Urzadzenie mielace do rafinowania zwilzonego woda materialu wlóknistego Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie mielace do rafinowania zwilzonego woda materialu wlók¬ nistego, stosowane zwlaszcza do wytwarzania pa¬ pieru i podobnych wyrobów.. Jezeli materialem wyjsciowym jest porabane na kawalki drewno, poddaje sie je zazwyczaj obróbce wstepnej, zanim bedzie ono tworzyc surowiec. Material, który nie nadaje sie jeszcze do wytwarzania papieru, to tak zwane mlewo. Urzadzenie to stosuje sie zwlaszcza do koncowego procesu rozdzialu wlókien od siebie z rozdrabnianiem samych wlókien, tak zwanej fi¬ brylacj i.Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 3547356 sposób rafinowania materialu wlóknistego i urzadzenie do stosowania tego sposobu, skladajace sie z bebna zaopatrzonego w pochyle lopatki lub skrzydla, przebiegajace pro¬ mieniowo. Lopatki te lub skrzydla obracaja sie z duza predkoscia wewnatrz walca, który wzdluz scianki wewnetrznej posiada nierówne lub szorstkie powierzchnie, przy czym miedzy tymi powierz¬ chniami i skrzydlami oczyszczany surowiec pod¬ dawany jest silom tarcia przy przechodzeniu przez walec w kierunku liniowym.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3008892 przedstawiono wkladki stoso¬ wane do otrzymania szorstkich powierzchni cier¬ nych urzadzenia opisanego powyzej.Ponadto z opisu patentowego Stanów Zjednoczo¬ nych Ameryki nr 2008892 znane jest urzadzenie do 10 15 20 25 rafinowania materialu wlóknistego, skladajacego sie z wirnika zaopatrzonego w promieniowo usta¬ wione skrzydla lub lopatki, przy czym wirnik umieszczony jest na cylindrycznym bebnie o scia¬ nach zaopatrzonych w wystepy, sluzace ido uzys¬ kania szorstkiej powierzchni.Znane sa równiez urzadzenia mielace do rafino¬ wania zwilzonego woda materialu wlóknistego z wirnikiem zaopatrzonym w przebiegajace osiowo zbieraki w ksztalcie skrzydel wraz z otaczajacym te skrzydla nieobracajacym sie bebnem, którego wewnetrzna powierzchnia utworzona jest z osiowo przebiegajacych rowków, zas promieniowa dlugosc skrzydel jest kilkakrotnie wieksza 'niz glebokosc rowków, a miedzy powierzchnia zakreslona przez skrzydla i powierzchnia zakreslona przez rowki znajduje sie duza szczelina, której wielkosc stano¬ wi wielokrotnosc szerokosci wlókna.Wada znanych urzadzen jest niska wydajnosc, co powoduje zwiekszenie kosztów produkcji. Po¬ nadto wada znanych urzadzen jest szytkie zuzycie niezbednych szorstkich, nierównych powierzchni.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej wymienionych wad i skonstruowanie takiego urza¬ dzenia do rafinowania materialu wlóknistego, o wysokiej wydajnosci, aby wytworzyc odpowied¬ nie sily tarcia, zasadniczo miedzy samymi wlókna¬ mi w mlewie, które powodowalyby rozdzielanie wlóknistego materialu oraz rozwlóknianie poszcze¬ gólnych wlókien bez skrecania ich dlugosci. 