FI85348C - Skivhugg foer framstaellning av flis - Google Patents

Description

ΚΙEKKOHAKKU PUUHAKKEEN VALMISTAMISEKSI - SKIVHUGG FÖR FRAM-

STÄLLNING AV FLIS

85348 5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen kiekkohakku puuhakkeen valmistamiseksi.

Kemiallisen selluloosan ja TMP:n (Thermo Mechanical Pulp) raaka-aineena käytettävä puuhake valmistetaan hakettamalla 10 pyöreää puuta hakussa. Tunnetuista hakkutyypeistä yleisimmin käytetty on ns. kiekkohakku.

Kiekkohakun perusrakenteita ovat pyörivä teräkiekko, joka on asennettu vaakasuoraan tai hieman kallistettuun asentoon 15 laakeroidulle akselille. Teräkiekko on pyöreä pystyasennossa tai lähessä pystyasennossa pyörivä teräslevy, johon on valmistettu säteittäisiä tai lähes säteittäisiä aukkoja ja näiden aukkojen pyörimissuunnassa takareunaan on kiinnitetty leikkuuterät. Tämä kiekko akseleineen on laakeroitu kiinteän 20 rungon päälle, johon on myös kiinnitetty syöttökita puiden terille syöttöä varten. Syöttökidan pohjassa lähinnä terä-kiekkoa on vastaterä, jota vasten puu nojaa, kun teräkie-kossa olevat leikkuuterät leikkaavat puun hakkeeksi.

25 Hakun kiekkoa pyöritetään käyttökoneistolla, joka voi olla kytkimen välityksellä akseliin liitetty synkronimoottori. Tällöin moottorin kierrosnopeus on sama kuin kiekon pyörin-tänopeus. Toinen yleisesti käytetty ratkaisu on hakun akseliin kytkimellä liitetty vaihde, jonka ensiöakselille asen-30 netaan korkeammalla kierrosnopeudella pyörivä moottori. Tunnettu ratkaisu on myös käyttö, jossa vaihteessa on kaksi en-siöakselia ja kaksi käyttävää moottoria.

Puun hakettaminen vaatii energiaa, jonka määrä riippuu puun 35 lujuudesta ja vaihtelee eri puulajien välillä. Tyypillisiä ominaishaketusenergioita eri tyyppisille puulajeille: 2 65348 - havupuut 6000 - 8000 kj/k-m3 - lehtipuut 8000 - 10000 kJ/k-ra3 - tropiikin erikoiset puulajit 10000 - 12000 kj/k-m3 5 jossa k-m3 tarkoittaa kiintokuutiometriä.

Kun laitteella haketettava puulaji tunnetaan ja haketuslin-jan kapasiteetti on määritelty, voidaan hakun normaaliolo-10 suhteissa ottama teho laskea:

P = Q * P

jossa Q = kapasiteetti tk-m3/hl 15 p» ominaishaketusenergia IkJ/k-m3]

Hakun tarvitsema maksimiteho esiintyy silloin, kun siihen syötetään halkaisijaltaan suurin mahdollinen puu. Tämä voidaan laskea seuraavasti: 20

Praav a (D/2)2 *TT *l*Z*n*60*p

md X

jossa D s puun halkaisija (m] 1 s hakkeen pituus (ml 25 Z - leikkuuterien lukumäärä n = teräkiekon pyörintänopeus ir/minl

Tyypillinen haketuslinjan kapasiteetti Q vaihtelee välillä 200-350 k-m /h, jolloin keskimääräinen tehontarve on esimer-30 kiksi havupuulla 390-680 kW.

Vastaavasti tyypillinen maksimipuunhalkaisija, joka hakkuriin voidaan syöttää on D = 800 - 900 mm. Yleisesti käytettävä leikkuuterien lukumäärä on 12 kpl ja kiekon pyörintäno-35 peus 240 - 300 r/min. Tällöin saadaan 24 mm hakepituudella havupuulle maksimitehontarve 4050 - 6415 kW.

3 d δ 6 4 8 Tästä nähdään, että maksimitehontarve on lähes kymmenkertai-nen normaaliin ottotehoon verrattuna. Tällaisia suuria tehontarpeita esiintyy normaalikäytössä äärimmäisen harvoin.

