SE1150621A1

SE1150621A1 - Matarskruv, matarskruvsanordning och kvarn för lignocellulosahaltigt material

Info

Publication number: SE1150621A1
Application number: SE1150621A
Authority: SE
Inventors: Oerjan Ahlgren
Original assignee: Metso Paper Sweden Ab
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-12-18
Also published as: WO2013006107A1; US20140246530A1; CN103547731B; CA2834672A1; EP2726669B1; EP2726669A4; SE535778C2; EP2726669A1; US9528222B2; CN103547731A

Abstract

En matarskruv (18) för matning av lignocellulosahaltigt material till enroterande skivkvarn (10) innefattande två motstående malskivor (11, 12),vilken matarskruv (18) innefattar åtminstone en yttre gänga (23) för matningav det lignocellulosahaltiga materialet i en axiell matarriktning, vilken yttregänga (23) har en uppströmsände från vilken lignocellulosahaltigt materialmatas mot en nedströmsände hos den yttre gängan, vilken är anordnad genomcentret hos en av malskivorna (11), så att den når in i en matarzon (25) mellande två motstående malskivorna (11, 12). Den yttre gängans (23)nedströmsände innefattar en vinklad änddel (22), vilken är anordnad i envinkel i förhållande till den yttre gängan (23) för att omdirigera detlignocellulosahaltiga materialet i den radiella riktningen när det lämnar denyttre gängan (23). (Fig- 1)

Description

15 20 25 30 35 SAMMANFATTNING Ett syfte med uppﬁnningen är att ge en alternativ mataranordning för matning av lignocellulosahaltigt material, såsom ﬂis till en kvarn. Ett annat syfte är att förbättra matningen av nämnda lignocellulosahaltiga material på ett sådant sätt att det matas till kvarnens yttre malzon på ett mer förutsägbart sätt.

Uppñnningen hänför sig till en matarskruv för matning av lignocellulosahaltigt material till en roterande skivkvarn innefattande två motstående malskivor, vilken matarskruv innefattar åtminstone en yttre gänga för matning av det lignocellulosahaltiga materialet i en axíell matarriktníng, vilken yttre gänga har en uppströmsände från vilken lignocellulosahaltigt material matas mot en nedströmsände, vilken är anordnad genom centret hos en av malskivorna, så att den när in i en matarzon mellan de två motstående malskivorna, varvid den yttre gängans nedströmsände innefattar en vinklad änddel, vilken är anordnad i en vinkel i förhållande till den yttre gängan för att omdirigera det lignocellulosahaltiga materialet i den radiella riktningen när det lärnnar den yttre gängan.

Matarskruven kan vara en separat maskin eller monterad på den roterande kvarnen. I synnerhet så hänför sig uppfinningen också till en matarskruvsanordning innefattande en sådan matarskruv och till en kvarn innefattande en sådan matarskruvsanordning.

Med matarskruven enligt anordningen uppnås ett förbättrat matande av lignocellulosahaltigt material, genom att det lignocellulosahaltiga materialet matas till kvarnens yttre malzon på ett mer förutsägbart sätt och med en minskad risk för att bli avvisat från malzonen.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen presenteras i den detaljerade beskrivningen och i de beroende kraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen och dess ytterligare syften och fördelar, förstås bäst av följande detaljerade beskrivning med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka: Fig. 1 är en vy i genomskärning av en malzon hos en kvarn med en matarskruvanordning enligt en första utföringsform av uppfinningen; Fig. 2 är en perspektivvy av matarskruven visad i Fig. 1; och Fig. 3 är en vy i genomskärning av en matarskruv enligt en andra utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 V2 5 30 35 DETALJERAD BESKRIVNING Anordningen som visas i Fig. 1 innefattar en kvarn 10 med en statorskiva 11 och en motstående rotorskiva 12. Statorskivan 11 och rotorskivan 12 deﬁnierar mellan sig en yttre malzon. Den yttre malzonen innefattar en förmalzon och en huvudmalzon. Förmalzonen bildas mellan två inre motstående malsegment 13 och 14 hos statorn 11 respektive rotorn 12.

