FI67887B - Anordning foer kontinuerlig behandling av cellulosahaltig flis - Google Patents

Description

luUr·! ΓΒ1 m/UULUTUSjULKAISU £7^7 ' 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT D / GO / ^ ^ Patentti myönnetty 10 C6 1905 Patent seddelat (51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 D 21 B 1/00 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 790590 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 21 . 02.79 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 21.02.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 28 08.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.— ~q n? 85

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad ίο .ui .

(32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 27.02.78 Ranska-Frankrike(FR) 78-05^95 (71) Creusot-Loire , *+2, Rue d'Anjou, 75008 Paris, Ranska-Frankrike(FR) (72) Pierre Berger, Saint-Etienne, Ranska-Frankrike(FR) (7^) Oy Ko]ster Ab (5*0 Laite sei 1uloosapitoi sen hakkeen jatkuvaksi käsittelemiseksi -Anordning för kontinuerlig behandling av cellulosahaltig flis

Keksinnön kohteena on laite pieninä kappaleina, kuten hakkeena olevan selluloosamateriaalin jatkuvaksi käsittelemiseksi ja ni isä on erityisemmin kysymys laitteesta hakkeen esikäsLttele-miseksi paperimassan valmistusta varten. Keksintöä voidaan kuitenkin käyttää kaikkien kuitumateriaalipohjäisten tuotteiden valmistuksessa.

FR-patentissa n:o 2 319 737 on kuvattu paperimassan valmis-tuskone, joka käsittää kaksi identtisin kiertein varustettua niitä ympäröivän kuoren sisällä samaan suuntaan pyörivää ruuvia, joiden kierteet käsittävät erilaisin nousuin varustetut vyöhykkeet, jotka mahdollistavat koneen alkupäähän syötettyjen kappaleiden jatkuvan mekaanisen kuidutuksen, jolloin loppupäässä saatua materiaalia voidaan jalostuksen jälkeen käyttää paperikoneessa käyttökelpoisen paperimassan saamiseksi.

ön tunnettua, että paperinvalmistuksessa käytetyt luonnon-ligniinimateriaalit ja etenkin puu koostuvat pääasiallisesti ligniini ja hemiselluloosaa käsittävien lamellien toinen toisiinsa r j 67887 o

Z

liittämistä selluloosakuiduista ja että paperinvalmistuksen ensimmäinen vaihe käsittää näiden osien erottamisen kuitujen saattamiseksi erilleen toisistaan. Näin tuotettu massa on yleensä erittäin laimennetussa muodossa ja sitä voidaan käyttää suoraan paperin valmistukseen ns. integroiduissa tehtaissa tai se voidaan ensin kuivata kuljetuksen helpottamiseksi. Tässä tapauksessa massa ennen käyttöä sulputetaan veteen sen saattamiseksi jälleen nestemäiseen tilaan ja siirretään sitten paperikoneisiin. Kuitenkin joka tapauksessa laimennettu massa joutuu ensin jauhimiin, joiden tarkoituksena on saada esiin "fibrilleiksi" kutsutut kuitujen rakenneosat, jotka mahdollistavat toistensa kanssa läheiseen yhteyteen saatettuina rainan muodostamisen.

Kuitujen erottaminen voidaan saada aikaan mekaanisella kui-dutuskäsittelyllä, jossa käytetään hyväksi puristusjännityksen ja leikkaamisen yhteisvaikutusta, ja/tai kemiallisella ligniinin pois-tokäsittelyllä, jossa kyllästämällä hake reagenssilla mahdollistetaan enimmän ligniinin ja muiden keskenään kuituja sitovien tuotteiden liukeneminen.

Yleensä erotetaan mekaaniset massat, joissa kuidutus on saatu aikaan mekaanisin keinoin, kemiallisista massoista, joista ligniini on liuotettu kemiallisilla reagenseilla ja joilla mekaaninen käsittely suoritetaan jo liuenneille kuiduille, ja kokonaisesta sarjasta sekamenetelmiä, joissa yhdistävät jonkin reagenssin pehmennysvaikutus ja mekaaninen vaikutus ja joissa tämä pehmennys voidaan saada aikaan vesihöyryllä, kemiallisella tuotteella tai myöskin tämän tuotteen ja höyryn yhdistelmällä. Tapauksen mukaan puhutaan termo-mekaanisesta, mekaanis-kemiallisesta, kemiallis-termo-mekaanisesta tai puolikemiallisesta massasta.

Edellä mainitussa FR-patentissa 2 319 737 on kuvattu paperimassan valmistusmenetelmä ja -kone, jossa suoritetaan oleellisesti mekaaninen kuidutus haketta ruuvien kautta kuljettamalla aikaan saatujen puristusjännitysten ja leikkautumisen yhteisvaikutusta käyttäen. FR-patentin kohteena oli paperimassan valmistaminen puuhakkeesta, toisin sanoen erillisten ja kyllin pienten kuitujen aikaansaaminen, jotta on mahdollista valmistaa niistä suoraan jauhatuksen jälkeen paperia. Mutta mikäli kuidutuksella saadulta massoilta vaaditaan tiettyjä ominaisuuksia, pidetään parempana 3 67887 käyttää tiettyihin tarkoituksiin kemiallisia massoja, joilla mekaaninen työstäminen on vähennetty minimiin. Itse asiassa on vaikea välttää sitä, että kuitujen erottaminen mekaanisin keinoin aiheuttaa myös niiden pituuden pienenemisen.

