FI97732B - Parannettu ruuvitulppasyöttölaite - Google Patents

Description

97732

Parannettu ruuvitulppasyöttölaite

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä irto-materiaalien, kuten hakelastujen, puristustyyppisten syöt-5 tölaitteiden suorituskyvyn parantamiseksi.

Massa- ja paperiteollisuudessa käytetään puristus-laitteita (ruuvitulppasyöttölaitteita), joiden toiminta perustuu lieriömäisen tai kartiomaisen kotelon sisällä kiertävään ruuviin, jolloin ruuvin syöttöpään käyttötila-10 vuus on sen poistopään tilavuutta suurempi. Kotelo voidaan varustaa tavallisesti kartiomaisesti poratuilla rei’illä tai raoilla tai tangoilla, jotka on asetettu siten, että puristettavasta materiaalista puristettu neste tyhjennetään niiden kautta. Kotelo on yleensä varustettu kierty-15 mistä estävillä laitteilla, kuten tangoilla, tapeilla tai raoilla puristetun materiaalin kiertymisen estämiseksi yhdessä ruuvin kanssa.

US-patenttijulkaisussa 2 943 012 "Method and Apparatus for Fiberizing" selostetaan ruuvitulppasyöttölaite-20 yhdistelmä, jossa puulastut puristetaan kokoon liiallisen veden poistamiseksi, minkä jälkeen puulastut puristetaan edelleen tulpan sisään. Mekaanista voimaa kohdistetaan kulmittain tähän tulppaan kerrosten mekaaniseksi repimiseksi irti tulpasta. Painetta kehitetään painekotelossa 25 rajoittamalla purkaus säädettävän kuristuslaitteen aukossa ja lisäämällä asteittaisesti akselin läpimittaa pitäen samalla kotelon läpimitta yhtenäisenä.

Tällaisen puristuslaitteen tyypillisiä käyttötapoja ovat seuraavat: 30 1) Pien, puu-uutosaineiden, suolojen ja muiden luontaisesti esiintyvien tai irtomateriaalin kuljetuksen tai käsittelyn aikana imeytyneiden aineiden poistamiseksi.

2) Nesteen keräämisen parantamiseksi irtomateriaa-lien, kuten puulastujen tai muiden kuitupitoisten mate-35 riaalien kemiallisen kyllästämisen yhteydessä tämän mate- 2 97732 riaalin ollessa alttiina nesteen vaikutukselle purkauksen laajentuessa puristuslaitteesta, nestehauteen tai suihkun avulla.

3) Aikaisemmassa tai liotusvaiheessa imeytyneen 5 nesteen uuttamiseksi.

4) Painetiivisteen muodostamiseksi paineesta toiseen siirryttäessä käsittelytoimenpiteen aikana.

Tavanomaisten ruuvitulppasyöttölaitteiden teoreettinen tilavuuspuristussuhde on suuruusluokkaa 1,5:1 - 2:1.

10 Äskettäin on suunniteltu ja valmistettu syöttölaitteita, joiden puristussuhteet ovat 3,5:1 - 4,5:1.

Eräällä toisella "puristushienontimeksi" kutsutulla laitteella ja samanlaisella laitteella, jota kutsutaan "ranskalaiseksi öljypuristimeksi”, on vastaavia sovellu-15 tuksia, niiden teoreettisten puristussuhteiden ollessa tavallisesti 6:1 tai suurempi.

US-patenttijulkaisussa 2 975 096 "Impregnation of Wood Chips" selostetaan ruuvitulppasyöttölaite, jossa juokseva väliaine puristetaan ulos puulastuista ruuvitulp-20 pasyöttölaitteen ensimmäisessä osassa ja kyllästysnestettä lisätään erittäin tiiviisiin puulastuihin ruuvitulppasyöttölaitteen seuraavassa osassa. Tämän laitteen yhteydessä käytetään myös kartiomaisia muodostelmia kiertoakselissa. Näiden kartiomaisten muodostelmien ulkopinta on hyvin lä-25 hellä kammion sisäpuolta ja kokoonpuristettu materiaali muodostaa tulppatiivisteet kammion rajoitetuissa kohdissa. Vaikka tämän patenttijulkaisun kuviossa 1 esitetäänkin ruuvisyöttölaitteet, ei näitä ruuvisyöttölaitteita ole tarkoitettu painesyöttämään puulastuja ruuvitulppasyöttö-30 laitteen kammioon.