Utanför detta förmalområde, i den radiella riktningen, så bildas huvudmalzonen mellan två yttre motstående malsegment 15 och 16 hos statorn 1 1 respektive rotorn 12.

Flis eller annat lignocellulosahaltigt material såsom massa, fibrer, halm är anordnat att transporteras i en matarriktning till den yttre malzonen med hjälp av en matarskruvsanordning 17 innefattande en matarskruv 18 som är axiellt anordnad inuti ett cylindriskt rör 19 och som roterar runt en axiell axel 20. I denna beskrivning används uttrycket ﬂis för att beteckna alla möjliga lignocellulosahaltiga material som kan matas av matarskruven.

Uppﬁnningen är dock inte begränsad till matning av ett speciﬁkt material.

I de visade utföringsformerna, så innefattar matarskruven 18 en yttre gänga 23 eller en spiral (helix) med en ihålig inre sektion. Den yttre gängan 23 är förbunden till den axiella axeln 20 via anslutningar 21, vilka i den visade utföringsformen utgörs av ekerliknande armar. En annan möjlig utformning av anslutningarna är att använda plåtar som kan anordnas längs axeln.

Anordningen med ett delvis ihåligt inre mellan den axiella axeln 20 och den yttre gängan 23 tillåter ﬂuid, såsom gas eller ånga, att passera motströms matarriktningen i vilken det lignocellulosahaltiga materialet transporteras.

Matarskruven 18 är anordnad att rotera i ungefär 300-2000 varv/minut.

Denna relativt höga rotationshastighet bidrar till bildandet av centrifugalkrafter som säkerställer att ﬂisen hålls nära det cylindriska rörets 19 innervägg, så att de inte hamnar inom den yttre gångans 23 bredd.

Följaktligen, så kommer ﬂisen att transporteras in i malzonen av matarskruven 18 i nära kontakt med både den yttre gängan 23 och det cylindriska rörets 19 insida.

Matarskruvens 18 yttre gänga 23 kan ha samma stigning eller stigningsvinkel genom hela det cylindriska rörets 19 förlängning.

Stigningsvinkeln definieras i denna ansökan som den yttre gångans 23 vinkel i förhållande till den axiella axelns 20 normalplan. Följaktligen, så kan stigningsvinkeln teoretiskt vara mellan 0° och 90°, där en stigningsvinkel på 0° resulterar i ingen axiell matning alls, och där matarhastigheten kommer att öka med en ökande stigningsvinkel. 10 15 20 25 30 35 4 Den optimala stigningsvinkeln är dock beroende av matarskruvens 18 rotationshastighet, Vidare så är den beroende av matarskruvens 18 diameter och det cylindriska rörets 19 diameter. Ju större den yttre gängans 23 stigningsvinkel är, desto större är ﬂisens matarhastighet. Flisen trycks i den axiella riktningen genom den yttre gängans 23 inverkan. Den yttre gängans 23 rotation ger också ﬂisen ett tryck i vinkelriktningen, på grund av friktionen mellan den yttre gängan 23 och ﬂisen. Vidare, som indikerat ovan, på grund av den yttre gängans 23 relativt höga rotationshastighet, så kommer ﬂisen att utsättas för centrifugalkrafter som kommer att hålla dem i nära kontakt med det cylindriska rörets 19 insida.

Enligt uppfinningen, så innefattar matarskruven 18 en vinklad änddel 22 för att släppa ﬂisen i den radiella riktningen mot den yttre malzonen. Den vinklade änddelen 22 är vinklad för att dirigera om ﬂisen, vilka transporteras i en i huvudsak axiell riktning inne i det cylindriska röret 19, till en delvis radiell riktning mot malzonen, när den lämnar det cylindriska röret. Detta åstadkoms genom att den vinklade änddelen 22 är anordnad i en vinkel i förhållande till den yttre gängan 23.

