FI71364B - Foerfarande och kvarn foer malning av fibrer - Google Patents

Description

, 71364

Menetelmä ja jauhin kuitujen jauhamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä selluloosapitoisten tai muiden hydrofiilisten kuitujen jauhamiseksi, jossa kui-5 dut johdetaan jauhimen jauhinpesään sovitetun kahden vastakkaisen, välimatkan päässä toisistaan olevan ja toistensa suhteen liikkuvan jauhinpinnan väliin muodostettuun jauha-tusvyöhykkeeseen ja saatetaan jauhatusvyöhykkeessä jauhatus-vaikutuksen alaiseksi jauhinpintojen avulla, joissa on teriä 10 ja niiden välisiä solia sekä jauhin menetelmän soveltamiseksi .

Tällaiset menetelmät ja jauhimet ovat erittäin yleisiä puunjalostusteollisuudessa. Esimerkkinä voidaan tällöin mainita FI-patenttihakemuksessa 792176 esitetty ratkaisu.

15 Sellukuitujen jauhatus paperin ja kartongin valmistuksen yhteydessä tapahtuu nykyisin matalassa eli n. 2-6 % sakeu-dessa. Matalasakeusjauhinten toimintaa käsittelevässä kirjallisuudessa on todettu, että sekä kartiojauhinten että levyjauhinten staattoriurissa esiintyy hyvin usein ns. sul-20 pun paluuvirtausta. Tämä paluuvirtaus johtuu siitä, että jauhimen roottoriurissa kiihdytetty virtaus törmää jauhin-perän seinään kaikkialla muualla paitsi siinä kohdassa, jossa virtaus poistuu jauhimesta eli toisinsanoen jauhimen ulosvirtausaukon kohdassa. Em. jauhinpesän seinään tapah-25 tuvan törmäyksen vaikutuksesta virtauksen liike-energia muuttuu Bernoullin lain mukaisesti paine-energiaksi, jolla tarkoitetaan sitä, että jauhinpesän seinään törmäävän virtauksen paine kasvaa samalla, kun virtauksen nopeus putoaa lähes nollaan. Kasvaneen paineen seurauksena sulppu pystyy 30 virtaamaan jonkin matkaa takaisin staattoriuriin. Tätä staattoriurissa takaisinpäin tapahtuvaa virtausta kutsutaan alalla paluuvirtaukseksi.

Em. paluuvirtauksen vuoksi jauhatusvyöhykkeellä olevien kuitujen viipymisaikajakautuma on hyvin heterogeeninen. 35 Jauhimen aikaansaaman jauhatuskäsittelyn tasaisuuden kannalta olisi edullista, että jauhettavaksi tarkoitetut sulpun 71364 2 virtaus jauhatusvyöhykkeen läpi olisi tulppamainen. Edellytyksenä tulppamaisen läpivirtauksen aikaansaamiselle on se, että tunnetuissa laitteissa esiintyvä roottoriurista sinkoutuvan sulpun haitallinen törmäys jauhinpesän seinämiin 5 pystytään estämään.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jolla aiemmin käytetyn tekniikan yhteydessä ilmenneet heikkoudet pystytään poistamaan. Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän avulla. Keksinnön mukaisen menetelmän 10 perusideana on ollut paperikoneen yhteydestä tunnetun manifold-periaatteen käyttö jauhimen yhteydessä. Manifold-periaate on puunjalostusteollisuudessa erittäin tunnettu periaate ja sitä käytetään esimerkiksi paperikoneen perä-laatikon syöttöputkiston yhteydessä. Manifold-putkisto jakaa 15 tällöin perälaatikkoon tulevan laimean sulppuvirtauksen koko paperikoneen leveydelle. Käänteisellä järjestelyllä on näin ollen mahdollista kerätä yhteen tasainen virtaus, kääntää alkuperäistä virtaussuuntaa haluttu määrä, esimerkiksi 90 % ja johtaa näin yhdistetty päävirtaus pois virtauksen yhdis-20 telyalueelta. Keksinnön mukainen menetelmä on täsmällisesti sanottuna tunnettu siitä, että kuitujen tasaisen, jauhimen läpi kulkevan virtauksen aikaansaamiseksi jauhimen jauhatus-vyöhykkeen ulosmenovirtaukset kerätään yhteen ja johdetaan ulos jauhinpesästä käänteisen manifold-järjestelyn avulla.

