SE421217B - Malapparat av trumtyp for malning av lignocellulosahaltigt massamaterial - Google Patents

Description

8104758-1 10 15 20 25 30 35 medbringarna och räfflorna på cylinderns innervägg. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att ytter- ligare förbättra maleffekten hos en malapparat som arbetar enligt den ovan beskrivna principen för att erhålla en effektivare fibrillering och separation av fibrer och ufibriller för att skapa en massa med egenskaper väl lämpa- de för tillverkning av papper och liknande produkter, Detta ernås väsentligen genom en samtidig verkan pâ den sammanpres- sade mälden medelst centrifugalkrafter som skapar inre frik- tionsytor då den påverkas av yttre krafter från kanterna på maldon anordnade på den slutna cylinderns innerperiferi som angriper fibrernas ytskikt. En trumma utformad enligt upp- finningen kan längs sin innervägg vara försedd med axiellt anordnade maldon lämpligen med rektangulärt tvärsnitt vilka där av hårdare material än materialet i trumman och som med sina kanter samverkar med medbringarna för att mala mäldens fibrer. Dessa malelement har sålunda formen av stavar som följer trummans insida i huvudsak endast utskjutande 1 till 2 mm från väggen med ett lämpligt avstånd från varandra på 20 mm eller mer eller mindre beroende på den önskade mal- effekten. Trummans yta mellan stavarna kan följa trummans cylindriska form eller kan vara utformad som något försänkta spår såsom visas på ritningarna. Den slutliga malningen av råmaterialet åstadkommes enligt uppfinningen genom verkan på mälden både via användningen av friktionskrafterna som skapas i själva mälden såväl som genom den skaveffekt på fibrerna som alstras då kroppen av mäld med hög hastighet rör sig för- bi malstavarnas kanter. En enligt uppfinningen utförd mal- apparat får en större kapacitet än vid det tidigare kända " utförandet.

Maleffekten skapas medelst den bromsande inverkan som utövas på flödet av mälden då den med hög hastighet rör sig vinkelrätt förbi stavarnas kanter.

Stavarna arrangerade vinkelrätt eller nära så på trum- mans insida har en kraftfull bromsande inverkan på flödet av den sammanpackade mälden och intensiva friktionsytor skapas på grund av den stora skillnaden i hastighet mellan den frak- l0 l5 20 25 30 35 'ne1o47ss-1 tion av mäld som inbromsas av kanterna och den del av mäl- den som fortsätter att rotera med medbringarna. Då en del av mälden bromsas av stavarnas kanter och den andra delen fortsätter att röra sig kommer mälden att påverkas icke blott mellan de inre friktionsytorna som utbildas mellan de statio- nära och rörliga delarna av mälden utan även genom direkt mekanisk inverkan på mälden av stavarnas kanter vilket resul- terar i en intensiv och lângtgående uppdelning av fibrerna.

Stavarna på trummans insida hålls lämpligen i axiellt urfräs- ta spår med sådant djup att en av stavens längsgående kanter sticker ut något, t.ex. l eller 2 mm från trummans insida.

Uppfinningen är speciellt väl lämpad för framställ- ning av termomekanisk massa såväl som för efterraffinering av pappersmassa i allmänhet.

Râmaterialet som inmatas i malapparaten accelereras av rotorns medbringare som kastar det mot trummans innervägg.

Enligt svenska patentet 326 097 är det känt att använda en plog som kan förflytta mälden axiellt. Plogeffekten enligt uppfinningen har förbättrats genom att plogdonen skjuter in radiellt i motsvarande urtagningar i medbringarna. Mäldens axiella flöde under behandlingen i trumman underlättas så- lunda då de stationära plogdonen sträcker sig ytterligare in i strömmen av mäld som medföras av medbringarna.

Genom denna styrning av mälden kan mängden mäld ökas eller minskas. Vid konstant rotationshastighet hos rotorn utövas ett varierande tryck av mälden mot stavarna beroende på vilken mängd sammanpressad mäld som får samlas på med- bringarna.

Storleken av trycket i malzonen beror även på den vin- kel som medbringarnas ytor bildar mot rotationsriktningen.

Om dessa ytor är riktade radiellt kommer den utåtriktade kraften på mälden att bli lägre än om medbringarna har en negativ vinkel i förhållande till rotationsriktningen. Mal- apparatens effekt kan därför regleras genom utbyte av med- bringare eller genom att ändra medbringarnas vinkel.

Mälden sammanpressas här i den kilformade spalten mel- lan den modifierade medbringaren 23 och trummans 10 inner- 8104758-1 -10 1--5 20 25 30 35 yta ll och den starkt komprimerade kroppen av mäld avskä- res av stavens 12 kant l9.