: Lastujen kemiallisen kyllästysprosessin yhteydessä on yleisesti tunnettua, että kemikaalin virheellinen tunkeutuminen lastuihin voi johtaa laadultaan alhaisempaan tuotteeseen ja huonompaan tuotokseen. Ottaen huomioon ruu-35 vitulppasyöttölaitteiden tehottomuus useat henkilöt ovat il Ml·!· I4U M I UI ' 3 97732 ryhtyneet repimään lastuja liuskoiksi ennen niiden kyllästämistä yrittäen kyllästää yksittäiset kuidut yhtenäisem-min kemikaalilla.

Kun lastuja käsitellään kemiallisesti erittäin 5 tuottavien prosessien yhteydessä ennen kuidutusta, jolloin tulokseksi saaduilla kuiduilla on alhaiset märkärainakes-tävyydet ja lisää energiaa vaaditaan tietyn vapauden saavuttamiseksi. Kun kuidutus tapahtuu ennen kemiallista käsittelyä, märkärainaominaisuudet lisääntyvät ja tiettyä 10 vapautta varten vaadittu energia vähenee.

Tehokkaan puristuslaitteen käyttö lastuja varten ennen niiden kemiallista käsittelyä johtaa pidätettyihin märkärainaominaisuuksiin ja tiettyä vapautta varten tarvittavaan vähentyneeseen energiankulutukseen. Uskotaan, 15 että lastujen tehokas kokoonpuristaminen siirtää kuitujen sijaintia S1/S2 kuituseinässä antaen lisääntyneen pinta-alan, mikä johtaa parantuneisiin massaominaisuuksiin. Lisäksi lastuissa esiintyy murtumia ja halkeamia, jolloin kemikaalit pääsevät tunkeutumaan täysin lastuihin.

20 Vaikka tuotoltaan tehokkaat prosessit, kuten ke miallisen lämpömekaanisen massan (CTMP) käyttöprosessi, vähentävät B0D:ia, C0D:ia ja myrkyllisiä tuotteita sisältävän ulosvirtauksen määrää pääasiassa korkean tuoton ansiosta, erityisesti sulfiittiprosessiin verrattuna, on 25 CTMP-prosessista tuleva ulosvirtaus kuitenkin erittäin myrkyllinen ja useilla tehtailla on vaikutuksia tähän ulosvirtaukseen liittyvien vaatimusten täyttämisessä. Eräs kaikkein myrkyllisimmistä ulosvirtauksista on ruuvitulppa-syöttölaitteista tuleva puristevirtaus. Käyttämällä kor-30 kealla puristussuhteella varustettuja ruuvitulppapuristi-mia on mahdollista uuttaa erittäin konsentroitunut ulosvirtaus, jota voidaan sitten käsitellä yleisestä ulosvirtaus järjestelmästä riippumattomalla tavalla.

Ruuvitulppasyöttölaitteiden erilaiset käyttötavat 35 sisältävät useita mekanismeja, joiden avulla luodaan pai- 4 97732 netta kammion ja akselia kannattavien terien välille. Kammion sisäläpimitta voi olla muodoltaan lieriömäinen, kar-tiomainen tai sisältää rajoitettuja alueita. Kaikki nämä ominaispiirteet yhdessä akselin läpimitan tai akseliurien 5 läpimittojen muutosten kanssa voivat aiheuttaa muutoksia puulastuihin tai muihin ruuvitulppasyöttölaitteessa käsiteltäviin materiaaleihin kohdistetussa paineessa. Ruuvi-tulppasyöttölaitteen kammio voi käsittää tangot tai ristikot tai olla tehtynä kiinteästä materiaalista riippuen 10 siitä, käytetäänkö sitä poistamaan liiallinen vesi tai jalostamaan puulastuja sekä poistamaan liiallinen vesi että jalostamaan puulastuja. Eri sovellutusmuodoissa painetta ja tuotantomäärää valvotaan kammiossa mahdollisesti olevien onteloiden ja rajoitusten, akselin tai sen urien 15 muotoilun sekä ruuvisyöttölaitteeseen kohdistetun vääntö-momentin avulla. Esillä olevan patentin hakija on havainnut, että useiden sovellutusten yhteydessä ruuvitulppa-syöttölaitteen tehoa ja tuotantomäärää voidaan parantaa syöttämällä puulastut tai muut materiaalit paineenalaisina 20 ruuvitulppasyöttölaitteeseen.