5 Puumassan valmistukseen käytettävän puun keskimääräinen halkaisi] amitta vaihtelee tehdaskohtaisesti välillä D = 100 -250 mm. Koska satunnaiset suuretkin puut on voitava haket-taa, määräytyy hakkurin installoitu teho maksimipuun mukaan. Määräävä tekijä on nimenomaan maksimipuun vaatima suuri 10 vääntömomentti, jota vastaava momentti on saatava käyttöko-neistosta.

Moottorin valinta hakkukäyttöön tapahtuu siten, että määritetään maksimipuun vaatima vääntömomentti, jonka perusteella 15 määritellään käyttömoottori siten, että moottorin kippimo-mentti on suurempi kuin tarvittava momentti.

Esimerkiksi kun: D = 800 mm (havupuu) 1 s 22 mm 20 Z = 12 kpl n = 240 r/min ja oletetaan haketuslinjan kapasiteetti Q = 300 k-m^/h,

25 tällöin P = 583 kW

Pmax * 37,5 kM Mmax - 147,84 kNm

Jos valitaan vaihteen välityssuhde 6.25, joka on edullinen 30 siksi, että tällöin moottori voidaan valmistaa standardikierrosluvulle 1500 r/min, niin tällöin moottorilta vaadittava vääntömomentti on:

Mm = Mmax^ ' 3°ssa * = välityssuhde 35 = 23654 Nm.

4 85348

Jos valitaan vaihde, jossa on kaksi ensiöakselia, on mootto-rikohtainen momentin tarve M /2 * 11827 Nm m 5 Tämä vastaa moottorin maksimitehoa:

P = <Mm/2) * (2*lT*n)/60 = 1858 kW

10

Jos moottorin kippikerroin on 2, valitaan standardimootto-rit:

Pn = 1000 kW (2 kpl) 15

Koska moottorikoon valinta perustuu pelkästään niiden antamaan kippimomenttiin, näyttelee moottorin kippikerroin oleellista osaa moottorikoon määräytymisessä.

20 Yhteensopivuus- ja varaosakysymysten vuoksi yleensä halutaan käyttää standardimoottoreita. Standardimoottorisarjoissa pienempitehoiset (250-450 kW) moottorit valmistetaan suuremmille kippikertoimille kuin suurin teholuokka (500 -1000 kW).

25

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kiekkohakku, jossa mm. installoitu teho on aiempaa pienempi. Tarkoitus on toteutettu siten, että käytetään useampaa pienempää moottoria kahden tai yhden ison sijasta. Esimerkiksi edellä lasketun 30 käytön 2 * 1000 kW moottorit voidaan korvata moottoreilla 4 * 400 kW. Tällöin installoitu teho on 400 kW pienempi, mutta moottorien korkeamman kippikertoimen vuoksi saatava maksimimomentti on 3055 Nm suurempi ja momenttireserviä näin ollen enemmän.

li 35 5 35348

Tarkemmin sanottuna keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Useamman pienemmän moottorin käytön etuja ovat: pienempi 5 installoitu teho, sekvenssikäynnistyksen johdosta pienempi käynnistysvirran tarve, mikä on edullista moottorien virran-syöttöjärjestelmän kannalta. Lisäksi etuna on se, että kiek-kohakku on käynnistettävissä ilman nestekytkimiä moottorin akselilla.

10

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti edullisen sovellutusmuotoesimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 15 Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista kiekkohak-kua sivulta katsottuna.

Kuvio 2 esittää samaa ylhäältä katsottuna.

20 Kuvio 3 esittää diagrammina käytettävissä olevan momentin vaihteen ensiöpuolella tunnetun tekniikan mukaisessa ratkaisussa sekä keksinnön mukaisessa ratkaisussa.

Kuvio 4 esittää ylhäältä katsottuna osittain leikattuna kek-25 sinnön mukaista kiekkohakkua.

Kuvio 5 esittää poikkileikkausta lieriöhammasvaihteesta.

Kuvio 6 esittää ylhäältä katsottuna keksinnön erästä sovel-30 lutusmuotoa, jossa teräkiekon molemmin puolin on järjestetty käyttökoneistot.

