SE408920B - Anordning for att defibrera och konditionera cellulosamaterial - Google Patents

Description

.17713s45-1 a ° 2 I ingreppsomrâdet mellan skruvbladens sidoytor ger den kända anord- _ ningen en rullande, knâdande och blandande behandling av cellulosa- materialet resulterande i en viss uppdelning av detta i enskilda fibrer med bibehållande av den fiberlängd,som kräves,med hänsyn till slutproduktens egenskaper. Medelst inbuktningarna-på skruvbladen 7-ernås dessutom den förde1en,att materialet lättare drages ned mellan de två skruvarna,där det utsättes för en lokal, radiellt riktad' hoptryckning i mellanrummet mellan zoner av kantytan på en av skruvar nas skruvblad och den andra skruvens spârbotten. Detta resulterar i, att materialet inte bara defibreras ytterligare utan också i att det undergår en konditionerande behandling. Med konditionering menas i detta sammanhang att de frilagda fibrerna ges en kvarstående krus- ning, vilket gör att de blir oregelbundet hopfiltade. Detta medför i sin tur att den färdiga massan får en högre specifik volym. En sådan massa är synnerligen lämplig för ett flertal ändamål, såsom t.ex. vid tillverkning av fluff att användas som absorptionsmaterial i blöjor och dylikt och vid tillverkning av luftgenomsläppliga ark för framställning av t.ex. flerskiktsväggiga säckar. I sistnämnda ' fall ger den kvarstående krusningen av fibrerna också den fördelen, att det färdiga pappersmaterialet får en ökad töjningsförmåga och en ökad rivfaktor på 20-40 %'respektive l0;25 %. Vid framställning av exempelvis flerskiktsvâggiga säckar är en god töjningsförmåga sär- skilt önskvärd i de inre pappersskikten för att också de yttre skikta 'i säckens väggar skall kunna upptaga pâkänningar vid säckens använd- ning.

Ehuru den kända anordningen, såsom ovan sagts, har stora fördelar, har det vid fortsatta undersökningar för utveckling av densamma visat sig, att den radiella hoptryckningen av cellulosamaterialet, som sker på grund av inbuktningarna i skruvbladen,_ofta blir otill- yräcklig. Detta blir lätt fallet, då man tvingas reducera arean av inbuktningarna för att öka anordningens kapacitet. Det motsatsför- hå1lande,som råder mellan den av inbuktningarna âstadkomna radiella hoptryckningen av materialet och anordningens kapacitet, och vilket utgör det problem,som löses med den föreliggande uppfinningen, kan förklaras så här. t ' Ju större inbuktningarna i skruvbladen är, desto mindre blir skruvar- nas transportförmâga och desto lägre det axiellt riktade sammanpack- ningstrycket i arbetsområdet nära anordningens utlopp. Blir detta '77138lf5-1 3 tryck för lågt, dvs om inbuktníngarna är stora nog, kan anord- ningens kapacitet minska väsentligt. För att öka transportför- màgan hos skruvarna och därmed anordningens kapacitet, kan man alltså göra inbuktningarna mindre. Detta leder emellertid lätt till att istället den eftersträvade radiella hoptryckningen minskar. Följden härav har i praktiken därför vanligen blivit den, att man kompromissat sig fram till en teknisk lösning, där vare sig kapaciteten eller den radiella hoptryckningen blivit så hög som man önskat.

Ovanstående problem, som begränsar den kända anordningens an- vändbarhet, har funnit sin lösning i den föreliggande uppfinningen.

Problemet elimineras nämligen, om man enligt uppfinningen mellan de med inbuktningar försedda skruvvarven på respektive skruv och i skruvens axiella riktning anordnar fasta kroppar, inrättade att vid skruvarnas rotation ingripa med den samverkande skruvens inbuktningar. Medelst vulsterna eller kropparna minskas mängden cellulosamaterial, som tenderar att medfölja i skruvbladens rota- tionsrörelse under en allt för långsam förflyttning i transport- riktningen. Härigenom ernås en ökning av det axiellt riktade trycket, dvs en ökning av skruvarnas transporteffekt, med bibe- hållande av en oförändrad storlek på inbuktningarna i skruvbladen.

Den föreliggande uppfinningen möjliggör därvid användandet av större inbuktningar pâ skruvbladen än tidigare, utan att anord- ningens kapacitet eftersättes.

