avulla. Tällöin puupölkkyjä 1 painetaan syöttövälineillä, kuten syöttösy-lintereillä 3 syöttökuilusta 4 hiomakiven 2 ulkopintaa vasten. Samalla hioma-kammioon 5 syötetään suuttimista 6 vettä. Puupölkyistä irronnut kuitu ja suih-10 kutettu vesi kerääntyvät hiomakammion alaosassa olevaan keruutilaan 7, josta se johdetaan eteenpäin seuraaviin käsittelyvaiheisiin. Hiomalaitteiston katsotaan olevan sinällään alan ammattimiehelle täysin tuttu, joten hiomalaitteiston rakenteen ja toiminnan tarkempi selostaminen tässä yhteydessä ei ole tarpeen.

15 Kuviossa 2 on esitetty yksinkertaistetusti tunnetun tekniikan mukai nen hiomakivi 2, joka pyörii akselin 8 ympäri. Hiomakivi käsittää edullisesti metallisen lieriömäisen rungon 9, jonka ulkokehälle on sovitettu tyypillisesti keramiikasta, sopivasta keraamiseoksesta tai vastaavasta materiaalista valmistettuja yksittäisiä hiomasegmenttejä 10 vieri viereen. Segmentit muodostavat 20 tällöin hiomakiven puuta työstävän hiomapinnan 30. Kuviossa 3 on esitetty ;:y osa hiomakivestä sivultapäin nähtynä. Tyypillisesti segmentit ovat varsin suu ria ja painavia, jolloin niiden kiinnittäminen tukevasti hiomakiven runkoon on osoittautunut vaikeaksi. Mikäli suurikokoinen ja painava segmentti jostain .··' syystä irtoaa hiomakivestä käytön aikana, voi se aiheuttaa vakavia vaurioita 25 hiomalaitteistolle sekä turvallisuusriskin. Edelleen, koska jokainen segmentti , kiinnitetään erikseen hiomakiveen, on segmenttien vaihtaminen työlästä.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukainen hiomaelementti 11 ylhäältä päin nähtynä. Hiomaelementti käsittää olennaisesti levymäisen kiinni-tysrungon 12, jonka ensimmäinen pinta 14 on hiomakiven runkoa 9 vasten ja 30 jonka vastakkaiseen, toiseen pintaan 13 tarvittava määrä hiomasegmenttejä 10 on kiinnitetty niin, että segmentit peittävät olennaisesti koko elementin toisen pinnan ja muodostavat yhdessä elementin hiomapinnan. Kiinnitysrungon toisen pinnan 13 pinta-ala on suurempi kuin yksittäisen hiomasegmentin 10 pinta-ala, jolloin tarvitaan useita, tyypillisesti 5-10 hiomasegmenttiä per hio-’ 35 maelementti. Kukin segmentti on valmistettu hiontaan sopivasta keraamista tai vastaavasta aineesta. Kuviossa on esitetty suorakaiteen muotoisia segment- 110520 5 tejä, mutta on selvää, että segmenttien muoto ja mitoitus voidaan valita tapauskohtaisesti. Hiomaelementissä voi tarvittaessa olla kooltaan erilaisia segmenttejä. Segmenttien väliset saumakohdat sovitetaan edullisesti ainakin yhdessä suunnassa tarkasteltuna eri kohtiin, kuten kuviosta voidaan nähdä.

5 Segmenttien väliset saumat kuljettavat hionnassa irronnutta puukuitua mukanaan, jolloin segmenttien hiomapintaa ei tarvitse urittaa.

Hiomasegmentit kiinnitetään kiinnitysrungon toiseen pintaan si-dosaineen 15 avulla, jolloin segmentteihin ei tarvitse muodostaa kiinnitysreikiä eikä tarvita mekaanisia kiinnityselimiä. Sidosaineena voidaan käyttää sopivia 10 muovimateriaaleja, joista mainittakoon esimerkiksi polyfenyleenisulfidi (PPS), polyeetteri-imidi (PEI), vinyyliesteri-polyuretaani (VEUH), vinyyliesteri (VE), polyuretaani (PUR), polystyreeni (PS), polyamidi (PA) ja epoksihartsit. Edelleen voi sidosaine olla esimerkiksi polyuretaanin (PUR) ja polyesterin, tai joidenkin muiden hartsien seos, eli ns. hybridihartsi. Tarvittaessa voi sidosaine 15 olla kuitulujitettu tai se voi sisältää täyteaineita. Vielä on mahdollista käyttää sidosaineena esimerkiksi metallijuotosta tai erilaisia betoneja.

