FI58798B - Anordning foer mekanisk bearbetning av fibersuspensioner medelst knivar - Google Patents

Description

RISP^l FBI /««.KUULUTUSJULKAISU cftTOQ

JBa lBJ C") UTLÄCGNINOSSKRIFT OO/yO

mR C Patentti myönnetty 10 04 19S1

Patent eeddelat y (51) k».iic?/Iik.ci. 3 D 21 D 1/00 SUOM I — FI N LAN D (21) Ρ»*·*«Μ>·Ι«·ιη*» — HtMtamWming 771771 (22) HakwnMpUvl —AiwMcnlngad^ 03*06.77 '** * (23) AlkupUvt—Glklgh*t»dt| 03-06.77 (41) Tullut JulklMkal — Bllvlt offumllg 0U. 12.78

Paten* och ragietaratyr^Mn ' ' Antofcan utiagdodi utUkrtft·»! public·™* 31.12.80 (32)(33)(31) Pyydetty «woMc·*· —Ufinf prtorkat (71) Vyskumny ustav papieru a celulözy, LamaÖska 3, 890 20 Bratislava, Täekkoslovakia-Tj eckoslovakien(CS) (72) Artur Pavelka, Bratislava, Jaroslav Hruska, Bratislava, TSekkoslovakia-Tj eckoslovakien(CS) (7k) Oy Roister Ab (5M Laite kuitususpensioiden käsittelemiseksi mekaanisesti veitsien avulla - Anordning för mekanisk bearbetning av fibersuspensioner medelst knivar

Keksinnön kohteena on laite kuitususpension käsittelemiseksi kahden vastakkain sovitetun tasaisilla pinnoilla tai kartiopinnoil-la olevien veitsijärjestelmien avulla, jossa ainakin yksi veitsistä toiminnassa ollessaan suorittaa pyörimisliikettä ja jossa vähintään yhden järjestelmän veitset ainakin suurimman halkaisijan alueella^ on sovitettu ryhmiin ja ryhmät mahdollisesti lohkoihin, jotka on erotettu toisistaan suspensiota varten tarkoitetulla jakelukanavilla, jolloin lohkossa tai myöskin ryhmässä olevat veitset ovat keskenään yhdensuuntaiset ja työkontaktin aikana sijaitsevat vastakkaisten yhdessä työskentelevien veitsien kanssa sellaisessa asemassa, että toisen järjestelmän veitsen särmä muodostaa vastakkaisen järjestelmän veitsen särmän kanssa risteyskohdassa tavallisesti käytetyn terävän 3°-90°:n kulman .

Kaikille nykyisille veitsillä varustetuille jauhatuslaitteille on tunnusomaista, että roottorin kehänopeuden vektorin komponentit, jotka syntyvät jakamalla roottorin kehänopeuden vektori staattorin 58798 veitsenreunojen suuntaan ja roottorin veitsenreunojen suuntaan, ovat toisiinsa nähden suuruudeltaan sellaiset, että roottorikomponentin suhde staattorikomponenttiin on 1-1,4, enimmäkseen kuitenkin 1-1,2.

Tästä seuraa, että staattorin ja roottorin veitsien välillä syntyy ainoastaan vähäistä suhteellista liikettä kunkin veitsen reunan suunnassa, siis ainoastaan vähäistä tangentiaali- tai leikkuulii-kettä. Kysymyksessä on pikemminkin isku, jolloin kuiduilla on suhteellisen lyhytaikainen kosketus veitsenreunojen kanssa ja tämä liike täytyy suorittaa voimakkaasti, jotta sen toiminta tulee suoritetuksi.

Veitsien nykyisillä rakenteellisilla sovitelmilla on edelleen se epäkohta, että yksittäisten veitsien väliset urat toimivat suuren kuljetustehon omaavan keskipakopumpun kanavina, mikä merkitsee kuitujen käsittelemiseksi työtä, joka ei tuota .'.mitään hyötyä ja siten merkitsee ylimääräistä työtä laitteelle.