Kiekkohakkuun kuuluu pyörivä teräkiekko 1, joka on tässä so-vellutusmuodossa asennettu hieman kallistettuun asentoon 35 laakeroidulle pyöritysakselille 2. Teräkiekon 1 muodostaa lähes pystyasennossa pyörivä teräslevy, johon on valmistettu 6 85348 tunnetulla tavalla säteittäisiä tai lähes säteittäisiä aukkoja ja näiden aukkojen pyörimissuunnassa katsottuna takareunaan on kiinnitetty leikkuuterät (ei esitetty kuvioissa). Teräkiekko akseleineen on laakeroitu kiinteän rungon päälle, 5 johon on myös kiinnitetty syöttökita 4 puiden terille syöttöä varten. Syöttökidan pohjassa lähinnä teräkiekkoa 1 on vastaterä (ei esitetty kuvioissa), jota vasten puu nojaa, kun teräkiekossa olevat leikkuuterät leikkaavat puun hakkeeksi. Valmis hake poistuu poistokanavan 6 kautta.

10

Hakun teräkiekkoa 1 pyöritetään käyttökoneistolla 5, joka käsittää tässä sovellutusmuodossa neljä moottoria 3, jotka on kytketty pyörittämään akselia 2. Moottorit on sijoitettu käyttökoneiston takaosaan symmetrisesti akselin ajatellun 15 jatkeen ympärille. Tarkemmin sanottuna siten, että moottorit sijaitsevat 90* välein samalla ympyräkehällä. Lunnollisesti jos moottoreita olisi kolme, ne sijoitettaisiin 120* välein jne. Kunkin moottorin teho on edullisesti esimerkiksi 315 kW, jolloin koko kiekkohakun installoitu teho on 20 1260 kW. Luonnollisesti moottorien teho voi vaihdella, sopi- vimmin välillä 200-400 kW, mutta olennaista on, että keksinnön mukaisessa kiekkohakussa voidaan käyttää aiempaa pienempiä moottoreita.

25 Kuviossa 3 on käyrien avulla esitetty käytettävissä oleva momentti vaihteen ensiöpuolella tunnetun tekniikan ja uuden keksinnön mukaisissa tapauksissa. Esimerkiksi tunnetusta tekniikasta on valittu kiekkohakku, jossa on kaksi nimellis-teholtaan 800 kW moottoria. Keksinnön mukaisesta ratkaisusta 30 on valittu esimerkiksi neljä standardimoottoria, joiden kunkin nimellisteho on 315 kW. Käyrästöstä havaitaan, että tällöin tunnetun tekniikan nimellismomentti on n. 10 kNm ja keksinnön mukaisen ratkaisun nimellismomentti n. 8 kNm. Kuitenkin käytännössä maksimimomentti ensiöakselilla tunnetussa 35 ratkaisussa on huomattavasti pienempi kuin neljällä pienemmällä moottorilla. Tunnetun tekniikan mukaisen ratkaisun il 1 Λ 5 3 4 8 haittana on nestekytkimien tarve, jotka alentavat maksimimo-menttia huomattavasti. Kuten aiemmin mainittiin keksinnön mukaisessa ratkaisussa nestekytkimiä ei tarvita.

5 Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukainen kiekkohakku osittain leikattuna ja ilman puun syöttöelimiä ja hakkeen pois-toelimiä. Kuvion 4 tarkoitus on havainnollistaa voimansiir-totapaa moottoreilta 3 teräkiekkoon 1. Moottorien 3 akselit 7 on varustettu joustavilla kytkimillä 8 akselien tarkan 10 asennoituvuuden varmistamiseksi. Edelleen akselit 7 on yhdistetty lieriöhammasvaihteiston ensiöhammaspyöriin 9, jotka edelleen ovat hammastuksensa kautta kosketuksessa toisioham-maspyörään 10. Toisiohammaspyörän akseli 11 on hammaskytki-men 12 avulla yhdistetty teräkiekon 1 akseliin 2, joka on 15 kannatettu laakeroidusti laakereilla 13 ja 14. Tässä sovel-lutusmuodossa teräkiekon vastakkaiselle puolelle ei ole järjestetty laakeria, mutta yhtä hyvin näin voisi olla.

Kuvion 4 mukaisessa sovellutusmuodossa on edelleen varattu 20 mahdollisuus asentaa lisämoottorit esitettyihin moottoreihin nähden vastakkaiselle puolelle vaihteistoa kohtiin 15 ja 16, jolloin niiden akselit yhtyvät moottorien 3 akseleihin ja vaikuttavat siten samaan ensiöhammaspyörään kuin vastakkaisella puolella sijaitsevat moottorit 3.

