SE444695B - Mekanisk malningsskiva och dess anvendning i en apparat for mekanisk malning av ett material - Google Patents

Description

8192659-3 2 vilket likaledes utgörs av en skivraffinör. Denna gång sker raffineringen under atmoefartryck för erhållande av den elut~ liga kvalitén. De tidigare kända ekivornas malningayta består väsentligen av malningsskenor, som är anordnade i olika mönster. “ I . il Uppfinningen förklaras närmare i det följande med hän- visning till bifogade ritningar. gt 7 Fig. 1 visar ett snitt genom en malningeapparat, och fig. 2 är en vy framifrån av en malningsskiva enligt upp- finningen. ' _ Uppfinningen innefattar en ny skiva för begagnandex i en mekanisk skivraffinör, vilken skiva har en nötande eller slipande eönderdelningeyta och en mekanisk malningeplatta för begagnande såsom en del av en sådan skiva och innefattande en stympad cirkulär sektor med en eönderdelningayta, vilken delas av en båge hce sektorne eirkel i intill varandra varande inre och yttre ytor. Den inre ytan är försedd med en eerie därmed sammanbyggda malningsskenor, nom var och en har en längdaxel, som väsentligen är parallell med sektorcirkelne närmaste dia- meter, medan den yttre ytan innefattar ett elipmedel. Med yt~ trycket "väsentligen parallell" avses här parallellitet f3G°.

Det har befunnita, att mekaniek massa av hög kvalité kan erhållas med begagnande av ekivraffinör med den mekaniska mal~ ningaskivan enligt uppfinningen men :ned mycket lägre energi~ förbrukning än vad som varit fallet för tidigare kända med tryck verkande metoder.

Enligt uppfinningen används en mekanisk malningeekiv~ raffinör, som kan begagnaa såväl för malning av trä för åatad- kommande av trämaesa av utomordentligt god kvalitet som för malning av andra ämnen, epeciellt fibrer innehållande ämnen för åstadkommande av fibermaeea av andra material än trä.

Apparaten kan emellertid även begagnae för finfördelning eller malning av varje material, aom är fast vid-malningatemperatu~ 17611- Apparat för att mekaniskt mala ett maerial, som är feat vid malningstemperaturen, innefattar en företa roterhar_akive¿n enligt uppfinningen med en ednderdelningayta'oeh en baevtafiz _ nära och vänd mot sönderdelningevtan. Organ är anerdnadelf$r;nÜtl 8lÛ26t59-3 3 att rotera skivan och för att mata materialets partiklar mel- lan sönderdelningsytan och basytan. Åtminstone den ena av sönderdelningeytan och basytan innefattar ett slipmedel, och åtminstone den ena av sönder- delningsytan och basytan innefattar malningsskenor. Basytan och sönderdelningsytan måste givetvis vara hårdare än det ma- terial, som är föremål för malning, och ytorna bör vara skilda längs åtminstone en del av ytorna med ett belopp av från 0 till l millimeter. Lämpligen är var och en av(malningsskenorna på sönderdelningsytan eller basytan orienterad så, att varje akenas längdaxel befinner sig i ett plan, som är ungefärligen vinkelrätt mot varje cirkel på skivan vid ekärningen mellan längdaxeln och cirkeln. Med uttrycket "ungefärligen vinkelrätt avses här 90°i30°. Med en cirkel hos skivan avsea varje cirkel, som ligger i skivytans plan och har sitt centrum vid skivans centrum.

Organ för höjande av temperaturen hos det under malninq varande materialet är även mycket önekvärt, aärakilt då mate~ rialet består av träflis. Örganet för höjande av materialets temperatur kan helt enkelt vara organet för eönderdelning av materialet, eftersom stora mängder friktionavärme frigöras. Om så önskas kan en kompletterande värmekälla anordnas, exempel- vis i form av ånga.

Då materialet är trä och den önskade produkten är fibril~ lerad trämassa, bör träet innehålla från 35 till 75 viktepro- cent vatten. Då vått trä begagnae vid förhöjd temperatur, exempelvis mellan mer än 100 och l70°C, erfordras ett organ för att försätta omgivningen kring materialet, exempelvis trä, under tryck för kvarhållande av vattnet i form av ånga under tryck.Det önskade absoluta trycket är vanligen från_ungefär 1,2 till 8 kilopond per kvadratcentimeter.