Flisens omdirigering är inte sådan att ﬂisen kommer att omdirigeras enbart i den radiella riktningen. Närmare bestämt, så kommer ﬂisen att ha en inneboende kinetisk energi i både den axiella och den vinklade riktningen när de når den vinklade änddelen 22 och denna kinetiska energi kommer inte att helt förloras. Delar av den axiella/kinetiska energin kommer dock att överföras till kinetisk energi i den radiella riktningen. Den aktuella omdirigeringen av ﬂisen, eller deras kinetiska energi, är beroende av den aktuella matarskruvsanordningens 17 form och parametrar. Syftet med ﬂisens omdirigering är att ge den tillräcklig kinetisk energi i den. radiella riktningen för att dirigera den mot spalten mellan skivorna 1 1 och 12.

Vidare, så kan den vinklade änddelen 22 anordnas så att ﬂisen dirigeras om radiellt inåt, så att ﬂisen dirigeras mot spalten mellan skivorna 11 och 12 på den radiellt motsatta sidan, eller radiellt utåt, så att ﬂisen dirigeras mot samma spalt på samma radiella sida, varifrån de släpps. Flisen kommer dock också att transporteras i en riktning som harbåde en vinkelkomponent och en axiell komponent.

Den vinklade änddelens 22 vinkel bör dock vara sådan att ﬂisen mottar ett tryck i den radiella riktningen. Detta kan åstadkommas på många olika sätt, varav de visade utföringsformerna återger två exempel. Generellt, så bidrar den vinklade delen 22 till att ge den yttre gängan 23 en tillfälligt ökad stigningsvinkel, så att ﬂisen omdirigeras från matarriktningen som den har inne i det cylindriska röret 19. 10 15 20 25 30 35 5 I den första utföringsformen visad i ñgurerna 1 och 2, så består den vinklade änddelen 22 av en rät platta som är fäst mot den yttre gängan 23 i en abrupt vinkel i förhållande till matarskruven. I detta sammanhang betyder en abrupt vinkel att änddelens 22 vinkel i förhållande till den yttre gängan 23 åstadkoms i en enda punkt, så att den yttre gängans 23 stigningsvinkel får en plötslig ökning genom den vinklade änddelen 22. Stigningsvinkeln har alltså ett värde uppströms om punkten med den abrupta vinkeln och ett annat, högre värde nedströms om samma punkt. På grund av den abrupta vinkeln, så kommer ﬂisen att studsa på den vinklade änddelen 22 mot den yttre malzonen.

En andra utföringsform av den vinklade änddelen 22 visas i ﬁgur 3. I denna utföringsform, så har änddelen 22 en jämnt krökt yta anordnad att ge en jämn övergång för ﬂisen, så att ﬂisen slungas mot malzonen. I denna utföringsform, så är stigningsvinkelns ökning i förhållande till den yttre gängan 23 jämnt ökande, istället för att ha en abrupt vinkel. En fördel med denna utföringsform är att ﬂisens släppvinkel kommer att bli enklare att styra, på grund av att en mer förutsägbar ﬂisbana kan åstadkommas.

Båda utföringsformerna av den uppﬁnningsenliga vinklade änddelen 22 kan enkelt implementeras i en befintlig mataranordning, till exempel genom att svetsa en platta på den yttre gängan 23 eller genom att fästa den med hjälp av ett vinkeljärn 26 på den yttre gängan 23. Den yttre gängan 23 har en matarsida 27 som är i kontakt med ﬂisen när den matas igenom det cylindriska röret 19. Naturligtvis, så är den vinklade änddelen 22 fäst till denna matarsida 27 hos den yttre gängan 23.

Ett annat möjligt sätt att implementera den vinklade änddelen 22, oavsett utföringsform, är att fästa den som en fortsättning på den yttre gängans 23 ände, t.ex. nedströms i förhållande till den yttre gängan 23.