En annan fördel, som erhålles med kropparna är, att de visat sig ge en ytterligare, ej tidigare känd radiell hoptryckning av cellulosamaterialet, vilken uppträder mellan kropparna och kant- ytorna på inbuktningarna i skruvbladen på den motsatta skruven.

Denna ytterligare hoptryckning av materialet medför en ytterligare konditioneringseffekt och därmed en ytterligare ökad kapacitet hos anordningen.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas med hänvisning till ett utföringsexempel på en anordning enligt densamma och de härtill hörande ritningarna, på vilka 77138164 I Figur 1 är en planvy av en anordning för defibrering och kon- ditioneríng av cellulosamassa, med två i varandra ingripande skruvar och,enligt uppfinningen,på dessa anordnade RPOPPHP i ett första utförande, Figur 2 visar ett tvärsnitt utmed linjen Il-II av anordningen i figur-1, ' Figur 3 visar ett tvärsnitt av en defibrerings- och kondi- tioneringsanordning av ifrågavarande slag med kroppar i ett andra utförande och Figur 4 visar i perspektiv en skruvbladssektion till en defib- rerings-~och konditioneringsanordning av ifrågavarande slag försedd med kroppar i ett tredje utförande.

Pâ Fíg.] och 2 betecknar l och 2 två ax1ar,vilka är roterbart anordnade parallellt med varandra i ett hus 3. Axlarna är kopplade för gemen- sam rotation i inbördes motsatta riktningar, exempelvis med hjälp av ej visade kugghjul. Vardera axeln 1, 2 uppbär ett på densamma fäst skruvblad 4 resp. 5, som sträcker sig utmed större delen av axlarnas längd inom huset 3. Skruvbladen kan vara demonterbart fästa på axlarna på ett här ej närmare visat sätt. Husets tvärsektion är anpassad efter de i varandra ingripande skruvbladen 4, 5 så, att husets inneryta nära ansluter sig till den gemensamma mantelyta skruvbladen bildar.

I sin ena ände är huset försett med en inloppsöppning 6 för det cellu- losamaterial som skall behandlas, och i sin andra ände med en ring- formad utloppsöppning 7, 8 omgivande vardera av de båda axlarna 1, 2.

Därvid är husets ändvägg 9 indragen mot utloppsöppningarna för er- hållande av en viss uppdämning av cellulosamaterialet vid utmatningen ' ur huset. Utmatningsöppningarna 7, 8 kan ha reglerbar genomströmnings- area, exempelvis genom att ändväggen 9fär förskjutbar i husets längd- riktning. En sådan konstruktion utgör föremålet för det svenska paten- tet 314 288. I det indragna utrymmet,som omfattas av ändväggen 9, upp- bär de två axlarna 1, 2 en separat skruvgänga 10 resp. 11, vilken medverkar vid materialets utmatning genom utloppsöppningarna 7 och 8. 5 ??1zs@5-1 Varje skruvblad 4, 5 består av en främre och en bakre del 4a, Sa resp. 4b, Sb. Den bakre skruvbladsdelen 4b, Sb sträcker sig från husets inmatningsände till ett omrâde ungefär vid husets mittparti, där den övergår i den främre skruvbladsdelen 4a, $a till bildande av en sammanhängande skruvgänga på axeln. Skruvgängan till den bakre skruvbladsdelen 4b, Sb sträcker sig från husets inloppsände och har en från denna avtagande stigning, medan skruvgängan till den främre skruvbladsdelen 4a, 53 har konstant, i jämförelse med den bakre skruvbladsdelens anslutande del ytterligare minskad stigning. In- loppsöppningen 6 i huset 3 befinner sig alltså över skruvarna, där skruvbladens stigning är störst.

Båda de främre skruvbladsdelarna 4a,'§a har försetts med uttag 13, 14 som är anordnade med jämn delning utmed hela skruvbladsdelen till bildande av tänder 15, 16 i denna. I sitt här visade utförande har urtagen formen av i huvudsak triangulära inskärningar, vars djup utgör en del av skruvbladets radiella_sträckníng.

