FI12400U1

FI12400U1 - Device for treating fibres for manufacturing a fiber web

Info

Publication number: FI12400U1
Application number: FIU20194050U
Authority: FI
Inventors: Pasi Ahonen; Timo Maasola
Original assignee: Pasi Ahonen; Timo Maasola
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2019-06-14
Also published as: DE202019101661U1; FI20185279A1; FI127929B

Description

LAITE KUITUJEN KÄSITTELEMISEKSI KUITURAINAN VALMISTUSTA VARTENAPPARATUS FOR THE MANUFACTURE OF FIBERS FOR THE MANUFACTURE OF FIBER FILM

Keksinnön kohteena on laite kuitujen käsittelemiseksi kuitu-rainan valmistusta varten, johon laitteeseen kuuluu - runko rajoittaen sisälleen tilan kuitujen virtausta varten, joka runko käsittää kaksi päätä ja sisäpinnan, - poikkileikkaukseltaan oleellisesti pyöreä tukielin sovitettuna akselin avulla rungon sisään, joka tukielin on akselista radiaalisesti ulkoneva rakenne, - kuulat tukielimen tukemiseksi runkoon ja kuitujen käsittelemiseksi, - kehämäiset urat muodostettuina rungon päihin tai tukielimeen tai molempiin kuulien tukemiseksi akselin pituus-suuntaisesti rungon ja tukielimen välille, ja - joustorakenne mahdollistaen kuulien kuituja väistävän liikkeen kuituihin kohdistuvan paineen tasaamiseksi, jossa laitteessa runko ja tukielin ovat sovitettu toistensa suhteen pyöriviksi akselin suhteen koaksiaalisesti siten, että yksi rungosta ja tukielimestä pyörii toisen ollessa paikoillaan tai molemmat pyörivät.The invention relates to a device for treating fibers for the manufacture of a fibrous web comprising: - a body limiting the space inside the fibers for flow, comprising two ends and an inner surface, - a substantially circular support member arranged axially within the body, the supporting member being a radially protruding structure of the shaft beads for supporting the support member to the body and for handling the fibers, - circumferential grooves formed at the ends of the body or support member or both for supporting the balls longitudinally between the body and the support member, and - a flexible structure allowing ball fiber evasive movement to equalize pressure on the fibers; arranged to rotate with respect to each other coaxially with respect to the axis such that one of the body and the support member rotates while the other is stationary or both rotate.

Kuiturainan valmistuksessa on yleistä tekniikkaa käsitellä kuiturainan valmistuksen raaka-aineena käytettävä kuidut niiden ominaisuuksien parantamiseksi. Käsittely on yleisesti jauhatus, jossa kuidut ohjataan kuitususpensiossa jauhinterien välistä, jolloin kuitu joutuu puristavien ja leikkaavien terävoimien rasitukseen. Puristavat voimat palstaavat kuidun seinämää (S2-kerros) sisäisesti, irrottavat kuiduista (P ja Sl-kerros) kuitulamelleja ja muodostavat huokosia. Leikkaavat voimat hiertävät kuidun pintaan kuorien niistä kuidun palasia ja fibrillejä eli sekundääristä hienoainesta. Leikkaavat voimat myös katkovat kuituja. Kuiturainan muodostuksessa hienoaines toimii kuitujen välissä eräänlaisena liima-aineena, jolloin käsitellyistä kuiduista valmistetun kuiturainan pinta tiivistyy ja siitä saadaan sileämpi.In the manufacture of fiber web, there is a general technique for treating fibers used as raw material for the manufacture of fibrous web to improve their properties. The treatment is generally refining in which the fibers are guided in a fiber suspension between the refiner blades, whereby the fiber is subjected to compressive and shear forces. The clamping forces internally crush the fiber wall (S2 layer), remove the fiber lamellae from the fibers (P and S1 layer) and form pores. The cutting forces grind the fiber fragments and fibrils, or secondary fines, on the surface of the fibers. The shear forces also cut the fibers. In the formation of the fibrous web, the fines act as a kind of adhesive between the fibers, whereby the surface of the fibrous web made of treated fibers is compacted and made smoother.

Jauhatuksella aikaansaadun hienoaineksen käytössä on kuitenkin kaksi ongelmaa. Kuiturainaa valmistaessa kuiturainasta tulee poistaa runsas määrä vettä. Vedenpoistoa tapahtuu kuiturai-nakoneen viira-, puristin- ja kuivatusosilla. Viira- ja puristinosan vedenpoistossa joudutaan käyttämään erilaisia imuja puristusavusteisia vedenpoistoratkaisuja riittävän kuiva-ainepitoisuuden saavuttamiseksi. Hienoainesta runsaasti sisältävä pintakerros on jo suhteellisen tiivis kuiturainan mennessä puristinosalle, mikä vaikeuttaa vedenpoistoa puris-tinosalla. Edelleen puristinosa puristaa pintakerroksesta entistä tiiviimmän. Kuiturainaa kuivatettaessa keskikerroksen bulkkimateriaalissa oleva vesi höyrystyy kuiturainakoneen kuivatusosalla ja pyrkii pintakerroksen läpi ulos kuiturainasta. Jauhatetun pintakerroksen kuitumateriaalin tiivistävä hienoaines kuitenkin lisää virtausvastusta ja näin vaikeuttaa höyryn poistumista keskikerroksesta. Tämä saa aikaan keskikerrokseen höyrynpaineen, joka pyrkii halkaisemaan rainan eli kuituraina pyrkii palstautumaan paksuussuunnassa. Palstautumista voidaan vähentää suorittamalla kuiturainan kuivaus tarpeeksi hitaasti eli maltillisilla haihdutusnopeuksilla. Tämä kuitenkin kasvattaa kuivatusosan pituutta ja sen investointikustannuksia.However, there are two problems with the use of the fines produced by grinding. When making a fibrous web, a large amount of water should be removed from the fibrous web. Dewatering takes place on wire, press and dryer sections of the fiber web. In the wire and press section dewatering, different suction press-assisted dewatering solutions must be used to achieve a sufficient solids content. The fines-rich surface layer is already relatively dense by the fiber web on the press section, which makes it difficult to dewater on the press section. Further, the press section compresses the surface layer even more tightly. As the fiber web is dried, the water in the bulk material of the middle layer evaporates in the dryer section of the fiber web machine and tends to pass out of the fiber web through the top layer. However, the finishing finishing of the fibrous material of the ground surface layer increases the flow resistance and thus makes it difficult for the vapor to escape from the middle layer. This creates a vapor pressure in the middle layer which tends to split the web, i.e. the fibrous web, tends to split in the thickness direction. Slacking can be reduced by drying the fiber web sufficiently slowly, i.e. at moderate evaporation rates. However, this will increase the length of the drying section and its investment costs.

Toinen jauhatuksesta aiheutuva ongelma on jauhatuksen suuri energian tarve. Mitä enemmän hienoainesta halutaan aikaansaada, sitä suurempi on ominaisenergiankulutus jauhettua kuitutonnia kohden. Kasvava energian hinta tuo lisää painetta pienempiin energiankulutuksiin. Jauhatuksessa energiaa kuluu niin sanotun tyhjäkäynnin lisäksi kuitujen ja kuitukimppujen deformoimiseen ja pilkkomiseen. Jauhinterien leikkaavat voimat hiertävät kuidun pinnasta hienoainesta ja kuidun palasia, katkovat kuituja ja aiheuttavat kuituihin kiharaisuutta. Puristavat voimat puo- lestaan palstaavat kuidun seinämää sisäisesti, mikä johtaa kuidun lommahtamisherkkyyteen sitä märkäpuristettaessa. Tällöin kuidusta tulee myös taipuisa.Another problem with grinding is the high energy demand for grinding. The more fines are desired, the higher the specific energy consumption per tonne of pulverized fiber. Growing energy prices will add pressure to lower energy consumption. In grinding, energy is consumed in addition to the idling process for deforming and splitting fibers and bundles of fibers. The shearing forces of the refiner blades rub the fins and fragments of the fiber surface, break the fibers and cause the fibers to be curled. The clamping forces, in turn, crush the fiber wall internally, which results in the fiber being susceptible to buckling when wet pressed. Then the fiber also becomes flexible.

Julkaisusta "'Effects of various refining on dry sheet properties of commercial never-dried and dried kraft softwood pulps", Wang et al, 2005 (Julkaisusta 91st Annual Meeting Preprints-Book B. Toim. Pulp and Paper Technical Association of Canada. Montreal, Que., Canada, 2005) tunnetaan erilaisia jauhimia, joiden ominaisenergiankulutus on huomattavasti perinteisiä jauhimia pienempi. Nämä jauhimet suorittavat kuidulle niin sanotun "miedon" käsittelyn, jolloin myös irtonaista hienoainesta syntyy vähemmän. Näissä jauhinratkaisuissa teräleveyttä on kavennettu ja ominaissärmäkuormat pyritään säätämään hyvin alhaiselle tasolle. Näin vähennetään leikkaavia voimia, jolloin puristavien voimien suhteellinen osuus kasvaa. Lisäksi uratilavuutta on kasvatettu, jolloin annetulla läpivirtaamalla kuitujen viipy-mäaika jauhimessa kasvaa. Tämä lisää todennäköisyyttä kuitujen joutumista terille ja parantaa jauhatustuloksen homogeenisuutta."Effects of Various Refining on Dry Sheet Properties of Commercial Non-Dried and Dried Kraft Softwood Pulps", Wang et al., 2005 (91st Annual Meeting Preprints-Book B. Edited by Pulp and Paper Technical Association of Canada. Montreal, Que., Canada, 2005) are known for a variety of refineries with a specific energy consumption that is significantly lower than conventional refineries. These refiners perform so-called "mild" treatment on the fiber, whereby less loose fines are produced. In these refining solutions, the width of the blade has been narrowed and the specific edge loads are adjusted to a very low level. This reduces the cutting forces, thereby increasing the proportion of compression forces. In addition, the groove volume has been increased, whereby the retention time of the fibers in the refiner through the given flow is increased. This increases the likelihood of fibers entering the blade and improves the homogeneity of the grinding result.

