Przedmiotem wynalazku jest mlyn tarczowy do rozdrab¬ niania wlóknistego surowca zawierajacego lignocelulo¬ ze, wyposazonego w obracajace sie wzgledem siebie ruchem wzglednym tarcze rozdrabniajace. Zwrócone ku sobie powierzchnie rozdrabniajace tych tarcz maja uk¬ sztaltowane progi, usytuowane promieniowo oraz co naj¬ mniej w przyblizeniu równolegle wzgledem siebie oraz laczace sie z tymi progami obrzeza poprzeczne. Przy tym na obu tarczach rozdrabniajacych uksztaltowane sa po¬ miedzy tymi, usytuowanymi promieniowo progami, sze¬ regi wglebien o zakrzywionym w kierunku promieniowym profilu dna, oddzielone od siebie nawzajem obrzezami poprzecznymi. Ponadto wglebienia znajdujace sie na jednej z tarcz rozdrabniajacych sa przesuniete w kierun¬ ku promieniowym wzgledem wglebien znajdujacych sie na drugiej tarczy rozdrabniajacej.Wytwarzana w znanym urzadzeniu miazga jest w zasa¬ dzie wykorzystywana do produkowania papieru gazeto¬ wego, tektury, bibuly i tym podobnych wyrobów papierni¬ czych, a jako surowiec wyjsciowy mozna tu stosowac wlóknista, zawierajaca lignoceluloze mase drzewna w postaci kawalków drewna lub innych substancji roslin¬ nych, takich jak np. wytloki z trzciny cukrowej.Stosuje sie najczesciej urzadzenia do mechanicznego rozdrabniania surowca wlóknistego na miazge która moz¬ na podawac przy normalnym cisnieniu atmosferycznym, albo w atmosferze pary wodnej w temperaturze wyz¬ szej od 100°C.W opisie material obrabiany pomiedzy scierajacymi tarczami nazywany jest masa. Poniewaz pojedyncze wlókna w tej masie maja duza sprezystosc, wiec w ma¬ sie tej znajduje sie duza ilosc pustych kapilar o duzej objetosci, które zwiekszaja jej zdolnosc do utrzymywa¬ nia wilgoci. 5 Podczas procesu rozwlókniania masa stanowi mokra aglomeracje obrobionego surowca, który jesli pochodzi z drzewa iglastego, na przyklad swierku, zawiera glów¬ nie tracheiidy o dlugosci 2-^3 mm o smuklosci wlókna 100:1. Tracheidy z kolei sa anatomicznie zbudowane z 10 trzech wspólsrodkowych warstw blon o grubosci 0,001 mm oraz warstwy blony srubowo ulozonej wokól blon ota¬ czajacych wewnetrzna cylindryczna miedzysciankowa przestrzen. Wlókienko ma wspólczynnik smuklosci okolo 1000:1 lecz zebrane razem stanowia okolo 70-80% sub- 15 stancji tracheidu.W znanych mlynach rozwlókniajacych scierajace tar¬ cze albo sa przeciwbiezne albo jedna z nich jest obro¬ towa a druga nieruchoma. W tym drugim przypadku su¬ rowiec jest doprowadzany poprzez srodek nieruchomej 20 tarczy do przestrzeni pomiedzy tarczami a nastepnie w wyniku dzialania elementów przymocowanych do obro¬ towej scierajacej tarczy material zostaje przyspieszany oraz na skutek dzialania sily odsrodkowej zostaje w kon¬ cu wprowadzony pomiedzy scierajace elementy w stre- 25 fie scierania.Wytwarzana w ten spobób pulpa jest przeznaczona glównie do wytwarzania papieru gazetowego, tektury, bi¬ bulki i podobnych produktów oraz jest stosowana jako pólprodukt w postaci wlóknistej lignocelulozy z drzew 30 innych roslin, na przyklad wytloczyn z trzciny cukrowej. 110 982110 982 3 Metode te klasyfikuje sie jako metode mechanicznego wytwarzania. Mozna jq realizowac pod normalnym cis¬ nieniem atmosferycznym albo w atmosferze pary wod¬ nej w temperaturze powyzej 100°C, ogólnie w tempera¬ turze od 110°C do 140°C albo w specjalnych warunkach w zakresie temperatur 150—170°C. Gdy mechaniczny pro¬ ces prowadzi sie w temperaturze powyzej 100*0, wówczas nazywany jest on termomechanicznym. W rezultacie pew¬ na czesc uformowanego kawalka rozdrabnianej masy znajdujacej sie w danym wglebieniu, zostaje stopniowo przemieszczana do znajdujacego sie naprzeciw wglebie¬ nia w obracajacej sie tarczy rozdrabniajacej. Ta czesc rozdrabnianej masy, pochodzaca z nie obracajacego sie wglebienia zostaje nastepnie stopniowo zgarniana przez progi obracajgcej sie tarczy rozdrabniajacej.Na powierzchnych tarcia, wytworzonych w zwartej ma¬ sie rozdrabnianego materialu wlóknistego na skutek oddzialywania szybko poruszajacych sie progów, na poszczególne wlókna tego materialu dzialaja bardzo intensywnie sily mechaniczne, wskutek czego rozdrabnia¬ na masa ulega rozwlóknieniu w sposób mechaniczny.W taki sposób wlóknista masa przemieszcza sie stop¬ niowo w kierunku promieniowym na zewnatrz pomiedzy obiegajacymi wokól i pomiedzy nieruchomymi wglebie¬ niami. Kazdorazowo, kiedy czesc wlóknistej masy, któ¬ rej zostalo nadane przyspieszenie, ulega przemieszcze¬ niu z obiegajacego wokól wglebienia do znajdujacego sie aktualnie naprzeciw nieruchomego wglebienia, pred¬ kosc przemieszczania sie tej wlóknistej masy rozdrab¬ nianego materialu zmniejsza sie do zera. Energia kine¬ tyczna przemieszczajacej sie masy zostaje przeksztalco¬ na w sile mechaniczna, która zbija mocno mase, znajdu¬ jaca sie w nieruchomym wglebieniu.Kiedy wlóknista masa rozdrabnianego materialu zos¬ tanie calkowicie zatrzymana, wówczas dzialanie energii kinetycznej powoduje wzrost temperatury masy o 3 do 5*0, w zaleznosci od predkosci katowej tarczy rozwlók¬ niajacej. Sila ubijajaca mase przyczynia sie w znacznym stopniu do powstawania powierzchni tarcia lub pól tar¬ cia pomiedzy progami a wlóknista masa materialu roz¬ drabnianego oraz wewnatrz samej masy tego materialu.W znanych urzadzeniach dno wglebienia posiada na¬ dany mu ksztalt lukowy tego rodzaju, ze kierunek prze¬ plywu masy zmienia sie w znacznym stopniu w kierunku poprzecznym. Przy tym masa rozdrabnianego materialu, w zaleznosci od wielkosci mlyna przemieszcza sie z pred¬ koscia po stycznej wynoszaca od 50 do 120 m/sek. Po¬ wierzchnie tarcia, wytworzone wewnatrz samej masy, umozliwiaja rozwarstwienie i fibrylowanie wlókien ma¬ terialu.