25 Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan laite, jonka avulla menetelmää pystytään soveltamaan. Tähän on päästy keksinnön mukaisen laitteen avulla, joka on puolestaan tunnettu siitä, että jauhimen jauhatusvyöhykkeen ulos-menoon, jauhatusvyöhykkeen ulkoreunalle on sovitettu olen-30 naisesti 360° jauhimen ympäri ulottuva purkauskanava, joka on yhdistetty poikkileikkaukseltaan tasaisesti laajenevaan, simpukkamaiseen kuitujen ulosvirtausputkeen.

Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että jauhatus-käsittely on erittäin tasaista aiemmin käytettyyn tekniik-35 kaan verrattuna, jolloin jauhimelta saatavan massan lujuus paranee vastaavasti erittäin huomattavasti, jopa 20 - 30 % 71 364 3 tunnettuihin jauhimiin verrattuna. Keksinnön etuna on lisäksi sen edullisuus käytössä. Saavutettava energiansäästö käytössä perustuu pieneen tyhjäkäyntitehoon ja nykyisiä ratkaisuja parempaan jauhatuksen tehokkuuteen.

5 Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tar kemmin oheisessa piirustuksessa kuvatun tunnetun tekniikan ja keksinnön edullisten suoritusmuotojen avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatekuvantona keksinnön lähtökohtana olevan tunnetun tekniikan mukaista kartiojauhinta 10 sivulta nähtynä, kuvio 2 esittää periaatekuvantona keksinnön lähtö kohtana olevan tunnetun tekniikan mukaista levyjauhinta sivulta nähtynä, kuvio 3 esittää periaatekuvantona keksinnön mukaista 15 kartiojauhinta sivulta nähtynä, kuvio 4 esittää periaatekuvantona keksinnön mukaista levyjauhinta sivulta nähtynä, kuvio 5 esittää kuvion 3 mukaista jauhinta osittain leikattuna perspektiivikuvantona ja 20 kuvio 6 esittää kuvion 4 mukaista jauhinta osittain leikattuna perspektiivikuvantona.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty periaatteellisesti tunnetun tekniikan mukaiset kartio- ja levyjauhimet. Kuvioissa 1 ja 2 on jauhinpesää merkitty viitenumeroilla 1 ja 1'. Jau-25 himen roottorin ja staattorin jauhinpintoja on puolestaan merkitty viitenumeroilla 2 ja 3 sekä vastaavasti numeroilla 2' ja 3'. Em. tunnettujen jauhinten rakenne ja toiminta on alan ammattimiehelle täysin tunnettua tekniikkaa, joten näitä seikkoja ei selvitetä tässä yhteydessä tarkemmin. Jau-30 hettavan massan kulkusuunta on kuvioiden 1 ja 2 esimerkkeihin merkitty nuolten avulla. Kuvioihin 1 ja 2 on lisäksi katkoviivoin piirretyillä ympyröillä merkitty esimerkit kohdista, joissa virtaus törmää jauhinpesän 1 tai 1' seinään, jolloin seurauksena on haitallisen paluuvirtauksen 35 syntyminen, kuten edellä on jo todettu.

, 71364 4

Keksinnön mukainen kartiojauhin on esitetty kuvioissa 3 ja 5 ja keksinnön mukainen levyjauhin puolestaan kuvioissa 4 ja 6. Kuvioissa 3 ja 5 on jauhinpesää merkitty yleisesti viitenumerolla 11, roottorin ja staattorin jauhinpintoja 5 viitenumeroilla 12 ja 13. Kuvioissa 4 ja 6 on jauhinpesää merkitty yleisesti viitenumerolla 11' ja roottorin ja staattorin jauhinpintoja vastaavasti viitenumeroilla 12' ja 13'. Kuvioissa 3-6 esitettyjen jauhinten pyöritys tapahtuu alalla täysin tunnetulla tavalla, joten ko. seikkoja ei 10 selvitetä tarkemmin tässä yhteydessä. Sulpun virtaussuunta on kuvioissa 3-6 esitetty nuolten avulla.