Mainitut epäkohdat poistetaan suuressa määrin keksinnön mukaisella laitteella, jolle on ominaista, että veitsien kohtaamiskulman kyljet, jotka toisen järjestelmän veitset yhtäältä ja vastakkaisen järjestelmän veitset toisaalta muodostavat, on siten sovitettu, että toisen järjestelmän jokainen veitsi, kun kyseessä on tasokiekkoveitse' muodostaa 50°-75°:n terävän kulman kiekon geometrisen keskipisteen ja keskustaa lähempänä olevan veitsen päätepisteen kautta viedyn suoran kanssa ja jokainen vastakkaisen järjestelmän kanssa työskentelevä veitsi tällöin muodostaa veitsien kohtaamiskulman toisen kyljen edell/ esitetyllä tavanomaisella 3°-90°:n alueella, tai että jokainen toisen järjestelmän veitsi, kun kyseessä on kartioveitset, muodostaa 50°-70°: eeri kulman pinnan suuntaisen suoran kanssa ja jokainen vastakkaisen järjestelmän karissa työskentelevä veitsi tällöin muodostaa veitsien kohtaamiskulman toisen kyljen tavanomaisella 3°-90°:n alueella, ja että veitsien etäisyys toisistaan on edullisesti 0,1-1,5 mm.

On mahdollista kokein osoittaa ja laitetta käytettäessä on osoi tautunut todeksi, että keksinnön mukainen veitsisarja kykenee fib-rillointisuoritusmuotona saavuttamaan energiankulutuksen, joka on alle 6 kWh/t. Tämä merkitsee ainakin 25 %'.n säästöä jauhatusenergiassa jauhatuslaitteiden nykyiseen kulutukseen verrattuna. Veitsisarjalla on käyttökierrosluvun ollessa 1000/min. nk. energian loiskulutus, jok on noin 15 % jauhatuslaitteeseen tuodusta tehosta (maksimaalisella kuormituksella), mikä on likimain puolet nykyisiin päätyjauhatuslait-teisiin verrattuna. Käyttökokeissa todettiin, että keksinnön mukaise] la veitsisarjalla varustetun laitteen käyttämiseksi riittää käyttö-sähkömoottori, jonka teho on noin 60 % tähänastisten käyttöyksiköiden tehosta. Paperiteollisuuden tiettyä ohjelmaa varten käytettäessä tämä säästää enemmän kuin 10 miljoonaa kWh sähköenergiaa vuodessa. Kok· 3 58798 alalla käytettäessä se merkitsee jopa muutamien kymmenien miljoonien kWh:ien säästöä vuodessa.

Keksinnön mukaisen laitteen lisäetuna on rauhallinen käynti. Veitsisarjän melutaso vastaa jauhettaessa nykyisten käyttösähkö-moottorien melutasoa. Olemassa olevien jauhatuslaitteiden synnyttämä melu on oleellisesti suurempi.

Rakenneperiaate tekee mahdolliseksi käyttää hyväksi jauhatus-elimien keksinnön mukaista sovittamista sekä fibrillointi- että myös universaali- ja lyhennysvaikutusta varten.

Kuitujen käsittelyn laatu vastaa keksinnön mukaisessa laitteessa nykyistä huippusuoritusta. Jauhamisasteen ja tulokseksi saatujen mekaanisten ominaisuuksien välinen suhde on ainakin nykyisellä tasolla. Vähäinen ammennusvaikutus huomioonottaen voidaan veitsi-sai ja varustaa huomattavasti korkeammilla veitsillä kuin tähän asti, mikä myötävaikuttaa veitsisarjän eliniän pitenemiseen.

Keksinnön mukaista veitsisarjaa voidaan edullisesti käyttää myös kerätyn jätepaperin regeneraatiojauhamista varten, jolloin vähäisellä energiankulutuksella (noin 3 kWh/t) aikaansaadaan tämän sekundäärisen kuituaineen hyvä laatu (parhaimmillaan on seurauksena nollakuitujen erottuminen).

Veitsisarjan rakenne mahdollistaa myös sen käytön paperivesi-liemen tiheyden ollessa suuri, kaksinkertainen nykyään käytettyyn verrattuna, joten energiankulutus laskee edelleen 30-40 %.