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji tarcz rozdrabniajacych mlyna tarczowego dla oddzielania wló¬ kien surowca od siebie bez ich niekorzystnego skracania i tak, zeby wlókna byly dalej rozdrabniane i uszlachet¬ niane dla poprawienia ich wlasnosci papierotwórczych stosujac sily tarcia wytwarzane wewnatrz mokrego wlók¬ nistego materialu fignocelulozowego jak równiez zmniej¬ szenie ilosci energii potrzebnej do procesu rozwlóknia¬ nia w porównaniu do znanych rozwiazan.W urzadzeniu wedlug wynalazku obie tarcze rozdrab¬ niajace mpja ukierunkowane promieniowo rowki, w któ¬ rych sa osadzone promieniowo próg? stanowiace ele¬ menty oddzielne z bardzo twardego materialu, przy czym progi wraz z obrzezami poprzecznymi na tarczach roz¬ drabniajacych wyznaczaja szerokosc szczeliny rozdrab- 4 niania, miedzy obiema tarciami rozdrabniajacymi, a po¬ nadto ma usytuowane promieniowo progi osadzone w jednej tarczy rozdrabniajacej, które posiadaja taka sa¬ ma szerokosc jak wglebienia znajdujace sie na drugiej 5 tarczy rozdrabniajacej, stad podczas ruchu obrotowego obu tarcz wzgledem siebie, wglebienia uksztaltowane na tych tarczach sa chwilowo zakrywane oraz oddzielane od sasiednich wglebien tego samego szeregu wjglebien.Wglebienia na nieruchomej tarczy rozdrabniajacej z 10 jednej strony maja wyprofilowanie w kierunku promie¬ niowym o ksztalcie segmentu kola, a z drugiej strony wglebienia na obrotowej tarczy rozdrabniajacej maja wewnetrzny w kierunku promieniowym zarys boku o wiek¬ szym kacie nachylenia od kata nachylenia-Zewnetrznego 15 boku zarysu tych wglebien.Krzywoliniowy w przekroju podluznym zarys wglebien na obrotowej tarczy rozdrabniajacej jest utworzony przez wewnetrzny wzgledem srodka tarczy i co najmniej w przy¬ blizeniu prostoliniowy odcinek zarysu wglebienia, który 20 tworzy z powierzchnia rozdrabniania kat okolo 90°, oraz przez zewnetrzny równiez co najmniej w przyblizeniu prostoliniowy odcinek zarysu wglebienia, który jest na¬ chylony wzgledem po^ierz^W'rozeoiWiiarró pod nie¬ wielkim katem, przy czyr* na dnie wglebienia oba te prostoliniowe odcinki przechodza stycznie w uksztalto¬ wany lukowo odcinek zarysu wglebienia, którego pro¬ mien krzywizny korzystnie jest równy w przyblizeniu po* lowie glebokosci wglebien.Przedmiot wynalazku zostal objasniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mlyn, do rozwlókniania w pionowym widoku z czescio¬ wym przekrojem, fig. 2 - szczegól z fig. 1 w powieksze¬ niu, fig. 3 - szczegól scierajacej tarczy w widoku per- spektywicznym w przekrojach równoleglych do osi mlyna, fig. 4 - scierajaca tarcze w osiowym przekroju, fig. 5A, przedstawia przekrój wzdluz linii V-V na fig. 3, fig. 5B - przekrój z fig. 5A w innym polozeniu wglebien, fig. 5C — przekrój z fig. 5A w kolejnym polozeniu wglebien i fig. 6 przedstawia drugi przyklad wykonania scierajacej tarczy w pionowym przekroju.Na rysunku w obudowie 10 mlyna rozwlókniajacego umocowana jest nieruchoma rozdrabniajaca tarcza 12, która wspólpracuje z rozdrabniajaca tarcza 16 zamoco- 45 wana na obrotowym wale 14. Wal 14 po obu stronach rozdrabniajacej tarczy 16 jest podparty za pomoca lo¬ zysk, które wraz z napedowym silnikiem nie zostaly poka¬ zane na rysunku. W nieruchomej rozdrabniajacej tarczy 12 znajduja sie wspólsrodkowo rozmieszczone trzy scie- 50 rajace elementy 18, 20 i 50. Podobnie tarcza 16 zawiera trzy wspólsrodkowe scierajace elementy 22, 24, 30. W ten sposób utworzone trzy strefy scierania, mianowicie jed¬ na pomiedzy elementami 18 i 22, w której odbywa sie wstepne kruszenie wprowadzanego surowca, na przyklad 55 wiórów drzewnych.W drugiej strefie utworzonej pomiedzy elementami 20 i 24 odbywa sie dalsze zgrubne rozwlóknianie przed przeplywem masy do trzeciej strefy rozdrabniania ele¬ mentami 30 i 50 wedlug wynalazku. W obydwu wew- 60 netrznych strefach rozdrabniania moga znajdowac sie ele¬ menty i zebra wedlug znanych konstrukcji.Surowiec, na przyklad wióry drzewne lub inna wlók¬ nista lignocelulozowa substancja jest wprowadzana otwo¬ rem 32 w obudowie 10 i jest transportowana stad za « pomoca sruby 34 zaopatrzonej w lopatki 36 przez otwo-110982 ry w srodkowych czesciach