FI56563C - Anordning foer framstaellning av massa pao mekanisk vaeg av traeflis - Google Patents

Description

[B] (1Ί) *^u U LUTUSJ U LKAISU R

Ma lj 1 ; utlAggningsskrift bobo3 C(45) Patentti myönnetty 11 C2 1930·

Patent meddelat ' (51) Kv.ik.*/it*tci.» D 21 B 1/14 SUOM I — FI N LAN D (21) Ptt«nttJh»k*mu» — Patentaraeiming 781278 (22) Htk*ml*pilvl — An*ttknlnj*d*g 2 5 . 0U. 7 8 * * (23) Atkupilvt — Glltighetsdag 25.0U.78 (41) Tullut julkiselta! — Bllvlt offentllg 26.10.79

Patentti- ja rekisterihallitus .... U1.., , . . ., .. , _ ^ \ , (44) NIhtSvIksIpanon ja kuuLlulkalaun pvm. —

Patent-och registerstyrelsen ' Ansölun utligd och utUkrlften publlcerad 31.10.79 ^ (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird pplorltet (71) Enso-Gutzeit Osakeyhtiö, Kanavaranta 1, 00l60 Helsinki l6,

Suomi-Finland(FI) (72) Jorma Surakka, Savonlinna, Suomi-Finland(FI) (5U) Laite massan valmistamiseksi mekaanisesti puuhakkeesta -

Anordning för framställning av massa p& mekanisk väg av träflis Tämä keksintö koskee laitetta massan valmistamiseksi mekaanisesti puuhakkeesta, jota syöttölaitteella tuodaan vasten hiontapinnalla varustettuja kiekkoja, jotka aikaansaavat puuhakkeeseen edestakaisin tapahtuvan hiontaliikkeen, jonka ansiosta kuidut irtoavat puusta syöttölaitteen rajoittamassa hiontavyöhykkeessä.

Paperiteollisuudessa valmistetaan massaa mekaanisesti suuria määriä erityisesti sanomalehtipaperin raaka-aineeksi. Käytössä on lähinnä kaksi menetelmää, hiontamenetelmä ja termomekaaninen kuidutus (Thermomecha-nical Pulping (TMP). Hiontamenetelmässä puupölli painetaan hiovaa keraamista pintaa vasten, jolloin pinnan tykyttävä ja hiova vaikutus irroittavat kuituja puusta. TMP-menetelmässä puuraaka-aine hakkeen muodossa höyrytetään ja höyryn paineessa (tavallisesti 200-300 kPa) viedään kahden vastakkain olevan tasökiekon väliin. Kiekot pyörivät toisiinsa nähden joko vastakkaisiin suuntiin tai siten, että toinen kiekko pyörii ja toinen on kiinteä. Kiekkojen pinta on hammastettu ja karkea ja hake hajoaa kuiduiksi kulkiessaan kiekkojen välistä.

Hionta tuottaa lujuusarvoltaan huonompaa massaa kuin TMP, mutta tarvitsee vähemmän energiaa prosessiin, n. 4 MJ/kg, kuri TMP käyttää n. 6 MJ/kg.

2 66563

Koska massan vuosituotanto on suuri, miljoonia tonneja/vuosi, on voimakkaasti yritetty kehittää massanvalmistusmenetelmiä, joita hyväksi käyttäen saataisiin hyvää massaa pienellä energiankulutuksella.

Mm. Pulp and Paper Research Institute of Canada (PPRIC) on tutkimuksissaan todennut, että puusta mekaanisesti voidaan valmistaa paperinvalmistukseen erittäin hyvin soveltuvaa massaa hiomalla puun pintaa edestakaisella liikkeellä (selvitetty mm. PPRIC:n julkaisussa Trend v. 66). Hiovan pinnan pinnanmuodolla ei ole kovin spesifisiä vaatimuksia, sillä mekanismin perustana on, että hiova pinta irroittaa kuituja ja aiheuttaa lisäksi sen, että puun pintaan jää toisesta päästään kiinni kuituja. Kun hiovan pinnan kulkusuunta vaihtuu, irronneet kuidut tarttuvat päistään puun pinnassa kiinni oleviin kuituihin vetäen ne irti, ja nämä irronneet kuidut aikaansaavat uusia toisesta päästään irti olevia kuituja. Näin ollen ko. prosessissa hiovan pinnan ja puun pinnan välissä olevat kuidut, eikä niinkään hiovan kappaleen pinta, toimivat välikappaleena puun kuiduttamisessa.