Kemiallisen massan valmistaminen suoritetaan yleensä suurissa keittimiksi kutsutuissa astioissa korotetussa lämpötilassa korkeassa paineessa. Näin saadaan aktiivinen neste tunkeutumaan syvälle hakkeen sisään. Tämän keitoksi kutsutun useita tunteja kestävän operaation lopussa erilaiset kuoriaineet, kuten ligniini, ovat liuenneina jäteliemeen ja selluloosakuidut ovat käytännöllisesti katsoen erottunut toisistaan siten, että hyvin vähäisellä mekaanisella työstöllä saadaan käyttökelpoinen massa. Tämän menetelmän etuna on se, että kuidut säilyvät kokonaisina, mutta käsittely on äärimmäisen pitkä ja vaatii erittäin tilaa vieviä ja raskaita laitteita, jotka ovat kannattavia vain suurtuotannossa.

Toisaalta, mikäli kuitujen lähes täydellistä erottamista ei haluta suorittaa puhtaasti kemiallista tietä, on usein välttämätöntä ennen hakkeen mekaanisen kuidutuksen toimeenpanoa suorittaa niille esikäsittely, joka mahdollistaa ligniinin pehmenemisen, ja kyllästää hake jollakin reagenssilla, kuten höyryllä ja/tai erilaisilla kemiallisilla reagensseilla. Tämän esikäsittelyn on niin ikään tapahduttava mikäli mahdollista kuituja vahingoittamatta ja hakkeen täydellinen kyllästäminen vaatii melkoisen pitkän ajan.

Keksinnön kohteena on uusi laite selluloosapitoisen hakkeen jatkuvaksi käsittelemiseksi, joka laite koostuu kahdesta, samaan koteloon akseleiltaan yhdensuuntaisesti sovitetusta ruuvista, jolloin niiden toisiinsa lomistuvat ruuvikierteet on kiinnitetty päästä kumpaankin synkronisesti ja samassa pyörimissuunnassa käytettyyn akseliin ja jolloin ruuveilla on pituussuunnassa yhteinen kuljetus-vyöhyke (A) kotelon aukosta syötettäviä lastuja varten, sitä seu-raava jarrutusvyöhyke (B), jossa molempien ruuvikierteiden nousu on vastakkainen ja jossa on ruuvikierteiden kehälle saakka ulottuvat aukot, sitä seuraava, kohti alapäätä kuljettava vyöhyke (C), jossa ruuvikierteiden nousu vastaa ruuvikierteiden nousua kuljetus-vyöhykkeessä ja jossa on kotelossa aukot reagenssia varten, sekä sen jälkeen toinen jarrutusvyöhyke (D).

_ __ ΤΓ. ---- 67887

Keksinnölle on tunnusomaista, että a) toisessa jarrutusvyöhykkeessä (D) ruuvikierteiden nousu on päinvastainen kuin ruuvikierteiden nousu alapäätä kohden kuljettavassa vyöhykkeessä (C) ja että siinä on ruuvikierteiden kehälle ulottuvat aukot; b) molemmissa jarrutusvyöhykkeissä (B,D) ruuvikierteissä olevien aukkojen leveys on välillä yksi kolmasosa ja puolet lastujen keskimääräisetä pituudesta; c) molempien jarrutusvyöhykkeiden (B,D) pituus on kulloinkin noin yksi- kolme kertaa niin suuri kuin ruuvikierteiden nousu siinä.

Keksinnön mukainen laite on saman tyyppinen kuin edellä mainitussa FR-patentissa 2 319 737 toisin sanoen laite, joka käsittää kaksi yhdensuuntaista, samaan suuntaan kotelon sisällä pyörivää ruuvia, joiden kierteet käsittävät nousultaan erilaisia peräkkäisiä vyöhykkeitä.

Vaikkakin tämän laitteen oleellisena tarkoituksena itse asiassa oli suorittaa hakkeen mekaaninen kuidutus siten, että lopputulokseksi oli mahdollista saada hajoinneita kuituja. Ilmeni, että huolimatta intensiivisestä mekaanisesta työstä oli mahdollista, valitsemalla harkitusti dimensiot ja koneen ohjaustapa eliminoida lähes täydellisesti kuitujen hakkeen leikkausvaikutus ja erottaa kuidut ja saada aikaan nopea kyllästys, jolloin oli mahdollista saada lopputuloksena hyvin pehmennyttä haketta sisältävä esikäsi-telty massa, jonka kuidut eivät olleet hajonneet.

Keksinnön mukaisessa laitteessa materiaali kuljetetaan jatkuvasti ensimmäiseen puristusvyöhykkeeseen, sitten vähintään yhteen laukeamisvyöhykkeeseen, jossa se joutuu kosketuksiin kotelon sisään tuodun x^eagenssin kanssa, mitä seuraa toinen puristusvyöhyke ja kussakin puristusvyöhykkeessä materiaali ohittaa sarjan vaiheita, joissa vaihtelevat puristuksen nousuvaihe, jonka suhteellinen merkitys kasvaa progressiivisesti sekä puristuksen laskuvaihe, jonka suhteellinen merkitys pienenee progressiivisesti; kukin puristus saadaan aikaan hakkeen ensimmäisen syöttövyöhykkeen jälkeen ja sitten kunkin laukeamisvyöhykkeen jälkeen kuljettamalla mainittua haketta jarrutusvyöhykkeen läpi, joka aiheuttaa kuitujen yksinkertaisen hajoamisen, mikä on omiaan suosimaan niiden painimista kierteitä vasten lyhentämättä kuitujen pituutta. Ensimmäinen puristus saa materiaalin sisältämästä vedestä merkittävän osan työntymään 67887 vastavirran suuntaan ja kukin seuraava puristus aiheuttaa käytetyn reagenssin ja materiaalin sisältämien jäännösnesteiden ulospuristu-misen. Käsittely kokonaisuutena aiheuttaa ainakin osittaisen ligniinin poiston hakkeesta ilman todellista mekaanista kuidutusta.