nieruchomej i obrotowej roz¬ drobniajqcej tarczy.Srodkowy pierscien 38 z lopatkami 39 jest przymocowany do obrotowej tarczy 16 i sluzy do transportowania wió¬ rów dalej w kierunku pierwszej strefy rozdrabniajacej.Wedlug wynalazku w trzeciej strefie rozdrabniania dwa rozdrabniajace elementy 30 i 50, korzystnie wykonane jako kolowe pierscienie o rozdrabniajacych powierz¬ chniach usytuowanych naprzeciwko siebie, sa zaopatrzo¬ ne w wystepy tworzace ustawione promieniowo wglebie¬ nia 41—46 w pierscieniowym elemencie 30 oraz wgle¬ bienie 61—66 w pierscieniowym elemencie 50.Dopuszczalne moga byc drobne odstepstwa od kie¬ runku promieniowego tych wglebien. Wglebienia o obro¬ towej tarczy powinny byc tak uksztaltowane aby umozli¬ wialy zmiane kierunku przeplywu masy w wglebieniach od promieniowego do osiowego. Zakrzywione dno wgle¬ bienia w nieruchomej tarczy korzystnie ma w przekroju ksztalt kolowy.Dwa pierscieniowe elementy 30 i 50 rozdrabniajacych tarcz sa zaopatrzone w promieniowe lub prawie pro¬ mieniowe szczeliny. Szczeliny te korzystnie maja prosto¬ padle promieniowe boki tworzac prostokatny przekrój. W pierscieniowym elemencie 30 obrotowej rozdrabniajacej tarczy szesc wglebien oznaczono odnosnikami 41-46. Sa one utworzone w boku pierscieniowego elementu przez prety 47 i rowki. Wglebienie 41 sluzy jako wlot. W razie potrzeby liczba nastepujacych po sobie wglebien moze sie zmieniac w dosc duzych granicach. W nieruchomej tarczy w wglebieniach 61-66 osadzone sa rozdzielajace prety 67. Wglebienia ograniczone sa z boku za pomoca plaskich pretów 67. Widac to na fig. 3. Dno nierucho¬ mych wglebien 61-66 powinno miec w przekroju ksztalt kolowy. Geometryczny srodek tych kolowych segmentów powinien znajdowac sie w punkcie lezacym nieco powy¬ zej zewnetrznej krawedzi preta w promieniowych bokach wglebienia.W innym przypadku przeplyw masy surowca bylby hamowany. Obrotowe wglebienia 42-46 moga miec taki sam ksztalt lecz w pokazanym przekroju sa one wydluzo¬ ne dla zwiekszenia ich przekroju i dlatego imaja wieksza objetosc od pólkolowych segmentów w nieruchomej tar¬ czy, jak widac na fig. 4. Rzedy wglebien w dwóch roz¬ drabniajcych tarczach sa promieniowo przesuniete wzgledem siebie, na przyklad o polowe dlugosci wgle¬ bienia. Surowiec wprowadza sie poprzez otwór 40, któ¬ ry tworzy wlot wewnetrznego wglebienia 41. Zewnetrzne wglebienie 66 nieruchomego rozdrabniajacego elementu jest otwarte tworzac wylot dla gotowej pulpy wlóknistej.Prety 47 i 67 promieniowo rozdzielajace kazde wgle¬ bienie powinny byc wykonane z materialu o znacznie wiekszej odpornosci na rozdrabnianie od materialu, z którego sa wykonane pierscieniowe elementy 30, 50. Te boczne sciany wglebien siegaja do powierzchni waskich krawedzi pretów 47 i 67.Odleglosc miedzy rozdrabniajacymi powierzchniami pier¬ scieniowymi elementów 30 i 50 w kierunku osiowym regu¬ lowana jest przez osiowe ustawianie walu rozdrabniaka.Czesto wykonuje sie to za pomoca hydraulicznego ser¬ womotoru, który w pewnych przypadkach moze byc usta¬ wiony tak, ze wywiera osiowy nacisk 30 ton utrzymujac stala odleglosc rozdrabniania.Dla uzyskania pozadanego efektu rozdrabniania odleg¬ losc te mozna zmieniac w zakresie od 0,5 mm do 0,05 mm lub nawet mniej. Odleglosc 0,8 mm jest stosowana do specjalnych pulp. Serwomotor korzystnie powinien utrzy¬ mywac te stala odleglosc rozdrabniania z tolerancja 0,01 mm.W praktycznym przykladzie wykonania mlyna rozwlók- 5 niajacego o srednicy zewnetrznej 1270 mm, wyposazo¬ nego wedlug wynalazku, obrotowe pierscieniowe ele¬ menty 30, 50 maja zewnetrzna srednice 1270 mm oraz wewnetrzna srednice 1016 mm. Obrotowa scierajaca tar¬ cza 16 zwana takze wirnikiem napedzana jest z pred- 10 koscia 1500 do 1800 obr/min. Pojedyncze wglebienia 41-46 maja szerokosc 0,38 cm i przekrój poprzeczny 1,5 cm2, co stanowi objetosc 0,57 cm3. Prety maja gru¬ bosc 3 mm i szerokosc 15 mm i dlugosc 127 mm. Tar¬ cza taka ma na obwodzie 504 prety ulozone w 72 gru- 15 pach po 7 równoleglych pretów tworzac nozycowe kra¬ wedzie tnace zamiast dlugich równoleglych krawedzi tna¬ cych istniejacych, gdy wszystkie prety sa ustawione pro¬ mieniowo.W nieruchomej tarczy 50 wglebienia i prety moga 20 byc ustawione zasadniczo w ten sam sposób jak w obro¬ towej tarczy 30. Ugrupowanie równoleglych pretów przy¬ czynia sie do bardziej równomiernego rozkladu pretu podczas pracy urzadzenia. Takie równolegle ustawienie pretów w grupach takze ulatwia obróbke mechaniczna 25 rozdrabniania elementów 30 i 50 dzieki umozliwieniu frezowania wiekszej ilosci szczelin podczas jednej ope¬ racji.Dzialanie mlyna rozwlókniajacego jest nastepujace.W pierwszej strefie utworzonej przez elementy 20 i 22 30 surowiec, na przyklad wióry drzewne, sa rozdrabniane przy umiarkowanym zuzyciu energii. Nastepnie w drugiej strefie rozdrabniania material jest dalej rozdrabniany pomiedzy elementami 20 i 24. Wówczas masa celulozo¬ wa ma odwadniaInosc 800 ml, która okresla sie metoda 35 CSF (Canadian Standard Freenesa). Wtedy masa jest wprowadzana poprzez otwór 40 do kieszeni 41 w obro¬ towym rozdrabniajacym pierscieniowym elemencie 30.Wylotowa czesc 48 wglebienia 41 kieruje teraz mase poprzecznie do wewnetrznego wglebienia 61 nierucho- 40 mej rozdrabniajacej tarczy 50.Nastepnie masa przechodzi noprzemian pomiedzy wglebieniami obrotowej i nieruchomej tarczy az do mo¬ mentu, gdy ostatecznie opuszcza strefe rozdrabniania z wglebienia 66. Jest to zaznaczone strzalka A na fig. 4. 