Oavsett vilken typ av vinklad änddel 22 som används, så kan änddelen 22 förses med sidokanter 24 för att dirigera flisen på ett mer förutsägbart sätt och för att förhindra att ﬂisen kan glida sidledes på änddelen 22 och att någon del av den givna effekten kan förloras. Kanterna kan antingen vara rundade eller raka. Sidokanterna 24 kan anordnas på den vinklade änddelens 22 båda laterala sidor eller bara på en av dess laterala sidor, beroende på krafterna som verkar i den speciﬁka utföringsformen. I de utföringsformer som visas i figurerna 1 och 3, så är Sidokanterna 24 anordnade i en rät vinkel på ca 90° i förhållande till den vinklade änddelens 22 huvuddel. Andra vinklar är dock möjliga. 6 Ovan, så har speciﬁka utföringsformer för uppﬁnníngen beskrivits med hänvisning till schematiska ritningar. Uppﬁnningen är dock inte begränsad till någon av dem. Istället är uppñnningen enbart begränsad av omfånget hos de följande kraven.

Claims

10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. En matarskruv (18) för matning av lignocellulosahaltigt material till en roterande skivkvarn (10) innefattande två motstående malskivor (11, 12), vilken matarskruv (18) innefattar åtminstone en yttre gänga (23) för matning av det lignocellulosahaltiga materialet i en axiell matarriktning, vilken yttre gänga (23) har en uppströmsände från vilken lignocellulosahaltigt material matas mot en nedströmsände hos den yttre gängan, vilken är anordnad genom centret hos en av malskivorna (1 1), så att den när in i en matarzon (25) mellan de två motstående malskivorna (11, 12), kännetecknad av att den yttre gängans (22) nedströmsände innefattar en vinklad änddel (22), vilken är anordnad i en vinkel i förhållande till den yttre gängan (23) för att omdirigera det lignocellulosahaltiga materialet i den radiella riktningen när det lämnar den yttre gängan (23).

2. Matarskruven (18) enligt krav 1, varvid den vinklade änddelen (22) ger en tillfälligt ökad stigningsvinkel jämfört med en stigningsvinkel hos den yttre gängan (23) uppströms den vinklade änddelen (22).

3. Matarskruven (18) enligt något av kraven 1 eller 2, varvid den vinklade änddelen (22) är en rak platta som är fäst vid den yttre gängan (23) i en abrupt vinkel i förhållande till denna.

4. Matarskruven (18) enligt något av kraven 1 eller 2, varvid den vinklade änddelen (22) har en jämnt krökt yta som ger en jämnt ökande stigningsvinkel järnfört med en stigningsvinkel hos den yttre gängan (23) uppströms om den vinklade änddelen (22).

5. Matarskruven ( 18) enligt något av de föregående kraven, varvid den vinklade änddelen (22) är anordnad som en fortsättning på den yttre gängan (23).

6. Matarskruven enligt något av kraven 1-4, varvid den vinklade änddelen (22) är anordnad på en matarsida (27) hos den yttre gängan (23).

7. Matarskruven (18) enligt något av föregående krav, varvid den vinklade änddelen (22) är försedd med åtminstone en sidokant (24) för att förhindra att ﬂisen halkar sidledes i förhållande till den vinklade änddelen (22).

8. Matarskruven (18) enligt något av föregående krav, varvid matarskruven (18) innefattar två yttre gängor (23), vilka båda är försedda med en vinklad änddel (22). 10 8

9. En matarskruvsanordning (17) innefattande ett cylindriskt rör (19) och en matarskruv (18) enligt något av de föregående kraven, van/id matarskruven (18) är anordnad inuti nämnda cylindriska rör (19).

10.En kvarn innefattande två motstående malskivor (11, 12) och en matarskruvsanordning (17) enligt krav 9, varvid matarskruven ( 18) och matarskruvsanordningens ( 17) cylindriska rör (19) är anordnade genom centret på en av malskivorna (11), så att den när in i en matarzon (25) mellan de två motstående malskivorna (11, 12).

11. En kvarn enligt krav 10, där en av malskivorna är en statorskiva (11) och en är en rotorskiva (12) och varvid matarskruven (18) och matarskruvsanordningens (17 ) cylindriska rör (19) är anordnade genom statorskívans (11) centrum.