Keksinnön mukaisessa käsittelylaitteistossa ruuvit käsittävät materiaalin kotelon sisään syöttämistä varten tarkoitetun aukon alapuolella suorakierteisen syöttövyöhykkeen materiaalin kuljettamiseksi myötävirtaan, ensimmäisen vastakierteisen vyöhykkeen, joka muodostaa jatkuvan tulpan haketta hajottamalla ja painamalla ja vähintään yhden suoraketjuisen laukeamisvyöhykkeen hakkeen kyllästämiseksi reagenssilla, mitä seuraa toinen käänteisin kiertein varustettu vyöhyke hakkeen puristamiseksi kokoon puristusvyöhykkei-den sisältäessä sinänsä tunnetulla tavalla päinvastaiseen suuntaan olevat kierteet, jotka on varustettu aukoilla materiaalin etenemistä varten ja nämä mainitut aukot ovat kyllin suuria niin, että ne aiheuttavat vain hakkeen vähäistä hajoamista ja suosivat niiden painumista kierteisiin lyhentämättä kuitujen pituutta, mutta kumminkin kyllin pieniä aiheuttaakseen kokoon puristumisen avulla jatkuvan tulpan muodostumisen. Kotelo on varustettu aukolla reagenssin syöttämiseksi laukeamis- ja kyllästysvyöhykkeeseen sekä jäännösliuosten poistoaukolla, jotka sijaitsevat toisen käänteiskierteisen vyöhykkeen yläpuolella ja kotelon alaosassa.

Keksintöä kuvataan seuraavassa viitaten esimerkkinä annettuun ja liitteinä olevissa kuvioissa esitettyyn suoritusmuotoon.

Kuvio 1 on keksinnön mukaisen laitteiston yleiskuva sivulta ja kuvio la on poikkileikkaus kohdassa I-I.

Kuvio 2 on laitteiston kuva ylhäältä katsottuna.

Kuvio 3 on kaavamainen pitkittäisleikkaus keksinnön mukaisesta koneesta.

Kuvio 4 on osittainen kuva käsittelyvyöhykkeestä ylhäältä katsottuna.

Kuviot 5, 6 ja 7 ovat kuvia käsittelyprosessin eri vaiheista poikkileikkauksina kuvion 4 kohdista V-V, VI-VI, VII-VIT.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty laitteisto käsittää alustalle asennetun kotelon 1 sisällä olevat kaksi yhdensuuntaista ruuvia 2, joist kumpikin muodostuu akselin ympäri spiraalina kiertyvistä kierteistä TT" ________ 6 67887 ja joita pyörittää samaan suuntaan samalla nopeudella yksi moottori tai kaksi vastaavasti koneen molemmissa päissä sijaitsevaa keskenään synkronoitua moottoria.

Koteloon 1 on sovitettu sen toiseen päähän yläosaan laaja avoin aukko 11 ja kotelo on toisesta päästään avoin siten, että yläpuolelta aukosta 11 sisään syötettävä ja ruuveja pyörittämällä kuljetettava materiaali pääsee poistumaan vapaasti alavirran puoleisesta päästä ja voidaan poistaa kourun 12 kautta. Käsiteltävä materiaali, normaalisti hake, syötetään sisään suppilon 13 kautta, jonka alaosassa on aukon 11 yläpuolelle avautuva erotusruuvi.

Kuten poikkileikkauksessa kuviossa la on kaavamaisesti esitetty, kotelo 1 koostuu edullisesti kahdesta osasta, jotka sijaitsevat ruuvien akselien kautta kulkevan tason molemmin puolin, mikä mahdollistaa sen avaamisen tarvittaessa hankaluuksien ilmetessä tai materiaalin käsittelyprosessin tarkastamiseksi ruuveissa.

Toisaalta kotelossa 1 on tietty määrä aukkoja 13, jotka ovat jakautuneet sen koko pituudelle ja jotka on liitetty annostelupump-puihin 14 reagenssien syöttämiseksisisään koneeseen valituissa pisteissä.

Laitteen periaate on kuvattu kaaviona kuviossa 3.

Molemmat ruuvit 2 on varustettu identtisillä kierteillä,jotka lomistuvat keskenään ja käsittävät nousultaan erilaisia peräkkäisiä vyöhykkeitä.

Aukosta 11 koneen yläpäästä sisään syötetty materiaali joutuu ensin vyöhykkeeseen A, jossa ruuvin kierteet ovat suoraan nousevia ja kuljettavat materiaalia kohti alapäätä, sitten päinvastaisin kiertein varustettuun vyöhykkeeseen B, kohti alapäätä kuljettavaan vyöhykkeeseen C, päinvastaisin kiertein varustettuun vyöhykkeeseen D ja lopuksi materiaalin poistovyöhykkeeseen E.

Päinvastaisin kiertein varustettujen vyöhykkeiden tarkoituksena on jarruttaa materiaaliin etenemistä, jotta muodostuisi niin kutsuttu jatkuva tulppa, joka koostuu kierteet täyttävästä kokoon painuvasta ja puristuvasta materiaalista.

