NO173455B - Trommelraffinoer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en trommelraffinør for oppdeling eller maling, særlig av fuktig eller vannholdig fibermateriale, fortrinnsvis flis eller spon, med en motordrevet rotor som oppviser i det minste to oppdelings-eller maleelementer med i forhold til rotoraksen skrådde, henholdsvis omtrent vinkelrett stående flater, hensiktsmessig rotasjonsflater, særlig kjegleflater, med økende diametre bort fra materialtilførselen, og med horisontal aksel, samt et hus som inneholder rotoren, med tilsvarende innervegg eller vegger og på disse anordnede oppdelings- eller maleflater, idet den radialt på rotoraksen eller omtrent tagentialt på rotor-, henholdsvis husmantelen rettede materialtilførselen er anordnet omtrent ved midten av huset, og oppdelings- eller maleflater på mantelen til rotoren og tilsvarende på innerveggen til huset rager til begge sider fra materialtilførselen, med økende diametre bort fra materialtilførselen, slik at flatene danner vinkler med rotoraksen.

De fleste eksisterende raffinører som benyttes for mekanisk fremstilling av tremasse har til felles en skive som kan rotere om en horisontal akse og er utstyrt med maleplater. En annen skive som samvirker med denne skive, og som likeledes er utstyrt med maleplater, er anordnet stillestående eller roterende. Ved disse kjente utførelser står malespalten helt eller for en vesentlig del loddrett eller i området ved kantsonen på skrå i forhold til rotasjonsaksen. For malingen trengs det et høyt trykk fra maleplatene, og den kjente utførelse medfører derfor høy material- og fremfor alt lagerbelastning. Derfor begrenses den maksimalt tilatte kapasitet. Pga det nødvendige forbruk av en stor mekanisk energimengde dannes det, ettersom fortrinnsvis våte, fuktige eller vannblandede materialer skal oppdeles eller males, betydelige dampmengder i malespalten. For god energiut-nyttelse, henholdsvis energigjenvinning samt en mest mulig uhindret tilførsel av spon eller flis e.l., er derfor ønskelig med god bortførsel av damp sammen med det fremstilte fibermateriale, hvilket imidlertid er vanskelig med så store, dannede dampmengder. Særlig problematisk er den loddrette anordning av malespalten i de konvensjonelle skiveraffinører, fordi det derved skjer en delvis utskillelse av fibermateriale og en sterk tilbakestrømning av den dannede damp.

Følgende formål ligger særlig til grunn for oppfinnelsen: minskning av materialpåkjenningen, minskning av lagerbelastningen, økning av materialkapasiteten og økning av omdreiningstallet vil rotoren og akselen, samt forbedring av dampproblemet, henholdsvis bortførselen av damp.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette med en trommelraf-finør av den innledningsvis angitte type, og som kjennetegnes ved at det mellom materialtilførselen og oppdelings- eller maleflatene med økende diametre er anordnet omtrent parallelt med rotoraksen forløpende oppdelings- eller maleflater på mantelen til den trommelformede rotor samt tilsvarende oppdelings- eller maleflater på huset, idet de akseparallelle og de i forhold til aksen skrådde oppdelings- eller maleflater som danner malespalten samt de samvirkende oppdelings- eller maleflatene er anordnet symmetrisk i forhold til det eller de midtre plan til den radiale materialtilførsel, og at de akseparallelle oppdelings- eller maleflater går direkte, og særlig jevnt, over i de i forhold til skrådde, særlig kjegleformede oppdelings- eller maleflater, og f. eks under en vinkel på omtrent 5 - 45°, særlig 15°, med rotoraksen, samt eventuelt i forhold til disse skrådde oppdelings- eller maleflater, jevnt over i hverandre forløpende oppdelings- eller maleflater med en i forhold til vinkelen til de nevnte, skrådde oppdelingsflater øket vinkel, særlig i nærheten av 90°, i forhold til rotoraksen.

