FI68873B - Trumraffinoer - Google Patents

Description

Itta^Tl rBl m) KUULUTUSJULKAISU snan-7 •SSmP B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 00 0 / 0 C (45) Patentti oy "n:·:· t ty 11 11 1985 Μ,ι.π. D 21 D 1/38 // B 02 C 13/00, (51) Kv.lk.«/lnt.CI.* D 21 D 1/02 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus—Pitentaiuökning 80261 3 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 19.08.80 (F*) (23) Alkupäivä — Giltighctsdag 19.08.80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 21 . 02.81

Patentti- ja rekisterihallitus (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. - 07 Or

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad j · t · j (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 20.08.79 USA(US) 067929 (71)(72) Arne Johan Arthur Asplund, Tykövägen 20, S-181 6l Lidingö 3,

Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Koi s te r Ab (5*0 Rumpujauhin - Trumraffinör

Keksintö liittyy jauhimeen, erityisesti paperituotteiden ja vastaavien tuotantoa varten, kasvikunnasta peräisin olevasta lignoselluloosa-aineesta johdetun massan jauhamiseen, tarkoitettuun jauhimeen. Lähtömateriaali hienonnetaan, puuta käytettäessä, hakemassaksi, ennenkuin se joutuu yhteen tai useampaan käsittelyyn, jotta muodostuisi raaka-ainetta tai jauhamatonta massaa, joka ei vielä kelpaa paperinvalmistukseen. Tämän raaka-aineen muodostaa puukuitujen ja/tai muiden kasvikuitujen sekä veden seos, ja sitä kutsutaan yleisesti massaksi.

Rumputyyppisissä jauhimissa, joihin tämä keksintö liittyy, ajetaan jauhettavaa, taikinamaista massaa eteenpäin rummun työpin-tojen ja siipien aaltomaisesti, nopein toisiaan seuraavin sykäyksin, 68873 samalla kun siihen kohdistuu kiilausvaikutus, kun sitä kiihdyttää keskipakovoima, jonka saavat aikaan siivet, jotka normaalisti pyörivät lineaarinopeudella 15-100 metriä sekunnissa pitkin rummun sisäpintaa. Nämä siivet aiheuttavat lineaarisessa suunnassa voiman massaan, jota siipien etureunat painavat eteenpäin, joka voima voi olla 5-10 kg neliösenttimetriä kohti, niin että massa puristuu kokoon kiilanmuotoisiin möhkäleisiin, joiden tiheys on sellainen, että massamöhkäleissä syntyy kitkavoimia. Syntyneet voimat kasvavat niin suuriksi, että vähän matkan päähän siiven etureunasta syntyy leikkaustaso, niin että kiilanmuotoiset kuituniput eivät ainoastaan rikkoudu, vaan myös ensimmäinen trakeidikerros hieroontuu pois, jolloin toinen trakeidikerros paljastuu, mistä on seurauksena, että vetysidokset parantavat kuitujen välistä adheesiota valmiissa paperissa. Tähän saakka on tämä kuitunippujen repiminen ja sitä seu-raava kuitujen fibrillointi tapahtunut kiinteällä etäisyydellä siipien loppureunojen ja leikkuuosien välissä, ilman olennaista suoraa kosketusta yksittäisten kuitujen ja leikkaavien metallipin-tojen välillä.

On selvää, että kuitujen halkaisija on vain muutamia millimetrin sadasosia. Sen vuoksi täytyy lautasjauhimissa välin jauhavien osien välissä olla erittäin kapean, kuten esimerkiksi muutamia millimetrin kymmenesosia, niin että nämä jauhinpinnat tarttuvat lujasti jauhinpintojen väliin, mistä on seurauksena vaara, että jauhinosat kuluvat enemmän ja voivat vaurioitua. Vaaralta vältytään olennaisesti käyttämällä tähän keksintöön liittyvää rumputyyppistä jauhinta, jossa siipien reunojen ja leikkuuosien välinen rako voi olla 1-2 mm, ja silti kuitujen leikkautuminen ja fibrillaatio on tyydyttävä.