Vyöhykkeessä A kohti koneen alapäätä kohden kulkeutuva materiaali pyrkii vyöhykkeeseen B saapuessaan palaamaan takaisin kohti yläpäätä, koska kierteet ovat päinvastaiset. Vyöhykkeiden suhteelliset pituudet ja kierteiden nousut valitaan siten, että pyrkimys kulkeutuu kohti alapäätä on ensisijainen, mutta että vyöhykkeen A

7 67887 lopussa syntyy kuitenkin materiaalin voimakas puristuminen, toisaalta materiaalin kulun helpottamiseksi ja säätelemiseksi kohti koneen alapäätä on vyöhykkeessä B kierteissä aukot 24, jotka kuten kuviosta 7 käy ilmi, koostuvat kierteissä 23 sijaitsevista akselista 2 kierteen ulkoreunaan ulottuvista aukoista. Nämä aukot mahdollistavat paineen nousun mukaan sen, että osa materiaalista kulkeutuu kierteestä seuraavaan. Toisaalta aukot 24 ovat säännöllisesti jakautuneet akselin 2 ympärille ja koska ruuvien liikkeet on keskenään synkronoitu, ne voidaan sovittaa siten, että molempien ruuvien aukot sattuvat pärettään kohdakkain kierteiden kohtaamisalueella ruuvien pyöriessä. Kyseisellä hetkellä voi tapahtua yhtä hyvin materiaalin siirtyminen kierteen pohjalta toiselle huolimatta päinvastaisten kierteiden aiheuttamasta kuljetusvaikutuksesta yläpäätä kohti. Siten on selvää, että aukkojen suhteellisen suuruuden valinnalla on mahdollista säädellä olosuhteita, joissa materiaali kulkee kohti koneen alapäätä ja tästä johtuen myös puristusta yläpäässä.

Edellä jo mainitussa FR-patenttihakemuksessa n:o 75-73911 kuvatulla laitteistolla pyrittiin saamaan aikaan hakkeen kuidutus. Tämä vaikutus saatiin aikaan periaatteessa valitsemalla aukkoja suuruus niin pieneksi, että kohti alapäätä ei päässyt kulkemaan kuin riittävästi kuidutettu materiaali. Tästä syystä riittämättömästi kuiduttunut hake joutui pysymään päinvastaisin kiertein varustettujen vyöhykkeiden yläpuolella, jossa ne joutuivat suuren paineen ja voimakkaan sekoituksen alaisiksi, jolloin hakkeen toisiaan vasten hankautumisen synnyttämän leikkausjännityksen avulla oli mahdollista saada progressiivisesti aikaan riittävä kuidutus.

Keksinnön mukaisella laitteistolla ei niinkään pyritä saamaan aikaan hakkeen kuidusta, vaan niiden kyllästäminen reagenssilla seuraavassa kuvattavan prosessin mukaisesti. Tästä syystä aukkojen suuruutta ei valita sen mukaan, kuinka suuri kuidutusaste halutaan saavuttaa, vaan ainoastaan säätelemään materiaalin kulkua myötävirtaan siten, että edeltävän vyöhykkeen, jälkipuolella saadaan aikaan haluttu puristus ja tapahtuu hakkeen yksinkertainen hajoaminen, jolloin se helpommin painuu kierteiden pohjaan ja siitä johtuen muodostavaa jatkuvan tulpan. Näin ollen vyöhyke C, joka kuten tulee käymään ilmi, toimii käsittelyvyöhykkeenä, on kahden tulpan B ja D ympäröimä ja voidaan siten saattaa syöttövyöhykkeen Λ alussa ΤΓ^ 67887 ja poistovyöhykkeen D lopussa vallitsevaa ilmanpainetta selvästi korkeampaan paineeseen.

Kuviossa 5 on esitetty suurennettuna päinvastaisin kiertein varustettua vyöhykettä D edeltävän kuljetusvyöhykkeen D loppupää.

Kuvio 5 on poikkileikkaus tasossa V-V suhteellisen kaukana päinvastaisin kiertein varustetusta vyöhykkeestä D. Ruuvin tässä osassa hake ei täytä kierteenpohjia kokonaan. Se kulkeutuu itse asiassa kohti koneen alapäätä ruuvien pumppausvaikutuksesta aiheutuvan siirtoliikkeen mukana, mikä ilmenee, vaikka kierteet eivät olisikaan täysiä.

Kuitenkin osa materiaalia pyrkii kierteen pyörimisen mukana kulkeutumaan akselin ympäri ja voidaan arvioida, että kuviossa 5 esitetyn kaltaisella kaukana päinvastaisin kiertein varustetusta vyöhykkeestä olevalla osalla materiaalin liukumissuhde ruuviin nähden on 0,7, mikä merkitsee sitä, että materiaalin liike on 70%: isesti ruuvin kanssa yhdensuuntaista siirtoliikettä ja 30%risesti pyörimisliikettä akseleiden ympäri.