Sen lisäksi, että sidosaine 15 toimii liima-aineena segmentin 10 ja kiinnitysrungon 12 välillä, voi muovimateriaalia oleva sidosainekerros toimia myös värähtelyjä ja iskumaista kuormitusta vaimentavana materiaaiikerrokse-20 na segmenttien pohjassa. Edelleen sidosainekerros voi kompensoida !!\ segmentin ja kiinnitysrungon lämpölaajenemisesta johtuvia mittamuutoksia.

; ; Kuten kuvioista 5 ja 6 nähdään, voidaan myös segmenttien poikkisuuntaisiin kylkiin muodostaa pohjasta lukien osalle matkaa sidosainekerrokset.

Kuvioista 5 ja 6 nähdään, että kiinnitysrungon toinen pinta 13 on 25 kaareva. Kiinnitysrungon ensimmäinen pinta 14 on tasainen tai vaihtoehtoi-sesti hiomakiven rungon 9 mukaan kaareva. Ensin mainitussa tapauksessa hiomakiven rungon ulkokehälle on muodostettu hiomakiven akselin suuntaisia tasopintoja elementtien kiinnittämistä varten. Kiinnitysrungossa on yksi tai useampia sen läpi meneviä kiinnitysreikiä 16, joista hiomaelementti 11 kiinni-30 tetään kiinnityspulttien 17 avulla hiomakiven runkoon. Kuviossa 5 hiomaele- mentin runko on valmistettu teräksestä, betonista tai vastaavasta materiaalista, joka kykenee ottamaan vastaan kiinnitysvoimat. Edelleen voi kiinnitysrunko olla varustettu kierteellä ja kiinnityspultti ruuvattu hiomakiven rungon puolelta. Myös muunlaisia kiinnityselimiä, kuten sopivia kiilamekanismeja, voidaan 35 käyttää.

Kuviossa 6 hiomaelementin kiinnitysrunko 12 on valmistettu muovimateriaalista, joista mainittakoon esimerkiksi polyfenyleenisulfidi (PPS), po- 110520 6 ly eette ri-i m id i (PEI), vinyyliesteri-polyuretaani (VEUH), vinyyliesteri (VE), polyuretaani (PUR), polystyreeni (PS), polyamidi (PA) ja epoksihartsit. Tarvittaessa voi sidosaine olla kuitulujitettu tai se voi sisältää täyteaineita. Muovimateriaalia olevaan kiinnitysrunkoon on lisäksi sovitettu kiinnitysreikien 16 kohdalle metal-5 liset tai muuten tukevat kiinnitysholkit 18, joiden läpi kiinnityspultit 17 sovitetaan. Kiinnityspultti kiristää kiinnitysholkin hiomakiven runkoon, jolloin muoviseen kiinnitysrunkoon ei kohdistu kiinnityksestä olennaisia puristusjännityksiä. Kiinnitysholkki voi olla erillinen kappale joka sovitetaan paikoilleen sen jälkeen kun kiinnitysrunko on valettu. Vaihtoehtoisesti kiinnitysholkki sovitetaan valu-10 muottiin ja kiinnitysrunko valetaan sen ympärille, jolloin kiinnitysholkki on integroitu osa kiinnitysrunkoa. Kiinnitysholkissa voi tällöin olla ulokkeita 19, jotka varmistavat sen kiinnittymisen muovimateriaaliin. Edelleen koska kiinnityspultti ja kiinnitysholkki valmistetaan edullisesti samasta materiaalista, tyypillisesti teräksestä, on lämpölaajeneminen hallittu, eikä mitään kalliita erikoispultteja 15 välttämättä tarvita tasaamaan mittamuutoksia. On myös mahdollista sovittaa sekä kiinnitysholkki että hiomasegmentit valumuottiin ja valaa sen jälkeen kiinnitysrunko muovimateriaalista. Tällöin kiinnitysrungon muovimateriaali toimii samalla sidosaineena liittäen segmentit kiinnitysrunkoon. Valaminen voidaan tehdä esimerkiksi ruiskuvalamalla.

20 Kuviosta 7 nähdään, että hiomaelementin kiinnitysrungon ensim- !!\ mäinen pinta 14 voi olla kaareva, mikäli hiomakiven runko 9 on sylinterimäi- ; ; nen. Edelleen on kuviossa 8 esitetty kiinnitysrungon ensimmäisen pinnan : puolelle tehty yksi tai useampi kohouma 50, joka on sovitettu hiomakiven run- '··' koon 9 muodostettuun syvennykseen niin, että hiomaelementtiin kohdistuvia 25 voimia, kuten leikkausvoimia siirtyy mainitun kohouman välityksellä hiomaki-ven runkoon. Mainitun kaltainen muotolukitus estää myös hiomaelementin kiertymisen hiomakiven rungon suhteen. Tällöin hiomaelementin kiinnityseli-mille ei kohdistu niin suuria rasituksia ja kiinnitys on tukeva. Vaihtoehtoisesti voi hiomaelementin ensimmäinen pinta käsittää yhden tai useamman syven-30 nyksen 51, jolloin hiomakiven rungon 9 ulkopinta on varustettu sopivilla ulokkeilla.

: . Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollis tamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä vaikka kuvioissa keksintöä onkin esitelty teräs-' 35 runkoisen hiomakiven yhteydessä, voidaan keksintöä soveltaa myös sellaisten hiomakivien yhteydessä, joiden runko on valmistettu betonista.

Claims (9)

1. 7 110520
2. 1. Hiomaelementti, joka on sovitettavissa puun kuiduttamisessa 5 käytettävän hiomakiven rungon (9) ulkopinnalle, ja joka hiomaelementti (11) käsittää ainakin yhden hiomakeraamista valmistetun hiomasegmentin (10) ja kiinnityselimet sen kiinnittämistä varten, tunnettu siitä, että hiomaelementti (11) käsittää kiinnitysrungon (12), jossa on ensimmäinen pinta (14) ja siihen nähden vastakkainen toinen pinta (13), jolloin ensimmäinen pinta (14) on so-10 vitettavissa hiomakiven runkoa (9) vasten, että kiinnitysrungon toisen pinnan (13) pinta-ala on suurempi kuin yksittäisen hiomasegmentin (10) pinta-ala, että kaksi tai useampia hiomasegmenttejä (10) on kiinnitetty sidosaineen (15) avulla kiinnitysrungon (12) toiseen pintaan (13) niin, että hiomasegmentit (10) yhdessä kattavat olennaisesti koko hiomaelementin toisen pinnan (13) muo-15 dostaen hiomaelementin hiomapinnan, ja että hiomaelementin kiinnitysrun-gossa (12) on kiinnityselimet hiomaelementin kiinnittämiseksi hiomakiven runkoon (9).
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiomaelementti, tunnettu siitä, että kiinnitysrunko (12) on olennaisesti levymäinen kappale.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen hiomaelementti, tun- nettu siitä, että kiinnitysrunko (12) on muovimateriaalia. ; ; 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen hiomaelementti, tunnettu : siitä, että kiinnitysrunko (12) käsittää kiinnitysreiän, että kiinnitysreiän (16) yh teydessä on kiinnitysholkki (18), ja että kiinnityspultti (17) on sovitettu purista-25 maan kiinnitysholkin (18) hiomakiven runkoon (9).
5. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen hiomaelementti, tunnettu siitä, että sidosaine (15) on muovimateriaalia.
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen hiomaelementti, tunnettu siitä, että hiomasegmentin (10) hiomapintaan nähden poikittaisiin kylkiin on ai- 30 nakin osalle aluetta sovitettu sidosainetta (15).
7. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen hiomaelementti, tunnettu siitä, että hiomaelementin ensimmäinen pinta (14) käsittää ainakin yhden kohouman (50) tai syvennyksen (51).
8. 8. Hiomakivi, joka on tarkoitettu puun kuiduttamiseen, joka hiomaki- ' ‘ 35 vi käsittää sylinterimäisen rungon (9), hiomakiven ulkokehälle sovitettuja hio- » makeraamista valmistettuja hiomasegmenttejä (10), sekä akselin (8), jonka 110520 ympäri hiomakivi on sovitettu hiomisen aikana pyöritettäväksi, tunnettu siitä, että hiomakiven ulkokehälle on sovitettu olennaisesti vierekkäin hioma-elementtejä, jotka muodostavat hiomakiven hiomapinnan, että kukin hioma-elementti (11) käsittää olennaisesti levymäisen kiinnitysrungon (12), jossa on 5 ensimmäinen pinta (14) ja siihen nähden vastakkainen toinen pinta (13), jolloin ensimmäinen pinta (14) on sovitettu hiomakiven runkoa (9) vasten, että kaksi tai useampia hiomasegmenttejä (10) on kiinnitetty sidosaineen (15) avulla kiinnitysrungon (12) toiseen pintaan (13) niin, että mainitut hiomasegmentit (10) yhdessä kattavat olennaisesti koko hiomaelementin toisen pinnan (13) 10 muodostaen hiomapinnan, ja että hiomaelementti (11) on kiinnitetty hiomakiven runkoon (9) kiinnitysrungossa (12) olevien kiinnityselimien avulla.
9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen hiomakivi, tunnettu siitä, että hiomaelementin ensimmäinen pinta (14) käsittää ainakin yhden kohouman (50) tai syvennyksen (51), ja että hiomakiven rungon (9) ulkopinta käsit-15 tää mainittuja kohoumia tai syvennyksiä vastaavat vastinpinnat hiomisesta johtuvien voimien välittämiseksi hiomaelementistä hiomakiven runkoon. i I i * » I t ‘ > ! » 110520 g