Denne utførelse av maleflatene i henhold til oppfinnelsen sikrer en særdeles effektiv fiberoppdeling ved samtidig bortledning av den utgående damp og minskning av materialpåkjenningen, minskning av lagerbelastningen, økning av materialmengden pr tidsenhet og økning av rotorens omdreiningstall, idet den muliggjorte foroppdeling av materiale i de akseparallelle malespaltene og den særskilte overgang fra disse malespalter til de malespalter som er skrådd i forhold til aksen gjør oppdelingsarbeidet særdeles effektiv. Til dette bidrar dessuten at oppdelingsflåtene er anordnet på en statorring, henholdsvis på to uavhengig av hverandre forskyvbare statorringer. Raffinører i henhold til oppfinnelsen egner seg særlig for fremstilling av TMP (Thermomechanical pulp) og CTMP (Chemical Thermomechanical pulp). I henhold til oppfinnelsen fordeles den radialt tilførte flis eller lignende, etter at den fortrinnsvis først er oppdelt i den horisontale malespalten, symmetrisk til begge retninger, slik at det i den etterfølgende, skrådde, fortrinnsvis innstillbare, og særlig kjegleformede og eventuelt omtrent vinkelrett på rotoraksen stående malespalten skjer en særdeles effektiv oppdeling av trevirke eller lignende, og slik at det dessuten skjer utslipp av damp.

Doseringen kan derved særlig påvirkes eller reguleres når den i forhold til aksen skrådde eller vinkelrett stående malespalten kan reguleres, idet de samvirkende oppdelings-eller maleflater er anordnet på en omtrent horisontalt forskyvbar statorring, henholdsvis i det minste på to innbyrdes uavhengig horisontalt forskyvbare statorringer i huset. Reguleringen av malespalten er vesentlig for regulering av materialegenskapene.

En gunstig regulering av malespalten kan også oppnås ved at særlig når det finnes bare en enkelt, forskyvbar statorring, rotoren ved hver ende er forskyvbart eller flytende lagret i sine lager. Med en slik flytende opplagring kan fortrinnsvis rotoren være aksialt forskyvbart lagret i et hydrostatisk glidelager, idet det mellom dette glidelager og det rom inne i huset som omgir rotoren er et tetningelement, særlig en glideringtetning, som omgir rotorakselen i lagerhuset. Innføringen av materialet lar seg utforme særdeles gunstig når det omtrent i det tverrgående midtplan av anordningen, henholdsvis til huset, mellom de akseparallelle oppdelings-eller maleflater, er anordnet en ringformet materialinn-føringsspalt, som står i forbindelse med et ringrom inne i huset som omgir rotoren, idet den eller de særlig omtrent tagentiale eller omtrent radiale materialtilførsel eller tilførsler munner ut i spalten.

I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen er det i nærheten av aksellagrene til rotoren, som er utstyrt med akseparallelle og i forhold til aksen skrådde og eventuelt omtrent vinkelrett stående oppdelings- eller maleflater, anordnet hulrom, i hvilke den særlig kjegleformede, henholdsvis vinkelrett stående oppdelings- eller malespalten munner ut. Materialet kommer således inn i det således utformede indre rom av anordningen, særlig raffinørhuset og kan tas ut sammen med den dannede damp. Derved fremmes utslippet av damp henholdsvis muliggjøres innretninger for å fjerne damp. Av hensyn til dampen som dannes kan hensiktsmessig de nevnte hulrom være damptett lukket i forhold til de to lagrene ved hjelp av de særskilte tetningselementer som er anordnet mellom rotoren og lagrene i lagerhuset, på rotorsiden. Fortrinnsvis har disse hulrom nedentil utløpsåpninger for det oppdelte materiale.

En i praksis særdeles gunstig løsning fremkommer når rotoren som på sin mantel er utstyrt med omtrent parallelt med aksen forløpende oppdelings- eller maleflater og til hver side for disse tilknyttede oppdelings- eller maleflater med økende diametre i retning bort fra materialtilførselen og eventuelt oppdelings- eller maleflater som står omtrent vinkelrett på rotoraksen, ved hjelp av en med rotoren fast forbundet aksel er lagret i glidelager og at det for oppstarting er anordnet er særskilt startmotor, særlig en likestrømsmotor, og at hovedmotoren er konstruert for et driftsomdreiningstall på omtrent 3.000 - 3.600 omdreininger pr minutt ved full belastning. Denne startmotor kan være anordnet på en fri ende av statorakselen. Den trenger en vesentlig mindre ytelse enn hovedmotoren for drift av raffinøren. Startstrømmengden blir derved minsket. Med en raffinør eller lignende i henhold til oppfinnelsen muliggjøres også drift av store typer av slike anordninger med omdreiningstall inntil 3.600 omdreininger pr minutt.

I stedet for den kjegleformede malespalten som er tilknyttet den akseparallelle malespalten kan det også være anordnet spalter med utformning som andre rotasjonsflater, f. eks rotatsjonsparaboloider, rotasjonshyperboloider eller lignende, idet diameteren til disse flater må øke fra tilknytningen til de akseparallelle maleflater og mot endene til rotoren, for å sikre den ønskede virkning for material-gj ennomgangen.

