NO313297B1 - Raffinörplate-segment, raffinör og fremgangsmåte for styring av tilförselsmateriale og damp mellom raffinörskiver - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt skiveraffinører for lignocellulose-materiale. Mer spesielt angår foreliggende oppfinnelse et raffinørplate-segment for slik apparatur, raffinørplate samt framgangsmåte for å styre en strøm av tilførselsmateriale og damp mellom par av innbyrdes roterende, motstående raffinørskiver.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Ved mekaniske pulpraffinører for høykonsistent masse, blir trefibrene bearbeidet mellom to innbyrdes roterende skiver på hvilke raffinørplatene er festet. Platene har vanligvis radielle ribber og furer. En betydelig mengde damp blir generert som et resultat av dette raffinørarbeid. For effektiv bearbeiding må det fibrøse materiale bli holdt tilbake mellom platene til tross for den høye hastighet av den strømmende damp og de enorme sentrifugalkrefter. Dampen ledes typisk vekk via furene, og det er tilveiebrakt demninger i furene for å avbryte materialstrømmen og således forlenge oppholdstiden for materialet i raffinørsonen.

I en typisk raffinørplate med radielle ribber og furer, gir ribbene slag- eller trykkpulser som separerer og fibrillerer fibrene. Furene muliggjør radielt rettet tilførsel av fibre og damputtak. Nær ytterkanten av platene vil både høy radiell dampstrøm og høy sentrifugalkraft ha tendens til å sveipe ut fibrene fra mellom platene for tidlig, hvilket reduserer raffinør-effektiviteten. Strømningsbegrensningene som følger av en liten spalte mellom motstående plater og fiberfylte furer, fører til en damptrykk-topp mellom platene, rettet radielt innover fra ytterkanten. Denne trykk-toppen er en viktig kilde til trykkbelastningen i raffinøren (aksialbelastningen), og kan føre til ustabilitet i regulering ved høye motorbelastninger. Det er således ønskelig at dampen som utvikles under raffinør-prosessen, blir matet ut fra raffinørsonen så raskt som mulig mens pulpen holdes tilbake i sonen så lenge som mulig.

I norsk patent nr. 172.567 er det beskrevet et raffinørplate-segment med korte, skråstilte ribbe-elementer. Disse elementene av skråstilte ribber er ikke plassert i flere ulike avstander fra platens sentrum og heller ikke i noe linjedannende eller sammenhengende mønster.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en raffinørplate for overflaten av en raffinørskive (målskive) som bevirker fjerning av damp mens pulp tilbakeholdes i raffinørsonen, slik at det oppnås en tilfredsstillende pulpkvalitet.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen består i et første aspekt av et raffinørplate-segment for behandling av lignocellulosemateriale som angitt i patentkrav 1. Foretrukne utførelsesformer av dette første aspekt av oppfinnelsen fremgår av kravene 2-7.

Oppfinnelsen består videre i et annet aspekt av en raffinør som angitt i patentkrav 8. Foretrukne utførelsesformer av dette andre aspekt av oppfinnelsen fremgår av kravene 9-15.

Endelig består oppfinnelsen i henhold til et tredje aspekt, en fremgangsmåte som angitt i patentkrav 16, for å styre en strøm av tilførselsmateriale og damp mellom par av innbyrdes motstående raffinørskiver av en slik raffinør som angitt i patentkrav 8, med slike raffinørplate-segmenter som angitt i patentkrav 1.

Kort forklart angår oppfinnelsen en raffinør med raffinørplater som er sammensatt av en rekke raffinørplate-segmenter, idet hvert segment er formet med et mønster, inkludert en raffinørsone med et antall av radielt anordnete ribbesegmenter. Hvert av ribbesegmentene har motsatte anordnete indre og ytre ender. Et ribbesegment som står på skrå i forhold til platens radius, heretter kalt radielt skråstilt( e) ribbe( r), strekker seg på skrå fra den ytre ende av et indre ribbesegment til den indre ende av et ytre ribbesegment under dannelse av en sik-sak formet ribbe. Inntil hverandre liggende ribber danner et flertall av sik-sak formede furer som alternerer med ribbene. De radielt skråstilte ribber utgjør i det minste en hovedsakelig bueformet linje som strekker seg radielt og lateralt over i det minste raffinørsonen.