Tekniikan tasosta tunnetaan myös julkaisu WO 2006/108555 AI, jossa esitetyssä jauhimessa on kaksi koaksiaalisesti sijoitettu sylinteriä, joista ainakin toinen on pyörivä ja joiden väliin jää tila kuituja varten. Tilaan on sijoitettu useita tankomaisia jauhinkappaleita kuitujen jauhamiseksi. Sylinterin tai sylinterien pyöriessä jauhinkappaleet pyörivät ja kuidut joutuvat puristuksiin jauhinkappaleiden ja sylintereiden välille. Tällöin kuituihin kohdistuu puristava kontakti ilman suuria leikkaavia voimia, jolloin hienoainesta ei juurikaan synny ja vesifaasissa olevat puristusjauhetut kuidut turpoavat johtuen veden tunkeutumisesta kuituseinämän sisäisiin huokosiin ja halkeamiin. Tällöin kuidut myös jäykistyvät ja oikenevat ja siten muodostavat suorien kuitujen verkoston rainausvaiheessa. Tällä on myönteinen vaikutus kuiturainan lujuuksiin, koska nyt rasitusvoimia kantavat kaikki kuidun pituussegmentit, eikä vain osa niistä. Tällaista laitetta voidaan kutsua niin sanotuksi puristusjau-himeksi. Tämän jauhimen ongelmana on kuitenkin se, että kuitususpensiossa kuidut muodostavat flokkeja eli usean kuidun kuitukimppuja, jotka ovat läpimitaltaan huomattavasti yksittäistä kuitua suurempia. Jauhinkappaleet on mitoitettu siten, että yksittäiseen kuituun kohdistuva puristava painevaikutus on juuri niin mieto, ettei kuituihin kohdistu juurikaan leikkaavia voimia, jotka aiheuttavat kuidun ulkoista fibrillaatiota eli kuitujen katkeamisen tai muuta vaurioitumista kuten käyryyttä aiheuttavia kinkkejä. Kuituflokin tapauksessa yksittäistä kuitua varten mitoitettu väli on liian pieni, jolloin kuituflokkiin kohdistuu huomattavasti yksittäistä kuitua suurempi paine aiheuttaen leikkaavia voimia, jotka katkovat kuituja ja aiheuttavat edellä mainittua vaurioitumista kuituflokin kuituihin.Also known from the prior art is WO 2006/108555 A1, in which the shown refiner has two coaxially disposed cylinders, at least one of which is rotatable, with a space for fibers. A plurality of rod-like refineries are provided in the space for milling the fibers. As the cylinder or cylinders rotate, the refiner pieces rotate and the fibers are pinched between the refiner pieces and the cylinders. In this case, the fibers are subjected to a compressive contact without high shear forces, whereby no fines are produced and the compressed powdered fibers in the aqueous phase swell due to the penetration of water into the internal pores and cracks of the fiber wall. Hereby, the fibers also stiffen and straighten and thus form a network of straight fibers at the web stage. This has a positive effect on the strength of the fibrous web, because now all of the fiber length segments bear the stress forces and not just some of them. Such a device can be referred to as a so-called compression jet. The problem with this refiner, however, is that the fibers in the fiber suspension form flocks, i.e. bundles of multiple fibers, which are considerably larger in diameter than a single fiber. The milling pieces are dimensioned such that the compressive pressure applied to a single fiber is just so mild that the fibers are not subjected to much shear forces that cause external fiber fibrillation, i.e. fiber breaking or other damage such as curling hams. In the case of a fiber flock, the spacing dimensioned for a single fiber is too small, whereby the fiber block is subjected to a significantly higher pressure than the individual fiber, resulting in shear forces that break the fibers and cause the aforementioned damage to the fiber flock.

Tekniikan tasosta tunnetaan myös julkaisu DE 3733565 AI, jossa on esitetty kuulia käyttävä jauhin. Tässä jauhettavat kuidut johdetaan kuitususpensiossa pyörivän tukielimen avulla jauhimen päätyihin tuettujen levyjen välille, jossa pyörät kuulat jauhavat kuituja. Tällaisen rakenteen ongelman on kuitenkin se, että kuulien sijainti jauhimessa on rajoitettu päätyjen avulla, jolloin kuituflokkien edetessä jauhimessa kuulat eivät pääse väistämään kuituflokkeja ja kuituihin kohdistuu voimakas kuituja pilkkova vaikutus. Näin jauhatuksen vaikutus kuituihin poikkeaa puristusjauhatuksesta tai on ainakin huomattavan raju.Also known from the prior art is DE 3733565 A1, which discloses a ball mill. Here, the fibers to be grinded are led in a fiber suspension by means of a rotating support member between the plates supported on the ends of the refiner, where the balls are pulverized by the wheels. However, the problem with such a structure is that the positioning of the balls in the refiner is limited by the ends, so that as the fiber flocs progress in the refiner, the balls cannot escape the fiber flocs and the fibers are subjected to a strong fiber-degrading effect. Thus, the effect of the grinding on the fibers differs from the grinding mill or is at least remarkably violent.

Julkaisusta GB 855044 A tunnetaan kuulalaakerijauhin, jossa jauhettava materiaali johdetaan useiden kuulalaakereiden lävitse. Kuituflokkien edetessä jauhimessa kuulat eivät pääse väistämään kuituflokkeja ja kuituihin kohdistuu voimakas kuituja pilkkova vaikutus. Julkaisusta FR 2411634 AI tunnetaan kar- tiolaakerijauhin, jossa on vastaava ongelma kuitujen pilkkoutuessa jauhettaessa.From GB 855044 A, a ball bearer is known, in which the material to be ground is passed through several ball bearings. As the fiber flocs progress through the refiner, the balls cannot escape the fiber flocs and the fibers are subjected to a strong fiber-degrading effect. From FR 2411634 AI is known as a beard bearer with a similar problem when the fibers are broken during grinding.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason puris-tuslaitteita parempi laite kuitujen käsittelemiseksi kuiturainan valmistusta varten, jolla vältetään kuituflokin kuituja katkova vaikutus samalla kuitenkin aiheuttaen kuituihin puristusjau-hatuksen. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta suojavaatimuksesta 1.It is an object of the invention to provide a device for treating fibers for the manufacture of a fibrous web, which is superior to prior art compression devices, while avoiding the fiber-breaking effect of the fiber flock while causing the fibers to be crushed. The characteristic features of the present invention will be apparent from the appended claims 1.

Keksinnön mukaisen laitteen tarkoitus voidaan saavuttaa laitteella kuitujen käsittelemiseksi kuiturainan valmistusta varten, johon laitteeseen kuuluu runko rajoittaen sisälleen tilan kuitujen virtausta varten, joka runko käsittää kaksi päätä ja sisäpinnan. Laitteeseen kuuluu lisäksi poikkileikkaukseltaan oleellisesti pyöreä tukielin sovitettuna akselin avulla rungon sisään, joka tukielin on akselista radiaalisesti ulkoneva rakenne, kuulat tukielimen tukemiseksi runkoon ja kuitujen käsittelemiseksi sekä kehämäiset urat muodostettuina rungon päihin tai tukielimeen kuulien tukemiseksi akselin pituus-suuntaisesti rungon ja tukielimen välille. Laitteessa runko ja tukielin ovat sovitettu toistensa suhteen pyöriviksi akselin suhteen koaksiaalisesti siten, että yksi rungosta ja tukielimestä pyörii toisen ollessa paikoillaan tai molemmat pyörivät. Edelleen laitteeseen kuuluu joustorakenne mahdollistaen kuulien kuituja väistävän liikkeen kuituihin kohdistuvan paineen tasaamiseksi, johon joustorakenteeseen kuuluu ensimmäinen joustoelementti ja toinen joustoelementti. Ensimmäiseen joustoelementtiin kuuluu kehämäiset urat ja kuulat, jossa ensimmäisessä joustoelementissä urat ja/tai kuulat on sovitettu mahdollistamaan kuulien uran poikkisuuntaisen rajoitetun liikkeen. Toinen joustoelementti on sovitettu tukielimen ja akselin välille mahdollistaen tukielimen ja akselin välisen kulman muutoksen kuituihin kohdistuvan paineen tasaamiseksi.The object of the device according to the invention can be achieved by a device for treating fibers for the manufacture of a fibrous web, which device includes a frame, limiting inside space for the flow of fibers comprising the two ends and an inner surface. The device further comprises a support member having a substantially circular cross section disposed within the body by means of an axle, the support member being a radially protruding structure from the shaft, balls for supporting the support body and handling fibers and circumferential grooves formed on the ends of the body or support member. In the device, the body and the support member are arranged to rotate relative to each other coaxially with respect to the axis such that one of the body and the support member rotates while the other is in position or both. Further, the device includes a resilient structure allowing the fibers to move away from the fibers to balance the pressure on the fibers, which resilient structure comprises a first resilient member and a second resilient member. The first resilient member includes circumferential grooves and balls, wherein in the first resilient member the grooves and / or balls are arranged to permit a limited transverse movement of the groove of the balls. The second resilient member is disposed between the support member and the shaft, allowing for a change in angle between the support member and the shaft to balance the pressure on the fibers.

Pyöreät kuulat ja laitteen joustorakenne mahdollistavat kuulien väistää kuituflokkeja siten, että kuituflokkeihin kohdistuva painevaikutus jää riittävän alhaiseksi, jotta kuituflokin kuidut eivät katkea tai vaurioidu toisin kuin tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa. Laitteella saadaan kuituihin "mieto" käsittely, joka aiheuttaa kuituihin sisäisen fibrillaation. Tässä yhteydessä sillä, että tukielin ja runko on sovitettu toistensa suhteen pyöriviksi, tarkoitetaan sitä, että tukielin on kiinteä ja runko pyörivä, runko on kiinteä ja tukielin pyörivä tai molemmat sekä runko että tukielin ovat pyöriviä. Keksinnön mukaisessa laitteessa kuulat muodostavat urien kanssa painelaakerin tukielimen ja rungon välille. Keksinnön mukaisella laitteella pystytään nostamaan kuiduista muodostettavan kuiturainan lujuutta yleisesti kaikissa suunnissa ilman merkittävää hienoaineen lisäystä. Tukielimen joustolla tarkoitetaan sekä rajoitettua aksiaalissuuntaista liikettä että myös tukielimen rajoitettua kallistumista suhteessa akselin radiaalisuuntaan.The round balls and the flexible structure of the device allow the balls to dodge the fiber flocs so that the pressure effect on the fiber flocks remains low enough so that the fibers in the fiber flock are not broken or damaged, unlike prior art solutions. The device provides a "mild" treatment of the fibers, which causes internal fibrillation of the fibers. In this context, by the fact that the support member and the body are rotatable relative to each other, it is meant that the support member is fixed and the body rotatable, the body is fixed and the support member rotatable, or both the body and the support member are rotatable. In the device according to the invention, the balls form a pressure bearing with the grooves between the support member and the body. The device according to the invention is capable of increasing the strength of the fibrous web formed from fibers in general in all directions without significant addition of fines. The elasticity of the supporting member refers to both the limited axial movement and the limited inclination of the support member relative to the radial direction of the shaft.

Edullisesti kehämäiset urat ovat leveydeltään suuremmat kuin kuulien halkaisija kuulien uran poikkisuuntaisen rajoitetun liikkeen mahdollistamiseksi. Toteuttamalla urat kuulien halkaisijaa suurempana kuulat ja ura voivat olla kestävää materiaalia, jolloin laitteen luotettavuus pysyy korkealla tasolla.Preferably, the circumferential grooves are larger in width than the diameter of the beads to allow a limited cross-sectional movement of the beads. By making the grooves larger than the diameter of the beads, the balls and the groove can be a durable material, so the reliability of the device remains at a high level.

Edullisesti toinen joustoelementti on toteutettu tukielimen yhteyteen siten, että tukielin on säteittäisien kaarevien boorien avulla kiinnitettynä akselille mahdollistaen tukielimen liikkeen ja kallistuksen aksiaalissuunnassa sekä momentin siirtymisen pyörivän akselin ja tukielimen välillä. Säteittäiset kaarevat boorit mahdollistavat tukielimen liikkeen akselin pituussuun-taisesti, jolloin kuulat pääsevät väistämään kuituflokkeja laitteen sisällä. Booriakseli siirtää momentin akselilta siten, että tukielin pääsee liikkumaan akselin aksiaalissuunnassa. Lisäksi liitoksen tulee mahdollistaa tukielimen kallistuminen akselin suhteen, joten boorien tulee olla kaarevia.Preferably, the second resilient member is formed in connection with the support member such that the support member is fixed to the shaft by means of radially curved borons, allowing movement and inclination of the support member in the axial direction and the transfer of torque between the rotating shaft and support member. The radially curved borons allow the support member to move in the longitudinal direction of the shaft, thereby allowing the balls to bypass the fiber flocs inside the device. The boron shaft transmits the torque from the shaft so that the support member can move in the axial direction of the shaft. In addition, the joint must allow the support member to tilt with respect to the shaft, so the borons must be curved.