Det er i og for seg kjent en raffinør i hvilken en konisk tapp langs omkretsen er utstyrt med oppdelingsstaver med

forskjellige lengder og er anordnet i et koniske indre rom i et hus, idet innerveggen til dette holder tilsvarende staver, slik at det er dannet en malespalte på 1 - 2 mm. Materialtil-førselen skjer ved en ende av maskinen i området ved akselen til tappen. Ytelsen til denne raffinør er ikke tilfredsstillende, fordi materialtilførselen bare skjer fra en ende og umiddelbart ved akselen, direkte inn i den koniske malespalten. En tilfredsstillende fiberoppdeling og en tilstrekkelig oppdelingsytelse kan derved ikke oppnås. Tilsvarende gjelder for de kjente kjeglemøller.

Det er dessuten kjent en "Mikroatomizer", med hvilken materiale tilføres sentralt ovenfra ved hjelp av en tran-sportskrue, til malehammere som forløper parallelt med aksen til et skillende vingehjul, idet hammerne sammen med et hus som inneholder vingehjulet danner en spalt som er anordnet parallelt med denne akse, og huset har små utsparinger i sin innervegg. Materialet som skal males i denne parallelle spalt føres utenfra og inn av en luftstrøm fra malesonen, og passerte derved det nevnte oppdelende vingehjul. Det i dette utskilte, grove materiale kommer tilbake til malesonen. To på hver sin ende av mølleakselen anordnede viftehjul bevirker den nødvendige luftstrøm. Bortsett fra at den koniske malespalten eller lignende i denne kjente utførelsen ikke er

tilsluttet den akseparallelle malespalten, er den ikke egnet for bearbeiding av flis eller annet vått fibermateriale, og dessuten er konstruksjonen særdeles komplisert.

Utførelsesformer av oppfinnelsen er vist på de vedføyde tegninger, i form av en trommelraffinør for fremstilling av tremasse ved hjelp av flis. Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom planet A-B i fig. 2.

Fig. 2 viser en endeprojeksjon.

Fig. 3 viser et snitt gjennom planet C-D i fig.' 1 i

forstørret målestokk.

Fig. 4 viser et tilsvarende snitt i planet E-F i forstør- ret målestokk. Fig. 5 viser en forstørret detalj av en variant, i et

lignende snitt som fig. 4.

Fig. 6-8 viser en variant med en endret malespalte og flytende rotoropplagring, sett i aksialsnitt, endeprojeksjon og sideprojeksjon.

Som vist i fig. 1 - 5 er en sylindrisk rotor 2 i et fortrinnsvis horisontalt delt raffinørhus 1 lagret med hver ende i lager 3, 4 og 5, og alt etter diameter, kapasitet og omdreiningstall kan det benyttes rulle- eller glidelager, særlig vippesegment-glidelager. På rotoren 2 er anbragt maleplater 6 og 7, og de som er anordnet langs en sylindrisk manteldel tjener til foroppdeling av flisen (maleplatene 6), og de som danner en vinkel med rotoraksen tjener til fiberdannelse (maleplatene 7). Pga av formen til maleplatene 7 oppnås en skrå retning av malesonen i forhold til horisontalretningen mellom 5 og 45°, fortrinnsvis 15°.

På to for regulering av malespalten horisontalt forskyvbare statorringer 8 er anbragt maleplater 9, 9<1> som samvirker med maleplatene 7.

Fig. 3 og 4 viser i noe forstørret målestokk detaljerte tverrsnitt gjennom maleplateområdet, idet fig. 3 viser det akseparallelle området og fig. 4 viser det kjegleformede området. Som vist i fig. 4 kan ribbene 17 på den ytre maleplaten 9 være ved hjelp av tverrsteg eller tverribber 18. Disse steg eller ribber 18 er anordnet for å tilbakeholde fibermateriale, for å forlenge oppholdstiden for dette i malesonen. Den indre maleplaten 7 i det kjegleformede området kan være dannet av segmenter 7' (fig. 4). En slik utførelse med særlig tilpassede dimensjonsforhold er vist i fig. 5, men bare med delvis antydede tverrsteg 18. Festefremspring 19 er anordnet i tilhørende rotorspor 20 med hammerhodelignende tverrsnitt.