Tutkimuksessa todettiin edelleen, että jos hiova pinta liikkuu koko ajan samaan suuntaan, mainittu prosessi ei tapahdu, sillä puun pinnalla kiinni olevat kuidut kampautuvat kulkusuuntaan, eivätkä hiovan pinnan irroittamat kuidut sotkeudu niihin. Kuidut irtoavat näin ollen vain hiovan pinnan hiontavaikutuksella, kuten yleisesti käytössä olevissa hiontaprosessissa. Massan laatu on tällöin paljon huonompi ja energiankulutus suurempi.

Koska pienellä energiankulutuksella valmistetun hyvän laadun omaavan kuitumassan taloudellinen merkitys on erittäin suuri, koetettiin Instituutissa kehittää laite, jolla teollisessa mittakaavassa voitaisiin tuottaa mainittua massaa. Suomalaisessa patentissa 427&1 on kuvattu joitakin ko. periaatteen mukaan toimivia laitteita, mutta niihin ei sisälly yhtään, jolla voidaan saavuttaa tuotantokapasiteetti, jolla on taloudellista merkitystä. Mainitussa PPRIC:n julkaisussa Trend todetaankin, että prosessin laitetoteutukseen ei yrityksistä huolimatta päästy.

Edellä oleva keksintö perustuu yllä esitettyyn menetelmään ja sen tarkoituksena on aikaansaada yksinkertainen laite menetelmän toteuttamiseksi .

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaista laitetta kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti piirustuksilla, jolloin kuvassa 1 on esitetty pystyleikkauksena eräs edullinen suoritusmuoto keksinnön mukaisesta laitteesta, kuva 2 esittää kuvan 1 laitetta päältä katsottuna viivan II-II suuntaan, kuva 3 3 56563 esittää kuvan 1 viivan III-III suuntaan katsottua päällyskuvantoa ja kuva 4 esittää kuvan 1 pitkin viivaa IV-IV otettua poikkileikkausta.

Kuvan 1 mukaisesti laitteeseen kuuluu sopivimmin betonista tehtyyn alustaan kiinnitetty pystysuora runkoputki 1, jonka yläpäässä on kiinteä, vaakasuoralla hiontapinnalla varustettu kiekko 2, jossa on kuvan 2 mukaisesti 6 yhtä suurta reikää 3, jotka ulottuvat lähelle kiekon 2 ulkokehää ja joiden keskipisteet sijaitsevat kiekon 2 kehäympyrän kanssa samankeskisen ympyrän kehällä. Reikiin 3 on pienellä välyksellä sijoitettu pyörivät kiekot 4, jotka on varustettu kiekon 2 yläpinnan tasoon ulottuvalla hiontakerroksellä 5, joka voi olla karheata metallista tai keraamista ainetta.

Kuvan 1 ja 4 mukaisesti pyörivien kiekkojen 4 akselit 6 on kiekon 2 kehän suunnassa vuorotellen yhdistetty alustaan tuettuihin pystyasentoisiin moottoreihin 7 ja laakeripesiin 8. Kullakin moottoriin 7 kytketyllä akselilla 6 on vaakasuora hammas pyörä 9, joka on kosketuksissa kuvassa 4 myötäpäivään seuraavan kiekon 4 akselilla 6 olevan läpimitaltaan yhtä suuren hammaspyörän 10 kanssa, niin että kunkin moottorin 7 omalle pyörivälle kiekolleen 4 siirtämä pyörintäliike siirtyy kehänopeu-deltaan yhtä suurena, mutta vastakkaissuuntaisena seuraavalle kiekolle 4, joka on akselinsa 6 varassa kiinni laakeripesässä 8.

Kuvan 1 ja 3 mukaisesti muodostuu puuhakkeen hiontavyöhyke kahden ylä-ja alapäästään avoimen samankeskeisen sylinterin 11 ja 12 välisestä, rengastilasta 13. Sylinteri 11, jonka akseli yhtyy runkoputken 1 akseliin, on sisäpinnastaan lähtevillä säteittäisillä rivoilla 14 kiinnitetty runjfeoputken 1 yläosaan kiinnitettyä putkiuloketta 15 ympäröivään laakeripesään 16, jossa olevan laakerin 17 välityksellä sylinteri 11 pääsee pyörimään runkoputken 1 suhteen.