Ju mindre vinkel desto högre kompression erhålles.

Malelementen eller stavarna är företrädesvis till- verkade av ett keramiskt material t.ex. av kiselkarbid som har en stor motståndskraft mot avnötning och därför längre bibehåller sin angreppsvinkel mot mälden. Samtidigt skall de kristalliniska egenskaperna främja bibehållandet av mal- egenskaperna hos deras aktiva kant.

Malstavar av koboltbunden volframkarbid kan likaså användas. Vidare är viktigt att kanterna ej skjuter ut för långt från trummans insida, generellt från l till 2 mm inåt för att effektivt utnyttja den maximala skär- eller skav- effekten. _ Monteringen av stavarna i deras spår gör det möjligt att avlägsna dem och âterinsätta dem i ett nytt läge för att använda alla fyra kanterna innan de kasseras eller deras malförmåga förnyas genom omslipning av kanterna.

Den geometriska formen på stavarnas arbetskanter skall p.g.a. det naturliga slitaget vara 900 med ungefär lo släpp i negativ riktning.

Uppfinningen skall nedan beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar som visar utföringsexempel på mal- apparaten. I figur l visas ett snitt efter linjen I-I i fig. 2 vilken senare visar en vy uppifrån av en malapparat och mataranordning med den övre halvan av malapparaten av- lägsnad. I fig. 3 visas ett tvärsnitt av en del av malappa- ratens trumma och rotor. I fig. 4 visar en ändvy av två plogar som reglerar mäldens axiella flöde genom malapparaten.

I fig. 5 visas ett tvärsnitt genom en del av malapparatens trumma och två plogar som visas i fig. 4 sett i malappara- tens tvärriktning. I fig. 6 visas ett tvärsnitt av malappa- ratens trumma och plog sett i malapparatens längdriktning. ' I alla figurerna har samma beteckningar använts för motsvarande delar.

I figurerna l och 2 visas en sidovy och en vy uppi- från av en malapparat avsedd för industriellt bruk för fram- 10 15 20 25 30 35 8104758-1 ställning av mekanisk malmassa eller termomekanisk massa (TMP). Malapparaten har en rotor l4 med fyra medbringare Zl. Trumman l0 är försedd med malorgan l2 tillverkade av ett material med större motståndskraft mot avnötning än mate- rialet i trummans infodring. I fig. l är flänsen 42 (fig. 2) avlägsnad för att visa transportskruven l5 vilken matar den förvärmda flisen in i malzonen där de accelereras av de rote- rande medbringarna. Trumman 10 i malapparaten enligt fig. l och 2 är vid båda ändar tillsluten medelst flänsar 40 och 42 med öppningar för axeln 22. Axeln 22 passerar flänsen 40 genom en packbox 4l och vid sin ytterände flänsen 42 genom en packbox 43. Malapparaten kan därför användas för malning vid förhöjda temperaturer såsom vid termomekanisk malning av trä.

Malapparaten är utrustad med en förvärmare 62 där fli- sen bringas till den temperatur som krävs för TMP-malning.

Flisen matas in i TMP-malapparaten medelst matningsdonet 60 och den färdiga massan lämnar malapparaten genom utblåsnings- ventilen l6 och röret l7. Malapparatens kapacitet regleras medelst matningsdonet 60 och utblåsningsventilen 16. Matnings- donet 60 kan vara en kontinuerlig skruv som hindrar att ånga lämnar trummans inre. I trumman kan upprätthållas ett för- höjt ångtryck genom tillförsel av ånga eller genom använd- ning av ångan som utvecklas under malprocessen av fukten i mälden.

Rotorn l4 kan roteras med en motor (ej visad) medelst en axel 22. Medbringarna 21 pá rotorns nav 20 är på ritningen fyra till antalet men kan vara åtta eller fler beroende på malapparatens kapacitet. Medbringarna 21 är utsträckta mot trummans insida där på den visade enheten stavar l2 visas med ett rektangulärt tvärsnitt insatta i spår 13 axiellt maskinbearbetade i trummans invändiga yta ll som visas i fig. 3. Dessa stavar 12 såväl som medbringarna 2l täcker hela eller praktiskt taget hela delen av trummans l0 insida. Spåren 13 följer trummans innervägg och är företrädes- vis anordnade som diametralt motsatta par och passeras där- för samtidigt av två likaså diametralt motsatta medbringare 21.

-JJ a1o47sa-1 10' 15 20 25 30 35 Dessa medbringare 21 förlöper till ett begränsat avstånd från stavarna 12 som anges med den streckade linjen 18 i fig. 3.