Kuvioiden 3-6 esimerkeissä on kuvattu käänteinen manifold-periaate matalasakeuskartiojauhimen ja matala-sakeuslevyjauhimen ulostulovirtaukseen sovellettuina. Kek-15 sinnön mukaisesti virtaus kerätään tasaisesti jauhatusvyö-hykkeen ulkoreunalta ja ohjataan olennaisesti 360° jauhimen ympäri ulottuvan tasasuuren purkauskanavan 14, 14' kautta poikkileikkaukseltaan tasaisesti laajenevaan simpukkamaiseen kuitujen ulosvirtausputkeen 15, 15'. Esitettyjen rakentei-20 den avulla jauhinpintojen 12 ja 13 tai 12' ja 13' väliin muodostetun jauhatusvyöhykkeen läpäissyt virtaus ei törmää jauhinpesän 11 tai 11' seiniin, kuten tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa. Haitallista paluuvirtausta ei näin ollen synny.

25 Em. käänteinen manifold-virtauskanavajärjestely on täysin välttämätön, mikäli halutaan, että jauhettava kuitu-sulppu kulkee tulppamaisena virtauksena tasaisesti jauhimen läpi.

Mikäli jauhimena käytetään kartiojauhinta tai sel-30 laista levyjauhinta, jossa jauhatusvyöhykkeen syöttöpuolen halkaisija on suurempi kuin poistopuolen halkaisija, niin keksinnön mukaisesti kuidut myös syötetään jauhimeen mani-fold-virtauksen avulla. Tällainen rakenne on esitetty kuvioissa 3 ja 5. Syöttöpuolen rakenne kuvioissa 3 ja 5 on 35 periaatteeltaan täysin vastaava kuin poistopuolen rakenne, joka on selvitetty edellä. Jauhatusvyöhykkeen sisääntuloon 71364 5 on tällöin liitetty poikkileikkaukseltaan tasaisesti pienenevä simpukkamainen sisäänvirtausputki 16. Em. sisään-virtausputki on puolestaan yhdistetty jauhatusvyöhykkeen ulkoreunalle sovitettuun olennaisesti 360° jauhimen ympäri 5 ulottuvaan tasasuureen purkauskanavaan 17. Em. järjestelyllä saadaan kuitusulppu jaettua mahdollisimman tasaisesti jauhatusvyöhykkeeseen heti vyöhykkeen alussa.

Kuvioiden 4 ja 6 mukaisen levyjauhimen sisääntulossa ei tarvita em. manifold-järjestelyä, koska sulpun syöttö 10 keskelle, jauhimen silmään jakaa sulpun tasaisesti jauhatus-vyöhykkeelie.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on lisäksi olennaista se, että jauhimeen syötetyn kuidun virtauksen nopeutta voidaan tarvittaessa säädellä. Massasulpun läpivirtaus-15 nopeutta voidaan kiihdyttää jatkuvasti syöttämällä kuidut jauhimeen jauhatusvyöhykkeen suuremman halkaisijan puoleisesta päästä. Virtaussuunta olisi tällöin kuvion 3 rakenteessa oikealta vasemmalle. Em. järjestelyllä saadaan vir-tauspoikkipinta-ala pienenemään jatkuvasti, jolloin virtaus-20 nopeus kasvaa. Em. kiihtyvä virtaustila vähentää omalta osaltaan kuitujen aksiaalista tyssääntymistä ja näin ollen maksimoi paperin vetolujuuden kehittymisen. Em. järjestelyn yhteydessä on selvää, että em. manifold-periaate toimii vastaavasti käänteisenä halkaisijaltaan pienemmässä päässä 25 ja normaalina halkaisijaltaan suuremmassa päässä, joka tässä tapauksessa toimii syöttöpäänä.