Keksinnön mukaisella laitteella on kolme sovellusaluetta, joissa laitetta voidaan käyttää eri käyttötarkoituksiin. Ensimmäinen sovellusalue on vähäisellä käsittelyllä (pieni käytetty kWh määrä) aikaansaatava käsittely, jossa kuitususpension lujuus nousee muodostamatta merkittävästä hienoainesta. Tällä sovellusalueella puristusjauhatus on dominoivaa. Lisättäessä kuitususpension käsittelyn määrää kuidut alkavat fibrilloitua ulkoisesti ja samalla muodostuu hienoainesta, kuitenkin vähemmän kuin konventionaalisessa käsittelyssä suhteessa lujuuden nousuun. Tämä on laitteen toinen sovellusalue. Edelleen lisättäessä käsittelyn määrää siirrytään laitteen kolmannelle sovellusalueelle, jolloin kuituja fibrilloiva vaikutus alkaa dominoimaan. Tällöin laitetta voidaan käyttää mikro- ja nanosellun valmistukseen.The device according to the invention has three applications in which the device can be used for various applications. The first application range is the treatment provided by low processing (low amount of kWh used), in which the strength of the fiber suspension rises without forming a significant fines. In this application area, compression grinding is dominant. When adding the amount of fiber suspension treatment, the fibers begin to fibrillate externally and at the same time form a fines, however less than conventional treatment relative to the increase in strength. This is another application area of the device. Further, as the amount of treatment is increased, the third application area of the device is moved, whereby the fibrous fibrillation effect begins to dominate. In this case, the device can be used for the production of micro and nanocell.

Edullisesti kehämäiset urat ovat muodostettuina sekä tukielimeen että rungon päihin. Tämä mahdollistaa kuulien suuremman jouston.Preferably, the circumferential grooves are formed both on the support member and on the ends of the body. This allows for greater flexibility of the balls.

Erään sovellusmuodon mukaan kehämäiset urat ja/tai kuulat ovat ainakin osittain valmistettu joustavasta materiaalista. Materiaalin jouston avulla voidaan vähentää kuituja katkovaa vaikutusta.According to one embodiment, the circumferential grooves and / or balls are at least partially made of a resilient material. The material's flexibility can reduce the breaking effect of the fibers.

Edullisesti laitteeseen kuuluu toinen joustorakenne rungon ja tukielimen välisen, akselin suuntaisen jouston sallimiseksi. Näin myös joustorakenteen toisen joustoelementin salliman pienen akselin suuntaisen liikkeen lisäksi toinen joustorakenne tarjoaa suuremman joustovaran akselin suunnassa.Preferably, the device includes a second elastic structure to allow axial elasticity between the body and the support member. Thus, in addition to the small axial movement allowed by the second elastic member of the flexible structure, the second flexible structure provides greater flexibility in the axial direction.

Erään sovellusmuodon mukaan tukielimeen voi kuulua kaksi vastakkain asetettua laippalevyä, joiden välille toinen joustorakenne on muodostettu. Tällöin rungon rakenne voi olla kiinteä ja tukielimeen voidaan muodosta symmetrisesti kaksi painelaakeria kuulien avulla.According to one embodiment, the support member may comprise two opposed flange plates between which the second elastic structure is formed. In this case, the frame structure may be fixed and two pressure bearings may be formed symmetrically on the support member by means of balls.

Ensimmäisen sovellusmuodon mukaan toiseen joustorakenteeseen kuuluu tukielin, johon kuuluu kaksi vastakkain asetettua laippalevyä sovitettuina akselille akselin pituussuunnan suhteen kelluvasti, tiivistysvälineet sovitettuina laippalevyjen välille rajoittaen laippalevyjen välille tiivistetyn tilavuuden, paineväliaineyhde sovittuna kulkemaan askelin kautta tiivistettyyn tilavuuteen ja paineväliainelähde paineellisen väliaineen syöttämiseksi tilavuuteen mahdollistaen laippalevyjen rajoitetun liikkeen (jouston) akselin pituussuunnassa. Paine-väliaineen avulla toteutettu toinen joustorakenne mahdollistaa kuituihin kohdistuvan voiman vakioimisen, sillä paineväliainetta käytettäessä toisessa joustorakenteessa kuitumassasuspension sakeuden muutos ei vaikuta kuituihin kohdistuviin voimiin toisin kuin jousikuormitteisissa ratkaisuissa.According to a first embodiment, the second resilient structure comprises a support member having two opposed flange discs arranged on the shaft floating relative to the axial length, the sealing means disposed between the flange discs to limit the volume of ) in the longitudinal axis. The second flexible structure realized by the pressure medium allows for the stabilization of the force applied to the fibers, because when the pressure medium is used in the second elastic structure, the change in the consistency of the pulp suspension does not affect the forces exerted on the fibers, unlike spring loaded solutions.

Laippalevyjen väliin muodostettu toinen joustorakenne voi olla laippalevyjen välille sovitettu pneumaattinen toimielin. Tällöin toinen joustorakenne voi olla helposti säädettävissä toimielimeen johdettavan väliaineen painetta muuttamalla.The second resilient structure formed between the flange plates may be a pneumatic actuator fitted between the flange plates. In this case, the second flexible structure can be easily adjustable by changing the pressure of the medium to be fed to the actuator.

Edullisesti toinen joustorakenne on sovitettu aiheuttamaan tukielimeen tai runkoon voiman, joka puristaa tukielintä ja runkoa toisiaan vasten. Tämä voima on edullisesti säädetty sellaiseksi, että kuulat pysyvät pyörivässä liikkeessä kaikissa tilanteissa, jopa silloin, kun toinen joustorakenne mahdollistaa jouston kuituflokkien kohdalla.Preferably, the second elastic structure is adapted to cause a force on the support member or body to squeeze the support member and the body against each other. This force is preferably adjusted so that the balls remain in rotary motion in all situations, even when the second flexible structure allows for flexibility at the fiber flocks.

Edullisesti laitteeseen kuuluu säätövälineet ja venttiiliyksikkö paineväliainelähteeltä tilavuuteen johdettavan paineväliai-nevirtauksen rajoittamiseksi toisen joustorakenteen jouston säätämiseksi. Säätövälineiden avulla puristusjauhatuksen intensiteettiä voidaan säätää luotettavasti ja reaaliaikaisesti, mikä on ollut tekniikan tason mukaisille rakenteille mahdotonta.Preferably, the device includes control means and a valve assembly for limiting the pressure medium flow from the pressure medium source to the volume to control the flexibility of the second resilient structure. The adjusting means allow reliable and real-time adjustment of the compression milling intensity, which has been impossible for prior art structures.

Toisen sovellusmuodon mukaan runkoon kuuluu päätylaipat, näiden välille sovitettu sylinterimäinen vaippa, kiinnitystangot päätylaippojen kiinnittämiseksi toisiinsa joustavasti ja kolmas joustoelimen päätylaippojen painamiseksi toisiaan vasten rungon muodostaessa toisen joustorakenteen. Tällaisessa sovellusmuo-dossa toisen joustorakenteen jousto tapahtuu laitteen pääty-laippojen avulla eikä tukielimen jouston avulla kuten ensimmäisessä sovellusmuodossa.According to another embodiment, the body comprises end flanges, a cylindrical sheath disposed therebetween, mounting bars for resiliently securing the end flanges, and a third for pressing the end flanges of the resilient member against each other to form a second flexible structure. In such an embodiment, the elasticity of the second elastic structure is achieved by means of the end flanges of the device and not by the elasticity of the support member as in the first embodiment.

Edullisesti kolmas joustoelin on paineväliainetta käyttävä palje. Näin myös päätylaippojen avulla toteutettu toinen joustorakenne voi olla kuituihin kohdistuvan voiman suhteen vakioitavissa ja helposti säädettävissä.Preferably, the third spring member is a bellows using a pressure medium. Thus, the second elastic structure implemented by the end flanges may also be standardizable and easily adjustable in relation to the force exerted on the fibers.

Erään sovellusmuodon mukaan kolmas joustoelin voi olla jousi. Jousen avulla toinen joustorakenne on edullista toteuttaa.According to one embodiment, the third spring member may be a spring. By means of the spring, it is advantageous to implement the second flexible structure.

Toiseen joustorakenteeseen kuuluu edullisesti mekaaninen joustonrajoitin, jonka avulla toisen joustorakenteen jousto rajataan siten, että jousto on pienempi kuin kuulan halkaisija. Näin estetään kuulien karkaaminen uristaan. Joustonrajoitin voi olla esimerkiksi mekaaninen pysäytin, joka estää laippalevyjen tai päätylaippojen liian suuren jouston toimien fyysisenä esteenä.Preferably, the second elastic structure includes a mechanical elastic limiter by means of which the elasticity of the second elastic structure is limited so that the elasticity is smaller than the diameter of the ball. This prevents the balls from escaping from their grooves. The elastic limiter may be, for example, a mechanical stop that prevents excessive flexibility of the flange plates or end flanges as a physical barrier.

Edullisesti laitteeseen kuuluu lisäksi syöttöyhde sovitettuna rungon yhteen päähän kuitujen syöttämiseksi tilaan ja poistoyhde sovitettuna rungon toiseen päähän kuitujen poistamiseksi tilasta.Preferably, the device further comprises a feeder provided at one end of the body to feed fibers into the space and an outlet provided at the other end of the body to remove fibers from the space.

Edullisesti urat on muodostettu tukielimeen molemmin puolin tukielintä ja runkoon molempiin päihin. Tällöin laitteeseen muodostuu kaksi painelaakeria, jotka tukevat tukielintä kahdesta kohdasta runkoon ja samalla lisäävät laitteen läpi kulkeviin kuituihin kohdistuvaa käsittelyvaikutusta. Tällöin tukielimen tuenta runkoon on myös symmetrinen, mikä vähentää tukielimeen ja sen akselikiinnitykseen kohdistuvia rasituksia.Preferably, the grooves are formed on the support member on either side of the support member and on the body at both ends. Thereby, two pressure bearings are formed in the device which support the support member at two points in the frame and at the same time increase the handling effect on the fibers passing through the device. In this case, the support of the support member to the frame is also symmetrical, which reduces the stresses on the support member and its shaft attachment.

Laitteeseen kuuluu edullisesti moottori akselin pyörittämiseksi rungon ollessa laitteen staattori ja tukielimen ollessa akselin ympäri pyörivä roottori. Akselin kanssa pyörivä tukielin on huomattavasti helpompi toteuttaa kuin akselin ja tukielimen ympärillä pyörivä runkorakenne. Lisäksi rungon ollessa staattori runko voi olla tukeva rakenne, joka on valmistuskustannuksiltaan edullinen.Preferably, the apparatus comprises a motor for rotating the shaft with the body being a stator of the device and a support member being rotating about the shaft. The support member rotating with the shaft is considerably easier to implement than the frame structure rotating around the shaft and the supporting member. Further, when the body is a stator, the body may be a sturdy structure which is inexpensive in manufacturing cost.

Edullisesti kuulat muodostavat urien kanssa laitteeseen painelaakerin tukielimen laakeroimiseksi rungon sisään. Tässä tapauksessa painelaakerit suorittavat laitteessa kahta tehtävää toimien sekä laitteen kuulina että tukielintä runkoon tukevina kuulalaakereina.Preferably, the balls, together with the grooves, form a thrust bearing for mounting the support member inside the body. In this case, the pressure bearings perform two functions in the device as ball bearings supporting both the device ball and the supporting member body.

Uran leveys voi olla 0,1 - 0,2 mm, edullisesti 0,1 - 0,15 mm suurempi kuin kuulan halkaisija. Tällöin kuula pääsee väistämään kuituflokkia urassa myös akselin radiaalisuunnassa, jolloin kuituflokkiin ei pääse kohdistumaan liian suuria leikkaavia voimia. Toisin sanottuna ura on rakenteeltaan sellainen, että se mahdollistaa kuulan uran poikittaissuuntaisen liikkeen pituudella, joka on 0,1 - 0,2 mm, edullisesti 0,1 - 0,15 mm kuulan halkaisijasta. Edelleen toisin sanottuna uran leveyden tulee olla sellainen, että se mahdollistaa kuituflokkien väistön.The groove width may be 0.1 to 0.2 mm, preferably 0.1 to 0.15 mm larger than the ball diameter. In this case, the ball can also avoid the fiber block in the groove also in the radial direction of the shaft, so that too much shearing forces cannot be applied to the fiber block. In other words, the groove is structured in such a way as to allow a transverse movement of the ball groove over a length of 0.1 to 0.2 mm, preferably 0.1 to 0.15 mm, of the diameter of the ball. In other words, the width of the groove must be such that it allows the fiber flocs to be avoided.