25

Kuviossa 5 on poikkileikkauksena esitetty moottorien akselien ja niihin yhdistettyjen lieriöhammasvaihteen ensiöham-maspyörien 9 symmetrinen sijainti lieriövaihteen toisiohammaspyörän 10 ympärillä. Tässä sovellutusmuodossa ensiö-30 hammaspyörät sijaitsevat 90e välein samalla ympyräkehällä.

Olennaista on, että ensiöhammaspyörät sijaitsevat aina tasavälein, eli mikäli moottoreita on viisi, ensiöhammaspyörien väli on 72*. Jos moottoreita on kolme, ensiöhammaspyörien väli on 120* jne. Hammaspyörien 9, 10 hammastuksia ei tähän 35 periaatekuvaan ole piirretty, koska niiden katsotaan olevan 8 85348 ammattimiehelle itsestään selviä. Muutenkin kuvio 5 on erittäin pelkistetty.

Kuviossa 6 on kaaviomaisesti esitetty eräs sovellutusmuoto, 5 jossa teräkiekko on kannatettu laakeroidusti teräkiekon 1 molemmilla puolilla laakereilla 17 ja 18, ja jossa teräkiekon akseli 2 ulottuu siten teräkiekon molemmille puolille. Samoin tämän sovellutusmuodon mukaisessa ratkaisussa käyttö-koneistoja 5 on kaksi, olennaisesti symmetrisesti teräkiekon 10 suhteen. Kummassakin käyttökoneistossa 5 voi tällöin olla esimerkiksi kaksi moottoria 3, jolloin moottoreita on yhteensä neljä. Luonnollisesti moottorien lukumäärä ei tässä, kuten ei muissakaan sovellutusmuodossa ole rajoitettu neljään, vaan niitä voi tarpeen mukaan olla kolme tai enemmän. 15

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei ole rajoittunut edelläesitettyihin sovellutusmuotoesimerkkeihin, vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä on selvää, että kiekkohakku voi vinon asennon 20 sijasta yhtä hyvin olla sijoitettu vaakasuoraan, jolloin teräkiekko on olennaisesti pystysuorassa. Moottorien akselien ja teräkiekon akselin välinen vaihteisto ei tarvitse olla lieriöhammasvaihteisto, joskin se vaikuttaa edullisimmalta ratkaisulta. Toisena vaihtoehtona tulee kysymykseen esimer-25 kiksi kartiohammasvaihteisto. Vielä on mainittava, että kaikkien moottorien ei välttämättä tarvitse olla yhtä suuria, joskin sitä on pidettävä edullisimpana ratkaisuna.

li

Claims (5)

9 a 5 3 4 8

1. Kiekkohakku puuhakkeen valmistamiseksi, johon kiekkohak-5 kuun kuuluu pyörivä teräkiekko (1), teräkiekon akseli (2) sekä akselia pyörittävä käyttökoneisto (5), tunnettu siitä, että käyttökoneistoon (5) kuuluu ainakin kolme moottoria (3), jotka vaihteen, sopivimmin lieriövaihteen välityksellä pyörittävät teräkiekon (1) akselia (2). 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiekkohakku, tunnettu siitä, että moottoreita (3) on neljän ja että ne on järjestetty symmetrisesti akselin (2) tai sen ajatellun jatkeen ympärille. 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kiekkohakku, tunnettu siitä, että kunkin moottorin (3) teho on n. 200-400 kW, esimerkiksi 315 kW.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiekkohakku, tunnettu siitä, että teräkiekon (1) akseli (2) on laakeroitu teräkiekon molemmilta puolilta, ja että teräkiekon molemmille puolille akseliin on yhdistetty vaihde <9, 10. ja käyttökoneisto (5), jolloin kumpaankin käyttökoneis-25 toon kuuluu esimerkiksi kaksi moottoria (3).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiekkohakku, tunnettu siitä, että vastakkaiselle puolelle vaihdetta (9, 10), moottorien (3) kanssa samanakselisesti on 30 järjestetty lisämoottoreita, joiden kunkin akseli on yhteydessä samaan ensiöhammaspyörään (9) kuin vastakkaisella puolella vaihdetta sijaitseva moottorin (3) akseli (7). 10 8 5 348