Skruvbladen 4, S har utmed hela sin sträckning utåt avsmalnande, i huvudsak parallelltrapetsformad tvärsektion. Sidoytornas lutning .mot radíalplanet kan uppgå still me11an§5-l5° och är i föreliggande exempel l0°. Förhållandet mellan de bakre skruvbladens db, 5b stig- ning-och tvärsektionsdimensioner är vald så, att någon nämnvärd hoppressning av det inmatade cellulosamaterialet icke sker mellan motstående ytor på i varandra ingripande skruvbladspartier. Däremot är de främre skruvbladens 4a, Sa stigning-och tvärsektionsdimensioner omsorgsfullt samordnade för erhållande av en inklämning av material- partier mellan såväl motstâende sidoytor på i varandra ingripande skruvbladspartier som mellan det ena skruvbladets tänder (15 eller 'l6) och det andra skruvbladets spârbotten. Därvid är avstånden över- allt valda så, att risken för fiberförkortning genom skärningsverkan elimineras. Avstånden mellan motstående ytor är företrädesvis mer än 2 mm.

På de främre skruvbladen 4a, Sa har skruvåsarnas omkretsyta en bredd, som utgör endast en bråkdel av skruvgängans stigning. Detta är av stor betydelse med hänsyn till det sätt, varpå en skruvâs inträder i motstâende, med cellulosamaterial fyllda gängspår. Förhållandet mellan skruvgängans djup och gängspårets öppningsvídd är, beträffande de främre skruvbladen 4a, Sa, också det av betydelse med hänsyn till cellulosamaterialets kohesion mot skruven. I den exemplifierade ut- \ j.7713a4s-1 föringsformen uppgår detta förhållande till ungefär 2:1. För- hållandet bör inte understiga 3:2.

Mitt för varje urtag l3,lH i skruvbladet är de främre skruvblads- delarna ua, 5a försedda med på resp. axel 1,2 fast anbragta kroppar 17,18. Vardera kroppen sträcker sig parallellt med axeln .från skruvvarv till skruvvarv utmed hela den främre skruv- bladsdelen, samt i radiell led intill botten av det motsvarande urtaget. Kropparnas höjd och bredd kan vara mellan 2/3 - l/3 resp. l/4 - 1/2 av skruvgängans djup och har i föreliggande exempel valts till 1/3 resp. 1/4 av skruvgängans djup.

Anordningen fungerar pä följande sätt. Sedan skruvarna ígångsatts inmatas cellulosamaterial i huset 3 genom ínloppsöppníngen 6. Mate- rialet har vid inmatningstillfället en koncentration av mer än om- kring 12.5 % fasta ämnen, företrädesvis över 25 %. I området för de bakre skruvbladsdelarna Hb, 5b matas materialet fram samt förtätas så att gängspåren är fyllda vid den främre skruvbladsdelen Ha,5a.

På grund av sin kohesion mot skruvbladen och sin koncentrationsbe- tingade sammanhållning roterar det i gängspåren inneslutna cellulosa- materialet hela tiden tillsammans med de främre skruvbladsdelarna.

Cellulosamaterialet tvingas därvid att upprepade gånger passera genom ingreppsutrymmet mellan motstående sidoväggar på skruvhladen.

Rörelsehastigheten för oellulosamaterialet genom bearbetningszonen bestämmes genom inmatningshastigheten, den av utloppsöppningarnas genomloppsarea betingade urmatningshastigheten, skruvarnas rota- tionshastighet samt av cellulosamaterialets speciella egenskaper. Ju längre cellulosamaterialets vistelsetid i anordningen är, desto högre blir bearbetningseffekten. Regleringen av utloppsöppningarnas genomloppsarea får därför stor betydelse för att ett bestämt cellulosamaterial vid bearbetningen skall erhålla optimala egenskaper.

Eftersom omkretshastigheten är betydligt större på skruvbladens om- krets än i gängspårens botten, kommer inom området för varje urtag 13,14 i de främre skruvbladsdelarna Ha, Sa en anhopning av cellu- losamaterialet att pressas i radiell riktning mot den motstående spårbotten och utsättas för en rullande och skjuvande bearbetning. '7713845-1 7 I _._.

Vid den av urtagen l3,lH åstadkomna radiellt riktade hoptryckningen och bearbetningen av cellulosamaterialet ernås, att detta inte bara 'defibreras utan också att de frilagda fibrerna ges en kvarstående _ krusning och därigenom blir oregelbundet hopfiltade. Detta medför, att den färdiga massan får en högre specifik volym, som gör den .synnerligen lämplig att användas för ett flertal ändamål som t.ex. absorptionsmaterial i blöjor och dylikt.

