NO310548B1 - Raffineringselement - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår bearbeiding og dispergerings-raffinering av lignocelluloseholdig fibermateriale, fortrinnsvis tremasse inneholdende resirkulert fiber. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen raffineringselementer for bruk i en skiveraffinør beregnet på slik raffinering.

En skiveraffinør omfatter to motstående raffineringsskiver som er innrettet til å rotere i forhold til hverandre, og hvorav den ene er utstyrt med et antall raffineringselementer. Disse raffineringselementer er utformet med et mønster av ribber og mellomliggende riller. Raffineringsskivene er anordnet slik at raffineringselementene danner en raffineringsspalte gjennom hvilken fibermaterialet skal strømme innenfra og utad, hvorved dispergeringen og raffineringen utføres ved hjelp av raffineringselement-ribbene.

I den indre del av raffineringsspalten er raffineringselementene utformet med grove ribber for å innlede nedbrytingen av materialet og mate det utad til den ytre del av raffineringsspalten der den egentlige bearbeiding finner sted.

For dispergeringsraffinering anvendes normalt den raffinørtype som omfatter en stasjonær raffineirngsskive og en motstående roterbar skive. Denne behandling, som utfø-res med forvarmet fibermateriale med høy konsentrasjon, har til hensikt å tilveiebringe, ved skånsom behandling, en masse med forbedret kvalitet, hensikten med dispergering er normalt å løsgjøre, ved mekanisk behandling, forurensninger i form av trykksverte og såkalte smeltebelegg (plast- og limpartikler) fra fibrene i massen og nedbryte disse forurensninger til en usynlig størrelse, uten ugunstig påvirking av fibrene. Massens freenessgrad (CSF) må således ikke vesentlig reduseres.

Når konvensjonelle raffineringselementer med hovedsakelig radiale ribber anvendes i raffinøren, kan det oppstå kapasitetsproblemer når det skal oppnås en effektiv bearbeiding av fibermaterialet. Alternativt kan det oppstå kvalitetsproblemer når kapasiteten økes. Dessuten reduseres massens freenessgrad. Riktignok kan man derved få en forbedret strekkfasthet, men nedbrytingen av forurensningene, den såkalte flekkreduksjon, vil bli forholdsvis dårlig.

Ved å konstruere raffineringselementene med fortannete bearbeidingsflater isteden-for radielle ribber, oppnås en skånsom bearbeiding med god flekkreduksjon. Massens freenessgrad blir ikke vesentlig redusert, og massens fasthetsegenskaper blir bare ubety-delig påvirket.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er de samvirkende raffineringselementer konstruert på en ny måte, ved at de utstyres med vekselvis høye og lave ribbepartier, hvilket fører til effektiv flekkreduksjon uten vesentlig reduksjon av massens freenessgrad samtidig som massens fasthetsegenskaper forbedres. Dessuten bibeholdes en høy kapasitet. De karak-teristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår av de medfølgende krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere, med henvisning til de med-følgende tegninger som viser en utføringsform av oppfinnelsen. Fig. 1 viser et tverrsnitt av to samvirkende raffineringselementer ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 og 3 viser bearbeidingsflate-mønsteret på hvert raffineringselement,

Fig. 2-4 viser resultatene av prøvekjøringer på forskjellige raffineringselementer.

De samvirkende raffineringselementer 10, 11 er beregnet på å plasseres på hver av to motstående raffineringsskiver i en raffinør, hvor én av raffineringsskivene er stasjonær og den andre er roterbar. En type raffineringselementer 10 er beregnet for den stasjonære raffineringsskive (stator), og den andre type 11 for den roterbare (rotor). Disse samvirkende, motstående raffineringselementer 10, 11 danner mellom seg en raffineringsspalte 12 gjennom hvilken fibermaterialet skal passere innenfra og utad, dvs oppad i figuren.

Hvert raffineringselement 10, 11 er utstyrt med ribber henholdsvis 13, 14 og 15, 16 som strekker seg hovedsakelig radialt over raffineringselementenes overflate. Alternativt kan ribbene være skråstilt i forhold til raffineringselementenes radius. Hver ribbe er utformet med flere høye ribbepartier henholdsvis 13 og 15, og mellomliggende lave ribbepartier henholdsvis 14 og 16, regnet i radialretning. Ribbene har en slik utforming at høye ribbepartier 13, 15 er beliggende direkte foran lave ribbepartier 14, 16 på motstående raffineringselementer. De høye ribbepartier 15 på rotorens raffineringselement 11 skal ha en større lengde enn de høye ribbepartier 13 på statorens raffineringselement 10, hensiktsmes-sig 1,5-5 ganger større, fortrinnsvis 2-4 ganger større. Overgangen mellom høye og lave ribbepartier består fortrinnsvis av skråflater. Høyden av de lave ribbepartier 14, 16 kan være noen millimeter, fortrinnsvis 0,5 - 2 mm.