Tästä seuraa, että tietty osa materiaalista, joka kulkeutuu akselin ympäri kohti ruuvien leikkaussektoria 20, pyrkii kasaantumaan tämän leikkaussektorin yläpuolelle. Itse asiassa, kuten kuviosta 4 käy ilmi, esimerkiksi ruuvin 2a pyörimisliikkeen kuljettama materiaali pyrkii kulkeutumaan toiselle ruuville 2b, mutta joutuu siksi kulkemaan ruuvien tartunnasta johtuen poikkileikkaukseltaan pienemmän sektorin 20 kautta. Tämä aiheuttaa materiaalin kasaantumista ja siitä johtuen paineen nousua leikkaussektorin 20 etupuolella ruuvilla 2a ja tässä tapauksessa ruuvin alaosalla mainitun pyörimisliikkeen suunnassa. Toiselle ruuville 2b vuorostaan siirtyvää materiaalia kuljettaa pääasiassa siirtoliike ja tämä aiheuttaa laukeamisen ja sen seurauksena paineen alenemisen.

Samalla tavalla ruuvin 2b yläosalla muodostuu materiaalin kasaantumista leikkaussektorin 20 etupuolella, mikä aiheuttaa paineen nousua, jota taas seuraa, kuten sanottu, laukeaminen ruuvin 2a yläosalla .

Siten siis kussakin ruuvin kierteessä osa materiaalista kulkee sektorin 21 kautta, jolla paine nousee ennen leikkaussektoria 20, ja sitten sektorin 22 kautta, jolla paine leikkaussektorin 20 jälkeen laskee.

9 67887 Lähestyttäessä päinvastaisin kiertein varustettua vyöhykettä D, kuten kuviosta 6 käy ilmi, päinvastaisen kierteen aiheuttamasta jarrutuksesta johtuen paine kasvaa progressivisesti ja materiaalin siirtymisnopeus pituussuunnassa pienenee. Tästä johtuen yhtä suurempi määrä materiaalia kulkee akselin ympäri kierteiden pyörimisliikkeen mukana ja sen seurauksena materiaalin kasaantuminen leik-kaussektorin 20 etupuolelle on suurempi. Tästä syystä lähestyttäessä päinvastaisin kiertein varustettua vyöhykettä D, materiaalin kasaantuminen kussakin kierteessä ja siten sektoriin 21 kohdistuva paine on alati merkittävämpi, kun taas laukeamissektorin 22 merkitys vähenee vastaavasti.

Siten havaitaan, että lähetyttäessä jarrutusvyöhyketta materiaalin puristuminen ei tapahdu jatkuvana, vaan päinvastoin kussakin kierteessä vaihtelevat paineen nousuvaihe, jonka suhteellinen merkitys kasvaa progressiivisesti, ja laukaisuvaihe, jonka suhteellinen merkitys vähenee progressiivisesti.

Kuviossa 7 esitetyssä päinvastaisin kiertein vastustetussa vyöhykkeessä kierteet ovat kokonaan täyttyneet ja materiaalin liike on lähes täysin askeleiden ympäri pyörimistä, paitsi sitä osaa materiaalista, joka kulkeutuu kohti huoneen alapäätä aukkojen 24 läpi.

Huomattakoon, että laitteelle, on nimenomaan ominaista se, että ruuveilla on identtiset kierteet ja niitä pyöritetään samaan suuntaan. Kun ruuveja pyöritetään vastakkaisiin suuntiin osa materiaalista pyrkii yhtä lailla pyörimään akselin ympäri. Mutta näin pyörivän materiaalin on pakko kulkea kierteiden välistä ja se joutuu silloin valssausvaikutuksen alaiseksi, jolloin kuidut ovat vaarassa turmeltua. Sellaista vaikutusta ei aiheudu keksinnön mukaisessa koneessa, jossa ruuveja pyöritetään samaan suuntaan, sillä materiaali ei kulje kierteiden välistä, vaan ainoastaan siirtyy kierteeltä toiselle pysyen ruuvien akselien kautta kulkevan tason samalla puolella. Materiaalille ei tapahdu mitään merkittävää vals-sautumista, vaan ainoastaan paineen nousu ja eräänlainen pyöritys sen siirtyessä ruuvilta toiselle, millä, kuten myöhemmin käy ilmi, on suotuisa vaikutus.

Itse asiassa tämä lyhyin väliajoin tapahtuva paineen nousun ja laskun vaihtelu helpottaa suuresti materiaalin kyllästämistä ligniinin liuottamiseen tarkoitetulla reagenssilla.

10 67887

Ensinnäkin on syytä huomauttaa, että käytetty perusmateriaali, toisin sanoen useimmiten hake, sisältää tietyn määrän vettä. Yleisimmässä tapauksessa paperin valmistukseen käytetty hake sisältää vettä noin 55%. Jos taas käytetään keittämätöntä haketta, vesipitoisuus ainakin havupuilla on noin 40%.

Aukon 11 kautta sisään syötetty hake joutuu ennen saapumistaan päinvastaisin kiertein varustettuun vyöhykkeeseen B vaihtelevien paineen nousujen ja laskujen alaisiksi ruuvien kierteissä, kuten edellä on kuvattu. Tästä aiheutuu sen sisältämän veden poistuminen ja koska kukin kierre on vain osittain täyttynyt, tämä vesi voi nousta vastavirtaan ja poistua aukon 15 kautta.

Tämän kuivattamisen laajuus riippuu vyöhykkeen A loppupuolella ja vyöhykkeessä B vallitsevasta paineesta ja tätä painetta, kuten on käynyt ilmi, voidaan säädellä ruuvien parametrien mukaisesti valitsemalla aukkojen 24 suuruus. Käytännössä menetellään siten, että hake pysyy riittävän kosteana, jotta ruuvit kuljettavat sitä. Liian kuiva materiaali saattaisi kulkea huonosti ja olla menemättä aukkojen läpi.

