SE537929C2 - Raffinöranordning och ett förfarande för raffinering av cellulosamaterial - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Foreliggande uppfinning avser ett raffinorskivsegment (1) for en raffinorapparat (30) av skivtyp, som ar anpassad att mala ett mattat, cellulosahaltigt material (M) i en malspalt (17), som definieras av motstaende skivor (20) under anvandning av appraten (30), varvid materialet fOrflyttas fran en inloppsOppning (21) hos raffinoren i riktning mot en yttre kant (7) hos segmentet (1). Den yttre kanten (7) av segmentet (1) innefattar ett barriararrangemang (15) for att Oka trycket i malspalten (17) kir att kvarhalla den flytande fasen ut till namnda yttre kant (7). Foreliggande uppfinning avser aven ett forfarande for malning av ett mattat, cellulosahaltigt material (M) i en malspalt (17) definierad av tv5 motstaende skivor (20) hos ett skivarrangemang

Description

Raffinoranordning och ett forfarande for raffinering av cellulosamaterial TEKNISKT OMRADE FOreliggande uppfinning avser en raffinorapparat definierad av patentkravets 1 ingress. Uppfinningen avser ocksa ett forfarande far raffinering av ett mattat cellulosamaterial enligt patentkrav 6.

Uppfinningen avser i forsta hand papperstillverkningsindustrin och raffinortillverkare sarskilt.

Uppfinningen avser aven raffinorer per se och massaproducerande enheter. Den kan 5N/en avse tillverkning av spanskivor etc. Den avser 5N/en forsknings-och utvecklingsprojekt, sarskilt i syfte att forbattra energieffektivitet vid anlaggningar avsedda for termomekanisk massa TMP eller liknande. Emellertid är foreliggande uppfinning inte begransad till dessa omrAden, utan 5N/en andra styrsystem for malprocesser.

BAKGRUNDSTEKNIK Det har gjorts flera forsok att forbattra effektiviteten vid malning av cellulosafibermaterial for att tillverka en hogkvalitativ massa for exempelvis pappersindustrin. Pappersindustrin anvandande raffinorer har intresse av att spara energi och det finns en onskan att balansera energiforbrukning och raffineringsprocessen for cellulosafibermaterialet p5 ett optimalt satt.

US 6 607 153 beskriver ett angraffineringssystem innefattande ett flertal bommar och spar for raffinering av ett lignocellulosahaltigt material. Bommarna är anordnade i ett sarskilt monster for att bilda en vag for upptagning och vidarebefordran av anga, som alstras under raffineringen. Barriarer är placerade i spat-en vid lampliga positioner for att fordroja forflyttningen av det lignocellulosahaltiga materialet. Systemet enligt denna kanda teknik tillhandahaller en trycktopp som racier i mittsektionen sett i radiell riktning hos segmenten, varvid 5ngan strommar radiellt i riktning utal fr5 n utsidan av namnda trycktopp och radiellt i riktning in5t (bak5t) innanfor namnda trycktopp, det vill saga mot materialets matningsriktning.

Tidigare kanda raffineringssystem har hog energiforbrukning och flodet av cellulosamaterial som skall malas är ganska I5ngsamt och inte effektivt. Kvaliteten p5 den erhallna massan är ofta inte densamma kir en produktionscykel som for en annan och raffiniirskivsegmenten maste bytas ut ganska ofta p5 grund av hag forslitning av malbommarna hos segmenten.

Det finns ett behov av att forbattra nuvarande raffineringssystem och raffinorer. Den foreliggande uppfinningen är tillhandahallen for att spara energi vid raffineringsforfaranden och for att spara tid vid produktion av exempelvis papper. Den foreliggande uppfinningen är ocks5 tillhandahallen for att minimera underhall av och servicekostnad for raffinorer. Uppfinningen är ocksa tillhandahallen for att forbattra massakvalitet med en adekvat och jam kvalitet i produktionen. 1 Uppfinningen är tillhandahallen for att losa ett problem definierat av de bifogade sjalvstandiga patentkraven och relaterat till det tekniska omradet.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Detta har uppnatts genom en raffinOrapparat sasom definieras i inledningen och kannetecknas av sardragen hos patentkravets 1 kannetecknande del.