Tilførselen av flis skjer, særlig ved hjelp av en skruetrans-portør i dette eksempel radialt gjennom 1-4 materialinnløp 10 med åpninger langs omkretsen. Flisen formales i en horisontal malespalte 11 og fordeles symmetrisk i begge retninger. I en regulerbar malespalt 12 som er skrådd i forhold til horisontalretningen skjer fiberdannelsen av trevirke. Materialet kommer deretter inn i det indre rom 13 i raffinørhuset 1, og føres ut ved 14 sammen med den dannede damp. Lagrene er avtettet mot dampen i raffinørhuset ved hjelp av tetningselementer 15.

På den frie akselenden 16 kan det være montert en motor, fortrinnsvis en likestrømsmotor, med vesentlig mindre ytelse enn hovedmotoren, slik at startstrømstyrken kan minskes.

Ved denne utførelse av raffinøren, kan raffinøren drives med omdreiningstall inntil 3.600 omdreininger pr minutt.

Oppfinnelsen kan også med fordel anvendes for raffinører med vertikal rotoraksel. Også oppdeling av andre fibermaterialer enn trevirke kan derved også gjennomføres med godt resultat, og det kan eventuelt tilsettes vann eller andre væsker til det foroppdelte materiale.

I henhold til oppfinnelsen oppnås en betydelig minskning av materialpåkjenningen. Sammenlignet med tidligere kjente raffinører og lignende, idet lagerbelastningen minskes og levetiden til lagrene forlenges. Det kan også oppnås en økning av materialmengden pr tidsenhet.

Utførelsen i henhold til fig. 6-8 skiller seg fra den ovenfor beskrevne utførelse først og fremst med hensyn til materialtilførselen, den særskilte rotoropplagring og den modifiserte statorregulering. Tilsvarende deler er gitt de samme henvisningstall som i fig. 1-5.

Materialtilførselen skjer her ved 110' på to steder omtrent tagentialt i forhold til rotoren 102, i ringrommet 110'', fra hvilket materiale kommer til maleplatene eller lignende. Akselendene 116' til rotoren 102 og selve rotoren 102 er her flytende lagret. For dette formål er det i lagrene 201 og 202 anordnet hydrostatiske glidelager 203 og 204. Lagrene er tettet mot dampen i raffinørhuset 101 ved hjelp av tette-elementer 115'. Dobbeltpilen 205 viser den rotorbevegelse eller flytende rotoropplagring som muliggjøres ved hjelp av de nevnte lager. Selv om det også i dette tilfellet er tilstrekkelig med regulering av bare en stator, er det også i dette tilfellet muliggjort regulering av begge statorene 1,

1' og dermed av de maleplater eller lignende 206, 207 som er festet til disse. Disse maleplater eller lignende har foruten de kjegleformede deler 208, 209 deler 210, 211 som danner en større vinkel, f. eks på omtrent 90°, med rotoraksen, enn delene 208, 209 med delene 210 , 211 samvirker ytterligere maleplater 212, 213, hvilke også rager i samme vinkel med rotoraksen som delene 210, 211 og holdes av særskilte ringer 214, 215, som er forbundet med rotoren 102.

Reguleringen av statorene 1, 1<1> og dermed av maleplatene eller lignende 206, 207, 210, 211, samt også de sylindrisk utformede maleplater, skjer på lignende måte som vist i fig. 1-5, ved hjelp av delene 3-5, samtidig og motsatt rettet via en buet bøyle 218, som forskyves ensartet ved hjelp av reguleringsorganer 7-9. Når det gjelder den flytende lagrede rotoren er også her regulering av bare en enkelt stator mulig. Den annen stator kan derved være ubevegelig lagret i huset. Bevegeligheten for regulering av malespalten erstatter den frie aksiale forskyvning (flytende opplagring) av rotoren.

Claims (7)