U.S. patentissa nro 3 547 356, joka on päivätty 15.12.1970, on esitetty rumpujauhin, josta tämä keksintö on parannus. Tähän patenttiin viitataan selitettäessä yksityiskohtaisemmin rumpu-tyyppiseen jauhimeen liittyviä perusnäkökohtia. Aikaisemmassa patentissa oli kuitenkin suunniteltu raon siipien ja sisäpinnan aaltoilun välillä pysyvän vakiona jauhamisen aikana, jolloin ajateltiin raon välystä voidaan säätää yksinkertaisesti vaihtamalla eripituisilla siivillä varustetut roottorit, jotta kompensoitaisiin erilai- 3 68873 set syöttönopeudet, massan pitoisuus, moottorin pyörintänopeus ja muut jauhamisprosessissa esiintyvät muuttuvat suureet.

Viittaus tehdään myös 22.4.1980 päivättyyn U.S. patenttiin nro 4 199 114, josta tämä hakemus on parannus. Rinnakkaishakemukses-sa on siivet tai juoksupyörä kiinnitetty irrotettavasti ja säädettävästä uriin rummun kehällä oleviin uriin, niin että raon välystä voidaan muuttaa.

Hiomapinojen välisen raon leveyden säätötarve on todettu, kuten U.S. patentit nro 4 073 442, nro 3 717 308 ja nro 3 212 721 osoittavat. Kuitenkin, kuten tässä on selitetty, on raon välys vain 0,1 mm tai vieläkin vähemmän lautasjauhimissa, ja kohtauskul-maan ja siitä seurauksena olevaan kiilaantumiseen, ei ole.

Tavanomaisissa hollantereissa ja jordanmyllyissä on myös havaittu tukin ja koneen kehyksen välisen raon säätötarve. Näissä laitteissa ohjataan rouhesuspensio kuitenkin pyörivän hollanteri-tukin tankojen koneen kehyksen tankojen välistä. Tankojen välistä etäisyyttä voidaan tarkasti säätää riippuen halutusta jauhamis-asteesta, joka jauhaminen on ensi sijassa rouhimis- tai katkaisu-toimintaa, vastakohtana leikkaukselle, jonka saavat aikaan sisäiset kitkavoimat, jotka johtuvat kohtauskulmasta massaan nähden kun se puserretaan raon läpi rumpujauhimessa. Siten voidaan jauhamis-toimintaa rumpujauhimessa kutsua puserrustoiminnaksi, verrattuna hiomatoimintaan lautasjauhimessa.

On selvää, että lautasjauhimen hiontatoiminnan tai hollan-terin tai Jordanmyllyn hiontatoiminnan ja rumpujauhimen leikkaus-toiminnan tehtävien ja tulosten välillä on selvästi havaittavia eroja. Kaikkia kolmea käytetään massa- ja paperiteollisuudessa, ja niiden soveltaminen ja käyttö liittyvät kuidutusprosessin tyyppiin sekä haluttuun lopputuotteeseen.

Keksinnön kohteena on siis rumpujauhain massasulpun jauhamista varten, jossa rumpujauhaimessa kiinteään sylinterinmuotoiseen rumpuun johdetaan massaa, jota siellä kuljettaa lineaarisessa suunnassa koaksiaalinen roottori, joka käsittää useita siipiä, joissa on etureuna ja takareuna, jotka kohtaavat massan kulmassa kiilausvaiku-tuksessa, kun siipien etureuna työntää sitä eteenpäin sykäyksittäin aiheuttaakseen massan sisäisiä leikkaavia kitkavoimia samalla kun massaa puserretaan läpi raon vapaan välin, joka muodostuu siipien 68873 päätereunan ja pitkin kiinteän rummun sylinterinmuotoista sisäseinä-pintaa aksiaalisesti järjestettyjen leikkaimien väliin.

Keksinnön mukainen jauhin on tunnettu teristä, jotka on asennettu säädettävästi pitkin mainittujen siipien pintaa niin, että ne voidaan taivuttaa kulmaan siihen nähden ja jotka pystyvät samanaikaisesti koordinoimaan kohtaamiskulmaa massan ja raon vapaata väliä energiantarpeen muutosten kanssa jauhamisprosessin aikana.

Raon vapaa väli ja kohtauskulma voidaan säätää mekaanisesti tai hydraulisesti. Kummassakin tapauksessa voidaan energiantarvetta helposti säätää koordinoimalla kohtauskulma ja raon vapaa väli jauhamisprosessiin liittyvien monien muuttujien kanssa. Siten voidaan lisääntyneen syötön, massan suuremman pitoisuuden jne. kehittämä lämpöenergia muuttaa käyttökelpoiseksi mekaaniseksi energiaksi tehonsyöttöä varten yksinkertaisesti säätämällä raon vapaata väliä, mikä myös muuttaa kohtauskulmaa, josta on seurauksena energiansäästö.