Se, että osa materiaalin sisältämästä vedestä poistuu ennalta, helpottaa merkittävästi materiaalin kyllästämistä reagenssilla ja ennen kaikkea mahdollistaa reagenssin konsentraation lisäämisen ja sen seurauksena sen tehokkuuden lisäämisen.

Mutta toisaalta prosessi, jossa materiaali kulkee paineen nousu- ja laskuvauheiden vaihtelevan sarjan kautta, suosii yhtä lailla reagenssilla kyllästämistä.

Kuljettuaan vastakkaisin kiertein varustetun vyöhykkeen B lävitse, materiaali saapuu vyöhykkeen C alkupäähän virtausnopeudella, joka riippuu nimenomaan aukkojen suuruudesta, ja se voi vapaasti jakautua kierteiden pohjiin täyttämättä niitä.

Vyöhykkeeseen C syötetään aukon 13 kautta kemiallinen reagens-si ja/tai vesihöyryä paineella. Olettaen, että kierteet eivät ole täyttyneet, tämä reagenssi voi levitä vyöhykkeeseen C, nimenomaan sen alkupäähän ja materiaalin ollessa tällöin jakautuneena ohueksi kerrokseksi kierteille olosuhteet ovat kyllästyksen kannalta parhaat.

Toisaalta lähetyttäessä vyöhykettä D yhä merkittävämpi osa materiaalista joutuu paineen alaiseksi kunkin kierteen sektorilla 11 67887 21 leikkaussektorin 20 etupuolella. Tämä paineen nousu pyrkii poistamaan reagenssin, jolla materiaali oli kyllästetty sekä liuenneen ligniinin. Siirtyessään toiselle ruuville puristuneena ollut materiaali laukeaa joutuessaan kosketuksiin reagenssin kanssa sektorilla 22 ja voi kyllästyä uudestaan. Näin materiaali vuorotellen absorboi reagenssin laukeamissektoreilla 22 ja poistaa sen ligniinin kanssa sektoreilla 21, joilla paine kohoaa. Lisäksi materiaalin siirtymisestä ruuvilta toiselle aiheutuva pyöritys helpottaa yhtä lailla sen joutumista kosketuksiin reagenssin kanssa.

Lopuksi ruuvien aiheuttama sekoitusvaikutus suosii lisäksi materiaalin homogenoitumista kuituja vahingoittamatta.

Klassisissa kuidutuslaitteissa tämä homogenointi saatiin aikaan laimentamalla hake suurella määrällä nestettä ja siten voitiin hyödyntää konsentroituja reagensseja vain käyttämällä niitä erittäin suurina määrinä. Keksinnön mukaisessa koneessa päinvastoin alati suuremman suhteellisen materiaalimäärän ruuvilta toiselle siirtymisen aiheuttama sekoitustyö takaa itsestään homogenoinnin ilman laimennusta ja siten voidaan käyttää konsentroituja liuoksia pieninä määrinä.

On lisäksi mahdollista kontrolloida reagenssin tehokkuutta käsittelyn kuluessa. Kuten on käynyt ilmi, käytetty reagenssi ja liuennut ligniini todellakin puristuvat ulos joka kerran paineen noustessa ja aina enenevässä määrin lähestyttäessä päinvastaisilla kierteillä varustettua vyöhykettä D. Kussakin kierteessä käytetty neste puristuu laukeamissektorin 22 suuntaan ja se voi siirtyä kierteeltä toiselle ruuvin uloimman osan ja kotelon välisen tilan kautta niin kauan kuin kierre ei ole kokonaan puristuneen materiaalin täyt-tämä. Vyöhykkeen C loppupäässä kotelon seinämässä olevia pcistoauk-koja säätelemällä voidaan poistaa pääosa käytetystä liuoksesta, loppu poistuu koneen poistoaukosta käsitellyn materiaalin mukana. Aukkojen 16 on oltava kyllin pieniä, jotta niiden kautta ei pääse kulkemaan kuituja, joita on saattanut erottua, vaikka, kuten mainittiin, mekaaniseen kuidutustyöhön ei pyritäkään. On selvää, että aukkojen 16 poikkileikkaukset on kalibroitava toimintaolosuhteiden mukaan siten, että vyöhykkeen loppupäässä säilyy haluttu paine.

Jo kuvatun aikaisemman FR-patenttihakemuksen n:o 75-23911 kohteena olevassa kuidutuskoneessa koteloa ympäröivät kehykset 5 mahdollistavat sen kuumentamisen sopivimmasta kohdasta. Esimerkiksi 12 6788 7 kotelo voidaan kuumentaa pääasiallisesti vyöhykkeen C alkupäästä kohdasta, jossa hakkeen puristus laukeaa ja jossa lämpötilan kohottaminen parantaa reagenssin tehokkuuta. Toisaalta vyöhykkeen C loppupäässä, jossa materiaalin puristuminen voi aiheuttaa sen lämpötilan nousua, voidaan lämmön lisääntymistä tai jäähdyttämistä säädellä ulkopuolelta siten, että reagenssin lämpötila pysyy toivotulla tasolla.

Mutta eräs muu keksinnön kyllätämistä helpottava etu piilee aivan odottamattomassa seikassa.