Keksinnön mukaista veitsisarjaa valmistettaessa on mahdollista käyttää nykyaikaisinta ja halpaa valuteknologiaa, mutta paras tulos saavutetaan kuitenkin valmistettaessa fibrillointiveitsi-sarja elektrolyyttisellä ja lastuavalla työstöllä tai valamalla veitset bitumisiin tai muihin sopiviin tekoaineisiin.

Keksinnön mukaisen veitsisarjan suurempi jauhamisteho mah- # dollistaa samanaikaisesti jauhamisyksikköjen lukumäärän alentamisen valmistusketjussa paperimassan esikäsittelemiseksi ja se merkitsee siten myös säästöä hankintakustannuksissa.

Rakennetta voidaan periaatteessa käyttää sekä kiekkomyllyis-sä että myös kartiomyllyissä.

Keksinnön mukaisen veitsisarjan esimerkkejä on esitetty oheisessa piirustuksessa, jossa kuvio 1 esittää vektorikaaviota, jossa roottorin kehänopeus V jaetaan komponenteiksi staattori- ja roottoriveitsien suunnassa.

Kuviot 2A ja 2B esittävät veitsisarjasektoreita, jolloin veitsiryhmien väliset veitsenreunat ja raot ovat yhdensuuntaiset, 58798 kuvio 2C esittää veitsien osaleikkausta.

Kuviot 3A ja 3B esittävät veitsisarjasektoreita veitsenreuno-jen ollessa yhdensuuntaiset eri veitsiryhmissä , jolloin jokainen veitsiryhrr.ä muodostaa saman kulman säteensuuntaan nähden.

Kuviot 4A ja 4B esittävät veitsisarjasektoreita, jolloin veitsien veitsenreunat ovat yhdensuuntaiset ja veitsiryhmien välillä on rakoja, jotka ovat vinossa veitsenreunojen suuntaa vastaan, kuvio 4C esittää veitsien osaleikkausta.

Kuviot 5A ja 5B esittävät veitsisarjasektoreita, joissa veitsenreunat ovat päättömiä tässä tapauksessa ympyränmuotoisia vextsiryhmien välisten rakojen ollessa yhdensuuntaiset.

Kuvio 6 on lopuksi kuitususpensiota varten tarkoitetun kiekko-jauhatuskoneen kaavamainen kuva pitkittäisleikkauksena, jossa voidaan käyttää keksinnön mukaista veitsisarjaa.

Kuviossa 6 on esitetty kaavamaisesti kiekkomylly, jossa voidaan käyttää keksinnön mukaista ve;i tsisar jaa. Koteloon 1 on laakeroitu kiertyvä ja aksiaalisesta siirrettävissä oleva akseli 2, joka kannattaa roottoria 3, joka sijaitsee kiekkomyllyn työtilassa 5. Roottori 3 käsittää vaihdettavan roottoriveitsisarjän 4, joka muodostuu yhdestä tai useammasta osasta, jotka sisältävät kulloinkin useita veitsiryhmiä, joissa yksittäisissä ryhmissä olevat veitset on sovitettu geometrisesta yhdenmukaisesti. Työtila 5 on suljettu liikkumattoman tai aksiaalisesti siirtyvän kannen 6 avulla, joka yhdessä liikkumattoman, mutta kuitenkin vaihdettavan staattori-veitsisarjan 7 kanssa muodostaa koneen työosan staattorin. Samoin kuin roottoriveitsisarja 4 on myös staattoriveitsisarja 7 tehty yhdestä tai useammasta osasta, joissa on useita veitsiryhmiä, jolloin yksittäisissä ryhmissä olevat veitset on sovitettu geometrisesta yhdenmukaisesti. Staattoriveitsisarjän 7 ja roottoriveitsisar jän 4 välissä on työrako 8, jossa kuituaineen varsinainen käsittely tapahtuu veitsien reunojen ja pintojen avulla, jotka kulkevat toistensa ohi. Kuituaine tuodaan vesisuspensiona sisäänmeno-aukon 9 kautta ja kuljettuaan roottoriveitsisarjan 4, staattori-veitsisarjan 7 ja työraon 8 läpi se poistuu koneesta ulostuloau-kon 10 kautta.