I henhold til en foretrukket utførelsesform benyttes radielt skråstilte ribber som danner en sik-sak formet strømningsbane for det meste av den damp som dannes under raffinør-prosessen. En hellende styreflate på hver av de radielt skråstilte ribber retter strømmen av lignocellulose-materiale inn i spalten mellom raffinørplatene for findeling på maleflatene av ribbene. Til tross for at styringen av lignocellulosemateriale opp i raffinørspalten begrenser strømmen av damp gjennom spalten i området av de radielt skråstilte ribber, er de radielt skråstilte ribber plassert slik at de danner bueformede linjer som strekker seg til ytterkanten av skiven. Følgelig kan damp strømme i spalten til kanten av skiven i de bueformede korridorer som dannes mellom linjene av radielt skråstilte ribber.

Følgelig oppnås formålet å oppnå god fiberkvalitet med god damphåndtering gjennom å tilveiebringe radielt skråstilte ribber som styrer fibrene til kontakt med den malende overflate, idet det tilveiebringes et antall strømningsbaner for å styre dampen gjennom raffinørspalten til ytterkanten av skiven. Såvidt oppfinneren vet har ingen tidligere tilveiebrakt radielt skråstilte ribber som er fordelt på en måte som styrer dampstrømmen i raffinørspalten.

Andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av tegningene og den følgende detaljerte beskrivelse.

Kort omtale av tegningene

Foreliggende oppfinnelse kan forstås bedre og de mange formål og fordeler vil fremgå for fagfolk på området av henvisningene til de vedlagte tegninger, hvor

Figur 1 viser ovenfra et raffinørplate-segment i henhold til oppfinnelsen,

Figur 2 viser et forstørret snitt langs linje 2-2 på figur 1,

Figur 3 viser ovenfra et forstørret utsnitt av området 3 på figur 1,

Figur 4 viser ovenfra, et område av en raffinørplate omfattende flere raffinørplate-segmenter ifølge oppfinnelsen, Figur 5 viser ovenfra en alternativ utførelsesform til raffinørplate-segmentet vist på figur 1,

Figur 6 viser ovenfra et forstørret utsnitt av området 6 på figur 5.

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelsesform

Med henvisning til figurene, hvor like tall viser til like deler på de forskjellige figurer, omfatter en raffinørplate i henhold til foreliggende oppfinnelse et antall raffinørplate-segmenter 10 som kan festes til overflaten 12 på en hovedsakelig sirkulær raffinørskive 14 (figur 2). På den viste utførelsesform har hvert segment 10 to soner 16, 18 med innbyrdes forskjellig mønster, men det er fullt mulig at hvert segment 10 kan ha en enkelt sone eller tre eller flere soner med hvert sitt mønster (figur 1).

Raffinørplate-segmentene 10 er festet til skiveflaten 12 på en hvilken som helst hensiktsmessig eller konvensjonell måte, så som med skruer (ikke vist) gjennom hull 20. En ende av skruen går i inngrep med raffinørskiven 14 og ved den andre ende har hodet i anlegg mot en forsenket anleggsflate. Raffinørskiven 14, som bare delvis er vist, har et sentrum rundt hvilket raffinørskiven roterer og en hovedsakelig sirkulær periferi. Raffinørplate-segmentene 10 er anordnet side om side på overflaten 12 av raffinørskiven 14 under dannelse av en hovedsakelig ringformet raffinørflate, generelt henvist til som 22 (figur 2). Raffinørflaten 22 danner en del av raffinørsonen når den bringes inntil en annen raffinørplate (ikke vist) som bæres av en annen raffinørskive.