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista rumputyyp-pistä jauhinta, kuvio 2 on suurennettu pituusleikkauskuva laitteesta pitkin kuvion 1 viivaa II - II.

Kuvio 3 on suurennettu poikkileikkaus pitkin kuvion 2 viivaa III - III.

Kuvio 4 on suurennettu osittainen poikkileikkaus kuvion 3 esittämistä rummusta ja roottorista.

Kuvio 5 esittää muunnosta kuviosta 3.

Kuvio 6 esittää muunnosta kuviosta 2.

Viitaten piirustuksiin merkitään viitenumerolla 10 kiinteätä sylinterinmuotoista rumpua, jota kannattaa runko 11, joka on ankkuroitu korokkeeseen 12. Rummun toisessa päässä on sisäänvientikaulus 13, joka on varustettu laipalla 14, johon voidaan yhdistää syöttö-putki massaa, sulppua tai vastaavaa varten, joka syötetään rumpuun lineaarisesti kierukkakuljettimen 15 avulla.

Rummun vastakkaisessa päässä on poistokaulus 16, joka on varustettu laipalla 17, johon liitetään poistoputki (ei näkyvissä), jossa on tavanomainen poistoventtiili, kuten esimerkiksi U.S. patentissa nro 3 388 037 esitetään.

5 68873

Roottori 18 on asennettu akselille 19, jota käyttää moottori 20. Akseli on samankeskeinen kiinteän rummun 10 kanssa ja on tuettu laakereilla 21 ja 22. Roottori käsittää useita siipiä 23, jotka säädettävästä kannattavat teriä 24 (kuvio 4). Esitetyssä suoritusmuodossa käsittää roottori sylinterinmuotoisen rummun, jonka vastakkaisissa päissä on navat 25, jotka kannattavat rumpua akselilla 19. On selvää, että, kuten ammattimiehelle on ilmeistä, että siipien 23 pyörittämistä varten voi roottori olla rakenteeltaan muunkinlainen. Siivet 23 ovat mieluimmin suoria ja ulkonevat olennaisesti tangentiaalisesti roottorin 18 kehältä, mihin ne voidaan kiinnittää millä tahansa sopivalla tavalla. Vakavuuden saavuttamiseksi voivat siivet olla toisiinsa liitettyjä, kuten kuvioissa 3 ja 4 esitetään. Jotta roottorin asennus ja purkaminen kävisi helpommin, voi kiinteä rumpu käsittää kaksi puolipyöreätä osaa, jotka liitetään toisiinsa pulteilla 26. Siipien lukumäärä voi vaihdella jauhimen kapasiteetin mukaan. Esitetyssä suoritusmuodossa käsittää roottori kahdeksan siipeä.

Terät 24 ovat pitkin pituuttaan siiven takapinnalla kun raon vapaan välin halutaan olevan mahdollisimman suuren. Jotta terät voisivat jonkinverran taipua johtuen keskipakovoimasta, joka pyrkii taivuttamaan niitä pyörimissuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan, rajoitetaan taipumaa pultilla 27 tai jollai muulla pidättimellä, joka sallii riittävän välyksen siiven ja terän välillä, mutta olennaisesti säilyttää ennaltamäärätyn kohtaamiskulman.

Kiinteän rummun 10 sisäpinnalle on koko kehän pituudelle sijoitettu leikkaimia 28, jotka yhdessä terien 24 päätereunojen kanssa määrittelevät leikkuuraon. Nämä leikkaimet kohtaavat massan ja jarruttavat sitä hetkellisesti sen kulkiessa lineaarisessa suunnassa kiinteän rummun 10 läpi.

Kuten rinnakkaishakemuksessa sarjanumero 887 537 selitetään, on leikkaimet 28 tehty erittäin kulumiskestävästä aineesta, kuten piistä, kovemetallista tai karborundumista, ja ne on työstetty rummun sisäseinään. Näitä leikkaimia on olennaisesti kaikkialla rummun sisäseinässä, josta ne ulkonevat 1-2 mm, jotta liikkuvaan massaan muodostuisi voimakkaita leikkuulinjoja.