Kussakin urassa voi olla kuulia niin monta, että uraan jää maksimissaan yhden kuulan halkaisijan verran vapaata tilaa uran pituussuunnassa. Riittävän monen kuulan käyttö takaa sen, että kunkin kuidun todennäköisyys joutua käsittelyn kohteeksi puristuen kuulan ja rungon tai tukielimen väliin on erittäin suuri, mikä vähentää kierrätyksen tarvetta. Kuulia voi olla jopa niinkin vähän kuin kolme kappaletta, mutta tällöin kuulat tulee pitää etäisyyden päässä toisistaan esimerkiksi erillisen ohjainkehikon avulla. Kuulat voivat olla myös täysin vapaasti uraan sijoitettuja.Each groove may have as many beads as there is a free space in the groove of at most one ball diameter in the longitudinal direction of the groove. The use of a sufficient number of balls ensures that each fiber has a very high probability of being trapped between the ball and the body or support member, which reduces the need for recycling. There may be as few as three pieces of ball, but the balls must be kept at a distance from each other, for example by means of a separate guide frame. The spheres may also be completely freely positioned in the groove.

Edullisesti akseliin kuuluu akselin pituussuuntaiset urat tukielimien kiinnittämiseksi akselille säteittäisien kaarevien boorien avulla. Urien avulla momenttia saadaan välitettyä tukielimen ja akselin välillä.Preferably, the shaft includes longitudinal grooves of the shaft for attaching the support members to the shaft by radially curved bores. The grooves allow the torque to be transmitted between the support member and the shaft.

Akselin pituussuuntaisien urien päätyihin voi kuulua tiivisteet tukielimien lukitsemiseksi akselin pituussuunnassa. Näin urien päädyissä olevat tiivisteet voivat toimia tukielimen välillä olevien tiivisteiden kanssa yhteistyössä.The ends of the longitudinal grooves of the shaft may include seals for locking the support members in the longitudinal direction of the shaft. In this way, the seals on the groove ends can cooperate with the seals between the support member.

Laitteessa käytettävät kuulat ovat massaltaan riittävän kevyitä, jotta kuulat eivät staattisesti massallaan purista kuituja, vaan puristava vaikutus saadaan aikaan pyörittämällä laitetta sopivalla kierrosluvulla ja käyttämällä edullisesti toisessa joustorakenteessa sopivaa kuormitusta.The balls used in the device are light enough in weight so that the balls do not compress the fibers statically with their mass, but the compressive effect is achieved by rotating the device at a suitable speed and preferably applying a suitable load in another elastic structure.

Laitteeseen voi kuulua erillinen ohjainkehikko, jonka sisään kuulat on sijoitettu. Ohjainkehikon tarkoituksena on pitää kuulat halutulla etäisyydellä toisistaan. Edullisesti ohjainkehikossa on kuulia varten välys, joka mahdollistaa kuulien joustamisen kuituflokkien tieltä.The device may include a separate guide frame in which the balls are positioned. The purpose of the guide frame is to keep the balls at a desired distance from each other. Preferably, the guide frame has a clearance for the balls, which allows the balls to flex along the path of the fiber flocs.

Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää menetelmällä kuitujen käsittelemiseksi kuiturainan valmistusta varten, jossa menetelmässä johdetaan käsiteltävät kuidut rungon sisään tilaan, käsitellään tilassa olevat kuidut syöttämällä ne tukielimen ja rungon välissä olevien pyörivien kuulien välistä tukielimen ja rungon pyöriessä toistensa suhteen ja poistetaan käsitellyt kuidut rungon sisältä tilasta. Menetelmässä käytetään käsittelyssä kuulia. Menetelmässä tuetaan kuulat akselin pituus-suuntaisesti rungon päätyihin ja tukielimeen muodostettujen, kuulien halkaisijaa leveydeltään suurempien kehämäisien urien välille kuulien uran poikkisuuntaisen rajoitetun liikkeen mahdollistamiseksi, johdetaan paineväliainetta toisen jousto-rakenteen sisään tukielimen akselin pituussuuntaisen jouston mahdollistamiseksi ja rajoitetaan paineväliaineen virtausta toiseen joustorakenteeseen kuulien kuituflokkeihin kohdistavan voiman säätämiseksi. Säätämällä paineväliaineen virtausta toisen joustorakenteen sisään, voidaan vaikuttaa rungon päätyjen ja tukielimen kuuliin kohdistamaan tukivoimaan. Tämä mahdollistaa kuituihin kohdistuvan voiman vakioimisen kaikilla tukielimen ja päätyjen välisillä teräväleillä. Näin ollen kuitujen katkeaminen estetään myös kuituflokkien yhteydessä ja myös hienoaineksen muodostuminen säilyy erittäin vähäisenä. Keksinnön mukaisella käsittelyllä on mahdollisuus saada kuidun lujuuspotentiaali paremmin hyödynnettyä ilman merkittävää hienoaineksen ja tiiveyden tuottoa. Käytännössä käsittely aiheuttaa kuituun taipumuksen lommahtaa helposti puristuksessa ja kuivatuksessa, jolloin siitä tulee myös taipuisa.The device according to the invention can be used for a method of treating fibers for the production of a fibrous web, the method comprising directing the fibers to be treated into the space of the body, treating the fibers in the space by feeding them between the rotating balls between the support member and the body while the support member and the body rotate with respect to each other and the treated fibers are removed from the interior of the body. The method involves the use of beads in the treatment. In the method, the balls are supported axially longitudinally along the axial grooves formed by the ends of the body and between the spherical grooves having a greater diameter than the balls to allow limited movement of the groove, . By adjusting the flow of the pressure medium into the second flexible structure, the supporting force of the ends of the body and the support member can be affected. This allows the force applied to the fibers to be stabilized at all sharp spacing between the support member and the ends. Thus, fiber breakage is also prevented in the case of fiber flocks and the formation of fines is also very low. The treatment according to the invention has the potential to make the fiber strength potential better utilized without significant yields of fines and tightness. In practice, the treatment tends to cause the fiber to buckle easily during compression and drying, thereby also becoming flexible.

Toisin sanottuna keksinnön mukaisella laitteella muodostetaan kuituflokkien avulla kuuliin paine, joka työntää kuulat kuituflokkien tieltä mahdollistaen kuituflokkien kulun laitteen lävitse ilman kuituflokissa olevien kuitujen leikkautumista.In other words, the device of the invention creates a pressure on the balls by means of the fiber flocks which pushes the balls out of the way of the fiber flocks, allowing the fiber blocks to pass through the device without cutting the fibers in the fiber flock.

Edelleen laitteen pyörimisnopeutta ja/tai toisen joustorakenteen kuormitusta säätämällä aikaansaadaan paine, joka työntää kuulat tukielintä ja/tai runkoa vasten sellaisella voimalla, että kuituflokit voivat syrjäyttää tämän paineen kuituflokin yksittäisien kuitujen rikkoutumatta.Further, adjusting the speed of rotation of the device and / or the load of the second resilient structure provides a pressure that pushes the balls against the support member and / or the body with such force that the fiber flocks can displace this pressure without breaking individual fibers.

Kuitujen suoristumisella on myös myönteinen vaikutus kuiturainan huikkiin, sillä "suorista tikuista" kasattu kuiturakennelma on vähemmän tiheä. Tämä korostuu erityisesti, kun kuiturainaa venytetään valmistuksen aikana ajosuunnassa.Fiber straightening also has a positive effect on the fiber web sweat, since the fiber structure assembled from "straight sticks" is less dense. This is especially emphasized when the fibrous web is stretched during manufacture in the direction of travel.

Keksinnön mukaista laitetta käytettäessä sisäisesti fibril-loituneet kuidut lommahtavat märkäpuristuksessa, mikä tekee kuiduista taipuisia. Samalla kuitu-kuitu sidosten sidospinta-ala kasvaa ja taipuisuutensa ansiosta myös kuitujen sidosmäärä kasvaa. Molemmilla on suora yhteys lujuuksien kasvuun. Lommahdus aiheuttaa kuitenkin bulkin laskua eli rakenteen tiheyden kasvua. Täten lommahduksista aiheutuva lopullinen bulkkiero on normaali-ja puristusjauhatuksen välillä vähäinen. Niinpä sisäisen fibrilloinnin jauhatuksessa kuitujen suoristuminen johtaa nettovaikutuksena kuiturainan bulkin paranemiseen.When using the device of the invention, the internally fibrillated fibers buckle under wet compression, which makes the fibers flexible. At the same time, the bonding area of the fiber-fiber bonds increases and due to their flexibility, the bonding rate of the fibers also increases. Both have a direct link to strength growth. However, buckling causes a decrease in bulk, i.e. an increase in the density of the structure. Thus, the final bulk rotation resulting from buckling between normal and compression milling is minimal. Thus, in the grinding of internal fibrillation, the straightening of the fibers results in a net effect on the recovery of the bulk web.

Keksinnön mukaisella laitteella käsiteltäessä kuitumateriaaliin ei synny merkittävästi hienoainetta. Keksinnön mukaisella puristusjauhatuksella kuitumateriaaliin voi muodostua hienoainesta määrä, joka on alle 70 %, edullisesti alle 60 % tekniikan tason jauhatuksella muodostuneesta hienoainesmäärästä, kun massa on jauhettu FSP-arvoon 1,5 ml/g. Vähän hienoainesta sisältävä kuituraina on pinnaltaan makrosileä, mikä mahdollistaa tehokkaan kontaktilämmönsiirron ja haihdutuksen. Tulee kuitenkin ymmärtää, että keksinnön mukaista laitetta on mahdollista käyttää myös siten, että sillä muodostetaan hienoainesta tavanomaisen jauhimen tavoin.When the device according to the invention is treated with the fiber material, no fines are produced significantly. By compression milling according to the invention, a fines content of less than 70%, preferably less than 60%, of the fines produced by milling prior art when the pulp is milled to an FSP value of 1.5 ml / g may be formed. The low fines fiber web has a macroscopic surface, which allows efficient contact heat transfer and evaporation. It should be understood, however, that the device according to the invention can also be used to form a fines like a conventional refiner.

Edullisesti laitteen käytössä kuituihin kohdistuva kuormitus aikaansaadaan ainakin toisen joustorakenteen kuormitusta ja/tai laitteen kierrosnopeutta säätämällä. Kuormituksen säädön avulla kuulien painetta tukielintä ja runkoa vasten voidaan optimoida siten, että käsittelyssä syntyy mahdollisimman vähän hienoainesta kuidun sisäisen fibrillaation kuitenkin lisääntyessä.Advantageously, in the use of the device, the load on the fibers is achieved by controlling the load on at least one elastic structure and / or the rotational speed of the device. By adjusting the load, the pressure against the support member and the body can be optimized so that the finest possible finishing is produced while increasing intra-fiber fibrillation.

Laitteen kuituihin kohdistava kuormitus voi pysyä vakiona sakeuden muuttuessa, sillä joustorakenne mahdollistaa kuulien väistää kuituja sakeuden muutoksista huolimatta samalla tavalla. Sakeammassa kuitususpensiossa useampia kuituja on yhtä aikaa puristuksissa kuulien ja rungon ja tukielimen välissä, jolloin paine kasvaa ellei kuormitusta kevennetä.The load on the fibers of the device can remain constant as the consistency changes, since the elastic structure allows the balls to evade the fibers in the same way despite the changes in consistency. In a thicker fiber suspension, more fibers are simultaneously compressed between the balls and the body and support member, thereby increasing pressure unless the load is relieved.

Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää yksinään, sarjaan kytkettynä tai rinnan kytkettynä. Näin voidaan saavuttaa riittävä kapasiteetti ja läpäisyarvo käyttötarkoituksen mukaan. Edelleen keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää myös tavanomaisen jauhimen kanssa yhdessä esimerkiksi sarjassa. Keksinnön mukaisella laitteella voidaan myös käsitellä ainoastaan osa kuiturainan muodostukseen käytettävästä kuitususpensiosta.The device according to the invention can be used alone, in series or in parallel. In this way, sufficient capacity and throughput can be achieved according to the intended use. Further, the device according to the invention can also be used with a conventional refiner, for example in a series. The device according to the invention can also only handle a portion of the fiber suspension used to form the fibrous web.

Keksinnön mukaisella laitteella kuitujen käsittelyyn käytettävä ominaisenergiankulutus voi olla jopa 50 - 65 % perinteisen jauhatuksen ominaisenergiankulutuksesta jauhettaessa kuidut samaan rainan lujuustasoon. Jos koivusulfaatin normaalijauhatuksessa ominaisenergiankulutus olisi esimerkiksi 80 kWh/t ja mäntysulfaatin 160 kWh/t, samaan lujuustasoon johtavassa puristusjauhatuksessa vastaavat ominaisenergiankulutuksen olisivat noin 40 kWh/t ja 80 kWh/t, jos kuitususpension käyttökohteena on paperin ja kartongin valmistus. Selluloosaa käsiteltäessä ennen kuivatusta ominaisenergian kulutus voi olla 5-50 kWh/t, edullisesti 10 - 20 kWh/t, jolloin sellun lujuus nousee ilman kuivatuksen vaikeutumista merkittävästi. Tämä tarkoittaa sitä, että normaalijauhatuksessa karkeasti puolet jauhatusenergiasta kuluu ulkoiseen fibrillaatioon ja toinen puoli sisäiseen fibrillaatioon.With the device according to the invention, the specific energy consumption used for treating fibers can be up to 50-65% of the conventional energy milling energy consumption when milling the fibers to the same web strength level. For example, if the normal grinding of birch sulphate would be 80 kWh / t and 160 kWh / t of pine sulphate, the specific energy consumption for compression milling at the same strength level would be about 40 kWh / t and 80 kWh / t if the fiber suspension is used for paper and board production. When treating cellulose before drying, the specific energy consumption can be 5-50 kWh / t, preferably 10-20 kWh / t, whereby the strength of the pulp increases significantly without drying. This means that in normal milling roughly half of the milling energy is spent on external fibrillation and the other half on internal fibrillation.

Keksinnön mukaisen laitteen jauhatusta voidaan kuvata tunnusluvulla, jossa ^vetolujuus _> 2qThe grinding of the device according to the invention can be described by a ratio where ^ tensile strength _> 2q

ASR eli vetolujuuden muutoksen suhde Schopper-Riegler-luvun muutokseen on edullisesti yli 20 alueella, jossa vetolujuus nostetaan noin kaksinkertaiseksi suhteessa lähtölujuuteen. Tekniikan tason mukaisissa jauhatusprosesseissa tämä tunnusluku on harvoin yli 10. Tunnusluku pysyy koko ajan tavanomaisen jauhatusprosessin tunnuslukua korkeampana, myös silloin, kun vetolujuutta nostetaan moninkertaiseksi suhteessa lähtötilanteeseen. Tämä kuvaa sitä, että keksinnön mukaisella laitteella jauhettaessa kuitususpension lujuus kasvaa rajusti Schopper-Riegler-luvun muutoksen ollessa pieni vähäisen hienoaineksen muodostuksen vuoksi ainakin alkuvaiheessa lujuuden nostoa.The ratio of ASR, or change in tensile strength to change in Schopper-Riegler, is preferably greater than 20 in the range where the tensile strength is increased to about twice the initial strength. In prior art grinding processes, this ratio is rarely greater than 10. The ratio always remains higher than that of a conventional grinding process, even when the tensile strength is increased by several times the initial situation. This illustrates that when the device of the invention is milled, the strength of the fiber suspension increases drastically, with a slight change in the Schopper-Riegler number, due at least to an initial increase in strength.

Keksinnön mukaisessa käytössä keksinnön mukaista laitetta käytetään ainakin yhdessä kohdassa selluloosan valmistusta ennen valkaisua, jossa kohdassa massan sakeus on 0,2 - 8,0 %, edullisesti 1,0 - 5,0 %. Kuidun P ja SI kerroksien irtoaminen ja sisäisen fibrillaation lisääntyminen parantavat kemikaalien imeytymistä kuituihin. Samalla kuidun ominaispinta-ala pystyy rajallisena, kun kuitua ei pilkota.In the use according to the invention, the device according to the invention is used in at least one point prior to bleaching the cellulose preparation, wherein the pulp has a consistency of 0.2 to 8.0%, preferably 1.0 to 5.0%. The release of the fiber P and SI layers and the increase of internal fibrillation improve the absorption of chemicals into the fibers. At the same time, the specific surface area of the fiber is limited when the fiber is not cut.

Selluloosaa käsiteltäessä ennen kuivatusta ominaisenergian kulutus voi olla 5-50 kWh/t, edullisesti 10 - 20 kWh/t, jolloin sellun lujuus nousee ilman kuivatuksen vaikeutumista merkittävästi .When treating cellulose before drying, the specific energy consumption can be 5-50 kWh / t, preferably 10-20 kWh / t, whereby the strength of the pulp increases significantly without drying.

Lisäksi laitetta voidaan käyttää ennen sellun kuivatusta lujuuden nostamiseen ilman, että vedenpoisto oleellisesti vaikeutuu.In addition, the device may be used prior to drying the pulp to increase the strength without substantially dewatering.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissaThe invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings of certain embodiments of the invention, in which:

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen laitteen erään sovellusmuodon periaatekuvana sivusta päin leikattuna,Figure 1 illustrates a side view of a device according to the invention in a principal view,

Kuva 2a esittää kuvan 1 detaljin A suurennoksen kuulia varten tarkoitetun uran profiilin periaate-kuvana uran pituussuuntaisesti esitettynä,Fig. 2a shows a sectional view of the groove profile of the detail A of Fig. 1 as shown in the longitudinal direction of the groove;

Kuva 2b esittää kuvan 1 detaljin B periaatteellisen kuvannon kuulia varten tarkoitetun uran profiilin periaatekuvana uran pituussuun-taisesti esitettynä,Fig. 2b is a plan view of the detail of the groove for the balls in Fig. 1 as a plan view of the groove,

Kuva 3 esittää tukielintä ja siinä urassa olevia kuulia akselin suuntaisesti kuvattuna leikkauskuvana,Fig. 3 shows a support member and balls in the groove thereof in a sectional view,

Kuva 4 esittää keksinnön mukaisen laitteen erään sovellusmuodon aksonometrisesti kuvattuna,Figure 4 shows an axonometric view of an embodiment of the device according to the invention,

Kuva 5 esittää keksinnön mukaisen laitteen erään toisen sovellusmuodon periaatekuvana sivusta päin leikattuna,Fig. 5 shows a side view of a second embodiment of the device according to the invention,

Kuva 6 esittää keksinnön mukaisen laitteen säädön erään sovellusmuodon,Fig. 6 shows an embodiment of the adjustment of the device according to the invention,

Kuva 7 esittää keksinnön mukaisen laitteen mahdol lisia sijoituskohteita sellunvalmistuksen linjalla,Figure 7 shows the possible investment targets of the device according to the invention on the pulp production line,

Kuvat 8a - 8c esittävät lohkokaaviona keksinnön mukaisen laitteen mahdollisia sijoituskohteita sei- lunvalmistuksen linjalla, kun kyseessä on jatkuva keitto,Figures 8a-8c are block diagrams of possible locations of a device according to the invention in a cellulose production line for continuous cooking,

Kuva 8d - 8k esittävät lohkokaaviona keksinnön mukaisen laitteen mahdollisia sijoituskohteen sellunvalmistuksen linjalla, kun kyseessä on eräkeitto.Figures 8d to 8k are block diagrams of the possible application of a device of the invention in a pulp production line in the case of batch cooking.

Kuvan 1 mukaisesti keksinnön mukaiseen laitteeseen 10 kuuluu runko 12, jonka sisään on sovitettu akselin 22 avulla tuettu tukielin 20 ja tukielimen 20 ja rungon 12 välille sovitetut kuulat 30. Keksinnön mukaisesti kuulat 30 ovat sovitettu sekä rungossa 12 että tukielimessä 20 oleviin uriin 32. Lisäksi laitteeseen 10 kuuluu edullisesti syöttöyhde 26 ja poistoyhde 28, joiden avulla kuidut johdetaan kuitususpensiona rungon 12, tukielimen 20 ja akselin 22 rajaamaan tilaan 14. Keksinnön mukaisesti laitteeseen 10 kuuluu myös joustorakenne 34, joka mahdollistaa kuulien 30 väistää kuitususpensiossa olevia kuituflokkeja käsittelyssä kuituihin kohdistuvan paineen tasaamiseksi.According to Fig. 1, the device 10 according to the invention includes a body 12 with a support member 20 supported by an axle 22 and balls 30 fitted between the support member 20 and the body 12 according to the invention. Preferably, 10 includes a feeder 26 and an outlet 28 for passing the fibers into a fiber suspension in a space 14 defined by the body 12, the supporting member 20 and the shaft 22. According to the invention, the device 10 also includes a resilient structure 34 that allows ball 30 to dodge the fiber suspensions in the fiber suspension to compensate for the pressure on the fibers in the fiber to compensate the pressure on the fibers.