En mycket specifik bearbetningseffekt erhålles medelst de på axlarna 1,2 anordnade kropparna 17,18. Dessa passar, vid skruvarnas rotation, in i urtagen på den motstående skruvens skruvblad. Därvid minskas den mängd cellulosamaterial, som tenderar att medfölja i skruv- bladens rotationsrörelse under en allt för långsam förflyttning i transportriktningen. Som följd härav ernås en ökning av det axiellt riktade trycket, dvs en ökning av skruvarnas transport- effekt. Förekomsten av vulsterna 17,18 har därigenom medfört, att den exemplifierade anordningen kunnat förses med betydligt större inbuktningar än vad som eljest skulle ha varit möjligt utan att skruvarnas transportförmâga reducerats. Effekten härav är en ökad radiell hoptryckning av cellulosamaterialet med bibehållande av en stark genomströmning i anordningen, vilket ger en väl defibrerad och konditionerad massa med starkt reducerad halt av fiberknippen och med bibehållande av en hög kapacitet hos anordningen.

Nedanstående exempel med tabeller möjliggör en jämförelse mellan den reduktion av halten fiberknippen i sulfatkvistmassa som vid praktiska försök ernâddes med två, med i varandra ingripande skruvgängor försedda anordningar, av vilka den ena uppvisade kroppar på skruvarna enligt uppfinningen, medan den andra anordningen sak- nade sådana kroppar. Anordningarna var i allt övrigt identiska.

De procentsatser som anges i tabellerna för halterna av fiberknippen i massan avser viktsprocenter.

Exempel En sulfatkvistmassa med 4.8 viktsprocent fiberknippen och ca 30 pro- cent torrhalt uppdelades i två lika stora delar. Den ena delen in- matades i den med kroppar försedda anordningen, medan den andra delen av massan tillfördes den anordning som saknade kroppar. Den tillförda mängden massa per tidsenhet, belastningen på anordningar- nas drivmotorer och andra betingelser var vid båda anordningarna lika. - -77138115-”1 Följande resultat erhölls: Vid anordningen-ntan KPOPPaI' ' Halten av 'Halten av Reduktionen .Energiåt- fiberlmippen i fiberknippen i av halten av gangen ' utgångsmassan i den behandlade massan fíbeflmippen ' 'per ton 'nassa 4.8 S 1.8 1 62.5 $ 236 kWh Vid anordningen med KPOPPaP Halten av Halten av Redaktionen Energiåt- - fiberkníppen i fiberknippen i av halten 2V gången utgângsmassan den behandlade rnassan fíberkníppen per ton massa 4.8 2 0.98 2 79.5 1 323 kWh Den exemplifierade anordningen kan modifieras i många avseenden inom ramen för uppfinningstanken. Så t.ex. kan kropparna, då de anordnats på skruvaxeln enligt utföringsexemplet ovan, vara fästa i såväl skruvaxeln som skruvbladet eller i endast endera av dessa.

Det är också möjligt att anordna vulsterna på skruvaxlarna med olika sträckning i radiell led eller på avstånd från skruvaxlarna. I figur 3 visas ett sådant utförande, vid vilket kropparna 19,20 anordnats på avstånd från skruvaxlarna 1, 2 och så, att de skjuter ett stycke in i urtagen 13, 14 i skruvbladsdelarna ka, Sa.

Man kan också tänka sig kropparna i någon av ovannämnda utförings- former och förskjutna i sidled så, att de kommer mellan urtagen i stället för mitt för desamma. Figur H illustrerar kropparna (som här betecknats 21) i ett sådant utförande, varvid den tillhörande skruvbladsenheten Ha visas demonterbar och skild från skruvaxeln.

Givetvis är det lämpligt att kropparna i samtliga ovan nämnda ut- föranden anordnas kring skruvaxeln med samma delning som inbukt- ningarna i skruvbladet. I Då vulsterna såsom t.ex. i det första utföringsexemplet sträcker sig längs skruvaxeln utefter hela sträckan mellan varandra när- liggande skruvvarv är det lämpligt att de i axiell led efter varandra följande kropparna utföres som en sammanhängande, stång- formad enhet samt att skruvbladet förses med genomgående öppningar, 7713845-1 9 _,l i vilka kropparna kan skjutas igenom och låsas fast i monterat läge.