Med henvisning til figur 1 har hvert raffinørplate-segment en indre kant 24 nær sentrum av skiven og en ytre kant 26 nær periferien av raffinørskiven, samt en forkant 28 og en bakkant 30 (i forhold til rotasjonsretningen) som ligger inntil en bakkant 30 henholdsvis forkant 28 av inntilliggende raffinørplate-segmenter 10<*> (figur 4). Resten av denne beskrivelse vil henvise til et enkelt raffinørplate-segment 10, men det skal forstås at alle segmentene som utgjør den ringformede plate fortrinnsvis er hovedsakelig like. Ribber 32, 34 og furer 36, 38 strekker seg hovedsakelig radielt, det vil si radielt eller parallelt med en radius av skiven, eller på skrå med en spiss vinkel til en slik radius. Raffinørplate-segmentet 10 har på sin flate i det minste en og fortrinnsvis to eller tre adskilte mønstre av ribber og furer mellom ribbene, hvorved materiale som skal behandles kan beveges i furene i en retning hovedsakelig i retningen fra den indre kant 24 til den ytre kant 26 av raffinørplate-segmentet 10, 10'.

En første sone eller innløpssone 16 har et antall ribber 34 og mellomliggende furer 38, hvilke alle er hovedsakelig radielt rettet. Dette mønsteret er spesielt tilpasset til å motta trespon, tremasse eller lignende og gjennomføre en innledende (raffmør-)behandling av disse for å redusere størrelsen på materialet og lede det radielt utover inn i en andre raffinør- eller behandlingssone 18. Raffinørsonen 18 har et antall ribber 32 med mellomliggende furer 36, som også strekker seg parallelt og hovedsakelig radielt. En tredje, ytre sone (ikke vist) kan anordnes mellom raffinørsonen 18 og den ytre kant 26 av platen. Som vist på figur 1 kan hver sone 16, 18 omfatte et flertall felter, idet hvert felt har et enhetlig mønster. Ved utførelsesformen vist på figur 1 har segmentet to felt i hver sone. Mønsteret fremmer en strøm av damp radielt utover til den ytre kant 26 av skiven 14 og radielt innover til den indre kant 24 av skiven 14 for å fjerne dampen, mens strømmen av materialet bremses for å sikre at materialet blir fullstendig behandlet.

Siden raffinørskiven 14 og platen roterer, vil det delvis behandlede materiale på grunn av sentrifugalkraften beveges radielt utover. Vesentlige mengder damp blir også dannet i behandlingssonen 18, slik at det dannes en dampstrøm med høy radiell hastighet. Spesielt ved store skiver vil sentrifugalkreftene som virker på dampen og det delvis behandlede materiale, øke dramatisk etter hvert som materialet beveges lengre og lengre radielt utover. Til tross for at det er sterkt ønskelig at dampen blir raskt ledet vekk fra raffinørsonen, er det viktig at de delvis behandlede fibre ikke for tidlig blir ført ut sammen med dampen. Dette forholdet påvirkes av den radielle trykkprofilen langs skiveflaten 22 som følge av damp generert ved behandlingen med høy konsistens. Siden trykkmaksimum (trykktoppen) er mellom den indre 24 og den ytre 26 kanten av platen, vil damp strømme fremover (radielt utover) fra utsiden a<y >trykkmaksimum og bakover (radielt innover) på innsiden av trykkmaksimum, i retning mot materialtilførselen.

Ved en første utførelsesform av oppfinnelsen omfatter raffinørsonen 18 av raffinørplate-segmentet 10 et antall radielle ribbesegmenter 40. Med henvisning til figur 3 er hvert ribbesegment 40 forbundet ved sin radielle ytre ende 42 til den radielle indre ende 44 av det neste ytre ribbesegment 40' med en radielt skråstilte ribbe 46. Hver radielt skråstilte ribbe 46 omfatter et andre ribbesegment som strekker seg på skrå i retning med skiverotasjonen 48 fra det indre, første ribbesegment 40 til det ytre, første ribbesegment 40' under dannelse av en radiell rettet sik-sak ribbe 32. Videre, med henvisning til figur 2, skrår innsiden 50 av hver radielt skråstilte ribbe 46 mot den inntilliggende radielt skråstilte ribbe 46' under dannelse av et skråplan 54.