Vid malningsförfarandet införas partiklar av det material, som skall malae i apparaten, och trämaeea åstadkom- mes genom mekanisk fibrillering och sönderdelning av trä genom att träflis införas i apparaten enligt uppfinninden. apparaten tillåter framställning av färdig termomekaniskptrömasea av en kvalitet, som är jämförlig med termomekanisk massa; nom fram« ställes under tryck nned begagnande¶av_konventionella skivor, 81Û2659~3 4 varvid dock 30 till 50 procent mindre energi förbrukas än vid tillämpning av tidigare kända metoder. Vidare är_tillverk~ ningshastigheten med apparaten och sättet enligt uppfinningen väsentligt högre än den tíllverkningahastighet, som erhålles, då konventionella ekivor begagnae. “ Såsom tidigare angivits innefattar uppfinningen använd- ningen av en malningsskiva i en apparat för mekanisk malning av ett material. Materialet är fast vid malningstemperaturen och utgöres företrädesvis av trä, men även andra material, särskilt material, som innehåller fibrer såsom papper och lump, kan användas. Materialet kan även utgöras av en komposition, som i allmänhet icke betraktas ha fiberetruktur såsom läder, värmehärdande plast eller en mjuk metall såsom aluminium eller koppar. Apparaten är särskilt väl lämpad för trä, såväl mjuka som hårda träslag, i form av flie, av vilka större delen har en maximidimeneion av mellan ungefäz'l och 2,5 cm, företrädesvis mellan 16 och 19 millimeter.

Malningstemperaturen är, särskilt då maerialet är trä, företrädesvis mellan minst 100 och c:a 17006, helst mellan 110 och 1eo°c.

För erhållande av den förhöjda temperaturen, aärekilt i närvaro av vatten, bör apparaten innefatta ett organ för att' försätta omgivningen kring materialet, exempelvis trä, under tryck för förhindrande av att vattnet i träet avgår vid mal- ningstemperaturen, vilken företrädeevis ligger över vattnete kokpunkt vid atmosfärtryck. Vidare kan, då materialet utgöres av trä, ett organ anordnas för att öka vatteninnehållet i träet.Vanligen ingår, då materialet.är trä, organet för att höja temperaturen och organet för att försätta omgivningen un- der tryck åtminstone delvis i ett organ för omelutande av fli-_ een med ånga under tryck. , Organet för omslutande av flieen med ånga under tryck kan utgöras av ett organ för tillelutande av det område, som inne- håller den under malning varande träflieen, och kvarhållande av åtminstone en del av den ånga, som frigöras från den våta flisen av det friktionavärme, som alatrae, då fliaen,malee. så mycket ånga kan alstras, att den återvinnes”för andra använag flf ¿“ ningar, varigenom den totala energikoetnaden kanfiminekael Trap ¿, ¿g, aiøztsa-3 5. -« som begagnas vid denna tillämpning för_åstadkommande av trä- flis bör innehålla från 35 till 75 viktsprocent vatten.

Organet för att rotera skivan kan bestå av vilket som helst lämpligt roterande organ, men ärii allmänhet en axel, som är anordnad mellan skivans centrnm och en elektrisk motor.

Andra förbindande organ mellan en motor och skivan kan användas, exempelvis kugghjnl, remmar eller kedjor.