45 Na figurze 4 widac, ze wglebienia w obu rozdrab¬ niajacych tarczach sa otwarte wzgledem siebie odpo¬ wiednio do polozenia pokazanego na fig. 5A. Gdy obro¬ towa rozdrabniajaca tarcza porusza sie w kierunku zaz¬ naczonym strzalka 31 prety 47 poruszaja sie od polo- 50 zenia pokazanego na fig. 5A, w którym wglebienia sa calkowicie otwarte wzgledem siebie.Na figurze 5B otwarcie to jest zmniejszone a na fig. 5C otwarcie to jest calkowicie zlikwidowane z wyjatkiem malej odleglosci pomiedzy rozdrabniajacymi tarczami 55 ustalonej przez hydrauliczny serwomotor regulujacy osio¬ we polozenie obrotowego walu. W ten sposób dowolne konkretne wglebienie w nieruchomej tarczy w ciagu 1 sekundy jest mijane przez 108000 wglebien obrotowej tarczy co odpowiada przejsciu 1 wglebienia przez 1 wgle- 60 bienie w ciagu 0,1 milisekundy. Przeplyw masy surow¬ cowej z wglebienia w obrotowej tarczy do wglebienia w obrotowej tarczy nie jest blokowany pomimo tak ma¬ lego okresu czasu jego trwania. Mozna to zaobserwo¬ wac wówczas, gdy odcina sie doprowadzenie wiórów do 65 rozdrabniaka a jego obrotowa tarcze sie zatrzymuje. Po110982 otworzeniu mlyna rozwlókniajacego widac, ze wglebie¬ nia obrotowej tarczy sq calkowicie puste. Gdy ustaje akcja napedzania masy wywolywana przez obracajqcq sie tarcze, wówczas pulpa pozostaje w nieruchomych wglebieniach.Masa wyplywajaca z wglebienia 41 porusza sie z bar¬ dzo duza predkoscia, okolo 82 m/sek i dlatego zawiera duza ilosc energii kinetycznej. Gdy masa celulozowa jest wrzucana do nieruchomego wglebienia, wówczas wywiera ano mechaniczny nacisk na mase znajdujaca sie juz tak powodujac sciskanie jej do gestosci okolo 0,79 g/cm3.Tarcie wewnetrzne wytwarzane podczas przecinania ma¬ sy celulozowej przez krawedz nastepnego nadchodza¬ cego preta umozliwia osiagniecie pozadanego efektu rozdrabniania. Dzialanie to mozna zmodyfikowac przez ustalenie odleglosci pomiedzy rozdrabniajacymi tarcza¬ mi. Na przyklad w przypadku wytworzenia pulpy do pa¬ pieru gazetowego mozna stosowac odleglosc od 0,1 do 0,2 mm.W przypadku wytwarzania bibulki mozna stosowac od¬ leglosc od 0,3 do 0,5 mim. Pulpe do pojemników na jajka mozna wytwarzac stosujac szczeline do 0,7 mm.Gdy masa celulozowa z obracajacego sie wglebienia 41 zostaje dociskana do masy umieszczonej w nierucho¬ mym wglebieniu 61, jak pokazano litera A na fig. 4, wówczas klin uformowany z czesci tej masy zostaje prze¬ chylony do wnetrza wglebienia 42. Czesc ta zostaje na¬ stepnie zgarnieta przez pret 67 i przyspieszona przez site odsrodkowa a w koncu zmienia kierunek przeplywu do wglebienia 62.Kazdorazowo gdy masa celulozowa zostaje zatrzyma¬ na, wówczas energia kinetyczna obrotu zostaje przek¬ sztalcona w energie cieplna podnoszac temperature ma¬ sy celulozowej. Poniewaz temperatura masy wplywa na jakosc pulpy dlatego tez pewne znaczenie ma przeciw¬ dzialanie tym fluktuacjom. Poniewaz caly proces uszla¬ chetniania masy celulozowej odbywa sie w temperaturze bardzo bliskiej temperaturze wrzenia wody, niezaleznie od tego czy operacje prowadzi sie pod cisnieniem atmo¬ sferycznym lub pod cisnieniem pary wodnej w cisnienio¬ wym mlynie rozwlókniajacym, cieplo to powoduje takze odparowanie wody w takim stopniu, ze zawartosc wilgoci w masie moze byc zmniejszona.Poniewaz intensywnosc dzialania sil tnacych wyste¬ pujacych na powierzchniach tarcia wewnatrz masy celu¬ lozowej w wysokim stopniu zalezy od zawartosci w niej wilgoci, wiec woda odparowana musi byc zastapiona swieza woda. Dokonuje sie tego przez wtryskiwanie od¬ powiedniej ilosci wody, na przyklad poprzez przewód 55.Masa wyplywajaca z wglebienia 41 ma predkosc oko¬ lo 80 m/sek co odpowiada przyspieszeniu odsrodkowemu 1330 g i jest dociskana do masy znajdujacej sie w wgle¬ bieniu 611 gdzie chwilowo zostaje zatrzymana. Nierucho¬ me wglebienie 61 jest wypelnione scisnieta masa celu¬ lozowa, przy czym wlókna tej masy sa skierowane pro¬ stopadle do pretów. Energia kinetyczna masy zostaje przeksztalcona w energie cieplna, która powoduje odpa¬ rowanie wilgoci z masy. Przeksztalcenie to jest powta¬ rzane kazdorazowo, gdy wglebienia w dwóch rozdrab¬ niajacych tarczach ustawione sa w polozeniu otwartym naprzeciwko siebie.Gdy prety 47 przecinaja zwarta mase celulozowa, wów¬ czas powstaja sily tarcia, które powoduja oddzielanie ód siebie wlókien i ich frbrylowanie. W ten sposób moc od