Detta utförande möjliggör ett snabbt byte av kroppar vid behov. Det är dock möjligt att även anordna kropparna utmed endast en del av sträckningen mellan varandra närliggande skruvvarv.

I Ytterligare utföringsformer av kropparna kan dessa göras inbördes större eller mindre i riktning mot anordningens utlopp och/eller förses med räfflade ytor för ökad friktion mot cellulosamaterialet.

För samma ändamål kan även kantytorna på de av inbuktningarna bil- dade tänderna på skruvbladet förses med räfflor. Dessa räfflor kan § lämpligen vara anordnade på mot kropparnas resp._tändernas kant- ytor anliggande och på desamma demonterbart fästa organ. En fördel därmed är, att räfflorna kan lätt utbytas mot räfflor av annan typ eller storlek eller då de anses ha slitits ut. För samma ändamål kan också kropparna vara lätt demonterbart fästa på skruvaxeln och/eller skruvbladet.

Luma-m -

Claims (14)

7713845-1 10 P A T E N T K R A V

1. l. Anordning för att defibrera och konditionera cellulosa- material, som har sådan koncentration att det inte flyter, inne- fattande åtminstone två roterbara skruvar, vilka är anordnade parallellt med varandra i ett med inlopp (6) och utlopp (7,8) försett hus (3) och ingrip@*med varandra för bearbetning av materialet och vilkas skruvblad (4,5) uppvisar inbuktningar (l3,lH) på omkretsen av åtminstone några skruvvarv för bildande av tänder (l5,l6) mellan inbuktningarna, k ä n n e t e c k n a d därav, att mellan de med inbuktningar försedda skruvvarven på respektive skruv och i skruvens axiella riktning är fast anordnade kroppar (l7,l8; 19; 20; 21), inrättade att vid skruvarnas rotation ingripa i den samverkande skruvens inbuktningar.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att kropparna (l7,18) är anordnade på en skruvbladen uppbärande skruvaxel (1,2) och är fast anbragta i denna och/ eller skruvbladet.-

3. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att kropparna (19, 20; 21) är anordnade på ett radiellt avstånd från en skruvbladen uppbärande skruvaxel (1,2) och är fast anbragta i skruvbladet.

4. Anordning enligt något av kraven 2-3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna (l7,l8; l9,20;2l) sträcker sig längs skruvaxeln utmed hela sträckan mellan varandra när- liggande skruvvarv.

5. Anordning enligt något av kraven 2-3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna sträcker sig längs skruv- axeln utmed en del av sträckan mellan varandra närliggande skruvvarv.

6. Anordning enligt något av kraven 2-H, k ä n n e - t e c k n a d- därav, att kropparna sträcker sig längs skruv- axeln genom genomgående öppningar i skruvbladet.

7. Anordning enligt något av kraven 2-6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna är anordnade längs skruv- axeln utmed hela den axiella sträckningen för den med inbukt- ningar försedda delen av skruvbladet. 77138l|5'1 11

8. Anordning enligt något av kraven 2-6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna är anordnade längs skruvaxeln utmed en del av den axiella sträckningen för den med inbuktningar försedda delen av skruvbladet.

9. Anordning enligt något av kraven 1-8, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna är inbördes större eller mindre i riktning mot anordningens utlopp.

10. Anordning enligt något av kraven l-9, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna är anordnade runt respek- tive skruvs rotationsaxel med samma delning som inbuktningarna i skruvbladet, varvid varje kropp sträcker sig genom en radie till rotationsaxeln genom en av inbuktningarna.

11. ll. Anordning enligt något av kraven l-9, k ä n n e - t e o k n a d därav, att kropparna är anordnade runt respektive Skruvs rotationsaxel med samma delning som inbuktningarna i skruvbladet, varvid varje kropp sträcker sig genom en radie till rotationsaxeln mellan varandra närliggande inbuktningar.

12. Anordning enligt något av kraven 1-ll, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna samt kantytorna på de in- buktningarna bildade utbuktningarna på skruvbladen uppvisar räfflor el.dyl.

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e o k n a d därav, att räfflorna är anordnade på mot kropparna resp. ut- buktningarnas kantytor anliggande och på desamma demonterbart fästa organ.

14. Anordning enligt något av kraven 2-13, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kropparna är-demonterbart fast an- bragta på skruvaxeln och/eller skruvbladet. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Sverige 333 095 (D21d 1/20) US 761 333 (241-247)