Stavarna 12 är tillverkade av ett material med stor nötningsbeständighet såsom exempelvis kiselkarbid eller karborundum här visade med rektangulärt tvärsnitt. De är efter huvuddelen av sin bredd försänkta i spåren 13 och skjuter endast ut 1 eller 2 mm över trummans insida. Sta- varnas rektangulära tvärsnitt kan vara 3 x 15 eller 4 x 18 mm.

De bildar sålunda kanter efter sina längdsidor som har en vinkei pa 9o° eiier där intiii.

Sättet att applicera stavarna 12 i spåren 13 i cylin- dersegmenten 45 är av vikt för malapparatens tekniska funk- tion och hur väl denna kommer att fungera ekonomiskt. - Höjden på stavarnas 12 arbetskant 19 ovanför trum- mans insida ll (fig. 3) har stor vikt för att skapa friktions- ytor inuti den strömmande mälden och hur ytan på de enskilda fibrerna kommer att påverkas av kanten. Om spårets djup görs lika med eller nära nog lika med stavens 12 bredd bestämmas kantens 19 valda höjd av ett metallband 44 som införes vid spårets botten. Stavarnas 12 sida belägges därefter med ett metallim och pressas hårt ned. Staven 12 skall hållas på plats till dess att limmet har härdat tillräckligt. Då mal- apparaten användes för framställning av termomekanisk massa 1 måste limmets värmebeständighet beaktas. Trumman kan även utrustas med ett eller flera radiella hål 37 för varje stav längs slitsarna eller spåren 13 där verktyg kan användas för att avlägsna stavarna 12. Stavarnas 12 utbyte underlättas därigenom och de ovannämnda kanterna på stavarna kan succes- ' sivt användas. Stavarna 12 kan även omslipas.

Spårens djupt skall företrädesvis vara sådant att ett arbetsavstând av kanten 19 ovanför ytan ll från 0,5 upp till 2 eller 3 mm kan väljas. Under speciella förhållanden kan ett större avstånd beaktas men skall ej överskrida l0 mm då den likformiga strömmen och utbytet av material i mellanrummet som begränsas av stavarna därvid kan störas. 10 15 20 30 35 8104758-1 Längden av den verksamma perioden hos den fungerande kanten på malstavarna beror på slipverkan och då stavar av metalliskt ursprung användes likaså på den kemiska verkan från vissa komponenter i mälden. Kanten kommer att rundas även av icke förorenat råmaterial en verkan som i mycket hög grad kan accelereras av mineralhaltiga föroreningar.

Man har funnit att val av stavar tillverkade av mineralmate- rial är viktigt och att för vissa typer av malarbete de bästa resultaten erhålles med material som icke lätt poleras utan utvecklar en grov yta då de slits.

Malapparaten kan företrädesvis vara utrustad med an- ordningar 30 för att bibehålla och reglera mäldens axiella flöde genom malapparaten från inmatningsanordningen till utloppet. Ett antal sådana matningsorgan för det axiella flödet visas i fig. 3-6. De har var och en en cylindrisk tapp 31 som vrider sig i ett hål 32 i trumman 10. Tappen 3l kan vridas från utsidan och låsas i önskat läge av låsmut- tern 33 som fasthålles medelst låsmuttrar 46, 47 i en hålla- re 48 för tappen 31. Tappen 3l håller även en anslutning 29 för tillsättning av vatten, kemikalier eller liknande genom en axiell kanal i tappen 31.

Tappen har på sin insida en plugg 34 som förlöper inåt i radiell riktning och passerar mellan mellanrummen mellan stavarna l2 och medbringarna 21. I medbringarna är utförda motsvarande öppningar 35 som tillåter att medbringar- na passerar (fig. 5). Genom att vrida plogen 34 från ett exakt radiellt läge 34a som visas med streckade linjer i fig. 4 till en önskad vinkel kan mäldens axiella flöde ge- nom malapparaten regleras för att bibehålla en önskad mal- effekt hos malapparaten.

Tappen 3l med sin plog 34 kan likaså förflyttas av muttern 33 i radiell riktning och låsas i sitt läge med låsmuttern 46 för att öka eller minska mängden mäld som 4 förflyttas varje gång medbringaren 21 passerar förbi plogen 34.

Genom vinkelinställningen och den radiella inställ- ningen av tappen 3l och plogen 34 kan mängden mäld som med- 8104758-1 10 15 20 25 30 35 bringas av medbringarna 2l sålunda regleras och därigenom kan även trycket som alstras av centrifugalkraften på mäl- den mot malkanterna l9 förändras inom vida gränser.