Keksinnön mukainen laite toimii samoin kuin useimmat olemassa olevat jauhatuskoneet kuituihin kohdistuvan veitsien mekaanisen 5 58798 vaikutusperiaatteen mukaisesti, jotka kuidut tulevat kosketukseen veitsien kanssa. Tällöin kuidut murskautuvat, hankautuvat pinnaltaan rikki, repeytyvät ja leikkautuvat staattorissa (liikkumattomassa osassa) ja roottorissa (kiertyvässä osassa) olevien veitsien molemminpuolisen toistensa ohi kulkemisen vuoksi, jolloin staattorin ja roottorin veitsien välinen etäisyys niiden kotitaarnishetkollä on niin pieni, että selluloosa- ja puukuidut tulevat käsitellyiksi edellä mainitulla tavalla.

Kaikille olemassa oleville jauhatusveitsisarjoille on tunnusomaista (katso kuvio 1), että kehänopeuden vektorin v komponentit v^ ja v , jotka syntyvät roottorin kehänopeuden vektoria jaettaessa staattoriveitsien ja roottoriveitsien reunojen suunnassa niiden kohdatessa, ovat suuruudeltaan suhteessa v : v =1-1,4, enimmäk-seen kuitenkin 1 -1,2.

Tästä seuraa, että staattorin ja roottorin veitsien välillä tapahtuu ainoastaan vähäistä suhteellista liikettä yhden veitsen reunan suunnassa, siis ainoastaan vähäistä tangentiaali- tai leikkaus liikettä. Kysymyksessä on pikemminkin iskuliike.

Sitä vastoin on tunnusomaista keksinnön mukaiselle laitteelle, joka on tarkoitettu ennen kaikkea fibrillointivaikutusta varten kuituja käsiteltäessä ja joka eroaa tähä nastisista laitteista se, että veitsisarja on suunniteltu työtapaa varten jossa tämä suhde on suurempi eli v : v on 1,5 - 3. Siten syntyy oleel- V s linen molemminpuolinen veitsien tangentiaaliliike yhden reunan suunnassa eli seuraa suurempi tehoinen kuitujen ulkopuolinen hajoittaminen ja sisäpuolinen plastisointi (sisäinen fibrillointi) vaatimatta kuitenkaan suurempaa tehoa.

Nykyisten ja keksinnön mukaisten veitsisarjojen eron lisä-tunnusmerkkinä on roottorin kehänopeuden vektorin v ja roottorin veitsenreunan v^ suunnan välinen hyvin terävä kulma ^ . Tämä kulma on 0 - 45 , edullisesti 10-20 . Siten saadaan aikaan veitsisarjun vähäinen ammennusvaikutus ja siten myös myllyn vähäinen nk. lois-teho myös korkeammilla käyttökierrosluvuilla, esim. kierrosluvun ollessa 1500 minuutissa veitsisarjalla, jonka halkaisija on 500 mm. Sitä paitsi pitenee kuitujen viipymisaika veitsisarjassa, läpikul-kutie on pitempi, siten myös kuitujen kosketuskertojen lukumäärä veitsien reunojen ja pintojen kanssa lisääntyy niiden läpikulun 6 58798 aikana, siten kohoaa jauhamiateho ja kuitujen käsittely on tasaisempaa, koska viipymisajan ollessa pitempi on vähemmän todennäköistä, että kuidut kulkevat käsittelemättöminä myllyn läpi.

Keksinnön mukaisella laitteella, joka on tarkoitettu erityisesti suurta lyhennysvaikutus ta varten kuituja käsiteltäessä, siis kuitujen katkaisemista varten, pysyy suhde v ja vr. kyseessä olevassa suoritusmuodossa lähellä arvoa 1, mutta sillä on kuitenkin muita tunnusomaisia etuja, jotka seuraavat roottorin kehanopeuden suunnan ja roottorin veitsenreunan välisestä mainitusta terävästä kulmasta, nimittäin vähäinen loisteho ja kuitujen pitkä läpikulku-tie .