silnika napedowego jest przenoszona do masy celulozowej za pomoca pretów 47 nadajac jej energie kinetyczna obrotu, przy czym przyspieszenie odsrodkowe masy wynosi od 1000 do 1500 g. Przez kierowanie prze¬ plywu masy celulozowej mozliwe jest wytwarzanie wew- 5 netrznych sil tarcia potrzebnych do rozdzielania wló¬ kien i ich fibrylowania.Jak poprzednio zaznaczono kazdorazowo gdy istnieje polaczenie pomiedzy wglebieniami 41 i 61 obrotowej i nieruchomej tarczy, jak pokazano na fig. 5A, wówczas 10 nowa porcja masy przeplywa do wglebienia 61. Wspom¬ niano takze, ze masa skupiona w glebieniach nierucho¬ mej tarczy wskutek ich geometrycznego ksztaltu w po¬ staci kolowego segmentu waha sie w kazdym wglebie¬ niu wokól geometrycznego srodka O, jak zaznaczono 15 linia 69 na fig. 4. Oznacza to, ze przeplyw masy celulo¬ zowej przez mlyn rozwlókniajacy utrzymuje sie tak dlugo, jak dlugo nowy surowiec jest dostarczany do wglebienia 41 poprzez otwór 40. To z kolei wskazuje na to, ze gdy masa jest w sposób ciagly doprowadzona i wpychana 20 do wejsciowej czesci nieruchomej wglebienia 61, wów¬ czas odpowiednia porcja masy jest wyciskana i zgarnia¬ na z wyjsciowej czesci tego wglebienia 61 do wglebie¬ nia 42 elementu 30 obrotowej tarczy.Podczas przemieszczania do tego wglebienia wewnatrz 25 masy celulozowej powstaja nowe powierzchnie tarcia, poniewaz szybko poruszajacy sie pret 47 przecina zwarta wlóknista mase celulozowa, która w wglebieniu 61 nie moze przedostac sie dalej na skutek ustawienia pre¬ ta 67. W ten sposób masa celulozowa przemieszcza sie 30 naprzemian pomiedzy ruchomymi i nieruchomymi wgle¬ bieniami az do momentu gdy w koncu opusci nierucho¬ my element 50 poprzez jedna z jego wylotowych wgle¬ bien 66 na obwodzie rozdrabniajacej tarczy.W zaleznosci od ustawienia odleglosci pomiedzy sde- 35 rajacymi tarczami a takze zaleznie od ilosci masy celu- lozowej znajdujacej sie w nieruchomych wglebieniach czesc masy moze przemieszczac sie bezposrednio pro¬ mieniowo z wglebienia 41 przechodzac przez powierz¬ chnie tarcia wytwarzane przez krawedz 51 (fig. 4). 40 Na figurach 5A-^5C pokazano, ze gdy prety 47 mijaja prety 67, wówczas przemieszczanie masy pomiedzy wgle¬ bieniami obrotowego i nieruchomego elementu mlyna rozwlókniajacego zostaje alternatywnie umozliwione i uniemozliwione. W mlynie rozwlókniajacym o srednicy 45 1270 mm, który przykladowo opisano w opisie, powtarza sie to dla kazdego preta z czestotliwoscia okolo 10000 l/sek. Na porcje masy wydostajacej sie z nieruchomych wglebien dzialaja wiec sily o zmieniajacej sie wielkosci od kilku kG/cm2 do 0 kG/cm2f co powoduje przemiesz- 50 czanie masy poprzez wglebienia. Ten wibracyjny efekt pomaga takze w sciskaniu masy tak, ze umozliwia pow¬ stawanie sil tarcia ó duzej intensywnosci dzialania gdy masa przemieszcza sie z nieruchomej do obrotowego wglebienia. 55 Odleglosc pomiedzy przeciwleglymi waskimi krawe¬ dziami pretów obrotowego i nieruchomego elementu 47 i 67 odpowiada odleglosci tarcz mlyna rozwlókniajacego waznemu roboczemu czynnikowi mlyna zaleznie od wa¬ runków roboczych, typu surowca i rodzaju pozadanej 60 wlóknistej pulpy. W pewnych przypadkach gdy pozada¬ ne jest uzyskanie bardzo rozdrobnionej uszlachetnionej pulpy odleglosc ta moze byc nawet zmniejszona do 0,05 mm lecz w takim przypadku zmniejszona zostaje wydajnosc mlyna rozwlókniajacego. W ten sposób moz- 65 na otrzymac pulpe o odwadmalnosci CSF do 2 mm.110 982 10 Odleglosc tarcz scierajacych w wiekszosci przypadków startowi wielokrotnosc srednicy wlókna wiekszosci surow¬ ców roslinnych, która na przyklad dla tracheid swierka ogólnie wynosi okolo 0,02 — 0,03 mm. W tych warunkach niemozliwe jest bezposrednie przecinanie wlókien pomie¬ dzy powierzchniami czolowych krawedzi pretów w mly¬ nie rozwlókniajacym. Masa celulozowa jest rozwlókniana w wyniku wspóldzialania krawedzi preta i scisnietej ma¬ sy celulozowej. Mechaniczny efekt rozwlókniania jest wiec zalezny od stanu sil tarcia istniejacych wewnatrz masy celulozowej. Jest to oczywiscie zalezne z kolei od mechanicznej stabilnosci mlyna, który powinien byc dos¬ tatecznie sztywny w celu uniemozliwienia bezposredniej stycznosci pomiedzy metalowymi powierzchniami sciera¬ jacych tarcz.Dla realizacji rozdzielania wlókien i dla dalszej ich segregacji, na przyklad anatomicznych czesci iglastych tracheid a takze dla osiagniecia pozadanego efektu rozwlókniania pulpy mase celulozowa nalezy sciskac w takim stopniu zeby wewnatrz niej powstawaly obszary na¬ prezen o dostatecznej wielkosci.Warunki takie spelnione sa zwlaszcza w obszarach naprezen sciskajacych powstajacych w przejsciach po¬ miedzy obrotowymi wglebieniami 41-46. Zaleznie od sred¬ nicy tarcz rozdrabniajacych przemieszczana masa celulo¬ zowa moze byc sciskana w wyniku dzialania sily odsrod¬ kowej odpowiadajacej przyspieszeniu okolo 500 g na¬ wet do 1500 g w chwili gdy zostaje nagle zatrzymana w jedrnym z