Ifølge den viste utføringsform skal den øvre flate på de høye ribbepartier 15 på rotorens raffineringselement 11 danne en vinkel a med retningen til raffineringsspalten 12, dvs aksialplanet. Vinkelen skal være slik at høyden av ribbepartiene 15 øker radialt utad. Denne vinkel a kan variere, men ligger fortrinnsvis i området 0° til 10°. Større vinkler kan imidlertid benyttes. Den øvre flate på statorens lave ribbepartier 14 kan ha en tilsvarende vinkel, på en slik måte at høyden av ribbepartiene 14 avtar utad. Den øvre flate på statorens høye ribbepartier 13, henholdsvis de lave ribbepartier 16 på rotoren, kan eventuelt også danne en vinkel med raffineringsspaltens 12 retning, på liknende måte.

På grunn av at de samvirkende raffineringselementer 10, 11 er utformet med vekselvis høye og lave ribbepartier 13 -16, blir fibermaterialet meget effektivt bearbeidet under sin gjennomstrømning gjennom raffineringsspalten 12. Ved å regulere raffineringsspalten, kan den aksiale avstand mellom ribbene endres, og samtidig endres avstanden mellom motstående overgangs-skråflater mellom høye og lave ribbepartier. Samvirkende raffineringselementer kan derved plasseres slik at ribbeparti-toppene bearbeider fibrene effektivt og derved forbedrer massens fasthetsegenskaper, og slik at ribbepartienes overgangs-skråflater samtidig knar massen mykt og tvinger massen til å bevege seg mellom rotoren og statoren. Bearbeidingen utføres enda mer effektivt som følge av ribbepartienes skråstilte øvre flater.

Samtidig som man oppnår en meget effektiv bearbeiding, bibeholdes en høy kapasitet, ettersom de høye ribbepartier 15 på rotoren har større lengde enn statorens høye ribbepartier 13. Denne utforming gir en høyere pumpeeffekt og derved en høyere kapasitet. Dette gjelder også når raffineringselementene har et fint mønster, dvs når ribbene og rillene er smale.

Oppfinnelsen gir følgelig en mulighet til effektiv dispergering av forurensninger, uten nevneverdig reduksjon av massens freenessgrad, samtidig som massens fasthetsegenskaper kan forbedres og høy kapasitet bibeholdes.

Eksempel

Raffineringselementer ifølge den viste utføringsform av oppfinnelsen ble prøvekjørt og sammenliknet med raffineringselementer med en konvensjonell tann-mønstret bearbei-dingsflate. Resultatet viste at raffineringselementer ifølge oppfinnelsen gir en høyere flekkreduksjon for et visst energiforbruk og en viss reduksjon av massens freenessgrad. Samtidig observerte man en tydelig forbedring av massens strekkfasthet. Med raffineringselementer ifølge oppfinnelsen kunne man dessuten opprettholde en høyere produksjon.

Resultatene fremgår av fig. 4-6 hvor kurven I gjelder raffineringselementer ifølge oppfinnelsen, og kurven II gjelder konvensjonelle raffineringselementer.

Fig. 4 viser flekkreduksjonen i % for partikler > 50 um som funksjon av det spesi-fikke energiforbruk i kWh pr tonn knusktørr masse (kWh/BDT). Fig. 5 viser flekkreduksjonen som funksjon av freenessgrad-reduksjonen i ml CSF. Fig. 6 viser økingen i strekkfasthet i % som funksjon av energiforbruk.

Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til den viste utføringsform, men kan varieres innenfor rammen av oppfinnelsestanken.

Claims (3)

1. Et par samvirkende raffineringselementer (10, 11) beregnet for en skiveraffinør med to motstående raffineringsskiver, hvorav én er stasjonær (stator) og den andre er roterbar (rotor) for bearbeiding av lignocelluloseholdig fibermateriale i en raffineringsspalte (12) mellom de samvirkende raffineringselementer (10,11), som er utstyrt med et mønster av ribber (13 - 16) og mellomliggende riller, karakterisert ved at hver ribbe er utformet med et antall høye ribbepartier (13, 15) og mellomliggende lave ribbepartier (14, 16), regnet i radialretning, at høye ribbepartier (13, 15) er beliggende direkte foran lave ribbepartier (14, 16) på motstående, samvirkende raffineringselementer (10. 11), og at lengden av de høye ribbepartier (15) på rotorens raffineringselementer (11) er større enn lengden av de høye ribbepartier (13) på statorens raffineringselementer (10).

2. Et par raffineringselementer som angitt i krav 1, karakterisert ved at den øvre flate på de høye ribbepartier (15) i det minste på rotorens raffineringselementer (11) danner en vinkel (a) med retningen av raffineringsspalten (12) og at høyden av ribbepartiene (15) øker radialt utad.

3. Et par raffineringselementer som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at overgangen mellom høye ribbepartier (13,15) og lave ribbepartier (14,16) består av skråflater.