Furene 36 mellom inntil hverandre liggende ribber 32 danner en sik-sak bane hovedsakelig tvers over raffinørsonen 18 for transport av fibre. Lignocellulose-materialet som beveger seg i furen 36, trekkes inn i hjørnet av den radielt skråstilte ribben 46 og opp skråplanet 54 av den radielt skråstilte ribben 46 på grunn av sentrifugalkraften. Materialet blir således ført inn i området mellom motstående raffinørplater for ytterligere findeling. Sik-sak mønsteret bremser altså bevegelsen av lignocellulosematerialet og hindrer materialet fra å slippe ut av raffinørsonen før det er blitt tilstrekkelig behandlet. Det meste av dampen, som blir mindre påvirket av sentrifugalkreftene, beveges videre i furen 36 til periferien av platen hvor den unnslipper raffinørsonen.

Med henvisning til figur 1 utgjør de radielt skråstilte ribber 46 en rekke av hovedsakelig bueformede linjer 56. Ved utførelsesformen vist på figur 1 utgjør den radielt indre ende 58 av linjene 56 et buesegment 60 plassert mellom den ytre kant 26 av platen og overgangen mellom innløpssonen 16 og raffinørsonen 18. Hver av linjene 56 strekker seg fra buesegmentet 60 i retningen motsatt til rotasjonsretningen 48 av skiven, til den ytre kant 26 av platen, slik at buen dannet av linjen langs de radielt skråstilte ribber har en hovedsakelig enhetlig radius fra et punkt P. De radielt skråstilte ribber 46 ifølge foreliggende oppfinnelse forårsaker en styring av tilførselsmaterialet opp i spalten mellom skivene i området av de radielt skråstilte ribber 46. Imidlertid kan damp som genereres under behandlingen strømme radielt gjennom korridoren 82 mellom linjene 56, 56' av radielt skråstilte ribber 46. Alternativt kan den indre ende av linjene av de radielt skråstilte ribber 46 være anordnet ved overgangen mellom innløpssonen

16 og raffinørsonen 18, og linjene trenger ikke strekke seg til den ytre kant 26.

Ved utførelsesformen vist på figurene 5 og 6, er ikke-kontinuerlige (avbrutte) ribber 84 anordnet mellom par av sik-sak ribber 86, 88. De avbrutte ribber 84 er dannet ved å tilveiebringe et mellomrom 90 mellom den radielt ytre ende 92 av et indre ribbesegment 94 og den radielt indre ende 96 av et ytre ribbesegment 98. Mellomrommene 90 er anordnet mellom de radielt skråstilte ribber 100 av sik-sak ribbepar 86, 88 og strekker seg således på skrå i retning av skiverotasjonen 48.

Videre, med henvisning til figur 4, er den radielt ytre ende 62 av hver linje 56 av radielt skråstilte ribber 46 som avsluttes ved bakkanten 30 på et raffinørplate-segment 10, anordnet i

flukt med den radielt indre ende 63 av en linje 56 av radielt skråstilte ribber 46 på forkanten 28 av et inntilliggende raffinørplate-segment 10'. Følgelig vil linjen av radielt skråstilte ribber 56 strekke seg tvers over to raffinørplate-segmenter 10, 10' slik at det dannes en kontinuerlig linje fra buesegmentet til den ytre kant 26 av platen.

Mens foretrukne utførelsesformer er blitt vist og beskrevet, kan forskjellige modifikasjoner og erstatninger innføres uten å fravike oppfinnelsens ramme og ånd. For eksempel kan foreliggende oppfinnelse også med fordel omfatte et tresoners segment. I henhold til dette skal det forstås at foreliggende oppfinnelse ovenfor er beskrevet illustrativt, men ikke begrensende.