nieruchomych wglebien 61-66.Obszary dzialania sil tarcia powstajacych na przejs¬ ciach w nieruchomej scierajacej tarczy do obrotowej tar¬ czy maja z drugiej strony inny charakter, sa bardziej po¬ dobne do „klapniecia w ucho". Gdy masa celulozowa jest przyspieszana przez pret 47 do wglebienia 42 wówczas dzialanie jest inne. Dzialanie to jest bardziej podobne do dzialania tepego noza przecinajacego kawalek sera zóltego. W scisnietej masie lignocelulozowej wyciskanej z nieruchomej scierajacej tarczy obrotowe prety takze tworza powierzchnie tarcia. W obrotowym wglebieniu 42 masa zgarniana przez prety 47 jest przyspieszana do du¬ zej predkosci a kierunek jego ruchu jest zmieniony z obrzeza 49 w wglebienie 42. Stamtad jest ono prze¬ mieszczane do nieruchomego wglebienia 62, gdzie po¬ nownie jest zatrzymane (predkosc katowa równa 0), przy czym energia kinetyczna zostaje zamieniona ponownie na energie cieplna powodujac zwiekszenie temperatury masy.Substancja lignocel ulozowa jest hydrofilowa i gdy jest wilgotna jest termoplastyczna. Gdy jej temperatura do¬ chodzi do temperatury wrzenia wody (100°C) wówczas zaczyna ona mieknac a gdy jej temperatura dochodzi do 140—150°C dla róznych substancji lignocelulozowych wytrzymalosc polaczen skladowych wlókien staje sie bar¬ dzo slaba.Sposób rozwlókniania wedlug wynalazku korzystnie realizuje sie w zamknietych mlynach rozwlókniajacych ogólnie nazywanych cisnieniowymi mlynami rozwlóknia¬ jacymi, w których proces rozwlókniania prowadzi sie pod cisnieniem pary wodnej. W procesie tym mozna wiec utrzymywac pozadana temperature. Energie potrzebna do podniesienia temperatury do pozadanego poziomu uzy¬ skuje sie z ciepla uwolnionego w procesie rozwlókniania.Ilosc energii mechanicznej stosowanej do procesu roz¬ wlókniania, zwykle okolo 800 kWh do 2000 kWh na tone wytwarzanej pulpy, uwalnia wieksza ilosc ciepla od wy¬ maganej do utrzymania odpowiedniej temperatury masy celulozowej, na przyklad 130°C. W takim przypadku cie¬ plo to powoduje odparowanie czesci wilgoci zawartej w 5 masie. Tak wiec jezeli mechaniczna praca potrzebna do realizacji procesu rozwlókniania wedlug wynalazku odpo¬ wiada 800 kWh na tone suchej substancji drzewnej, wówczas ilosc stosowanego ciepla odpowiada 688000 kcal na tone suchej substancji. 10 Jezeli proces prowadzi sie w temperaturze 120°C (i pod odpowiednim cisnieniem pary wodnej) dla wyko¬ rzystania termoplastycznego zmiekczenia drewna w tej temperaturze, wówczas nastepuje odparowanie 1309 kg wody na tone przerabianego drewna.Przyjmujac, ze w podanym przykladzie wióry drzewne doprowadzone do mlyna rozwlókniajacego maja stosu¬ nek wilgotnosci 2:1, wówczas na skutek odparowania stosunek ten mozna zmniejszyc do 0,7:1. Jezeli stosunek 20 wilgotnosci 2:1 nalezy utrzymac podczas procesu dla uzyskania dobrego rozwlóknienia, wówczas do masy lig¬ nocel ulozowej trzeba dodawac odpowiednie ilosci wody w strefie rozwlókniania. Wode dodaje sie przewodami 55.W sposobie wedlug wynalazku ilosc dodawanej wody 25 moze byc regulowana automatycznie.Dodawana woda szybko zostaje rozprowadzana na powierzchniach wlókien masy lignocel ulozowej i dlatego wplywa na sily tarcia pomiedzy wlóknami wiec i na pro¬ ces rozwlókniania. Gdy stosunek wilgotnosci w masie 30 celulozowej wzrasta, wówczas wzrasta takze grubosc warstwy cieczy. Zbyt gruba warstwa cieczy dziala jako substancja smarujaca i wówczas zmniejsza sprawnosc procesu.Gdy stosunek wligotnosci zmniejsza sie do 1:1 lub po- 35 nizej, wówczas istnieje duze ryzyko formowania sie mi¬ kroskopijnych wezelków lub peczków wlókien, które sa trudne do rozplatania w pózniejszym procesie rozwlók¬ nia. Zwiekszona ilosc wody powoduje takze zwieksze¬ nie zapotrzebowania energii zuzywanej do przyspiesza- 40 nia masy w wglebieniach obrotowych scierajacej tarczy.Przy ogladaniu mikrofotografii przekroju wlókien swier¬ ka (tracheidy) powiekszonych 50 razy latwo rozpoznac przekroje pojedynczych wlókien i zmiane ich rozmiarów wewnatrz corocznych warst. Statystycznie tracheidy maja zwykle pole przekroju 0,03X0,03 mm odpowiadajace okolo 100 000 wlókien na cm2. Dlugosc wlókien wynosi okolo 2,5 mm dajac okolo 400 000 tracheidów na 1 cm3.Masa wlasciwa suchego drewna swierkowego wynosi okolo 0,42 g/om3, co wskazuje, ze w jednym gramie 50 (=2,4 cm3) drewna swierkowego znajduje sie okolo 1000000 wlókien i ze laczna powierzchnia rozdzielonych calych wlókien wynosi okolo 3 m2 na 1 g drewna. Roz¬ wlókniona masa lignocelulozowa zaleznie od wartosci CSF moze miec 10-krotnie wieksza powierzchnie. Obh'- 55 czono, ze grubosc warstwy cieczy rozprowadzonej na czastkach wynosi ponizej 0,001 mm. Jednakze duza po¬ wierzchnia wytworzona w pulpie rozwlóknionej oraz cien¬ ka warstwa wody niezaleznie od hydrofllowych wlasnos¬ ci substancji drzewnej dopuszczaja stosowanie ograni- 60 czonego nadmiaru wody bez powaznego zmniejszania pozadanych sil tarcia we/wnetrz masy lignocel uIozowej.? Mlyn rozwlókniajacy wyposazony w scierajace tarcze wedlug wynalazku wytwarza wieksza ilosc efektywnych powierzchni tarcia wewnatrz masy lignocelulozowej niz G5 to bylo mozliwe w znanych mlynach rozwlókniajacych. 