Organet för inmatning av materialets partiklar mellan den sönderdelande ytan och basytan kan utgörae av vilket som helst lämpligt organ. Det kan exempelvis innefatta en ficka, som innehåller partiklar av materialet och som är förbunden med ett ställe mellan skivorna medelst ett förbindande rör, så att partiklarna kan falla från fickan genom röret med hjälp av tyngdkraften till ett ställe mellan sönderdelningeytan och basytan. Ett annat organ kan innefatta en matningsekruv för matning av partiklar av materialet till ett ställe mellan sön- derdelningsytan och baeytan. Då malningsomrâdet, det mellan sönderdelningsytan och basytan} föreättee under tryck, kan eventuellt även matningeorganet föreättae under tryck för förhindrande av att tryck avgår genom matninqeorgaä vi o net till atmosfären, eller kan en ventil anordnas i matninge-1 organet för förhindrande av tryckförlnet. A _n Den eönderdelande ytan är alltid hårdare än det material, som males, liksom baeyten, och baeytan och eönderdelningeytan är åtskilda längs åtminstone en del av ytorna med ett belopp av från O till l millimeter. Åtminætone den ena av eönderdela ningeytan och baeytan innefattar ett elipmedel, vilket vanli~' gen utgöres av slipkorn av medelatorlek, då det under malning varande materialet utgöres av träflie. Med elipkorn av medel- etorlek avses en storlek av mellan 40 och 120, dansken genom- snittlig partikelstorlek av mellan nngefär 600 och ungefär 140- , mikrometer. Större partikeletorlekar, exempelvis upp till en «v partikeletorlek av ungefär 12 eller nngefärll/4 centimeter kan ¿ih begagnae,Slipmedlet kan utgörae av ett keramiskt materialf§'7 vilket kan väljaeÜf;ån den grupp, som består av kiseldiokidlf aluminiumoxid,ykiselkarbid, oirkoniumoxidfoch_volframkarnidÄajl Såsom tidigare nämnts_innefattar“åtfiínSteneQden¿ene,eÜfï Vsönderdelningsytan och basytan malningeekenor¿"§ef'ocÉ en ev] cLv. områ-A f -i-»afi .. 8102659-“3 6 skenorna har en längdaxel, vilken befinner sig i ett plan, som är ungefärligen vinkelrätt mot en cirkel hos skivan vid skärningen mellan längdaxeln och cirkeln. En cirkel hos skivan är varje cirkel, som ligger i skivans ytan och har sitt centrum vid skivans centrum. Ett annat sätt att ange oriente- ringen för malningsskenorna är, att varje skenas längdaxel är i huvudsak parallell med den närmaste diametern hos varje cirkel hos skivan. Själva skenan skjuter upp från ytan i ett plan, som är väsentligen vinkelrätt mot skivane rotetionsbåge; Då~skivan innefattar ett flertal plattor med stympade cirkulära sektorer bör en cirkel hon sektorn och en cirkel hos skivan betraktas vara identiska. _ Skivan innefattar i själva verket företrädesvis ett fler- tal plattor, som var och en innefattar en etympad eektor och har en eönderdelningeyta. Sönderdelningeytan delas företräees~ vie av en båge hos sektorns cirkel i intill varandra varande inre och yttre ytor. Den inre ytan är försedd med en serie därmed eammanbyggda malningeekenor, var och en av vilka har en längdaxel, som väsentligen är parallell med den närmaste dia- metern hoe sektorns cirkel i ett plan, som i huvudsak är vinkelrätt mot skivans rotationebåge såsom tiäigare beekrie vite, och vara yttre yta innefattar ett elipmeäel.

Uppfinningen innefattar en mekanisk malningeekiva för be- gagnande i en mekaniek skivraffinör såsom tidigare beekrlvite.

I allmänhet skjuter ekivanà malningsakenor upp till en höjd, som är lika med från en tiondedel till hälften av skivans tjocklek, Vanligen har, då akivan innefattar en eerie malningsplattor i form av en cirkulär sektor, sektorn en ytterkant i form av en 600 båge. Då plattan är åelaå i inre och yttre ytor såsom tidigare beskrivits har den yttre ytan företrädesvis ungefär 1,5 till ungefär 2,5 gånger äen inre ytans area. av Basytan kan innefatta en slipsteneyta eller en anära' roterbar skivas sönderdelningsyta. Då en anära roterbar skiva är anordnad, är ett organ även anordnat för att rotera den andra roterbara skivan i en riktning motsatt den första_roter~_ bara skivans rotation. Organet for att rotera åen andra gfi roterbara skivan kan utgöras av vilket som_helStål§mpligt¿' av» ,_ . 8lÛ2659-5 7 roterande organ, exempelvis en motor, som är direkt förbunden med en axel till den andra roterbara skivans centrum, eller en motor, som medelst annat lämpligt förbindande organ är för- bundet med skivan. A 2 Apparaten 10, se fig. 1, innefattar en första roterbar skiva 12, vilken är anbragt vid en stödplatta 14 medelst skruvar 16. Skivan 12 har en sönderdelningsyta 13, vilken är hårdare än det under malning varande materialet 20, En bas- ¿ platta 22 är anordnad och innefattar företrädesvis en andra skiva 24.Basplattan ligger nära samt är vänd mot sönderdel~ ningsytan 18 på skivan 12. Basytan 22 är på liknande sätt hår~ dare än det under malning varande materialet 20. Ytorna 18 och 22 är åtskilda längs åtminstone en del av ytorna med ett be» lopp av från O till l millimeter, företrädesvis nära skivor- nas 12 och 24 ytterkanter 26 respektive 28.