71 35371 353 25 Urzadzenie mielace do rafinowania zwilzonego woda materialu wlóknistego, majace wirnik zaopa¬ trzony w przebiegajace osiowo zbieraki w ksztal¬ cie skrzydel, oraz otaczajacy te skrzydla nieobra- cajacy sie beben, posiada wedlug wynalazku wew- 5 natrz bebna, którego dlugosc osiowa jest kilka¬ krotnie wieksza niz jego przekrój poprzeczny, na¬ stawne elementy do osiowego przenoszenia mate¬ rialu mielonego, umieszczone jeden za drugim wzdluz bebna na czesci powierzchni bebna pozba- 10 wionej rowków. Elementy przenoszace umieszczo¬ ne sa na przebiegajacej osiowo szynie pozbawionej rowków.Korzystnie wewnetrzna powierzchnia bebna utworzona jest z przebiegajacych osiowo i roz- 15 mieszczonych obok siebie segmentów zaopatrzo¬ nych w rowki.Wyzej wymieniona szczelina w (ksztalcie cylindra jest korzystnie 50—100-krotnie ewentualnie 200- -krotnie wieksza od srednicy wlókna tak, ze roz¬ drobnienie miewa nastepuje zasadniczo przez sily tarcia, wytworzone miedzy samymi wlóknami.Ponadto w bebnie urzadzenia wedlug wynalazku powierzchnia wewnetrzna zaopatrzona w zlobki lub rowki jest gladka lub wypolerowana, dzieki czemu stawia mlewu niski opór tarcia. Korzystnie dlugosc bebna i wirnika jest wielokrotnoscia ich wew¬ netrznej srednicy, przy czym w bebnie usytuowane sa nastawne elementy przenoszace, które udzielaja kierowanemu przez nie mlewu osiowe skladowe ruchu. 30 Wewnatrz beben wylozony jest ewentualnie osio¬ wo równoleglymi segmentami, umieszczonymi jed¬ ne obok drugiego, na których znajduja sie wzdluz¬ ne zlobki lub rowki.Material 'mielony z dodatkiem wody wprawiany 35 jest za pomoca wirnika w ruch po torze kolowym w stosunku do osi, wewnatrz bebna lub korpusu z predkoscia 15—110 m/seik., przy czym material mielony tworzy warstwe, która zostaje sprasowana do takiej gestosci, ze w materiale mielonym wy- 40 stapia sily tarcia odpowiednie do rozdzielania wló¬ kien. W ien sposób nadaje sie materialowi wlasci¬ wosci niezibedne do wytwarzania papieru, zwlasz¬ cza dzieki zwiekszeniu powierzchni wlasciwej.W urzadzeniu wedlug wynalazku nie skraca sie 45 dlugosci wlókien, która w drewnie drzew iglastych wynosi zazwyczaj 2—3 m-m, a wyjatkowo 3,5—5 mm, zas w drewnie drzew lisciastych okolo 1 mm, przy czym sily rozdzielajace w materiale mielonym, na który oddzialuje sila odsrodkowa, 50 dzialaja w plaszczyznie ciagu, a tym samym nie sa skierowane na zbieraki — skrzydla lub beben.Wirnik urzadzenia wedlug wynalazku nadaje materialowi mielonemu przyspieszenie dosrodkowe wynoszace co najmniej 100 g, korzystnie 300— 55 1000 g, a ewentualnie 1500 g i 2000 g, przy czym material zostaje sprasowany do gestosci od 0,5 do 1,3 g/cm dzieki czemu pomiedzy wirnikiem, a beb¬ nem wytwarzaja sie sily tarcia wynoszace od 0,1—10kG/cm2. 60 Na rozdzielanie wlókien za pomoca sily tarcia wystepujacej pomiedzy poszczególnymi wlóknami wplywa ilosc cieczy na przyklad wody, która ewentualnie dodaje sie do materialu. Ponadto na rozdzielanie wlókien maja wplyw równiez wlasci- 65 wosci powierzchni wlókien, które moga byc bardzo rózne i zaleza od tego czy wstepna obróbka mate¬ rialu wyjsciowego, na przyklad drewna, miala cha¬ rakter mechaniczny czy chemiczny.Innym czynnikiem wplywajacym na rozdzielanie wlókien jest ich struktura anatomiczna, która jest rózna u drzew iglastych i lisciastych, jak tez wzgledna sztywnosc wlókien, która ulega zmianie podczas procesu rafinowania. Na rozdzial wlókien ma równiez wplyw lepkosc cieczy dodanej do ma¬ terialu mielonego i temperatura materialu mielo¬ nego.Ponadto rozdzial wlókien w urzadzeniu wedlug wynalazku zalezy w duzym stopniu od uksztalto¬ wania -rowkowanych scian wewnetrznych obudowy walcowej urzadzenia. Material mielony, znajdujacy sie najblizej wewnetrznych powierzchni, powinien byc przez nie przetrzymywany i pod dzialaniem skrzydel powinien wykonywac ruch pulsujacy.Równoczesnie na te czesc materialu dzialaja pro¬ mieniowo na zewnatrz i na wewnatrz skladowe ruchu skierowane tak, aby wytworzyc odpowiednie warunki dla osiagniecia sil tarcia. Ten zlozony ob¬ wodowy i promieniowy ruch materialu mielonego w stosunku do wewnetrznej powierzchni bebna odbywa sie przy niewielkim tarciu o powierzchnie, poniewaz jest ona w tym -miejscu gladka badz wy¬ polerowana, dlatego zuzycie tej powierzchni jest nieznaczne tak, iz nie musi ona byc wytworzona z twardego materialu, lecz moze byc wykonana z plastyku na przyklad teflonu.Jezeli powierzchnia ta byla poczatkowo szorstka, to material mielony wypoleruje ja. Rozdzial badz fibrylacja wlókien nie nastepuje lub nastepuje tyl¬ ko w niewielkim stopniu na twardych czesciach urzadzenia. W wyniku niewielkiego tarcia naste¬ puje nieznaczne zuzycie energii dla wywolania poslizgu materialu mielonego na powierzchni bebna.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w widoku z boku i czes¬ ciowo w przekroju, fig. 2 — przedstawia urzadze¬ nie w poprzecznym przekroju wzdluz linii 2—2 na fig. 1, fig. 3 — przedstawia urzadzenie w przekro¬ ju poprzecznym wzdluz linii 3—3 na fig. 1, fig. 4 <— przedstawia czesc urzadzenia w powiekszeniu we¬ dlug fig, 3, fig. 5 i 5A — przedstawiaja czesc urza¬ dzenia wedlug fig. 4 widzianego w kierunku strza¬ lek 5—5, fig. 6 — przedstawia czesc wirnika i kor¬ pusu w powiekszeniu i w przekroju, fig. 6A — przedstawia czesc urzadzenia w powiekszeniu, fig. 7 i 8 — przedstawiaja elementy do osiowego przenoszenia materialu w urzadzeniu w widoku z boku, a fig. 9 — przedstawia czesc wewnetrznej powierzchni bebna w przekroju.Na rysunku przedstawiono beben 10 usytuowany poziomo i podzielony poziomo, opierajacy sie na podporach 12 oraz ramie 14.Dlugosc bebna 10 jest znacznie wieksza od jego srednicy, przy czym stosunek dlugosci bebna do srednicy wynosi np. 3:1. Na jednym koncu bebna 10 zamocowane jest przedluzenie w postaci nasadki rurowej 16, w której znajduje sie wlot 18 dla 'ma¬ terialu mielonego. Aby ustawic promieniowe wpro¬ wadzenie materialu do bebna 10 inozna umiescic71 353 na wewnetrznej stronie nasadki 16 jeden lufo kilka elementów 20 w ksztalcie sruby. Ponadto na prze¬ ciwleglym koncu bebna 10 znajduje sie przedluze¬ nie w formie nasadki rurowej Z2, *w której znaj¬ duje sie wylot 24 gotowego materialu mielonego, który jest odprowadzany dalej za pomoca prze¬ nosnika 26.Wirnik 28 napedzany jest walem 90, Ittór?' ulo¬ zyskowany jest poza nasadka rurowa 16, W lozys¬ kach 32, 34. Wirnik 28 umieszczony jest wzdluz osi nieobracajacego sie bebna 10 i jego przedluzen 16 i 20 i zaopatrzony jest w zbieraki-skrzydla 36.Skrzydla 36, sa korzystnie równe i osiowo równo¬ legle. Patrzac w kierunku obrotu wirnika zazna¬ czonego strzalka 38, skrzydla pochylone sa do tylu w kierunku promieniowym.Zewnetrzna krawedz 40 skrzydla 36 moze two¬ rzyc z powierzchniaini bocznymi skrzydla 36 kat prosty.Na wewnetrznej stronie nieobracajacego sie beb¬ na 10 (rozmieszczone sa segmenty 