451 11 Mozliwe jest takze stosowanie w mlynie rozwlókniajacym pretów bardziej odpornych na rozdrabnianie. Jest to mozliwe takze z uwagi na nowy sposób zamocowania pretów w tarczy.Powierzchnie tarcia wytwarzane wewnqtrz masy ligno¬ celulozowej mozna takze ustalac w stosunku do odle¬ glosci pomiedzy powierzchniami obrotowych i nierucho¬ mych pretów. Dlatego tez mozna osiggac lepszq skutecz¬ nosc rozwlókniania gdy wieksza odleglosc kib szczelina jest stosowana w porównaniu do znanych konstrukcji.Oznacza to zmniejszenie scierania przeciwleglych po¬ wierzchni pretów. Taka zwiekszona odleglosc przeciw¬ dziala takze nadmiernemu skracaniu wlókien na skutek przecinania.Prety stosowane w tarczach mlynów rozwlókniajacych wedlug wynalazku stopniowo poddawane sq zuzyciu na przeciwleglych powierzchniach, co moze spowodowac stepienie czolowej krawedzi. Zuzyte prety mogq byc lat¬ wo zastapione nowymi pretami.Za pomocq osiowo nastawnego pierscienia 56 na zew¬ natrz nieruchomego rozdrabnianego elementu 50 moz¬ liwa jest regulacja wylotu z zewnetrznych nieruchomych wglebien 66- Regulacje te stosuje sie w razie potrzeby dla zmniejszenia natezenia przeplywu masy lignocelulo- zowej pomiedzy scierajacymi elementami 30 i 50.Prety 47 i .47 sa wykonane z trudno rozdrabnianych materialów takich jak karborund, weglik krzemu lub inne materialy ceramiczne. Pierscieniowe elementy 30 i 50 sa wykonane z bardziej miekkiego materialu bardziej nada¬ jacego sie do obróbki skrawaniem i dlatego moga byc wykonywane w pelnej kolowej postaci zaleznie od ty¬ pu mlyna rozwlókniajqcego. Prety sq utrzymywane w pro¬ mieniowych szczelinach korzystnie za pomocq syntetycz¬ nych klejów organicznych o wysokiej wytrzymalosci w znany sposób. Prety mogq byc takze odlewane w takich elementach. Dzieki krzywoftniowosci wglebien 41-46 i 61- -66 prety sa zatrzymywane bardzo stabilnie.Elementy skladowe drugiej strefy scierania, czyi i roz¬ drabniajace elementy 20 i 24 pokazane na fig. 1 moga alternatywnie miec konstrukcje podobna do elementów 30 i 50. Robocze powierzchnie rozdrabniajacych tarcz po zmontowaniu powinny byc poddane obróbce wykon¬ czajacej dla nadania im mozliwie wysokiej dokladnosci w celu uzyskania najlepszych parametrów mlyna rozwlók¬ niajacego podczas jego pracy, Pierwsze wglebienie 41 rozdrabnianego elementu 30 ma promien wewnetrznej krzywizny 528 mm. Gdy masa celulozowa o stosunku wilgotnosci 3:1 zostaje przyspie¬ szona do predkosci 83 m/sek, wówczas wymagane za¬ potrzebowanie mocy wynosi 14,5 kWh na tone pulpy prze¬ liczona na sucha substancje.Gdy masa wplywa do wglebienia 61 nieruchomego scierajacego elementu 50 jej predkosc zostaje zmniej¬ szona do zera lecz po opuszczeniu tego wglebienia zno¬ wu zostaje ona przyspieszona w wglebieniu 42. W ten sposób masa lignocelulozowa przechodzaca przez mlyn rozwlókniajacy zostaje kolejno szesc razy przyspieszone i zatrzymane, po jednym razie dla kazdego wglebienia.Odpowiada to zuzyciu energii okolo 95 kWh na tone wytwarzanej pulpy.Jak opisano powyzej podczas wydostawania sie masy Iignocelulozowej w zwartej postaci z nieruchomych wgle¬ bien wytwarzane sa powierzchnie tarcia w wyniku dzia- 10982 12 lania krawedzi pretów. Wielkosc lych sil tarcia mozna zmieniac przez ustalanie odleglosci rozdrabniajacych tarcz, jak zaznaczono powyzej. Zapotrzebowanie energii do procesu rozwlókniania moze sie wiec zmieniac od 5 kilkuset do 1000 kWh na tone zwyklego rodzaju pulpy.Gdy trzeba wytworzyc pulpe o specjalnie niskiej war¬ tosci odwodnialnosci, wówczas stosuje sie energie w ilos¬ ci 2000 kWh na tone pulpy. Przy zwiekszonej odleglosci rozdrabniajacych tarcz mozna (spowodowac krótkie cie- 10 cie %vlókien umozliwiajac przemieszczanie czesci masy lignocelulozowej ponad obrzezami 51 bezposrednio z jednego wglebienia do nastepnego promieniowo wgle¬ bienia. Nastepuje wówczas znaczny spadek wydajnosci rozwlókniania lecz nastepuje obnizenie zuzycia energii.W przykladzie wykonania pokazanym na fig. 6 wgle¬ bienia 61-66 i 71 nieruchomego scierajacego elementu 50 majq w osiowym przekroju ksztalt kolisty tak jak w poprzednim przykladzie wykonania, przy czym promien krzywizny tego kolowego segmentu odpowiada pelnej 20 glebokosci wglebienia lub jest nieco od niej wiekszy.Takze pojedyncze wglebienia rozdrabniajacego elementu 30 sq zakrzywione w osiowym przekroju.W przeciwienstwie do przykladu wykonania pokazane- 25 go na fig. 4 pojedyncze wglebienie ma stopniowo ukosna scianke 72 w kierunku promieniowo na zewnatrz, przy czym scianka ta jest plaska lub w przyblizeniu plaska a na dnie wglebienia laczy sie stycznie ze scianka 74 ustawiona prostopadle lub w przyblizeniu prostopadle gg do rozdrabniajqcej powierzchni