Sylinteri 11 on ulkopinnastaan kiinnitetty sylinterin 12 sisäpintaan säteittäsillä vaakasuorilla lattaraudoilla 18, joiden lappeet ovat pystysuoraan. Sylinteri 12 on puolestaan ulkopinnastaan kiinnitetty vaakasuorin säteittäisin kiinnitysvarsin 19 ulkopuolisella hammastuksella varustettuun kehään 20, jota käyttää hammsapyörän 21 välityksellä moottori 22.

Runkoputken 1 ulokkeen 15 yläpäähän on kiinnitetty radiaalisesti ja vinosti ylöspäin suunnatut laakeripesät 23, joihin on laakeroitu kuvan 2 mukaisesti 7 kartiorullaa 24 kukin omalle akselilleen 25, jotka on ulommasta päästään tuettu laakerilla 26 kiinteään seinään (kiinnitys esitetty kaaviollisesti kuvassa 1, mutta selvyyden vuoksi jätetty kuvasta 2 pois). Akselit 25 on asetettu sellaiseen kaltevuuteen, että kartiorullat 24 painavat koko sivuviivansa pituudelta rengastilassa olevaa puuhaketta pyöriessään akselinsa 25 ympäri. Kuvien 1 ja 2 4 56563 mukaisesti rullat 24 on varustettu tiettyyn kaltevuuteen asetetuin laakerein 23, 26, jolloin rullien 24 puuhakkeeseen aikaansaamaa puristusta ei voida säätää. Selvää kuitenkin on, että laakerit 23 voidaan kiinnittää nivelillä ulokkeeseen 15', jolloin akselien 25 kaltevuutta voidaan sopivalla mekanismilla muuttaa, niin että saadaan aikaan kartio-rullien 25 puristusvoiman säätö eri hiontaolosuhteita vastaavaksi.

Kuvan 1 ja 2 mukaisesti laite on varustettu puuhakkeen kuljetinlaitteella, johon kuuluu vaakasuora putki 27, jonka sisällä pyörivä kuljetinruu-vi 28 tuo puuhakkeen pystykouruun 29, josta se jaetaan rengastilaan 13.

Keksinnön mukainen laite toimii seuraavalla tavalla:

Kuidutettava hake tuodaan kuljetinruuvilla 28 pystykourun 29 yläosaan, josta se saa vapaasti pudota rengastilan 13 pohjalla olevaa kiekkoa 4 vasten. Kuvan 4 mukaisesti tätä äärimmäisenä vasemmalla olevaa kiekkoa pyöritetään moottorilla 7 akselin 6 ympäri myötäpäivään. Puuhaketta hiovat kiekot 4 on varustettu hiontakerroksella 5, joka voi olla normaalia hiomakiveä vastaavaa keraamista ainetta tai myöskin karhennettua metallia. Hiontakerros 5 osaksi irroittaa kuituja lastuista, joiden koko näin pienenee. Osaksi lastujen pintaan jää toisesta päästään kiinni olevia kuituja, jotka kiekon 4 pyörimisliikkeen ansiosta kampau-tuvat kiekon pyörimissuuntaan. Irronneet kuidut joutuvat kiekon 4 pyöriessä heti kiekon 4 pinnalta rengastilan 13 ulkopuolelle, sillä rengas-tilan 13 ulkoseinämän muodostava ulompi sylinteri 12 kulkee kiekkojen 4 keskipisteitten kautta (kuva 1 ja 3). Näiltä rengastilan 13 ulkopuolisilta kiekkojen 4 pinnoilta irronneet kuidut poistetaan esim. vesisuihkuja käyttäen.

Kooltaan pienentyneitä lastuja siirretään rengastilassa 13 eteenpäin myötäpäivään seuraavalle kiekolle pyörivien sylinterien 11 ja 12 avulla, joita yhdistää rengastilassa 13 suhteellisen lähellä hiontakerrosta 5 olevat säteittäiset lattaraudat 18, jotka ottavat "hiontakerroksen 5 lähellä olevat lastut mukaansa. Lattaraudat 18 jättävät väliinsä lokerot, joissa olevat lastut siirtyvät kerralla eteenpäin seuraavan kiekon 4 kohdalle. Kun tämän kiekon pyörimissuunta on edellisen kiekon pyörimissuunnalle vastakkainen kuvan 4 mukaisesti sen takia, että tämän kiekon akselilla 6 olevaa hammaspyörää 10 pyörittää moottorin 7’ akselilla 6 oleva hammaspyörä 9, saadaan aikaan keksinnön perusajatuksen mukainen vastakkaissuuntainen hiontaliike, jonka on todettu olevan edullinen kuidutuksen energian kulutuksen kannalta.