42, rozciagajace sie na calej osiowej dlugosci tego bebna. Segmenty te ulozone sa obok siebie, opieraja sie o siebie i przymocowane sa do bebna 10 za pomoca listew 44, 46 w ten sposób, ze pomiedzy segmentami a bebnem .powstaja kanaly lub szczeliny 48. Na wewnetrznej stronie segmenty 42 maja wglebienia, rowki 50, które w urzadzeniu wedlug wynalazku, przedstawiono na fig. 6, 6A i które maja niesy¬ metryczny ksztalt przekroju, przy czym pierwsza czesc 52 przekroju jest stosunkowo dluga i prosta i przechodzi w krótsza wygieta czesc 54 co przed¬ stawiono na fig. 6A. Czesci 56 segmentów 42 leza¬ ce pomiedzy rowkami 50 maja powierzchnie cy¬ lindryczna o osi wspólnej z osia calego ukladu.W górnej czesci bebna 10, zamiast jednego seg¬ mentu znajduje sie szyna 58 co uwidoczniono na fig. 4. Konce 60 szyny 58 sa wygiete. Szyna ta przytrzymuje elementy sluzace do przesuwania w kierunku osiowym materialu mielonego znajdu¬ jacego sie w bebnie 10. W urzadzeniu przedstawio¬ nym ina fig. 5—5A elementy 62, które maja w za¬ sadzie ksztalt trójkata równoramiennego, sa zamo¬ cowane za pomoca sworzni 64, które mozna poru¬ szac od zewnatrz dla ustawienia tych elementów pod odpowiednim katem. Do tego celu sluzy czesc zewnetrzna 66 sworznia 64, która mozna uchwycic odpowiednim .narzedziem i która ustala w pozada¬ nym polozeniu nakretka 68.Skrzydla 36 w nasadce 16 bebna 10 maja mniej¬ sza srednice zewnetrzna, aby pozostawic miejsce na elementy 20. Na przeciwleglym koncu bebna zbieraki-skrzydla polaczone sa z pochylo ustawio¬ nymi szynami, które kieruja zmielony material do wylotu 24. W tym miejscu wychodzi z urzadzenia przewód 72, który polaczony jest z urzadzeniem zasysajacym lub pompa prózniowa.Przygotowany w znany isposób material mielony zostaje doprowadzony razem z woda na przyklad w stosunku 1:2 do wlotu, a tam nadaja mu ruch obrotowy, siegajace do nasadki 16 czesci zbiera- ków-skrzydel 36 przy czym material przenoszony jest w kierunku osiowym za pomoca elementów 20 w ksztalcie sruby. Material mielony zebrany na poszczególnych skrzydlach 36, co przedstawiono na 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 fig. 6 porusza sie z duza predkoscia. Na poszcze¬ gólne czastki materialu dziala sita odsrodkowa i zgniatania, które jest tym wieksze im dalej ma zewnAtra stosu materialu znajduje sie czastka. Na przedstawionym na fig. 6 równolegloboku sil, sile odsrodkowa oznaczono jako skladowa 76. Przyspie¬ szenie odsrodkowe moze byc 100 razy wieksze od przyspieszenia sily ciezkosci g lub wiecej, co przed¬ stawiono powyzej. Jednoczesnie na czastke dziala sila wedlug skladowej 78, która jest prostopadla do pochylej powierzchni 80 skrzydla 36. Wektor tych sil skierowany jest promieniowo, skosnie na zewnatrz. : Promieniowa zewnetrzna krawedz skrzydla 36 znajduje sie w odstepie kilku milimetrów od po¬ wierzchni 56 segmentów 52. Znajdujaca sie najbli¬ zej segmentów 53 warstwa materialu mielonego jest hamowana rowkami 50 i tym samym jej pred¬ kosc jest znacznie mniejsza od predkosci czaste¬ czek materialu zmielonego niesionych zbierakami- -skrzydlami. Warstwa ta przesuwa sie tak jak przedstawiono na fig. 6A strzalka 84. Tak wiec czesc warstwy materialu przesuwa sie promienio¬ wo na zewnatrz wzdluz