Kuvan 1 sovellusmuodossa joustorakenne 34 on muodostettu ensimmäisestä joustorakenteesta 34.1 ja toisesta joustoraken-teesta 34.2. Ensimmäiseen joustoelementtiin kuuluu kehämäiset urat ja kuulat, jotka urat ja/tai sanotut kuulat on sovitettu mahdollistamaan kuulien uran poikkisuuntaisen rajoitetun liikkeen. Ensimmäinen joustorakenne 34.1 on järjestetty urien 32 avulla siten, että urat 32 ovat leveydeltään w leveämpiä kuin kuulan 30 halkaisija d. Erään sovellusmuodon mukaan urat ja/tai kuulat voivat olla valmistettu joustavasta materiaalista. Kuvien 2a ja 3 mukaisesti tukielimessä 20 oleva ura 32 on pyöreän tukielimen 20 akselin 22 suhteen radiaalisuuntaiseen pintaan muodostettu kehämäinen syventymä, joka on kiekkomaisen tukielimen 20 ulkolaidalla katsottuna tukielintä 20 akselin 22 suuntaisesti. Runkoon 12, tarkemmin sanottuna päihin 16, on muodostettu vastaavanlainen ura 32. Kukin ura 32 on akselin 22 suuntaiselta syvyydeltään noin 25 - 40 % kuulan 30 halkaisijasta. Kuvan 2a mukaisesti kuhunkin uraan 32 kuuluu kaarevat reunaosa 56, jotka vastaavat kaarevuudeltaan oleellisesti kuulan 30 pinnan kaarevuutta. Urassa voi olla myös tasainen pohjaosa. Tasaisen kohdan leveys voi olla 0,1 - 0,2 mm, edullisesti 0,1 - 0,15 mm suurempi kuin kuulan halkaisija. Tämä mahdollistaa kuulan liikkumisen uran poikkisuunnassa kuulan törmätessä kuituflok-kiin. Ajotilanteessa kuula on yleisesti aina painautuneena uran 32 ulompaa reunaosaa 56 vasten tukielimen tai rungon pyörimisestä johtuen. Keksinnön mukaisessa laitteessa käytettävän kuulan halkaisijan ollessa 12 mm, uran leveys voi olla esimerkiksi 12,5 mm tai kuulan halkaisijan ollessa 15 mm, uran leveys voi olla 15, 75 mm. Kuulan ja uran halkaisija voi vaihdella huomattavasti eri kokoluokan laitteissa.In the embodiment of Figure 1, the resilient structure 34 is formed from the first flexible structure 34.1 and the second flexible structure 34.2. The first resilient element comprises circumferential grooves and balls, which grooves and / or said balls are arranged to allow limited cross-directional movement of the grooves of the balls. The first resilient structure 34.1 is arranged by means of the grooves 32 such that the grooves 32 are wider in width w than the diameter d of the ball 30. According to one embodiment, the grooves and / or balls may be made of a flexible material. 2a and 3, the groove 32 in the support member 20 is a circumferential recess formed on a surface radial to the axis 22 of the circular support member 20 as viewed from the outer edge of the disc-like support member 20 along the axis 22. A corresponding groove 32 is formed in the body 12, more specifically at the ends 16, each groove 32 being about 25 to 40% of the diameter of the ball 30 at a depth in the direction of the shaft 22. According to Fig. 2a, each groove 32 includes curved edge portion 56 corresponding to the curvature of the surface of the ball 30 substantially curved. The groove may also have a flat base. The width of the flat point may be 0.1 to 0.2 mm, preferably 0.1 to 0.15 mm larger than the diameter of the ball. This allows the ball to move in the transverse direction of the groove when the ball strikes the fiber flock. In the driving situation, the ball is generally always pressed against the outer edge portion 56 of the groove 32 due to the rotation of the support member or frame. When the ball used in the device according to the invention has a diameter of 12 mm, the groove may, for example, have a width of 12.5 mm or a ball of 15 mm and the width of the groove may be 15.75 mm. The diameter of the ball and the groove may vary considerably between devices of different sizes.

Vaihtoehtoisesti sen lisäksi, että ura on kuulan halkaisijaa leveämpi, ura voi olla muodostettu joustavaan materiaaliin eli rungon pään pinta ja tukielimen pinta voivat olla muodostettu elastisesta materiaalista. Tällöin kuituflokkiin törmätessään kuula pääsee väistämään kuituflokkia uran reunaosan joustaessa. Käytettävä elastinen materiaali voi olla esimerkiksi kumia tai muuta vastaavaa käyttötarkoitukseen soveltuvaa materiaalia.Alternatively, in addition to being wider than the diameter of the ball, the groove may be formed of a resilient material, i.e. the surface of the body end and the surface of the support member may be formed of an elastic material. In this case, when the fiber flock collides, the ball can dodge the fiber flake as the groove edge extends. The elastic material to be used may be, for example, rubber or other suitable material for use.

Kuvan 1 mukaisesti runko 12 käsittää kaksi päätä 16 ja sisäpinnan 18, joiden välille poikkileikkaukseltaan oleellisesti pyöreä tukielin 20 sovitettuna akselin 22 avulla. Tukielin 20 on akselista 22 radiaalisesti ulkoneva rakenne eli laippamainen rakenne. Tukielin 20 on kiinnitetty akselille 22 kuvassa 2b esitettyjen säteittäisien kaarevien boorien/kiilojen 76 avulla akselin 22 laajennokseen 75 tai hoikkiin, jolloin tukielimen 20 ja akselin 22 välille muodostuu nivelen, joka mahdollistaa tukielimen akselin 22 pituussuuntaisen liikkeen, mutta myös tukielimen kallistumisen suhteessa akselin radiaalisuuntaan.As shown in Figure 1, the body 12 comprises two ends 16 and an inner surface 18 between which a support member 20 of substantially circular cross-section is arranged by means of an axis 22. The support member 20 is a structure radially protruding from the shaft 22, i.e. a flange-like structure. The support member 20 is attached to the shaft 22 by the radially curved bores / wedges 76 shown in Figure 2b to the extension 75 of the shaft 22 or to the sleeve, whereby a joint is formed between the supporting member 20 and the shaft 22, allowing the longitudinal movement of the support member shaft 22 but also the support member to tilt relative to the radial direction of the shaft.

Edullisesti tukielin kiinnitetään erillisen hoikin päälle. Säteittäisiä kaarevia booreja 76 varten hoikkiin tai laajen-nokseen 75 on muodostettu ura 85, joka mahdollistaa tukielimen 20 asennuksen akselin 22 suuntaisesti. Uran 85 päihin kuuluu edullisesti tiivisteet 79, jotka lukitsevat tukielimen 20 uraan. Kuva 2b on täysin periaatteellinen ja tulee ymmärtää, että tukielimen 20 kiinnitys akseliin 22 ja sitä kautta toinen joustoelementti 34.2 voidaan toteuttaa tällaista periaatetta käyttäen. Kuidut syötetään tilaan 14 rungon 12 yhteen päähän 16 sovitetun syöttöyhteen 26 kautta ja poistetaan tilasta 14 rungon 12 toiseen päähän 16 sovitetun poistoyhteen 28 kautta. Edullisesti sekä syöttöyhde 26 että poistoyhde 28 ovat sovitettu akselin 22 ympärille kuten kuvassa 1.Preferably, the support member is mounted on a separate sleeve. For radially curved borons 76, a groove 85 is formed in the sleeve or extension 75, which allows the support member 20 to be mounted parallel to the axis 22. The ends of the groove 85 preferably include seals 79 that lock the support member 20 into the groove. Fig. 2b is completely in principle and it should be understood that the attachment of the support member 20 to the shaft 22 and thereby the second spring element 34.2 can be implemented using such a principle. The fibers are fed into the space 14 via an inlet port 26 disposed at one end 16 of the body 12 and discharged from the space 14 via the outlet 28 disposed at the other end 16 of the body 12. Preferably, both the feeder 26 and the outlet 28 are arranged around the shaft 22 as shown in Figure 1.

Keksinnön mukaisessa laitteessa 10 runko 12 ja tukielin 20 on sovitettu toistensa suhteen pyöriviksi. Edullisimmin tukielin 20 on akselin 22 avulla pyörivä kiinteän rungon 12 suhteen, jolloin tukielin 20 on laitteen 10 roottori 50 ja runko 12 puolestaan staattori 52. Vaihtoehtoisesti myös tukielin voi olla staattori ja runko roottori, mutta tällaisen laitteen toteutus on huomattavasti vaikeampi kuin kuvassa 1 esitetyn sovellusmuodon. Joka tapauksessa tukielimen 20 ja rungon 12 välille uriin 32 asennetut kuulat 30 toimivat painelaakerina tukielimen 20 ja rungon 12 välillä. Kuvan 1 mukaisesti on edullista käyttää kuulia molemmin puolin tukielintä, jolloin laitteen läpi kulkeva kuitu voi joutua kaksi kertaa käsiteltäväksi. Samalla tukielin saadaan tuettu symmetrisesti. Erään sovellusmuodon mukaan tukielin voi olla myös kuvissa esitetystä laippamaisesta rakenteesta poikkeavasti esimerkiksi kartiomainen. Tällöin tulee huomioida, että kartiossa ulompana oleville kuulille kohdistuu pyörimisen johdosta erilainen paine, minkä vuoksi ulommissa painelaakereissa tulee käyttää pienempiä kuulia kuituihin kohdistuvan paineen pitämiseksi haluttuna. Tässä yhteydessä tulee ymmärtää, että kullakin uralla on aina niin monta kuulaa, että kuulat ovat pääasiassa jatkuvasti vastaavanlaisessa kosketuksessa toisiaan kuin mitä ne ovat runkoon ja tukielimeen, jolloin kuulat ovat aina pyörivässä liikkeessä laitteen ollessa käynnissä. Uralla voi olla sen pituussuunnassa vapaata tilaa pituudella, joka vastaa enintään yhden kuulan halkaisijaa. Toisaalta ura voi olla myös täynnä kuulia ja laite voidaan toteuttaa myös jopa vain kolmen kuulan avulla. Jos laitteessa käytetään useampia painelaakereita peräkkäin, voi kuulien määrä vaihdella painelaakereiden kesken yleisesti siten, että jälkimmäisessä painelaakerissa on vähemmän kuulia.In the device 10 according to the invention, the body 12 and the support member 20 are arranged to be rotatable with respect to each other. Most preferably, the support member 20 is rotatable by axis 22 relative to the fixed body 12, the support member 20 being a rotor 50 of the device 10 and the body 12 being a stator 52. Alternatively, the support member may be a stator and body rotor. . In any case, the balls 30 mounted in the grooves 32 between the support member 20 and the body 12 act as a pressure bearing between the support member 20 and the body 12. As shown in Figure 1, it is preferable to use balls on both sides of the support member, whereby the fiber passing through the device may be subjected to two treatments. At the same time, the support member is supported symmetrically. According to one embodiment, the support member may also be, for example, conical, different from the flange structure shown in the figures. In this case, it should be noted that the outer balls of the cone are subjected to different pressures due to rotation, and therefore smaller balls must be used in the outer thrust bearings to maintain the desired pressure on the fibers. It should be understood in this connection that each groove always has so many balls that the balls are in constant continuous contact with each other as they are with the frame and support member, whereby the balls are always in a rotating motion while the device is running. The groove may have free space in its longitudinal direction over a length corresponding to a maximum of one ball diameter. On the other hand, the groove can also be filled with balls and the device can also be executed even with only three balls. If more than one thrust bearing is used in a row, the number of balls may vary between the thrust bearings in general, with fewer bearings in the latter thrust bearing.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen 10 kuuluu myös toinen jousto-rakenne 36, josta eräs sovellusmuoto on esitetty kuvassa 1. Toinen joustorakenne 36 mahdollistaa tukielimen 20 ja rungon 12 jouston toistensa suhteen. Kuvan 1 sovellusmuodossa toinen joustorakenne 36 on toteutettu käyttäen tukielintä 20, joka koostuu kahdesta laippalevystä 38. Laippalevyjen 38 välillä on tiivistysväli-neiden 78 avulla tiivistetty tilavuus 80, johon on yhdistetty paineväliaineyhde 82. Paineväliaineyhteen 82 kautta tiivistettyyn tilavuuteen 80 voidaan tuoda paineväliainetta paine-väliainelähteeltä 84, jolloin tukielimen 22 laippalevyt 38 pääsevät liikkumaan joustorakenteen 34 toisen joustoelementin 34.2 ansiosta etäämmälle toisistaan samalla lisäten kuuliin 30 vaikuttavaa kuormaa. Toisin sanottuna laippalevyjen 38 välille muodostettu paine työntää akselille 22 ainakin osittain akselin 22 pituussuunnassa kelluvia laippalevyjä 38 kauemmaksi toisistaan, kun taas laitteeseen 10 syöttöyhteen 26 kautta syötettävä kuitususpensio työntää laippalevyjä 38 toisiaan kohden. Kuitususpension kuituflokkien joutuessa kuulien ja tukielimen tai kuulien ja rungon väliin tukielimen laippalevyt pääsevät joustamaan sisäänpäin estäen liian suurien leikkaavien voimien kohdistumisen kuituflokin kuituihin. Edullisesti käytettävä painevälinainelähde 84 voi olla pneumaattinen pumppu, jonka avulla paineilmaa pumpataan tiivistysvälineiden 78 ja tiivistetyn tilavuuden 80 muodostamiin palkeisiin. Paineväli-aineen virtausta voidaan säätää säätövälineiden 86 ja vent-tiiliyksikön 88 avulla.The device 10 according to the invention also includes a second resilient structure 36, one embodiment of which is shown in Figure 1. The second resilient structure 36 allows the support member 20 and the body 12 to be elastic with respect to each other. In the embodiment of Figure 1, the second resilient structure 36 is implemented using a support member 20 consisting of two flange plates 38. Between the flange plates 38 is a sealed volume 80 coupled to a pressure medium connection 82. Through a pressure medium 84, wherein the flange plates 38 of the support member 22 are displaced due to the second spring element 34.2 of the resilient structure 34 while applying an effective load to the balls 30. In other words, the pressure exerted between the flange plates 38 pushes the flange plates 38 floating at least partially along the axis 22 at a distance from one another, while the fiber suspension fed to the device 10 pushes the flange plates 38 towards each other. When the fiber flocks of the fiber suspension get into contact with the balls and the support member or between the balls and the body, the flange plates of the support member are able to flex inwardly, preventing excessive shear forces from being applied to the fibers in the fiber block. The preferred pressure medium source 84 may be a pneumatic pump for pumping compressed air into the bellows formed by the sealing means 78 and the compacted volume 80. The pressure medium flow can be controlled by means of control means 86 and valve unit 88.