68873

Massa syötetään aukon 14 kautta ja ohjataan syöttökieruk-kaan 15 (kuvio 3). Massa työnnetään terien 24 eteen, jotka kiihdyttävät sen suureen kehänopeuteen vasten rakoa. Tämän vuoksi puristaa keskipakovoima kuituhiukkaset lisääntyvästi ja voimakkaasti kokoon, kun terät sinkoavat hiukkaset ulospäin, kuten patentissa nro 3 547 356 selitetään. Mainitussa patentissa ehdotetaan lisättäväksi vettä tai jotain muuta jäähdytysainetta, jotta kompensoitaisiin suuri lämpötilannousu, jonka aiheuttaa massaan kohdistuva kitkaenergia massan kulkiessa sykkien laitteen läpi. Tämä aiheuttaa jonkinverran energiahukkaa. On selvää, että aikana, jolloin tein aikaisemman keksintöni, noin 1967, ei energiansäästö jauhamispro-sessissa ollut tärkein ongelma, niinkuin se on tänään.

Tämän keksinnön tarkoituksena on säästää kallista mekaanista energiaa säätämällä kohtaamiskulmaa massalle ja vastaavia muutoksia raon vapaassa välissä riippuen vaihteluista energian kehityksessä jauhamisprosessin aikana.

Tämä päämäärä voidaan saavuttaa taivuttamalla teriä siivistä kulmaan, joka vastaa haluttua kohtaamiskulmaa sekä raon vapaata väliä.

Säätö voidaan suorittaa käsin pulttien 27 avulla, joiden tehtävä on myös kiinnittää terät siipiin, mutta se voidaan myös tehdä hydraulisesti varustamalla akseli 19 kanavilla hydraulines-tettä varten, jota pumpataan siipiin asennettuihin hydraulisylin-tereihin, kuten piirustuksissa esimerkkinä esitetään.

Lisämenetelmä kohtaamiskulman sekä kiilavaikutuksen säätämiseksi esitetään esimerkin avulla kuviossa 5.

Hydraulineste voidaan myös syöttää eri paineissa pitkin massan lineaarista reittiä, riippuen paikallisista olosuhteista jauhi-messa. Sellainen esimerkki esitetään kuviossa 6.

Kuten kuvioissa 1 ja 2 esitetään, hydraulineste pumpataan syöttöputken 30 kautta akselilla 19 olevaan kanavalla varustettuun kaulukseen 31. Kauluksessa 31 olevat kanavat ovat yhteydessä akselin 19 kanavaan 32. Hydraulineste jaetaan kanavien 33 kautta tavanomaisiin hydraulisylintereihin 34, jotka on sijoitettu pitkittäin siipiä 23 myöten käyttämään niissä olevia hydraulimäntiä 35. Hydraulimännät 35 ulkonevat siivissä 23 olevan aukon läpi ja koskettavat terää 24.

7 68873 Säätämällä hydraulinesteen virtausta sylintereihin, voidaan teriä 24 taivuttaa pitkin rataa, joka on olennaisesti tangentiaalinen siipien 23 päätereunojen välissä olevaan massan kosketuskohtaan nähden ja lähellä leikkaimia, jotta niiden kohtaamiskulma muuttuisi raon suurimman vapaan välin, toisin sanoen, kun terä on olennaisesti pitkin siipeä ja sillä on pieni välys siipeen nähden, sekä raon ennaltamäärätyn pienimmän vapaan välin, jonka voidaan sanoa edustavan siiven takertumiskulmaa, välillä. Käytännön tarkoituksia varten, voi raon vapaa väli vaihdella välillä 7-1 mm., kohtaamiskulman muuttuessa vastaavasti, riippuen energiantarpeesta tai syöttötehosta.

Kuten kuviossa 5 esitetään, voidaan kohtaamiskulmaa muuttaa lisäksi tekemällä siiven 23 ulkopää, jossa hydraulisylinterit 34, kulmikkaaksi, jotta saataisiin aikaan haluttu kiilausvaikutus.

Tässä järjestelyssä voidaan roottorin mitta valita joustavammin.

Kuviossa 6 esitetyssä muunnoksessa on roottori jaettu kolmeen osaan, A, B ja C, joista kuhunkin syötetään hydraulinestettä kolmessa eri paineessa. Tämä edellyttää kolmea erillistä kanavaa A, B ja C kauluksessa 31, joista kukin on yhteydessä vastaaviin kanaviin akselissa 19. On kuitenkin selvää, että roottori voidaan jakaa niin moneen osaan kuin pidetään tarkoituksenmukaisena jotain nimenomaista asennusta varten.