Keksinnön mukaisen laitteen eräänä edullisena, mutta ei kuitenkaan rakenteen kannalta oleellisena uutena lisätunnusmerkkinä on veitsien sovittaminen ryhmiin S ympyränsektoriin, mikä on esitetty oheisen piirustuksen kuviossa 2. Yhdessä sektorissa ovat veitset edullisesti keskenään yhdensuuntaisesti. Vuorotellen olevat muutamat pienemmät raot ja yksi suurempi rako muodostavat veit siryhmät. vhden ryhmän yhdensuuntaisten veitsien väliset raot toimivat ennenkaikkea veitsien reunojen muodostamiseksi eikä suspension kuljettamiseksi veitsisarjan läpi.

Kuviot 2-5 esittävät muutamia keksinnön mukaisen laitteen suoritusesimerkkejä.

Esimerkki 1

Kuviot 2A ja 2B esittävät keksinnön mukaisen veitsisarjan yhtä osaa, kuvio 2A roottoria ja kuvio 2B staattoria varten. Koska veitset kussakin sektorissa ovat keskenään yhdensuuntaiset, on iastunirrotusteknologiaa käytettäessä edullista jakaa veitsi-sarjat sektoreihin ck ja työstää jokaista sektoria erillisesti ryhmätyökalun avulla. Jokainen sektori kiinnitetään tällöin erikseen staattori- tai roottorilevylle tai kartiolle edullisesti yhdellä tai useammalla ruuvilla veitsisarjan takasivulta.

Rako R toimii suspension jakamiseksi veitsiryhmien S ja veitsisektorien <Λ väliin ja niiden mitat vastaavat säännöllisesti rakojen M mittoja, jotka erottavat yksittäiset veitsiryhmät b. Raot M muodostavat suspension pääjakelukanavat sen kulkiessa veitsisar-jojen läpi. Suspensio virtaa myös osittain kunkin ryhmän veitsien välissä olevien rakojen H kautta, ennen kaikkea veitsis,irja tyypin 7 58798 yhteydessä, joka on aikaansaatu valamalla ja on tarkoitettu lyhennys jauhatusvaikutusta varten ja näistä syötetään suspensiokalvoa, joka muodostuu staattorin ja roottorin veitsien välissä. Veitsien välinen etäisyys H on 0,3 - 6 mm, fibrillointiveitsisarjaa varten se on edullisesti 1 mm. Veitsien leveys T valitaan mahdol1isimman pieneksi, koska tämä toiminnallisesti ei ole juuri ratkaiseva mitta ja se on 0,1 - 2,5 mm, edullisesti 1 - 1,5 mrn.

Staattori- ja roottoriveitset muodostavat keskenään kulloistenkin teknologisten tarpeiden mukaisesti kulman, joka on 0-65°, fibrillointiveitsisarjassa edullisesti 15-45° siitä kohdasta riippuvaisesti, mistä mittaus suoritetaan.

Veitsisektorit valitaan edullisesti yhtä suuriksi.

Esimerkki 2

Kuvioissa 3A ja 3B on keksinnön mukaisen veitsisarjan osa esitetty suoritusmuotona A roottoria ja suoritusmuotona B staatto-ria varten veitsiryhmien S ympyränmuotoista sovitelmaa varten.

Veitsiryhmien S väliset raot eivät silloin muodostu yhdensuuntaisista, vaan toisiinsa nähden kaltevista veitsiryhmistä S, jotka rajoittavat niitä, jolloin rakojen leveys on . Veitsiryhmän S

veitset ovat edullisesti yhdensuuntaiset.

Leveyden v omaavalla ympyrärenkaalla on edullisesti eri leveys v1, v? - vn, jolloin v1 on pienempi kuin v?, jne. Veitsien kaltevuuskulma staattorin ja roottorin koko ympyrärenkaalla on edullisesti sama.

Ympyrärengasrako toimii suspension jakamiseksi ja se on 3-15 mm koneen suuruuden mukaan.

Esimerkki 3

Keksinnön mukaisen laitteen eräs suoritusmuoto on veitsien segmentinmuotoinen sovitelma, kuten kuviossa 2B on esitetty, sillä erolla, että staattoriveitsisarjassa on vähemmän kuljetusrakoja M tai ne on kokonaan jätetty pois. Siiloin oval: voit:; ien väliset raot H edullisesti noin 5G % suuremmat kuin kuvion 2B mukaisessa sovitelmassa.