Vaihtoehtoisesti toinen joustorakenne voidaan muodostaa rungon päätyjen välille kuvan 5 mukaisesti. Kuvan 4 mukaisesti laitteen 10 runkoon 12 kuuluu edullisesti päätylaipat 40, näiden välille sovitettu sylinterimäinen vaippa 42 (esitetty kuvissa 1 ja 2a) ja kiinnitystangot 44 päätylaippojen 40 kiinnittämiseksi toisiinsa. Kuvassa 4 laite 10 on esitetty ilman vaippaa. Kiinnitystangot 44 on edullisesti korvakkeiden 66 avulla kiinnitetty päätylaippoihin 40 ja laitteen 10 sisäinen, akselin pituussuuntainen kuormitus kohdistuu päätylaippojen 40 kautta kiinnitystankoihin 44. Näin laitteen 10 vaippa 42 voi olla varsin kevytrakenteinen, sillä sen ei tarvitse vastaanottaa akselin-suuntaista kuormitusta. Toisen joustorakenteen vaihtoehtoinen toteutus voidaan aikaansaada kuvan 5 mukaisesti kolmannen joustoelimen 68 avulla, joka työntää päätylaippoja 40 toisiaan kohti päätylaippojen 40 ollessa kiinnitettynä liukuvasti kiinnitystankoihin 44. Edullisesti myös kolmas joustoelin 68 on palje, joka on sovitettu päätylaipan 40 ja jonkin kiinteän laitteen osan 69 välille. Vaikka kuvassa 5 vai kahdelle palkeelle on tuotu paineväliainekanava 83, tulee ymmärtää, että kaikille palkeille ohjataan paineväliainetta paineväliainekanavan avulla. Kolmas joustoelin 68 voi olla esimerkiksi pneumaattinen toimielin. Tällöin tukielin voi olla toteutettu ilman toista j oustorakennetta.Alternatively, the second elastic structure may be formed between the ends of the body as shown in Figure 5. As shown in Figure 4, the body 12 of the device 10 preferably includes end flanges 40, a cylindrical sheath 42 (shown in Figures 1 and 2a) disposed therebetween, and mounting bars 44 for securing the end flanges 40 to one another. In Figure 4, the device 10 is shown without a cover. Preferably, the fastening bars 44 are secured to the end flanges 40 by the lugs 66 and the internal axial load of the device 10 is applied through the end flanges 40 to the fastening bars 44. Thus, the sheath 42 of the device 10 may be quite lightweight. An alternative embodiment of the second elastic structure can be provided in accordance with Figure 5 by a third elastic member 68 which pushes the end flanges 40 towards one another with the end flanges 40 secured to the attachment rods 44. Preferably, the third spring member 68 is also a bell fitted between the end flange 40 and a fixed device portion 69. Although in Figure 5 or two bellows a pressure medium channel 83 is provided, it should be understood that the pressure medium is directed to all beams by means of a pressure medium channel. The third spring member 68 may be, for example, a pneumatic actuator. In this case, the support member may be implemented without a second support structure.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen 10 voi kuulua lisäksi myös kuvan 4 mukaisesti moottori 48 ja vaihde 46, joiden avulla tukielintä tai runkoa pyöritetään painelaakerin pyörittämiseksi. Edelleen laitteeseen voi kuulua syöttöpumppu 74 (kuvassa 6) kuitusus-pension syöttämiseksi syöttöyhteestä 26 rungon sisään ja ohjausyksikkö sähkömoottorin sekä joustorakenteen ja mahdollisesti myös toisen joustorakenteen kuormituksien ohjaamiseksi. Syöttöpumppua käytetään painehäviöiden voittamiseksi. Lisäksi käsittelyn säätämistä varten laitteeseen kuuluu edullisesti paine- ja virtaussäädöt. Painesäätö voidaan toteuttaa ohivir-tausventtiilillä ja virtaussäätö puolestaan käsittely jälkeisellä kuristusventtiilillä. Edullisesti säätö voidaan suorittaa kuvan 6 mukaisella järjestelyllä, jossa jauhatuksen kuituteho säädetään laitteen 10 pyörimisnopeuden ja toisen joustorakenteen kuormituspaineen avulla. Virtaus säädetään paineen ja virtauksen yhdistelmällä, jossa virtaus säädetään kuristamalla ja paine-pumppua 74 säätämällä. Toisin sanottuna virtaus/paine säädetään huomioiden laitteen aiheuttama painehäviö. Toisaalta kuormituksessa huomioidaan laitteen rungon sisällä tilassa vaikuttavan paineen aiheuttama puristus, joka vähentää kuulapainetta. Kuvassa 6 lyhenteellä SRE tarkoitetaan ominaisnettoenergiaa (specific net energy) ja lyhenteellä SEL ominaissärmäkuormaa (specific edge load).The device 10 according to the invention may also include, as shown in Fig. 4, a motor 48 and a gear 46 by means of which the support member or body is rotated to rotate the thrust bearing. Further, the device may include a feed pump 74 (Figure 6) for supplying a fiber pension from the feed connection 26 into the housing and a control unit for controlling the loads on the electric motor and the flexible structure and possibly the other flexible structure. The feed pump is used to overcome pressure losses. In addition, the device preferably includes pressure and flow controls for adjusting the treatment. The pressure control can be effected by a bypass valve and the flow control by a choke valve after treatment. Advantageously, the adjustment can be made by the arrangement of Figure 6, wherein the fiber power of the refining is controlled by the rotation speed of the device 10 and the loading pressure of the second resilient structure. The flow is controlled by a combination of pressure and flow, in which the flow is controlled by choking and adjusting the pressure pump 74. In other words, the flow / pressure is adjusted taking into account the pressure drop caused by the device. On the other hand, the load takes into account the compression of the space inside the device body, which reduces the ball pressure. In Figure 6, SRE stands for specific net energy and SEL stands for specific edge load.

Keksinnön mukaisessa laitteessa käsiteltävät kuidut johdetaan kuvassa 1 näkyvän rungon 12 sisään tilaan 14, jossa ne käsitellään syöttämällä ne tukielimen 20 ja rungon 12 välissä olevien pyörivien kuulien 30 välistä tukielimen 20 ja rungon 12 pyöriessä toistensa suhteen. Laitteessa käytetään käsittelyssä kuulia 30 ja tuetaan sanotut kuulat 30 akselin 22 pituussuuntaisesti rungon 12 sisäpintaan 18 ja tukielimeen 20 muodostettujen kehämäisien urien 32 välille. Urat 32 ovat leveydeltään w suurempia kuin kuulien 30 halkaisija d. Kuulat 30 sovitetaan väistämään kuituflokkeja joustorakenteen 34 avulla kuituihin kohdistuvan paineen tasaamiseksi, jolloin kuituflokeissa olevat yksittäiset kuidut eivät pääse katkeilemaan. Lopuksi käsitellyt kuidut poistetaan rungon 12 sisältä tilasta 14. Kuvissa paksuilla nuolilla kuvataan kuitujen kulkua laitteen lävitse.In the device of the invention, the fibers to be treated are introduced into the body 12 shown in Figure 1 into a space 14 where they are treated by feeding them between the rotating balls 30 between the support member 20 and the body 12 as the support member 20 and the body 12 rotate relative to one another. The device utilizes balls 30 in its processing and supports said balls 30 longitudinally between the inner surface 18 of the body 12 and the circumferential grooves 32 formed in the support member 20. The grooves 32 have a width w greater than the diameter of the balls 30. The balls 30 are adapted to dodge the fiber flocs by means of a resilient structure 34 to balance the pressure on the fibers so that individual fibers in the fiber flocks cannot be broken. Finally, the treated fibers are removed from the interior 14 of the body 12. In the pictures, thick arrows illustrate the passage of fibers through the device.

Keksinnön mukaisen laitteen käytössä kuituihin kohdistuva kuormitus aikaansaadaan joustorakenteen ja mahdollisesti myös toisen joustorakenteen kuormitusta sekä laitteen kierrosnopeutta säätämällä. Laitteen käyntinopeutta kasvattamalla kuuliin kohdistuva tangentiaalinen voimakomponentti kasvaa aiheuttaen kuulan suuremman paineen sekä rungon että tukielimen uria vasten. Pyörimisnopeus voi olla vähintään 100 rpm. Pyörimisnopeuden ja toisen joustorakenteen kuormituksen avulla ei haluta kuitenkaan tuhota laitteen ominaisuutta väistää kuituflokkeja, vaan tämä ominaisuus säilyy. Joustorakenteen kuormitusta säädetään sakeuden funktiona siten, että sakeuden kasvaessa kuormitusta pienennetään ja päinvastoin.In the use of the device according to the invention, the load on the fibers is obtained by adjusting the load on the resilient structure and possibly also the other resilient structure and the speed of rotation of the device. As the device speed increases, the tangential force component to the balls increases, causing greater ball pressure against both the grooves of the body and the support member. The speed may be at least 100 rpm. However, with the speed of rotation and loading of the second elastic structure, it is not desired to destroy the property of the device to bypass the fiber flocs, but this property is retained. The load on the flexible structure is adjusted as a function of consistency so that, as the consistency increases, the load is reduced and vice versa.

Syötettävän kuitususpension sakeus voi olla esimerkiksi koivulla 2 %, kun taas esimerkiksi akasialla 1 %. Laitteessa käytettävä kuitususpension sakeus on välillä 0,5 - 8 %. Minimisakeuden on oltava riittävä, jotta kuidut eivät pääse väistämään kuulia. Syöttöpumpulla pyritään aikaansaamaan laitteen sisälle tulp-pavirtaus, jolloin kuidut saavat tasaisesti saman käsittelyn. Edullisesti keksinnön mukaisella laitteella jauhettavien kuitujen läpimitta on 5-30 pm, kun taas kuituflokkien koko luokka on kymmeniä mikrometrejä.For example, the consistency of the fiber suspension to be fed may be 2% for birch, whereas 1% for akac. The consistency of the fiber suspension used in the device is between 0.5 and 8%. The minimum consistency must be sufficient to prevent the fibers from getting into the ball. The feed pump aims to provide a Tulp flow inside the device, whereby the fibers are uniformly treated. Preferably, the apparatus of the invention has a diameter of 5 to 30 µm of fiber to be milled, whereas the size of the fiber block is tens of micrometers.