Claims (16)

1. Raffmørplate-segment (10) for behandling av lignocellulosemateriale omfattende en raffinørsone (18) med radielle indre (60) og ytre (26) ender, hvilken raffinørsone (18) har et antall av hovedsakelig radielt anordnete ribbesegmenter(40,40'), idet hvert ribbesegment (40' hhv. 40) har motstående anordnet radielle indre og ytre ender (44 hhv. 42), karakterisert ved at det fra nevnte radielle ytre ende (42) av et antall indre ribbesegmenter .

(40) til nevnte radielle indre ende (44) av et antall ytre ribbesegmenter (40') er anordnet ribbesegmenter (46) som står på skrå i forhold til platens radius, under dannelse av sik-sak formede ribber og sik-sak formede mellomliggende furer (36), idet nevnte skråstilte ribbesegmenter (46) beskriver i det minste en hovedsakelig bueformet linje (56) som strekker seg radielt og lateralt over i det minste en del av nevnte raffinørsone (18).

2. Raffinørplate-segment (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte segment (10) er roterbart i en rotasjonsretning (48), idet nevnte radielt skråstilte ribbesegmenter (46) strekker seg i retning av rotasjonen.

3. Raffinørplate-segment (10) som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte linje (56) strekker seg i en retning motsatt til nevnte rotasjonsretning (48).

4. Raffinørplate-segment (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver av de radielt skråstilte ribbesegmenter (46) omfatter en toppflate og en styreside, idet styresiden heller fra nevnte toppflate mot et inntilliggende radielt skråstilt ribbesegment under dannelse av et skråplan (54).

5. Raffinørplate-segment (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte radielt skråstilte ribbesegmenter (46) definerer et antall av hovedsakelig bueformede linjer (56) som strekker seg radielt og lateralt over nevnte raffinørplate-segment (10).

6. Raffinørplate-segment (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte linje (56) av radielt skråstilte ribbesegmenter (46) strekker seg fra et punkt (58) mellom nevnte indre og ytre ender av nevnte raffinørsone (18) til nevnte ytre ende (26) av nevnte raffinørsone.

7. Raffinørplate-segment (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte raffinørsone (18) omfatter et antall mellomrom (90) som strekker seg på skrå fra nevnte radielle ytre ende (92) av et indre ribbesegment (94) til nevnte radielle indre ende (96) av et ytre ribbesegment (98) under dannelse av i det minste et avbrutt ribbesegment, idet nevnte avbrutte ribbesegment er anordnet mellom et par av sik-sak formede ribber.

8. Raffinør med innbyrdes roterende motstående skiver (14) som hver har en ytre kant og en raffinørsone (18) og som bærer plater dannet av et antall platesegmenter (10, 10') anordnet for å behandle lignocellulose-materiale, idet hvert platesegment (10 hhv 10') omfatter et antall hovedsakelig radielt anordnete ribbesegmenter (40,40'), som hvert har motstående anordnet radielle indre og ytre ender, karakterisert ved at det fra nevnte radielle ytre ende (42) av et antall indre ribbesegmenter (40) til nevnte radielle indre ende (44) av et antall ytre ribbesegmenter (40') er anordnet ribbesegmenter (46) som står på skrå i forhold til platens radius, under dannelse av sik-sak formede ribber og sik-sak formede mellomliggende furer (36), idet nevnte skråstilte ribbesegmenter beskriver i det minste en hovedsakelig bueformet linje (56) som strekker seg radielt og lateralt over nevnte raffinørsone (18).

9. Raffinør som angitt i krav 8, karakterisert ved at minst en av nevnte skiver (14) er roterbar i en rotasjonsretning (48) og at nevnte radielt skråstilte ribbesegmenter (46) strekker seg i nevnte rotasjonsretning (48).