Kuidut voidaan näin ollen syöttää kartiojauhimeen sen kummasta päästä tahansa halutun lopputuloksen ominai-suksista riippuen.

30 Oheinen piirustus ja siihen liittyvä selitys on tar koitettu ainoastaan havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Menetelmää ja jauhinta voidaan kuitenkin luonnollisesti muunnella yksityiskohdiltaan huomattavastikin patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

1. Menetelmä selluloosapitoisten tai muiden hydro-fiilisten kuitujen jauhamiseksi/ jossa kuidut johdetaan 5 jauhimen jauhinpesään (11, 11’) sovitetun kahden vastakkaisen, välimatkan päässä toisistaan olevan ja toistensa suhteen liikkuvan jauhinpinnan (12, 13, 12', 13') väliin muodostettuun jauhatusvyöhykkeeseen ja saatetaan jauhatusvyö-hykkeessä jauhatusvaikutuksen alaiseksi jauhinpintojen (12, 10 13, 12', 13') avulla, joissa on teriä ja niiden välisiä solia, tunnettu siitä, että kuitujen tasaisen, jauhimen läpi kulkevan virtauksen aikaansaamiseksi jauhimen jauhatusvyöhykkeen ulosmenovirtaukset kerätään yhteen ja johdetaan ulos jauhinpesästä käänteisen manifold-järjestelyn 15 (14, 15, 14', 15') avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa jauhimena käytetään kartiojauhinta tai levyjauhinta, jossa jauhatusvyöhykkeen syöttöpuolen halkaisija on suurempi kuin poistopuolen halkaisija, tunnettu siitä, että ta- 20 saisen syötön aikaansaamiseksi kuidut syötetään jauhimeen manifold-järjestelyn (16, 17) avulla.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen keskimääräistä läpi-virtausnopeutta jauhimessa kiihdytetään jatkuvasti syöttä- 25 mällä kuidut jauhimeen jauhatusvyöhykkeen suuremman halkaisijan puoleisesta päästä.

4. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen keskimääräistä läpi-virtausnopeutta jauhimessa hidastetaan jatkuvasti syöttä- 30 mällä kuidut jauhimeen jauhatusvyöhykkeen pienemmän halkaisijan puoleisesta päästä.

5. Jauhin selluloosapitoisten tai muiden hydrofii-listen kuitujen jauhamiseksi, johon jauhimeen kuuluu kaksi jauhimen jauhinpesässä (11, 11') olevaa, vastakkain ja väli- 35 matkan päässä toisistaan sijaitsevaa sekä toistensa suhteen 7 71364 liikkuvaa jauhinpintaa (12, 13, 12', 13'), joissa on teriä ja niiden välisiä solia ja jotka jauhinpinnat (12, 13, 12', 13') muodostavat väliinsä jauhatusraon, tunnettu siitä, että jauhimen jauhatusvyöhykkeen ulosmenoon, jauha-5 tusvyöhykkeen ulkoreunalle on sovitettu olennaisesti 360° jauhimen ympäri ulottuva purkauskanava (14, 14'), joka on yhdistetty poikkileikkaukseltaan tasaisesti laajenevaan, simpukkamaiseen kuitujen ulosvirtausputkeen (15, 15').

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jauhin, joka on 10 kartiojauhin tai levyjauhin, jonka jauhatusvyöhykkeen syöt-töpuolen halkaisija on suurempi kuin poistopuolen halkaisija, tunnettu siitä, että jauhimen jauhatusvyöhykkeen sisääntuloon on liitetty poikkileikkaukseltaan tasaisesti pienenevä simpukkamainen sisäänvirtausputki (16), joka on 15 yhdistetty jauhatusvyöhykkeen ulkoreunalle sovitettuun olennaisesti 360° jauhimen ympäri ulottuvaan purkauskanavaan (17) . 8 71364