1. Trommelraffinør for oppdeling eller maling, særlig av fuktig eller vannholdig fibermateriale, fortrinnsvis flis eller spon, med en motordrevet rotor (2, 102) som oppviser i det minste to oppdelings- eller maleelementer med i forhold til rotoraksen skrådde, henholdsvis omtrent vinkelrett stående flater (7; 210-213), hensiktsmessig rotasjonsflater, særlig kjegleflater, med økende diametre bort fra material-tilførselen (10, 110'), og med horisontal aksel, samt et hus (1, 101) som inneholder rotoren, med tilsvarende innervegg eller vegger og på disse anordnede oppdelings- eller maleflater (9, 206, 207), idet den radialt på rotoraksen eller omtrent tagentialt på rotor-, henholdsvis husmantelen rettede materialtilførselen (10, 110') er anordnet omtrent ved midten av huset, og oppdelings- eller maleflater på mantelen til rotoren og tilsvarende på innerveggen til huset rager til begge sider fra materialtilførselen (10, 110'), med økende diametre bort fra materialtilførselen, slik at flatene danner vinkler med rotoraksen, karakterisert ved at det mellom material-tilførselen (10, 110') og oppdelings- eller maleflatene med økende diametre er anordnet omtrent parallelt med rotoraksen forløpende oppdelings- eller maleflater (6, 106) på mantelen til den trommelformede rotor (2, 102) samt tilsvarende oppdelings- eller maleflater (9, 206, 207) på huset (1), idet de akseparallelle og de i forhold til aksen skrådde oppdelings- eller maleflater (6, 106) som danner malespalten samt de samvirkende oppdelings- eller maleflatene er anordnet symmetrisk i forhold til det eller de midtre plan til den omtrent radiale eller tangentiale materialtilførsel, og at de akseparallelle oppdelings- eller maleflater (6) går direkte, og særlig jevnt, over i de i forhold til skrådde, særlig kjegleformede oppdelings- eller maleflater (7, 107), og f. eks under en vinkel på omtrent 5 - 45°, særlig 15°, med rotoraksen, samt eventuelt i forhold til disse skrådde oppdelings- eller maleflater, jevnt over i hverandre forløpende oppdelings- eller maleflater (212, 213) med en i forhold til vinkelen til de nevnte, skrådde oppdelingsflater øket vinkel, særlig i nærheten av 90°, i forhold til rotoraksen.

2. Trommelraffinør som angitt i krav 1, karakterisert ved at malespalten (12, 112) som står på skrå i forhold til aksen er regulerbar, og at oppdelings- eller maleflatene (9, 206, 207) er anordnet på i det minste to statorringer (8), idet alle statorringene, er anordnet uavhengig, horisontalt forskyvbart i huset (1), eller at bare én statorring er anordnet horisontalt forskyvbart .

3. Trommelraffinør som angitt i krav 2, karakterisert ved at særlig når det finnes bare en enkelt forskyvbar statorring (8) er rotoren (2, 102) ved hver ende lagret forskyvbart i sine lagre (201, 202), og særlig flytende lagret.

4. Trommelraffinør som angitt i krav 3, karakterisert ved at rotoren (2, 102) er aksialt forkyvbart lagret i et hydrostatisk glidelager (203,204), idet det særlig mellom dette glidelager og det indre av huset som inneholder rotoren er anordnet et tetningselement (115'), særlig en glideringtetning, som omgir rotorakselen i lagerhuset (201, 202).

5. Trommelraffinør som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at det omtrent i det tverrgående midtplan til anordningen henholdsvis til huset (1, 101), mellom de akseparallelle oppdelings- eller maleflater (6, 106), er anordnet en ringformet material-tilførselsspalt, som står i forbindelse med et ringrom inne i huset som omgir rotoren (2,102), i hvilken materialtilfør-selen eller -tilførslene (10, 110'), som særlig er omtrent tagential eller tagentiale eller omtrent radial eller radiale, munner ut.

6. Trommelraffinør som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at det i området ved de to endevegger til huset, nær aksellagrene til rotoren (2,102), som er utstyrt med de akseparallelle og i forhold til aksen skrådde samt eventuelt de i forhold til rotoraksen omtrent vinkelrett stående oppdelings- eller maleflater (6,7), er anordnet hulrom (13,113), i hvilke de særlig kjegleformede, henholdsvis vinkelrett stående, oppdelings-eller malespalter (212, 213) munner ut, idet disse hulrom er damptett lukket i forhold til de to lager (201, 202), ved hjelp av tetningselementer (115') mellom rotoren og lagrene i lagerhuset, på rotorsiden, samt fortrinnsvis oppviser nedre uttaksåpninger (14, 114) for det oppdelte materiale.

7. Trommelraffinør som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at den trommelformede rotor (2, 102), som på sin mantel er utstyrt med omtrent parallelt med aksen forløpende oppdelings- eller maleflater (6, 106) og til disse tilknyttede oppdelings- eller maleflater (7, 107) med økende diameter i retning bort fra materialtilførselen samt eventuelt omtrent vinkelrett på rotoraksen stående oppdelings- eller maleflater (212, 213), ved hjelp av den med rotoren fast forbundne aksel er lagret i glidelager (203, 204), og at det for oppstarting er anordnet en særskilt startmotor, særlig en likestrømsmotor, og at hovedmotoren er beregnet for et omdreiningstall på omtrent 3.000 - 3.600 omdreininger pr minutt ved full belastning.