utworzonej przez krawe¬ dzie pretów 47 i obrzezy 51. tukowa scianka 73 ma pro¬ mien krzywizny w przyblizeniu odpowiadajacy pelnej gle¬ bokosci wglebienia. W ten sposób obrotowe wglebienia tworza zarys o stosunkowo dlugiej i plaskiej powierzchni 3_ odchylenia dla masy lignocelulozowej.Po promieniowo wewnetrznej stronie rozdrabniajacego elementu 30 masa lignocelulozowa jest podawana po¬ przez otwór 48 i z duza predkosc i q jest wrzucana do wewnetrznego nieruchomego wglebienia 61, jak pokaza- 40 no strzalka 40, gdzie masa zostaje chwilowo zatrzymana i wypelnia wglebienie jako zwarty korek lub cialo, które jest nastepnie doprowadzane do wewnetrznie obrotowe¬ go wglebienia 42 a potem przechodzi odpowiednio mie¬ dzy pretami 46 i 67. Wówczas powstaja powierzchnie 45 scinania lub tarcia, na których oddzielane sa od siebie pojedyncze wlókna lub wlókienka. W wyniku kolowego ksztaltu kolowej scianki wglebienia korek z masy celu¬ lozowej zebranej w tym wglebieniu przekreca sie wo¬ kól srodka 49, jak zaznaczono linia 69, na skutek dzia- 50 lania nastepnej porcji masy lignocelulozowej wtlaczanej poprzez otwór 41. Korek ten styka sie nastepnie z obro¬ towymi pretami 47, które rozdrabniaja mase korujac ja jednoczesnie. W obrotowym wglebieniu masa ta zostaje chwilowo przyspieszona do duzej predkosci równej pred- 55 kosci rozdrabniajacego elementu 30. Wówczas masa zo¬ staje zbita i ng skutek pochylenia podluznej scianki 72 oraz dzieki korzystnemu rozkladowi skladowych sily w kie¬ runku promieniowym i osiowym zostaje przemieszczona do nastepnego wglebienia 62, w którym ponownie tworzy 50 sie korek w ksztalcie segmentu kolowego.Cykl powtarza sie przy przemieszczaniu masy ligno¬ celulozowej na zewnatrz pomiedzy nieruchomymi i obro¬ towymi wglebieniami a uzyskany koncowy produkt wy¬ dala sie poprzez ostatnie koncowe nieruchome wgle- « bfenie71.110982 13 Zastrzezenia patentowe 14 1. Mlyn tarczowy do rozdrabniania wlóknistego su¬ rowca zawierajacego lignoceluloze wyposazony w obra¬ cajace sie wzgledem siebie tarcze /rozdrabniajace, na których sa -uksztaltowane, zwrócone iku sobie powierz¬ chnie rozdrabniajace tych tarcz, fotóre maja uksztalto¬ wane na obrzezach progi usytuowane na tarczach pro¬ mieniowo i w przyblizeniu równolegle wzgledem siebie, przy czym na obu tarczach rozdrabniajacych, miedzy promieniowo usytuowanymi progami, uksztaltowane sa szeregi wglebien, z których kazdy oddzielony jest od drugiego obrzezem poprzecznym, a dna tych wglebien sa zakrzywione w kierunku promieniowym, ponadto wgle¬ bienia znajdujace sie na jednej tarczy rozdrabniajacej sa przesuniete promieniowo wzgledem wglebien znaj¬ dujacych sie w drugiej tarczy rozdrabniajacej, znamienny tym, ze obie tarcze rozdrabniajace (16, 12) maja ukie¬ runkowane promieniowo rowki, w 'których sa osadzone promieniowo progi (47, 67), stanowiace elementy od¬ dzielne z bardzo twardego materialu, przy czym progi (47, 67) wraz z obrzezami poprzecznymi na tarczach roz¬ drabniajacych (16, 12) wyznaczaja szerokosc szczeliny (h) rozdrabniania, pomiedzy obiema tarczami rozdrabniaja¬ cymi (16, 12), a ponadto ma usytuowane promieniowo progi (47) osadzone w jednej tarczy rozdrabniajacej (16) które posiadaja taka sama szerokosc jak wglebienia (61 do 66), znajdujace sie na drugiej tarczy rozdrabniajacej (12), stad podczas ruchu obrotowego obu tarcz (16, 12) 10 15 20 25 wzgledem siebie, wglebienia (41 do 46 i 61 do 66) uk¬ sztaltowane na tych tarczach sa chwilowo zakrywane oraz oddzielane od sasiednich wglebien tego samego szeregu wglebien. 2. Mlyn tarczowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wglebienia (61 do 66), na nieruchomej tarczy rozdrab¬ niajacej (12), z jednej strony maja wyprofilowanie w kie¬ runku promieniowym o ksztalcie segmentu kola, a z dru¬ giej strony - wglebienia (41, 46), na obrotowej tarczy rozdrabniajacej (16), maja wewnetrzny w kierunku pro¬ mieniowym - zarys boku o wiekszym kacie nachylenia od ikata nachylenia zewnetrznego boku zarysu tych wgle¬ bien. 3. Mlyn tarczowy wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze krzywoliniowy w przekroju podluznym zarys wglebien (41 do 46) na obrotowej tarczy rozdrabniajacej (16) jest ut¬ worzony przez wewnetrzny, wzgledem srodka tarczy (16) i co najmniej w przyblizeniu prostoliniowy odcinek (74) zarysu wglebienia, który tworzy z powierzchnia rozdrab¬ niania ikat okolo 90°, oraz przez zewnetrzny, równiez co najmniej w przyblizeniu prostoliniowy odcinek (72) zarysu wglebienia, który jest nachylony wzgledem powierzchni rozdrabniania pod niewieMcim katem, przy czym na dnie wglebienia oba te prostoliniowe odcinki (74 1 72) prze¬ chodza stycznie w uksztaltowany lukowo odcinek (73) za¬ rysu wglebienia, którego promien .krzywizny ikorzystnle jest równy w przyblizeniu polowie glebokosci wglebien 41, 46).Fig.l Fig.2110 982 «4fc 67^61* Fig.i Fig.SA Fig.6 LDA. Zakl. 2. Zam. 585/81 105 egz.Cena 45 zl PL