Ruuveja pyöritetään itse asiassa melko alhaisella nopeudella, esimerkiksi 150 kierrosta minuutissa ja tämä nopeus voi nousta aina 300 kierrokseen minuutissa. Nyt on ilmennyt, että eräällä tietyllä nopeudella paineen nousuvaiheiden ja laskuvaiheiden vaihtelu ruuvien kierteissä vastaa puun relaksaatioaikaa siten, että hake ehtii absorboida reagenssin laukeamisvyöhykkeissä 22 ennen kuin paine nousee uudestaan. Tämä ilmiö helpottaa yhtä lailla hakkeen kyllästymistä hyvin reagenssilla.

Näin ollen keksinnön mukainen laite tämän paineen nousun ja laukeamisen vaihteluvaikutuksen vuoksi mahdollistaa puun kyllästämisen ytimeen asti säilyttäen samalla sellaisen kosteuden, että hake kulkee koneessa kuitujen turmeltumatta puristusvyöhykkeiden aiheuttaessa yksinkertaista hajoamista ilman varsinaista kuidutusta.

Koneen ominaisuuksista johtuen kyllästäminen voidaan suorittaa kaikenlaisilla reagensseilla.

Tämä reagenssi voi olla pelkkä vesihöyry. Tässä tapauksessa käsittelyvyöhyke on suhteellisen lyhyt, sillä pyritään ainoastaan saamaan aikaan hakkeen pehmeneminen termomekaanisen massan valmistusta varten. Tällä tavalla esikäsitelty materiaali voidaan sitten johtaa klassiseen, esimerkiksi levyjen avulla toimivaan kuidutus-laitteeseen tai sitten ruuvilla toimivaan kuidutuskoneeseen, jollainen on kuvattu FR-patentissa 2 319 737.

Tällainen höyrykäsittely voidaan yhtä hyvin yhdistää höyryn kanssa samanaikaisesti toisesta aukosta syötettävällä reagenssilla, kuten natriumbisulfiitilla suoritettavaan kyllästykseen. Höyryn syöttöaukko voi esimerkiksi sijaita käsittelyvyöhykkeen yläosassa ja bisulfiitin syöttöaukko alempana, kohdassa, jossa materiaalin kasautuminen molemmilla ruuveilla leikkausvyöhykkeen etupuolelle saa aikaan suhteellista tiivistymistä kierteiden välille.

13 67887 Tässä yhteydessä on syytä huomauttaa, että tämä tiivistyminen kierteiden välillä johtuu siitä, että ruuvit pyörivät samaan suuntaan, mistä seurauksena materiaalin kasaantumisvyöhykkeet ovat toisella ruuvilla akselien tason yläpuolella ja toisella ruuvilla tämän tason alapuolella. Päinvastoin, kun ruuvit pyörivät vastakkaisiin suuntiin, materiaalin kasaantumisvyöhyke on molemmilla ruuveilla akselien tason joko ylä- tai alapuolella ja tämä ei takaa yhtä hyvää tiivistymistä kierteiden välille.

Mikäli käytetään reagenssia, on sille varattava aikaa kyllästämiseen ja siksi käsittelyvyöhykettä on pidennettävä.

Koneella on mahdollista suorittaa pelkän höyryllä tapahtuvan esikäsittelyn lisäksi myös varsinainen keitto. Näin ollen voidaan tuottaa puolikemiallisia massoja käyttäen neutraalin sulfaatin, kylmän natriumhydroksidin tai ammoniummonosulfiitin kaltaisia reagens-seja. Kuten on jo mainittu, keiton lämpötilan valvonta ulkopuolelta käsin mahdollistaa nopean reaktion aikaansaamiseksi sopivimman lämpötilan ylläpitämiseksi.

Lopuksi, koska mekaanisen käsittelyn intensiteettiä, kuten on käynyt ilmi, voidaan säädellä, on mahdollista saada aikaan kemiallisten massojen kanssa analogisia massoja vielä pidentämällä käsit-telyvyöhykettä täydellisen kyllästymisen ja ligniinin liukenemisen aikaansaamiseksi valitulla reägenssilla.

Useimmissa tapauksissa reagenssia käytetään höyryn yhteydessä materiaalin pehmentämiseksi ennalta käsittelyvyöhykkeen yläpäässä.

Koneen eri parametrit ja etenkin vyöhykkeiden pituudet määritetään valitun menetelmän ja huomioon otetun kyllästysajan mukaan.

Mekaanisen käsittelyn ja kuitujen turmeltumisriskin rajoittamiseksi päinvastaisilla kierteillä varustettujen vyöhykkeiden pituuden on oltava tietyn paineen nousun vyöhykkeen yläpuolella mahdollistava minimipituus. Esimerkiksi 50 baarin höyrynpainetta vastustavien tiiviiden tulppien aikaan-aamiseksi päinvastaisin kiertein varustettujen vyöhykkeiden pituuden tulee olla 1- 3-kertainen kierteen nousuun nähden. Tämä pituus valitaan siten, että saadaan aikaan käsittelyvyöhykkeissä materiaalin etenemisnopeuden riittävä jarrutus, ja läpimenoaukkojen on oltava suuruudeltaan sellaisia, että ne säätelevät materiaalin pysymistä vyöhykkeen etupuolella aiheuttamatta muuta kuin hakkeen yksinkertaista hajoamista suosien 14 67887 niiden painumista kierteisiin turmelematta kuituja. Yleensä aukkojen koko on lastujen keskimääräisen pituuden kolmanneksen ja puolikkaan välillä; mainittu keskimääräinen pituus on, kuten tunnettua, noin 30 mm.

Täten valitsemalla harkiten kierteiden nousu, jarrutusvyöhyk-keiden pituus ja ruuvien pyörimisnopeus, voidaan materiaalin paine kohottaa aine 30-40 baariin.