Useat yhtiöt ovat yrittäneet valmistaa suurtehoisia korkealla puristussuhteella varustettuja ruuvitulppasyöt-tölaitteita, mutta tällöin on esiintynyt paljon ongelmia. Ensiksikin todellinen puristussuhde oli tällöin paljon 25 teoreettista puristussuhdetta pienempi ja kokoonpuristet- tavat yksiköt asetettiin tulpan sisään sen ollessa pyöritettynä .

Tämän ruuvitulppasyöttölaitteen teoreettinen puristussuhde käsittää ensimmäisen suljetun tasku- tai teräosa-30 tilan tilavuuden tulovyöhykkeellä jaettuna viimeisen sul jetun tasku- tai teräosatilan tilavuudella poistovyöhyk-keellä. Syyt siihen, miksi todellinen puristussuhde ei ole sama kuin teoreettinen puristussuhde, ovat seuraavat: 1) Tulovyöhykkeen riittämätön täyttö.

35 2) Lastujen paluuvirtaus puristuskartiosta tulovyö- hykkeelle.

5 97732

Edellä selostettu lastutulpan ylimääräinen kiertoliike tekee todellisen kapasiteetin teoreettista arvoa paljon pienemmäksi.

Koska puulastut ovat epähomogeeninen materiaali, 5 niiden irtopakkaustilavuuspaino on suunnilleen puolet kiinteän puun tilavuuspainosta. Esimerkiksi kuusilastujen irtotilavuuspaino on noin 192,2 kg/m3. Tuotantokoestukset osoittavat, että tavallinen ruuvitulppasyöttölaite saavuttaa 60 % teoreettisesta kapasiteetistaan, kun laskelmissa 10 käytetään arvoltaan 192,2 kg/m3 olevaa pakkaustilavuuspai-noa.

Useita yrityksiä on tehty ruuvitulppasyöttölaittei-den täyttämiseksi ja syöttämiseksi. Monia tyypiltään erilaisia tulokoururakenteita on kokeiltu, mukaan lukien tä-15 ryttimien sekä kiertävien siipien ja sekoittimien käyttö.

Kaikkien näiden laitteiden toimintaperiaatteena on kuitenkin painovoiman käyttö ruuvin tulovyöhykkeen täyttämistä varten.

Paluuvirtauksen muodostaman ongelman vähentämiseksi 20 ja kuljetustehokkuuden lisäämiseksi on kokeiltu US-patent-tijulkaisussa 4 475 452 selostetun kaltaisia kiertoesto-laitteita. Vaikka tällaiset laitteet parantavat suorituskykyä, niiden vaikutus on vain vähäinen siinä suhteessa, että todellisen ja teoreettisen kapasiteetin välinen suhde 25 parantuu vain vähemmän kuin 10 %.

Lisäksi, koska pakkaustilavuuspaino on valvomaton suure, johon vaikuttaa lastukokoluokitus ja sen yhtenäisyys, tehokasta puristussuhdetta on käytännöllisesti katsoen mahdotonta ennustaa tai valvoa tietyssä tilanteessa.

30 Tämän keksinnön mukaista irtomateriaalia, kuten puulastuja, varten tarkoitetun puristuslaitteen avulla poistetaan tällaisten nykyisin käytössä olevien laitteiden yhteydessä esiintyvät riittämättömään ja/tai arvaamattomaan tulotäyttöön liittyvät rajoitukset. Teholtaan vaihte-35 leva syöttöruuvi puristuslaitteen tulopäässä toimii "su- 6 97732 perlastaajana" pakottamalla materiaalin puristuslaitteen tulo-osastoon ja saaden siten aikaan lisääntyneen ja yhtenäisen pakkaustilavuuspainon tuloaukossa. Täysin pakattu tuloaukko estää myös lastujen paluuvirtauksen puristuskar-5 tiosta. Ruuvin täydellinen puristusteho on tällöin käytettävissä materiaalin käsittelyä varten lisäten siten tehokasta puristussuhdetta.