Keksinnön mukaisella laitteella jauhettaessa kuitususpension Schopper-Riegler-luku ei juurikaan muutu, sillä jauhatuksessa ei synny merkittävästi hienoainesta. Päästäkseen riittävän jauhatustulokseen kuitujen sisäisen fibrillaation osalta sama massa on ajettava niin monesti, jotta kuitu jää vähintään kerran litistyksiin kuulien ja tukielimen tai rungon väliin. Kierrä-tyskerroista voidaan käyttää myös nimitystä läpäisyarvo. Sakeudesta ja pyörimisnopeudesta riippuen riittävä läpäisyarvo vaihtelee yleisesti eri kuitulajien kuitususpensioiden välillä ja esimerkiksi koivukuiduilla läpäisyarvo voi olla 70, kun taas havupuilla 40.With the apparatus of the invention, the Schopper-Riegler number of the fiber suspension does not change much since no significant fines are produced during the milling. In order to achieve a sufficient grinding result for internal fiber fibrillation, the same mass must be run so many times that the fiber is trapped at least once between the balls and the supporting member or body. The recycling factors can also be referred to as the permeation value. Depending on the consistency and speed of rotation, a sufficient permeability value will generally vary between fiber suspensions of different types of fiber and, for example, birch fibers may have a permeability value of 70 and softwoods 40.

Erään sovellusmuodon mukaan tukielimen akselin radiaalisuun-taisella pinnalla voi olla virtauksen ohjauslevyjä, jotka ohjaavat kuitususpension virtausta tukielimen ohitse samalla pumpaten kuitususpensiota eteenpäin. Vaihtoehtoisesti ohjaus-levyt voivat olla myös tukielimen ulkokehällä tukielimen ja rungon vaipan välillä. Edullisesti ohjauslevyillä voidaan aikaansaada paineennosto, jolla voidaan esimerkiksi korvata ensimmäisen painelaakerin aikaansaama painehäviö tai toisen painelaakerin kohdalla oleva keskipakovoiman aiheuttama vastavoima.According to one embodiment, the radial surface of the axis of the support member may have flow baffles guiding the flow of the fiber suspension past the support member while pumping the fiber suspension forward. Alternatively, the guide plates may also be provided on the outer periphery of the support member between the support member and the housing shell. Advantageously, the baffles can provide a pressure boost which can, for example, compensate for the pressure drop caused by the first thrust bearing or the counter-force caused by centrifugal force at the second thrust bearing.

Keksinnön mukaista laitetta käytetään edullisesti paperitehtaalla esimerkiksi pyörrepuhdistuksen yhteydessä, pulpperi ja laimennuksen välissä tai lyhyessä kierrossa. Yllättäen laitetta voidaan käyttää myös selluloosan valmistuksessa pesujen laimennuksen, lajittelun laimennuksen sekä kuivatuskoneen lyhyen kierron yhteydessä, jossa on sopiva sakeus jauhatusta varten. Kuvissa 7 - 8k on esitetty esimerkkeinä keksinnön mukaisen laitteen mahdollisia sijoituskohteita prosessilinjalla. Myös muita sijoituskohteita voi olla laitteistosta riippuen. Kuvissa 8a - 8j on prosessivaiheet on esitettyinä laatikoina, joissa 90 on selluloosan keitto, 92 pesu, 94 valkaisu, 96 lajittelu, 96.1 karkealajittelu, 96.2 hienolajittelu, 98 happi-delignifikaatio, 100 keksinnön mukainen käsittely ja 104 sellun kuivauskoneen lyhyt kierto. Selluloosan valmistuksessa käsittely parantaa kemikaalien vaikutusta esimerkiksi valkaisussa pienentäen kemikaalikulutusta. Tämä johtuu kuidun P ja SI kerroksien irtoamisesta, joka mahdollistaa kemikaalien helpomman pääsyn kuitujen sisälle. Samalla kuitenkin käsittelyssä ei synny merkittävästi hienoainesta, joka lisäisi kemikaalien kulutusta. Keksinnön mukaisen laitteen käytön edellytys selluloosan valmistuksen yhteydessä on alle 5 kuiva-aineprosentin sakeus. Sellun pesun ja lajittelun yhteydessä massa laimennetaan tällaiseen sakeuteen, jolloin keksinnön mukaista laitetta on edullista käyttää näissä kohdissa prosessia. Myös valkaistun massan pesun yhteydessä laimennetaan massa pesuvaiheiden välissä riittävän alhaiseen sakeuteen laitteen hyödyntämiseen.The device according to the invention is preferably used in a paper mill, for example in connection with vortex cleaning, between pulper and dilution, or in a short cycle. Surprisingly, the device can also be used in the manufacture of cellulose with dilution of washes, sorting dilution, and short rotation of a drying machine with suitable consistency for grinding. Figures 7 to 8k show, by way of example, the possible locations of the device according to the invention on the process line. There may also be other investments depending on the equipment. Figures 8a-8j show process steps shown in boxes of 90 for cellulose cooking, 92 for washing, 94 for bleaching, 96 for sorting, 96.1 for coarse sorting, 96.2 for fine sorting, 98 for oxygen delignification, 100 for processing according to the invention and 104 for short pulp drying. In the production of cellulose, the treatment improves the effect of chemicals, for example, in bleaching, reducing chemical consumption. This is due to the peeling off of the P and SI layers of the fiber, which allows chemicals to enter the fibers more easily. At the same time, however, the processing does not produce any significant fines that would increase the consumption of chemicals. The condition for using the device according to the invention in the manufacture of cellulose is a consistency of less than 5% by dry weight. In pulp washing and sorting, the pulp is diluted to such a consistency, whereby the device according to the invention is preferably used at these points in the process. Also, when washing bleached pulp, the mass is diluted between the washing steps to a sufficiently low consistency to utilize the device.

Keksintöön kuulumattomana osana voidaan ajatella, että keksinnön mukaisen laitteen idea voidaan toteuttaa myös siten, että toinen joustoelin on toteutettu myös siten, että tukielin kiinnittyy akseliin akselin radiaalisuunnan suhteen kallistuksen sallivan nivelen avulla, joka nivel on puolestaan yhdistetty akseliin akselin aksiaalissuuntaisen liikkeen mahdollistavien kiilojen avulla. Tällöin saadaan aikaan sama joustoliike kuin säteit-täisien kaarevien boorien avulla.As part of the invention, it may be thought that the idea of the device according to the invention can also be realized by the fact that the second elastic member is also constructed so that the support member engages the shaft by means of a joint allowing the inclination of the shaft, which in turn is connected to the shaft by means of axial axial movement wedges. In this case, the same elastic movement is achieved by means of radially filled curved borons.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

1. Anordning för behandling av fibrer för framställning av en fiberbana (10) omfattar - en stomme (12) avgränsande inom sig ett utrymme (14) för fibrernas flöde, vilken stomme (12) omfattar två ändar (16) och en inre yta (18), - that the torsion body (20) anpassat medelst en Axel (22) in i stommen (12), flashes stödorgan (20) and från axeln (22) radialt utskjutande construktion, - Kulor (30) för att stöda nönda stödorgan (20) i stommen (12) och för behandling av fibrerna, - cirkelformiga spår (32) bildade i nämnda stommes (12) ändar (16) eller i stödorganet (20) eller bägge för att stöda nämnda kulorna (30) i axelns (22) längdriktning mellan stommen (12) och stödorganet (20), och - en flexkonstruktion (34) möjliggörande hos kulorna (30) en rörelse som väjer förerna för att utjämna trycket som riktas mot fibrerna, i vilken anordning (10) these stomme (12) and stödorgan (20) and anordnade roterande i förhållande till varandra coaxialt relativt such Axel (22), så att den ena av stommen (12) och stödorganet (20) roterar då den andra på pler eller bägge roterar, kännetecknad av att flex flexural construction (34) omfattar (34.1), som omfattar with the cirkelform spår (32) och nämnda Kulor (30), flashing första flexelement (34.1) nånda spår (32) och / eller nämnlig Kulor (30) kom anordnade att möjliggöra hos kulorna (30) en relativt spåret (32) förriktad begränsad rörelse, - ett andra flexelement (34.2), som är anordnat mellan nämnda stödorganet (20) och axeln (22) möjliggörande en ändring av vinceln mellö stödorganet (20) och axeln (22) för att utjämna botched mot fibrerna.

Apparatus for treating fibers for the manufacture of a fibrous web, the device (10) comprising: - a frame (12) limiting a space (14) for the flow of fibers, the frame (12) having two ends (16) and an inner surface (18), a circular support member (20) disposed within the body (12) by means of an axis (22), the support member (20) being a structure radially protruding from the shaft (22), - balls (30) for supporting said support member (20) to the body (12); - circumferential grooves (32) formed on ends (16) or support member (20) of said body (12) or both of said balls (30) for supporting axially (22) longitudinally between body (12) and support member (20), and ), allowing the balls (30) to move the fibers to deflect the pressure exerted on the fibers, wherein in said device (10) said body (12) and support member (20) are coaxially rotatable relative to said axis (22) characterized in that one of the body (12) and the support member (20) rotates with the other in place or both rotate, characterized in that the resilient structure (34) comprises: - a first resilient element (34.1) comprising said circumferential grooves (32) and said balls ( 30), wherein said grooves (32) and / or said balls (30) in the first resilient element (34.1) are arranged to allow limited transverse movement of the grooves (32) of the balls (30), - a second resilient element (34.2) arranged in said support member (34). 20) and the shaft (22) allowing a change in the angle between the support member (20) and the shaft (22) to equalize the pressure on the fibers.

Device according to Claim 1, characterized in that said circumferential grooves (32) have a width (w) greater than the diameter (d) of the balls (30) in order to allow limited movement of the balls (30) across the groove (32). Device according to Claim 1 or 2, characterized in that said second resilient element (34.2) is formed in connection with the support member (20) such that the support member (20) is attached to the shaft (22) by means of radially curved borons (76). (20) axial direction of motion and inclination, as well as torque transfer between the rotating shaft (22) and the supporting member (20). Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that said device (10) comprises a second resilient structure (36) for allowing elasticity between the body (12) and the support member (20) in the direction of the shaft (22). Apparatus according to claim 4, characterized in that said second resilient structure (36) comprises: - a support member (20) comprising two opposed flange plates (38) floating on the shaft (22) with respect to the length of the shaft (22), 78) arranged between the flange plates (38), limiting the sealed volume (80) between the flange plates (38), - the pressure medium assembly (82) arranged to pass through said step (22) to said sealed volume (80), and - the pressure medium source (84) (80) allowing limited flexibility of the flange plates (38) in the longitudinal direction of the shaft (22). SKYDDSKRAV

2. Anordning enligt skyddskrav 1, kännetecknad av att nämnda cirkelformiga spår (32) up to bredden (w) större än kulornas (30) diameter (d) för att möjliggöra en relativt spåret (32) tvärriktad begränsad rörelse hos kul.

3. Anordning enligt skyddskrav 1 eller 2, rotary encoder and flexion element (34.2) and förverkligat i samband med stödorganet (20), så att stödorganet (20) and medialst bågformiga Borer (76) fäst på axeln (22) möst på axeln (22) mö. (20) rörelse och lutning i axialriktningen samt en momentförflyttning mellan den roterande axeln (22) och stödorganet (20).

Anordning enligt något av skyddskraven 1-3, kännetecknad av att nämnda anordning (10) omfattar en andra flex-construct (36) för attle a flexibilitet i axelns (22) riktning mellan stommen (12) och stödorganet (20).

5. Anordning enligt skyddskrav 4, kännetecknad av att nämnda andra flexkonstruktion (36) omfattar - nämnda stödorgan (20), flash omfattar två mittemot varandra placerade flänsskivor (38) anordnade på axeln (22) flytande i förhål - tongue grooves (78) antsnord mange flange shells (38) astringent en mellan flanges (38) ants volym (80), - en tryckmediumstuts (82) anordnat att gå n n n nn n a n a nd Axel (22) till ntn tht volym (80), och - en tryckmedium källa (84) för matning av et trycksatt medium till volymen (80) möjliggörande flänsskivornas (38) begränsade flexibilitet i axelns (22) längdriktning.