On selvää, että tällä järjestelyllä raon vapaata väliä sekä kohtaamiskulmaa voidaan säätää useissa kohdissa pitkin massan lineaarista reittiä rumpujauhimen läpi. Jauhamisprosessin aikana saattaa massan virtauksessa esiintyä häiriöitä, jotka on, energiankulutuksen säästämiseksi, välittömästi poistettava. Jos esimerkiksi massan lineaaarisella reitillä esiintyy odottamaton tukkeuma, on reitin tukkeutunut osa heti avattava, mikä tapahtuu yksinkertaisesti suurentamalla raon vapaata väliä. Kääntäen, jos virtausmäärä kasvaa liian suureksi reitin jollain osalla, voidaan vapaata väliä automaattisesti säätää. Jos esimerkiksi massan syöttö nousee yli ohjelmoidun määrän, ilman että jauhimen moottorin kuorma kasvaa samassa mitassa, lämpötila laskee, jolloin energian syöttö painoyksikköä kohti pienenee. Toisaalta, jos massan syöttö keskeytyisi 6 68873 täysin, esimerkiksi lineaarisella reitillä olevan tukkeutuman vuoksi, suurentaa kuvion 6 järjestely välittömästi raon vapaata väliä, ja mahdollisesti lisäksi syöttää vettä jauhimen tukkeutuneiden osien huuhtelemiseksi.

Tällä tavoin voidaan kohtaamiskulma ja vastaava raon vapaa väli koordinoida mekaanisen syöttöenergian lämpöosamäärien kanssa, ohjelmoidun jauhamisprosessin mukaisesti, kuten osoitetaan esimerkiksi U.S. patenteissa nro 3 717 308, nro 3 212 721 sekä nro 4 073 442. Vaikka nämä patentit liittyvät lautasen vapaan välin hydrauliseen säätöön lautasjauhimissa, on ammattihenkilölle ilmeistä käyttää samoja keinoja säätämään hydraulinesteen virtausta siivissä 23 oleviin hydraulisylintereihin ja siten säätää raon vapaata väliä ja vastaavaa kohtaamiskulmaa ohjelmoidun prosessin mukaisesti.

Eräs toinen menetelmä mekaanisen energian säätämiseksi lautas jauhimessa esitetään U.S. patentissa nro 4 148 439, joka menetelmä voidaan myös helposti muuntaa sovellettavaksi tähän keksintöön .

On selvää, että tämä selitys on annettu esimerkkinä, eikä rajoituksena.

Keksintö voi saada useita ilmaisuja oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (4)

9 68873

1. Rumpujauhin massasulpun jauhamista varten, jossa rumpu-jauhimessa kiinteään sylinterinmuotoiseen rumpuun (10) johdetaan massaa, jota siellä kuljettaa lineaarisessa suunnassa koaksiaalinen roottori (18), joka käsittää useita siipiä (23), joissa on etureuna ja takareuna, jotka kohtaavat massan kulmassa kiilausvaikutuksessa, kun siipien etureuna työntää sitä eteenpäin sykäyksittään aiheuttaakseen massan sisäisiä leikkaavia kitkavoimia samalla kun massaa puserretaan läpi raon vapaan välin, joka muodostuu siipien (23) päätereunan ja pitkin kiinteän rummun sylinterinmuotoista sisäsei-näpintaa aksiaalisesti järjestettyjen leikkaimien (28) väliin, tunnettu teristä (24), jotka on asennettu säädettävästi pitkin mainittujen siipien (23) pintaa niin, että ne voidaan taivuttaa kulmaan siihen nähden ja jotka pystyvät samanaikaisesti koordinoimaan kohtaamiskulmaa massaan ja raon vapaata väliä energiantarpeen muutosten kanssa jauhamisprosessin aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rumpujauhin, tunnettu siitä, että teriä taivuttavat hydrauliset laitteet (34), jotka ovat siivissä (23) ja joita ohjataan reaktiona vaihteluihin energiantarpeissa jauhamisprosessin aikana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rumpujauhin tunnettu siitä, että siivissä (23) on sisäosa ja ulko-osa, joka ulottuu kulmaan mainittuun sisäosaan nähden ja joka ulko-osa kannattaa mainittuja teriä (24).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen rumpujauhin tunnettu siitä, että roottori (18) käsittää useita siivillä varustettuja osia, joista kutakin ohjataan erillisesti hydraulilait-teilla (34) reaktiona paikallisiin vaihteluihin energiantarpeissa pitkin massan lineaarista rataa rummun (10) läpi.