10. Raffinør som angitt i krav 9, karakterisert ved at nevnte linjer (56) strekker seg i en retning motsatt til nevnte rotasjonsretning (48).

11. Raffinør som angitt i krav 10, karakterisert ved at nevnte antall av platesegmenter omfatter første og andre platesegmenter (10 hhv. 10'), hver av hvilke har en forkant (28) og en bakkant (30), idet nevnte bakkant (30) på nevnte første platesegment (10) er anordnet inntil forkanten (28) på nevnte andre platesegment (10'), og idet minst en av nevnte linjer (56) omfatter en første del med en ytre ende (62) som avsluttes ved nevnte bakkant (30) på nevnte første platesegment (10) og en andre del med en indre ende (63) som starter ved nevnte forkant (28) av nevnte andre platesegment(10').

12. Raffinør som angitt i krav 11, karakterisert ved at nevnte ytre ende (62) av nevnte første del er anordnet i flukt med nevnte indre ende (63) av nevnte andre del under dannelse av en kontinuerlig linje (56).

13. Raffinør som angitt i krav 8, karakterisert ved at nevnte skive (14) dessuten omfatter en radiell indre innløpssone (16) for mottak av lignocellulosemateriale og en radiell ytre raffinørsone (18) for behandling av lignocellulosematerialet, idet nevnte radielle ribbesegmenter (40,40') og nevnte radielt skråstilte ribbesegmenter (46) er anordnet i nevnte raffinørsone (18).

14. Raffinør som angitt i krav 13, karakterisert ved at hver av nevnte linjer (56) har en radiell indre ende (58) anordnet mellom nevnte kant (26) av nevnte skive og nevnte innløpssone (16), idet hver av nevnte linjer (56) strekker seg til kanten (26) av nevnte skive (14).

15. Raffinør som angitt i krav 8, karakterisert ved at nevnte motstående skiver (14) avgrenser en raffinørspalte og nevnte linjer (56) av nevnte radielt skråstilte ribbesegmenter (46) avgrenser et antall strømnings-korridorer i nevnte raffinørspalte.

16. Fremgangsmåte for å styre en strøm av tilførselsmateriale og damp dannet mellom par av innbyrdes roterende motstående raffinørskiver (14) som avgrenser en raffinørspalte under behandling av et lignocellulosemateriale i en raffinør, idet hver av skivene (14) har radielle indre (24) og ytre kanter (26) og et flatemønster som inkluderer en raffinørsone (18) med et antall av hovedsakelig radielt anordnede ribbesegmenter (40,40'), idet hvert av ribbesegmentene har motstående anordnede indre og ytre ender, et antall ribbesegmenter (46) som står radielt på skrå fra den radielt ytre ende (42) av et indre ribbesegment (40) til den radielt indre ende (44) av et ytre ribbesegment (40') under dannelse av sik-sak formede ribber med en øvre maleoverflate, idet de radielt skråstilte ribber (46) har en hellende styreflate (54) og definerer et antall av hovedsakelig bueformede linjer (56) som strekker seg radielt og lateralt over raffinørsonen (18) til kanten (26) av skiven (14), samt et antall av sik-sak formede furer (36) alternerende med ribbene, karakterisert ved at fremgangsmåte omfatter følgende trinn:

1) å styre tilførselsmaterialet opp den hellende styreflate (54) av et radielt skråstilt ribbesegment (46) til raffinørspalten ved hjelp av sentrifugalkraft som frembringes ved å rotere (48) i det minste en av raffinørskivene (14) for å findele materialet på maleflatene av ribbene,

2) å styre en første strøm av damp gjennom furene (36) til den ytre kant (26) av skivene ved hjelp av sentrifugalkraft og derved fjerne en første del av damp fra mellom skivene, og

3) å styre en andre strøm av damp gjennom raffinørspalten mellom inntilliggende linjer (56) av radielt skråstilte ribbesegmenter (46) til den ytre kant kant (26) av skivene (14) med sentrifugalkraft og derved fjerne en andre del av damp fra mellom skivene.