Ju snabbare mälden förflyttas axiellt genom malappa- raten dess mindre vikt av mälden medbringas av medbringarna Zl per tidsenhet. Trycket mot kanterna sjunker därvid.

Som anges i fig. 3 kan insidan ll av trumman l0 vara antingen rent cylindrisk eller ges lämpliga profilerade spår 36 mellan varje par av stavar l2. Spåren kan även er- hålla en mjukt strömlinjeformad kontur.

Då mälden roterar i den riktning som anges av pilen 38 (fig. l) kommer den att medbringas av de separata med- bringarna Zl i mindre eller större mängder beroende i huvud- sak på mängden mäld som tillföres malapparaten och juste- ringen av plogarna 34. Som framgår av fig. l och fig. 3 är vinkeln mellan medbringaren 21 och plogen 34 negativ eller något mindre än 90°. En större mängd som medbringas av med- bringarna skapar ett högre tryck av mälden mot stavarnas l2 kanter vilket resulterar i en mera aktiv malverkan.

För att öka strömmen av mäïd mot utloppet kan trum- mans diameter förstoras till en konicitet på l:l00 eller även mer för att erhålla det önskade flödet.

Sedan mälden inkommit i malapparaten accelereras den av medbringarna Zl och genom centrifugalkrafterna kompakteras den i en roterande ström längs trummans insida. Mälden kan här röra sig med en hastighet av från 20 till 60 m per se- kund eller mer beroende på trummans innerdiameter och ro- torns varvtal. Då kroppen av strömmande mäld retarderas av stavarnas kanter utvecklas intensiva malkrafter som verkar på fibrerna och samtidigt utvecklas inre skärkrafter fiber mot fiber i kroppen av mäld.

Den kinetiska energin i de delar av mälden som bringas till fullständigt stillastående överföres till värme som ökar temperaturen i mälden och bringar en del av dess vat- teninnehåll att förångas. Beroende pä flisens fuktinnehäll kan vatten därför behöva tillföras mälden för att förhindra en skadlig minskning av fukthalten. 10 15 20 8104158-1 Det har observerats att i spaïten längs ytan me11an stavarna kommer ingen skadlig inbromsning av fibermassan att äga rum. Flödet av mäiden är tiliräckligt för att för- hindra att stagnerande massa samlas.

Genom mikroskopiska observationer av massa från granved som malts för framstäiïning av tidningspapper har det visat sig att maieffekten pâ de primära och sekundära skikten av trakeiderna är även mer fördeiaktig än den effekt som erhåiies med konventioneiia skivraffinörer.

Stroboskopiska observationer som gjorts på fïödet av mäïd inuti maïapparaten under drift visar att partikïarna i mäïden sedan de retarderats av stavens kanter föriorar sin hastighet och uppsamïas sedan de passerat över kanterna på ytan av nästa medbringare där den vikt ackumuleras som är nödvändig für att bygga upp det önskade maitrycket då det åter skjuvas av mot en föïjande stationär kant.

Ansamïingen av mäld på medbringarna är heit sïumpvis och en stor dei av fibrerna har förïorat det mesta av den styvhet som är karakteristisk för konventioneïi mekanisk maSSa.

Claims (3)

g~a1o47ss-1 10 PATENTKRAV

1. l. Malapparat av trumtyp för malning av lignocellu- losahaltigt massamaterial som transporteras in i en statio- när cylindrisk trumma och framdrives i en linjär riktning i denna på ett pulserande sätt medelst en koaxiell rotor inne- fattande flera medbringarvingar som har en främre yta och en bakre yta, vilka angriper massamaterialet med en vinkel i en kilverkan då detta tryckes framåt av de främre ytorna av medbringarna för att i massamaterialet införa inre frik- tionsskärkrafter då detta trycks genom en spalt som bildas mellan de fria ändarna av medbringarvingarna och en serie åt- skilda skärelement anordnade axiellt längs trummans invändiga väggyta, k ä n n e t e c k n a d av den förbättringen som innefattar flera plogelement (34) justerbart monterade i trum- mans vägg och som upptagas i urtagningar (35) i medbringar- vingarna (21) för att tillåta att de senare passerar plog- elementen under rotation för att därvid reglera strömmen av massamaterial genom spalten.

2. Malapparat enligt kravet l, k ä n n e t e c k - n a d av att skärelementen innefattar stavar som har väsent- ligen rektangulärt tvärsnitt och är löstagbart monterade i spår i trummans vägg.

3. Malapparat enligt kravet 2, k ä n n e t e c k - n a av att de rektangulära stavarna dessutom är justerbara för att medge vridning av deras ytor.