Koneen dimensiot lasketaan toisaalta aivan ilmeisesti tavoitellun virtausnopeuden mukaan. Näin ollen voidaan esimerkiksi läpimitaltaan 100-120 mm:n ruuvilla käsitellä kylmää soodaa käyttävällä menetelmällä 200 kg kuivaa puuta syöttämällä 40 kg soodaa ja 300 kg vettä. Klassisessa menetelmässä olisi tarvittu lähes 800 kg vettä. Tämä soodan pitoisuuden kasvaminen mahdollistaa hyvin paljon nopeamman käsittelyn aikaansaamisen, sillä ligniinin asianmukainen liukeneminen tapahtuu muutamassa minuutissa koneella, jonka pituus on suuruusluokkaa 2 m, jolloin käsittelyvyöhykkeen pituus on siten esimerkiksi 1,5 m, kun taas klassisessa menetelmässä keiton tiedetään tapahtuvan 2-3 tunnissa paljon enemmän tilaa vievissä laitteissa.

Materiaalin puristumisen aiheuttaessa, kuten on mainittu, nesteiden ulospuristumista, koneen parametrit valitaan myös halutun kosteusasteen saamiseksi. Tämän täytyisi olla joka tapauksessa riittävä (esimerkiksi 50-65 %), jotta materiaalin asianmukainen eteneminen olisi mahdollista. Sitä paitsi toisen jarrutusvyöhykkeen ominaisuuksista johtuen voidaan koneen poistoaukosta saada enemmän tai vähemmän kuivattu materiaali; esimerkiksi voidaan jossain tapauksissa tuottaa massa, joka sisältää 60-70 % nestettä.

Tällä materiaalin kosteuden säädöllä on vaikutusta, kuten on mainittu, käsittelyprosessiin ja etenemiseen koneessa. Tämän säädön parametrit olisi valittava siten, että saavutetaan toisaalta asianmukaiset etenemisolosuhteet ja toisaalta lopullinen tuote, jolla on halutut ominaisuudet.

Tämä säätö, joka riippuu lukuisista olosuhteista ja etenkin puun ominaisuuksista, saadaan aikaan tiettyyn määrään asti empiirisesti. Näitä kokeitä helpottavat koneen erityiset rakenteelliset ominaisuudet ja etenkin ruuvin moduulirakenne uritetun ydinosan sisään koottuina lohkoina, mikä mahdollistaa suhteellisten pituuksien 15 67887 ja erilaisin kiertein varustettujen vyöhykkeiden vaihtelemisen sekä päinvastaisin kiertein varustetuissa vyöhykkeissä aukkojen suuruuden vaihtelun.

Lisäksi käytettäessä aiemmin kuvatun kaltaista aukaistavaa koteloa, saavutetaan se tärkeä etu, että koneen toimintaa voidaan tarkkailla ja valita täten asiantuntemuksella koneen ja menetelmän eri ominaisuudet

Haluttaessa voidaan käyttää useita jatkuvien tulppien erottamia käsittelyvyöhykkeitä. Kukin näistä vyöhykkeistä voi olla rea-genssin mukaan valitussa paineessa ja lämpötilassa. Tämä tapaus tulee kysymykseen etenkin silloin, kun suoritettaessa höyrykäsit-tely ennen kemiallista käsittelyä peräkkäisien kierteiden välille aikaan saadun tiivistymisen arvellaan olevan riittämätön.

Claims (2)

16 __ τ— ----- — 7. ft Π

1. Laite selluloosapitoisen hakkeen jatkuvaksi käsittelemiseksi, joka laite koostuu kahdesta, samaan koteloon akseleiltaan yhdensuuntaisesti sovitetusta ruuvista, jolloin niiden toisiinsa lomistuvat ruuvikierteet on kiinnitetty päästä kumpaankin synkronisesti ja samassa pyörimissuunnassa käytettyyn akseliin ja jolloin ruuveilla on pituussuunnassa yhteinen kuljetusvyöhyke (A) kotelon aukosta syötettäviä lastuja varten, sitä seuraava jarru-tusvyöhyke (B), jossa molempien ruuvikierteiden nousu on vastakkainen ja jossa on ruuvikierteiden kehälle saakka ulottuvat aukot, sitä seuraava, kohti alapäätä kuljettava vyöhyke (C), jossa ruuvi-kierteiden nousu vastaa ruuvikierteiden nousua kuljetusvyöhykkeessä ja jossa on kotelossa aukot reagenssia varten, sekä sen jälkeen toinen jarrutusvyöhyke (D), tunnettu siitä, että a) toisessa jarrutusvyöhykkeessä (D) ruuvikierteiden nousu on päinvastainen kuin ruuvikierteiden nousu alapäätä kohden kuljettavassa vyöhykkeessä (C) ja että siinä on ruuvikierteiden kehälle ulottuvat aukot (24); (b) molemmissa jarrutusvyöhykkeissä (B,D) ruuvikierteissä olevien aukkojen (24) leveys on välillä yksi kolmasosa ja puolet lastujen keskimääräisestä pituudesta; c) molempien jarrutusvyöhykkeiden (B,D) pituus on kulloinkin noin yksi- kolme kertaa niin suuri kuin ruuvikierteiden nousu siinä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että molemmissa ruuveissa (2a, ja 2b) olevat aukot (24) peittävät toisensa parittain molempien ruuvikierteiden lomistumis-vyöhykkeessä ruuvien pyöriessä.