Organet.för att rotera skivan 12 innefattar ett organ för att rotera stödplattan 14, vid vilken skivan 12 är anbragt.

Stödplattan roteras medelst en axel 30, vilken är förbunden med en motor 32. Organet för att införa materialets 20 partik- lar mellan sönderdelningsytan 18 och basytan 22 innefattar en ficka 34, i vilken materialets 20 partiklar införee. Från fickan 34 faller materialet 20 på grund av tyngdkraften till ett ställe vid skivans 12 mitt. Rotationekraften bringar där- efter materialet 20 att förflyttas mellan eönderdelningsytan 22 och basytan 18, vid den föredragna utföringsformen innefattar sönderdelningsytan 18 malningaskenor 36, vilka bäst framgår av fig.2. Var och en av malningsskenorna 36 har en längdaxel i ett plan, som är i huvudsak vinkelrätt mot en cirkel hos skivan vid skärningen mellan axeln och cirkeln. En cirkel noe skivan är varje cirkel, som ligger i skivans plan och har sitt centrum vid skivans centrum. Skivan har företrädesvis även en nötande eller slipande yta 38, som företrädesvis befinner sig närmare skivans 12 ände 26 än malningsskenorna 36. 2 Basytan kan vid en alternativ utföringeform innefatta ytan hos en slipsten, vilken antingen kan vara stationär eller kan rotera. Såsom framgår av fig. 1 innefattar basytan 22 eön¥ derdelningsytan hos en andra roterbar skiva Ze, som är anbragti 8102659-3 8 vid en andra stödplatta 40. Organ är anordnat för att rotera den andra roterbara skivan 24 i en riktning motsatt riktningen för den första roterbara skivans l2 rotation. Organet innefattar en axel 42, som är förbunden med stödplattan 40 och med den andra skivans motor 44.

Företrädesvis innefattar var och“en av den första roter- bara skivan och den andra roterbara skivan ett flertal plattor 46, fig.2. Var och en av plattorna 46 innefattar en stympad cirkulär sektor med en sönderdelningsyta 18. Sönderdelnings- ytan är delad av bågen 37 hos sektorns cirkel i intill varand- ra varande inre och yttre ytor 48 respektive 50. Den inre ytan 48 är försedd med en serie därmed eammanbyggda malningeskenor 36, var och en av vilka har en längdaxel, som är i huvudsak parallell med den närmaste diametern 52 hos en cirkel hos sektorn 37 eller 39. Vidare ekjuter malningsekenan fram från sönderdelningsytan 18 i ett plan, som i huvudsak är vinkelrätt mot ekivans rotationebåge 54. Den yttre ytan 50 innefattar ett slipmedel.