Esimerkki 4

Keksinnön mukaisen veitsisarjan eräs muumit’ ! mu on suoritusmuoto, jossa kuvion 2A mukaiset eivät ole mitat M, H, τ ;· ^ samat koko veitsisektorissa <>£ 8 58798

Esimerkki 5

Kuviot 4A ja 4B esittävät suoritusmuodon muunnelmaa, jossa suspension jakamiseksi tarkoitetuilla kanavilla M on eri kaltevuus kuin veitsillä. Tällä ratkaisulla on se etu, että myös veitsien suunnan ollessa voimakkaasti säteittäinen jakelukanavat M pysyvät asennossa, joka suspension ammennusvaikutuksen ja veitsisarjassa viipyraisajän huomioon ottaen on edullinen.

Esimerkki 6

Kuviot 5A ja 5B esittävät veitsisarjan suoritusesimerkkiä, jossa veitsien työreunat ovat päättömät käyränmuotoisesti, jotka veitset on tehty pääasiallisesti staattorin tai roottorin päämas-saan sopiviksi aukoiksi tai kohoutumiksi.

Veitsiryhmät S on kanavien R ja M avulla jaettu suspension veits isar j aan tapahtuvaa pää jakelua varten. Työreunat ovat: edullisesti ympyränmuotoiset ja halkaisijat ovat edullisesti korkeintaan 5 mm.

Claims (2)

9 58798

1. Laite kuitususpension käsittelemiseksi kahden vastakkain sovitetun tasaisilla pinnoilla tai kartiopinnoilla olevien veitsijär-jestelmien (4, 7) avulla, jossa ainakin yksi veitsistä toiminnassa ollessaan suorittaa pyörimisliikettä ja jossa vähintään yhden järjestelmän veitset ainakin suurimman halkaisijan alueella on sovitettu ryhmiin (kuv. *1A) ja ryhmät mahdollisesti lohkoihin (kuv. 2C), jotka on erotettu toisistaan suspensiota varten tarkoitetulla jakelukanavilla (R, M), jolloin lohkossa tai myöskin ryhmässä olevat veitset ovat keskenään yhdensuuntaiset ja työkontaktin aikana sijaitsevat vastakkaisten yhdessä työskentelevien veitsien kanssa sellaisessa asemassa, että toisen järjestelmän veitsen särmä muodostaa vastakkaisen järjestelmän veitsen särmän kanssa risteyskohdassa tavallisesti käytetyn terävän 3°-90°:n kulman (90°-|* kuviossa 1), tunnettu siitä, että veitsien kohtaamiskulman kyljet, jotka toisen järjestelmän (*0 veitset yhtäältä ja vastakkaisen järjestelmän (7) veitset toisaalta muodostavat, on siten sovitettu, että toisen järjestelmän jokainen veitsi, kun kyseessä on tasokiekkoveitset, muodostaa 50°-75°:n terävän kulman Of·) kiekon geometrisen keskipisteen ja keskustaa lähempänä olevan veitsen päätepisteen kautta viedyn suoran kanssa ja jokainen vastakkaisen järjestelmän kanssa työskentelevä veitsi tällöin muodostaa veitsien kohtaamiskulman (c<0 toisen kyljen edellä esitetyllä tavanomaisella 3°-90°:n alueella, tai että jokainen toisen järjestelmän veitsi, kun kyseessä on kartioveitset, muodostaa 50°“70°:een kulman pinnan suuntaisen suoran kanssa ja jokainen vastakkaisen järjestelmän kanssa työskentelevä veitsi tällöin muodostaa veitsien kohtaamiskulman toisen kyljen tavanomaisella 3°-90°:n alueella, ja että veitsien etäisyys (H kuviossa 2C) toisistaan on edullisesti 0,1-1,5 mm. *

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että veitsiä ainakin toisessa veitsijärjestelmässä katkoo suorat, korkeintaan 25 mm pitkät osat, jolloin ylimenokohdat veitsen uuteen suuntaan on edullisesti pyöristetty ja toisiaan vasten toimivat veitset, kun kyseessä on taitettujen veitsien yhteistyö, asettuvat sellaiseen asentoon, että toisen järjestelmän koveran taipeen kulma osuu yhteen vastakkaisen veitsijärjestelmän koveran taipeen kulman kanssa.