Claims (9)

1. Laite massan valmistamiseksi mekaanisesti puuhakkeesta, jota rengas-tilan (13) käsittävällä syöttölaitteella tuodaan vasten kiekkoja (4), jotka kohdistavat puuhakkeeseen suuntaansa muuttavia hiontavoimia, joiden ansiosta hake hiertyy kuiduiksi tunnettu siitä, että puuhake painetaan syöttölaitteen rajoittamassa rengastilassa (13) vasten hiontakerroksella (5) varustettuja, pystyakseliensa (6) ympäri pyöriviä tasokiekkojä (4), jotka parittain vastakkaisiin suuntiin pyöriessään aikaansaavat hakkeeseen edestakaisin vaikuttavia hiontavoimia hakkeen siirtyessä rengastilassa (13) kiekolta (4) toiselle. 6 56563

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että kiekkojen (4) hiontakerros (5) on keraamista ainetta tai karhennettua metallia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite tunnettu siitä, että syöttölaitteen muodostavat samankeskiset, väliinsä rengastilan (13) jättävät sylinterit (11, 12), jotka ovat sisäpuolelta yhdistetyt toisiinsa lastuja siirtävillä säteittäisillä lattaraudoilla (18) ja joista sylinteri (12) on ulkopuolelta kiinnitetty varsilla (19) syöttölaitetta pyörittävään hammaskehään (20).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite tunnettu siitä, että rengastilassa (13) olevaa haketta painetaan vasten kiekkoja (4) kartiorullilla (24).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite tunnettu siitä, että sylinteri (12) ulottuu puoliksi kiekkojen (4) pinta-alalle.

5 $6563 Myötäpäivään seuraavan kiekon 4 pyörintäliike on asetettu sitä pyörittävän moottorin 7 pyörintäsuunnalla jälleen vastakkaissuuntaiseksi edellisen kiekon pyörimissuunnalle ja kun tämän kiekon 4 akselilla 6 oleva hammaspyörä 9 on kosketuksissa sitä seuraavan, vapaasti laakerissaan 8 pyörivällä akselilla 6 olevan hammaspyörän 10 kanssa, saa tällä akselilla 6 oleva kiekko 4 jälleen vastakkaissuuntaisen pyörimissuunnin. Näin rengastilassa 13 kiertävään hakkeeseen kohdistuu joka toisen kiekon 4 kohdalla samansuuntainen hiomaliike. Sen lisäksi, että keksinnön mukaisessa laitteessa kuidutuksen energian kulutus on pienempi kuin normaalissa TMP-prosessissa, saavutetaan myöskin muita etuja. Kun rengastila 13 on joka hetki täynnä hiottavia lastuja, pääsee hiontakerroksessa pinnalla 5 syntyvä höyry heti yläpuolella oleviin lastuihin, jotka hyöryn ansiosta pehmenevät. Myöskin lastujen kosteus tulee optimaaliseksi hiontatapahtumaa silmällä pitäen. Koska lastujen höyryttyminen tapahtuu välittömästi hiontakerroksessa, ei tarvita lastujen esihöyrytystä, mikä vaatisi paineenalaisen konstruktion. Keksintö ei ole rajoitettu yllä olevaan selityksen mukaiseen suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan munnnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä rengastila 13 saattaa ulottua kiekkojen 4 koko pinta-alalle ja se saattaa myöskin olla varustettu väliseinällä, jolloin rengas-tila jakautuu kahteen eri osaan, joissa olevaa puuhaketta painetaan kiekkoja 4 vasten omilla toisistaan erillään olevilla kartiorullilla 24, joita siis on sijoitettu kullekin akselille 25 kaksi peräkkäin.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite tunnettu siitä, että sylinteri (12) ulottuu kiekkojen (4) koko pinnalle.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite tunnettu siitä, että sylinterien (11, 12) välissä on niiden kanssa samankeskinen väliseinä, jolloin eri osissa rengastilaa (13) olevaa haketta painetaan kiekkoja (4) vastaan samoilla akseleila (25) olevilla toisistaan erillisillä kartiorullilla (24).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laite t u n e t t u siitä, että kiekot (4) on sijoitettu kiinteään kiekkoon (2) sijoitettuihin reikiin (3).

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että sylinterien (11, 12) kiertosuunnassa joka toista kiekkoa (4) pyörittää moottori (17) , jonka akselilla (6) oleva hammaspyörä (9) on kosketuksissa kiertosuunnassa seuraavan kiekon (4) akselilla (6) olevan hammaspyörän (10) kanssa. 7 S6563