lagodnie wygietej czesci 52 rowka, a nastepnie skreca w góre wzdluz wy¬ gietej czesci 54. Ruch ten odbywa sie przy jedno¬ czesnym pulsujacym przemieszczaniu sie materialu w rowku, podczas gdy nad rowkiem przebiega skrzydlo 36. Tworzy sie plaszczyzna ciagu materia¬ lu mielonego, która zaznaczona jest linia przery¬ wana 86, w plaszczyznie tej wlókna podlegaja tak silnemu wzajemnemu tarciu, ze nastepuje fibry- lacja, to jest rozdzielaja sie ich czesci skladowe, dzieki czemu wlókna otrzymuja wlasciwosci ko¬ rzystne do wytwarzania papieru. Podczas miele¬ nia, poszczególne wlókna lub wiazki wlókien prze¬ chodza jedne po drugich miedzy platami a rowka¬ mi segmentów, przy czym nastepuje ich rozdziela¬ nie. Fibrylacja nastepuje bez zmniejszania dlugosci wlókien. Stosunek suchego materialu mielonego do wody wynosi korzystnie 1:2, ewentualnie 1:3.Dla prawidlowego dzialania urzadzenia decydu¬ jace znaczenie ma to, aby material mielony rów¬ noczesnie z ruchem obrotowym byl przesuwany w bebnie osiowo, co zapewniaja rozmieszczone je¬ den za drugim elementy przenoszace 62. Na fig. 5 przedstawiono ustawienie elementu przenoszace¬ go 62. Jest on tak ustawiony, ze material mielony natrafia na dluzszy bok 88 elementu przenoszacego i kierowany jest wzdluz osi. Elementy przenosza¬ ce 62 ewentualnie sa ustawione tak, iz zadanie to wypelniaja krótsze boki 90, jak to przedstawiono na fig. 5A. Elementy przenoszace 62 i czesci szy¬ ny 60 sa umieszczone poza zewnetrzna krawedzia skrzydel 36 i poza plaszczyzna ciagu 86. Wedlug wynalazku przeciaganie osiowe nastepuje nie tyl¬ ko przy wlocie do bebna, lecz równiez w bebnie, dzieki czemu na material mielony dziala osiowa skladowa ruchu. Szyna 58 ma zadanie promienio¬ wego skierowania materialu mielonego.Wystepujace w urzadzeniu tarcie wywoluje wzrost temperatury, co moze spowodowac odparo¬ wanie wody, a tym samym zmiane stosunku wody do wlókien w materiale mielonym. Zmniejszenie wilgotnosci materialu mielonego wywiera wplywH 353 na przebieg procesu rafinacji, co eliminuje sie do¬ datkiem odpowiedniej ilosci w6dy. Wzrost -tempe¬ ratury dziala niekorzystnie na wlasciwosci; goto¬ wego materialu stasowanego do wytwarzania pa¬ pieru. ^ 5 Jezeli rafinacje prowadzi sie pod cisnieniem atmosferycznym i jezeli nie zastosuje sie chlodze- "nia, wtedy temperatura wzrasta do 100°C. Medium chlodzace doprowadza sie ewentualnie do kanalów 48 bebna 10. Jezeli rafinacja przebiega pod cisnie- 10 niem atmosferycznym, fo chlodzenie do 100°C na¬ stepuje automatycznie przez odparowywanie.Ewentualnie stosuje sie temperature ponizej 100°C, na przyklad do 50X! i rafinacje prowadzi sie pod zmniejszonym cisnieniem. Beben moze byc 15 polaczony przewodem 72 z pompa prózniowa.Na fig. 7 przedstawiono element zapewniajacy osiowe przesuwanie materiahi mielonego. Element 92 posiada w srodku osiowy sworzen 06. Powierz¬ chnie elementu nadajace kierunek ruchowi mate- 2< rialu mielonego sa zakrzywione.Przedstawiony na fig. 8 element 94 ma ksztalt prostego klina o prostych scianach bocznych.Na. fig. 9 rowki 96 w segmentach 42 pod tym samym katem po obu stronach przechodza w czes¬ ci oddzielajace 56.Przedstawiony powyzej przyklad wykonania przedmiotu wynalazku nie ogranicza jego zakresu. 8 PL PL