Keksinnön erään sovellutusmuodon kohteena on puris-tuslaite irtomateriaalia, kuten puulastuja, varten, tämän 10 laitteen käsittäessä tuloaukon, lieriömäisessä tai kartio-maisessa kotelossa toimivan ruuvin, ja poistoaukon, jolloin tämän puristuslaitteen tulopäässä oleva tila on suurempi kuin sen poistopääsä oleva tila, tämän sovellutus-muodon sisältäessä myös parannetun välineen irtomateriaa-15 lien syöttämiseksi paineenalaisina puristuslaitteen tulo-aukkoon .

Keksinnön eräässä toisessa sovellutusmuodossa tämä väline irtomateriaalien syöttämiseksi paineenalaisina keksinnön mukaisen puristuslaitteen tuloaukkoon on muuttuva 20 ja syöttö voi tapahtua vaihtelevien paineiden alaisena.

Keksinnön eräässä lisäsovellutusmuodossa käytetään nopeudeltaan muuttuvaa painesyöttöruuvia tulopaineen valvomiseksi .

Keksinnön erään toisen sovellutusmuodon kohteena on 25 irtomateriaalin, kuten puulastujen, kokoonpuristusmenetel- mä, joka käsittää: puristettavien materiaalien syöttämisen paineenalaisina puristuslaitteen tuloaukkoon, ruuvin käyttämisen lieriömäisen tai kartiomaisen 30 kotelon sisällä, jolloin keksinnön mukaisen laitteen tulopään tilavuus on sen poistopään tilavuutta suurempi.

Tämän menetelmän eräässä sovellutusmuodossa puristettavan materiaalin syöttölaitetta voidaan muuttaa vaih- 7 97732 televien syöttöpaineiden aiheuttamiseksi puristuslaittee-seen.

Tämän menetelmän eräässä lisäsovellutusmuodossa käytetään nopeudeltaan muuttuvaa valvontasyöttöruuvia pu-5 ristuslaitteeseen syötettävän puristettavan materiaalin tulopaineen valvomista varten.

Tällä painesyöttöruuvilla on vaihteleva nopeus. Tähän ruuviin kohdistettua vääntömomenttia säätämällä voidaan vaikuttaa pakkaustiheyteen, Jolloin on mahdollista 10 säätää puristussyöttölaitteen tehokasta puristussuhdetta prosessin aiheuttamien vaatimusten täyttämiseksi.

On havaittu, että lisäämällä painesyöttöruuvin vääntömomenttia saavutetaan seuraavat edut: 1) puristuslaitteen tehovaatimus lisääntyy; 15 2) uutetun nesteen määrä lisääntyy; 3) puristuslaitteesta lähtevän materiaalin kuivuus lisääntyy; 4) materiaalin liotusaste lisääntyy.

Piirustuksissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti ruuvi- 20 tulppasyöttölaitetta.

Kuten kuviosta 1 näkyy, ruuvitulppasyöttölaite 1 käsittää muuttuvan tehonlähteen 2, voimansiirtoakselin 3, voimansiirtovaihteiston 4, ruuvin käyttöakselin 5 ja ruuvin 6, näiden kaikkien osien ollessa liitettyinä keske-25 nään. Ruuvi 6 on asetettu puristuskartion tai -sylinterin 7 sisään. Tämä puristuskartio tai -sylinteri 7 sisältää seulalevyt 8, joiden kautta neste poistetaan irtomate-riaalin kokoonpuristamisen ja sakeutuksen aikana. Ruuvi-syöttölaite 1 sisältää tulokotelon 9 ja poistokotelon 10.