Särskilt då materialet 20 utgöres av träflie är ett organ anordnat för att höja temperaturen hoe det under malning varande materialet till en temperatur av från över 100 till ungefär l70°C. Då vatten är närvarande är ett organ även anordnat för att försätta omgivnignen kring det under malning varande materialet under ett absolut tryck av från ungefär 1,2 till ungefär 8 kilopond per kvadratcentimeter. Då materialet utgöres av vatten innehållande trä, vid en koncentration av företrädesvis från ungefär 35 till ungefär 75 viktsprocent, kräves tryck för förhindrandê av att önskat vatten avgår vid temperaturer över IOOOC. Vidare anordnas företrädesvis ett organ för att öka träets vatteninnehåll före eller under mal- ningen. Såsom framgår av fig. l innefattar organet för att' försätta omgivningen kring träet under tryck, höjande av det under malning varande materialets temperatur från över lOO till cirka l70°C och organet för ökande av vatteninnehållet i träet ett organ för tillförande till träet av ånga under tryck, som antingen kan vara ånga, som bildas under träete sönderdelning genom friktionsvärmet eller ånga, som tillföree_ från en yttre källa genom en ledning 56. Då allt för mycket aan-af, . 8iÛ2659“3 9 ånga bildas under eönderdelningen, kan ledningen 56 bortföra 'överskottsångan_från apparaten. Fickan 34 tillelutes medelst ett lock se för bevarande av det önskade trycket under sönaer~ delningen. Om så önskas kan ekivhöljete 62 inre 60 även försättas under tryck red ånga eller på annat sätt.

Träflis eller annat malt material avlägsnas från höljets 62 inre 60 på lämpligt sätt, exempelvis genom sköljning, eller då en fast produkt bildas genom ett fast överföringsorgan, exempelvis en matningeskruv (icke visad).

Följande exempel belyser uppfinningen men får icke upp- fattas eåsom begränsande denna. Om inget annat anges avses med angivna andelar viktsandelar.

Exemgel Flis av "routhern pine" omvandlas till termomekaniek massa vid en jämförelse mellan effektiviteten hon konvention- nellfl plattor med malningeekenor och skivor enligt uppfinning- en med en slipande yta i ett företa raffineringeeteg under tryck. En tvåstegeproeeee tillämpas, varvid i det andra steget endast konventionella plattor begagnae vid atmoefärtryck. I det företa steget begagnas en under tryck varande dubbelskiv- raffinör med en utformning liknande den i fig. l visade. Slip- ekivor begagnae i en ekivraffinör och har en utformning liknande den i fig. 2 visade. På utsidan är volframkarbidelip- korn av en genomsnittlig partikeletorlek av ungefär 36 mean termiekt bundna, vilket ger en elipande eller nötande yta.

Raffinören arbetar i det företa eteget med en produktionehaa~ tighet av 8 till 10 ton lufttorrt material per dygn vid en effekt av 140 hästkrafter av en tillgänglig effekt av 600 hästkrafter. Båda företastega~körningarna utföres med våt flie (55% fasta ämnen) under ett tryck av 3 kilopond per kvadratf centimeter, varvid tre minuters uppehålletid i ekivrafrinören tillåtes. Maskinene hastignet är l2Q0 varv/minut. För jäm_ förelsens skull anbringas lika effekt i motsvarande steg.

Temperaturen vid raffineringen är mellan ungefär l2Q ocn unge- fär l30°C. Tabell 1 ger typieka_egenskaper hos denfframetallf. da massan med begagnande av konventionella respektive elipnnde". plattor. Såsom framgår av tabell l har vid avsevärt lägre ¿flf " faan; .

V 8102659~3 10 effekt massa, som framställts med begagnande av slipande skivor, egenskaper liknande egenskaperna hos massa, som erhål- lits med begagnande av konventionella skivraffinörplattor.

Egenskaper hos mald massa, som framställts av "eouthern pine" med konventionella och slípande skivor.

Första stegets skivor Konventionella Slifiande (under tryck) Å Andra stegets skivor Konventionella Konventio- (atmoafärtryck) nella Totala antalet hästkrafte- dygn per lufttorrt ton vid det första steget 105,6 ~ 87,5 Kanadensisk standard- malningstillstånd, ml 94 92 Medeldeneitet cma/g 3,0 2,8 Sprängfaktor 14,6 l5,0_ Slitlängd, m 3250 3400 Rivfaktor 90 85 .