30 Tulokotelo 9 käsittää painesyöttösylinterin 12 sisällä olevan painesyöttöruuvin 11. Painesyöttösylinteri 12 on asetettu välisäiliön 13 alapuolelle. Painesyöttöruuvi 11 on kiinnitetty käyttöakselin 14 välityksellä syöttöruuvin muuttuvaan tehonlähteeseen 15. Poistokotelo 10 sisältää 35 poistokammion 16, poistoaukon 17 ja juoksevaa väliainetta 8 97732 varten tarkoitetun tai takaiskuvaimentimen 18. Ruuvitulppa 6 sisältää sarjan teräosia tai taskuja, jotka alkavat te-räosasta 19 tulokotelon 9 vieressä ja joiden tilavuus vähenee poistokotelon 10 vieressä olevaan tilavuudeltaan 5 pienimpään teräosaan tai taskuun 20 asti mentäessä. Sarja kiertoestotappeja 21 on asennettu puristuskartion tai -sylinterin 7 seinään.

Laitetta käytettäessä kokoonpuristettava materiaali lastataan välisäiliöön 13 ja painesyöttösylinteriin 12.

10 Tehonlähde 2 aktivoittuu ja ruuvitulppa 1 alkaa kiertää ja puristaa kokoon kokoonpuristettavaa materiaalia puristus-kartiossa tai -sylinterissä 7. Syöttöruuvin muuttuva tehonlähde kytketään päälle ja syöttöruuvi 11 pakottaa jatkuvasti puristettavaa materiaalia tilavuudeltaan suurim-15 paan teräosataskuun 19. Ruuvitulpan 1 tehonlähteen 2 ja syöttöruuvin muuttuvaa tehonlähdettä 15 valvomalla voidaan valvoa ruuvitulppasyöttölaitteen 1 tilavuudeltaan suureen teräosaan 19 ja sitä seuraaviin teräosiin syötetyn puris-tusmateriaalin kokoonpuristusta.

Claims (2)

97732

1. Ruuvitulppasyöttölaite (1) käyttöä varten puu-lastu jen liottamisessa kuitujen halutun siirtymisasteen 5 saavuttamiseksi, tämän ruuvitulppasyöttölaitteen (1) sisältäessä välineen todellisen ja teoreettisen puristussuh-teen välisen puristussuhteen parantamiseksi ja käsittäessä tulokotelon (9) ja poistokotelon (10), ruuvitulppasyöttölaitteen (1) sisään asetetun nopeudeltaan muuttuvan ruuvin 10 (6), ruuvitulppasyöttölaitteen tulokoteloon (9) liitetyn painesyöttösylinterin (12) sekä painesyöttösylinterin (12) sisään asetetun nopeudeltaan muuttuvan painesyöttöruuvin (11), nopeudeltaan muuttuvan ruuvitulppalaitteen tehonläh-teen (2) valvoessa nopeudeltaan muuttuvan ruuvin (6) kier-15 tonopeutta ja nopeudeltaan muuttuvan syöttöruuvin tehon-lähteen (15) valvoessa painesyöttöruuvin (11) nopeutta, tunnettu siitä, että nopeudeltaan muuttuvan ruuvin (6) ja painesyöttöruuvin (11) nopeuksien säätöä käytetään kuitujen halutun siirtymisasteen saavuttamiseksi.

2. Menetelmä puulastujen liotuksen valvomiseksi ruuvitulppasyöttölaitteessa (1), joka käsittää tulokotelon (9) ja poistokotelon (10), ruuvitulppasyöttölaitteeseen (1) asetetun nopeudeltaan muuttuvan ruuvin (6), ruuvitulp-pasyöttölaitteen tulokoteloon (9) liitetyn painesyöttösy-25 linterin (12) ja painesyöttösylinteriin (12) asetetun nopeudeltaan muuttuvan painesyöttöruuvin (11), tämän menetelmän käsittäessä puulastujen syöttämisen ruuvitulppa-syöttölaitteen tulokoteloon (9) liitettyyn painesyöttösylinteriin, tunnettu siitä, että ruuvitulppasyöt-30 tölaitteessa (1) olevan nopeudeltaan muuttuvan ruuvin (6) nopeutta ja painesyöttösylinteriin (12) asetetun nopeudeltaan muuttuvan painesyöttöruuvin (11) nopeutta valvotaan puulastujen sisältämien kuitujen halutun siirtymisasteen saavuttamiseksi. 97732