¿ Töjning, % 2,7 2,2 Vithet, % 52,8 4 53,5 Spridningskoefficient, , m2/kg - 52,9 ' 51,7

Claims (14)

81Û2659~3 ll PATENTKRAV

1. l. Mekanisk malningsskiva (12) för användning i en mekanisk skivraffinör för malning av ett material (20), som är fast vid malningstemperaturen, k ä n ne t e c k n a d) v av att skivan (12) innefattar ett flertal stympade»cirkelsektorformade plat- tor (46), som tillsammans bildar en slipande sönderdelande yta (12) och som var och en av en storcirkelbåge (47) är indelad i en yttre (50) och en' inre (48) yta, vilken yttre yta innefat- tar ett slipmedel och vilken inre yta (48) uppvisar en serie malningsskenor (36), vilkas respektive längdaxel är väsentli- gen parallell med sektorcirkelns närmaste diameter (52).

2. Mekanisk -malningsskiva enligt krav l, k ä n n e t e c k- n a d av att slipmedlet har en genomsnittlig partikelstorlek av mellan 140 mikrometer och l/4 centimeter.

3. Mekanisk malningsskiva enligt patentkrav 2, k ä n n e- t e c k n a d av att malningsskenorna (36) skjuter upp till en höjd, som är lika med från en tiondel till hälften av en plattas (46) tjocklek.

4. Mekanisk malningsskiva enligt krav 3, k ä n n e t e c k~ n a d av att sektorn upptar en vinkel på 60°.

5. Mekanisk malningsskiva enligt patentkravet 4, k ä n n e- t e c k n a d av att den yttre ytans (50) area är från 1,5 till 2,5 gånger den inre ytans area.

6. Mekanisk malningsskiva enligt patentkravet 3, k ä n n s~ t e cltrna d av att slipmedlet utgöres av ett keramiskt ma« terial, tlex. kiseldioxid, alumininmokid, kiselkarbid, cirko~ niumoxid, volframkarbid.

7. Mekanisk malningsskiva enligt krav 6, k ä n n ete c k- n a d av att slipmedlet har en kornstorlek av mellan ungefär 4ø øch_i2o. i M' “ t'

8. Användning av malningsskivan enligt krav l'i en apparat) om _ vwauncfwr-aama«uzsnßm~ßw=.wn,_i. . v-w --~-- __» .WW ..._____ ., . _ 8)Ü2659-3 12 för mekanisk malning av ett material, vilket är fast vid malningstemperaturen, k ä n n e t e c k n a d av en basyta (22) som befinner sig på ett avstånd av från 0 till 1 milli- meter från den sönderdelande ytan (18) och som är vänd mot denna) samt ett organ (30, 32) för att bringa skivan att rotera och ett organ (34) för tillförande av partiklar av nämnda material (20) mellan den aönderdelande ytan (18) och basytan (22).

9. Användning enligt krav 8 av malningsskivan enligt krav 1, varvid baeytan (22) innefattar ytan av en slipsten.

10. Användning enligt krav 9 av malningsskivan enligt krav l, varvid basytan (22) innefattar en andra roterbar skiva (24) sonuär.uppbyggd på samma sätt som skivan enligt kravet l.

11. ll. Användning enligt krav 10 av malningeakivan enligt krav l, varvid apparaten ytterligare innefattar organ (42, 44) för att bringa den andra roterbara skivan (24) att rotera i en riktning motsatt den företa roterbara skivans (12) rotation.

12. Användning enligt krav ll av malningeskivan enligt krav 1, varvid apparaten ytterligae innefattar ett organ(62) för att höja det under malning varande materialets temperatur till från över 1oo°c till omkring 17o°c.

13. Användning enligt krav 12 av malningsnkivan enligt krav 1, varvid apparaten ytterligare innefattar ett organ (58, 60) för att försätta omgivningen kring det under malning varande materialet under ett absolut tryck av från ungefär 120 kPa :iii ungefär 780 tva. "

14. Användning enligt krav 13 av malningaekivan enligt krav 1, varvid materialet är träflie och varvid ett organ (56) finns anordnat för att öka träets vatteninnehåll samt varvid) sistnämnda organ (56), organet (62) för att höja temperaturen_gfM och organen (58, 60) för att försätta omgivningen under tryck «,~Ü àtminatone delvie ingår i ett organ (62) som omsluter Eileen c' med ånga under tryck.