Pa sa vis astadkommes en raffinor for kostnadseffektiv anvandning genom att minska energiforbrukningen med hjalp av en angexplosion-process under det att en forbattrad och jamn kvalitet pa biomassa for produktion av exempelvis papper erhalls. Med hjalp av en sadan "massa-explosion" av mattat - med vatska, exempelvis rent vatten — cellulosahaltigt material (och som mals av skivorna), astadkommes en plotslig forangning av vatskan inrymd i mellanrummen (porema) hos det cellulosahaltiga materialet. Saledes kan noteras en "explosion" av materialet nar det matas ut fran malspalten och matas ut forbi den yttre kanten till den yttre miljon, det vill saga -Fran HUE') med Mgt tryck till miljo med lagre tryck. Med hjalp av miljon med Mgt tryck i malspalten, vilket hoga tryck okas medelst barriararrangemanget och bibehalls ut till den yttre kanten hos skivarrangemanget (innefattande minst tva malskivor), kan den trycksatta vatskan hos det mattade cellulosahaltiga materialet bibehallas I vatskefas hela vagen ut till den yttre kanten i malspalten. Med hjalp av det astadkomna hoga trycket i malspalten, kan kokpunkten for vattnet (rent vatten eller vatten blandat med kemikalier eller annat) hos materialet hojas i jamforelse med traditionella raffinorer. Detta innebar en kokpunkt (angpunkt) vid relativt hog temperatur, varvid astadkommes en extremt kostnadseffektiv raffineringsprocess for massan i malspalten. Raffinorskivan kombineras med andra raffinorskivor och monteras pa raffinorskivorna for att na en optimal malning. Malningsbommarna hos respektive skivsegment är orienterade pa ett sadant satt att en pumpning av det mattade cellulosamaterialet uppnas med drivning av materialet i radiell riktning och/eller i riktning mot den yttre kanten. Samtidigt tvingar aven centrifugalkraften, som uppnas genom rotationen av atminstone den ena skivan, det uppvarmda mattade cellulosamaterialet (vattnet är i flytande fas) i riktning mot den yttre kanten. Med hjalp av barriararrangemanget anordnat vid ett begransat omrade av skivans yttre kant, och med hjalp av raffinOrskivornas pumpverkan, centrifugalkraften och den hoga kokpunkten hos vatskan hos materialet till foljd av det skapade hoga trycket, styrs vaporationen att ske vid den yttre kanten i skivarrangemangets omkrets. Vaporationen utfors saledes i ett steg bringande det malda fibermaterialet fran Mgt tryck till lagt tryck utanfor malspalten och barriararrangemanget darigenom astadkommande ovan omnamnda "massa-explosion". Vid den plotsliga utmatningen av blandningen med material/vatten/anga fran malspalten, kommer vattnet som är inrymt i mellanrummen hos det cellulosahaltiga materialet att omvandlas till anga, och pa sa satt astadkommes den nodvandiga energin for att producera en hogkvalitativ "fluffig" massa lamplig for exempelvis papperstillverkning. Vaporationen definieras h5ri sasom forandring av ett flytande eller fast 5mne till en gas eller anga.

Cellulosamaterialet matas fran raffinorskivans centrala inloppsoppning till malspalten med hjalp av ett pumparrangemang (exempelvis en skruvpump med en skruv roterande i en cylinderformig urtagning for fOrflyttning av materialet langs skruvens axel i riktning mot malspalten) som star i forbindelse med inloppsOppningen. Det cellulosahaltiga materialet 2 som matas tjanstgor sasom en "plugg" och uppvisar en tatande funktionalitet och till och med tillhandahaller att trycket i malspalten akar.

Det är lampligt att tillhandahalla en justerbar spaltsensor (AGS) kir detektering av storleken pa malspalten. Den kan med fordel monteras i skivsegmentet nargransande den yttre kanten hos skivan. Naturligtvis är aven andra positioner mojliga for matning av malspalten. Det är lampligt att anvanda en AGS av den typ som beskrivs i WO 2005/083408.

Det är lampligt att styra angpunkten att vara nargransande (positionerad fore, det vill saga uppstroms barriararrangemang) den yttre kanten i malspalten. Det vill saga, under anvandning av raffinoren är det lampligt att styra raffinorens prestanda utifran detekterad fiberkoncentration. Detta kan goras genom att korrelera inflodet av vattenmangd i malspalten. Eft satt aft detektera positionen av angpunkten är att anvanda ett system som beskrivs i den svenska patentansokan SE 1351299-1. En sadan kontinuerlig matning av angpunkten kommer att bidra till en forbattrad produktion med hjalp av raffinorapparaten beskriven hari.

Lampligen innefattar barriararrangemanget ett kontinuerligt lateralt barriarelement.

Pa sa satt uppnas en optimal avtatning av malspalten. Eftersom skivan per se som uppbar segmenten är nagot fjadrande, kommer i handelse av overtryck skivan att frigora trycket automatiskt. Darigenom astadkommes overbelastningsfunktionalitet for sakerhet.

Foretradesvis är hojden pa barriararrangemanget, inrattat sasom en cirkelformig born pa malytan hos skivan efter segmentens montering, densamma som hojden pa malbommarna.

Alternativt stracker sig barriararrangemanget langs den yttersta kanten av segmentet och är vant mot den motstaende skivan.

Pa sa sail behover endast en av skivorna vara forsedd med ett barriararrangemang varvid arida uppnas det hogre trycket och en val definierad vaporationspunkt vid den yttre kanten hos skivorna.

Foretradesvis innefattar sparrarrangemanget en lateral barriarbom uppvisande en invandig sida som är vand mot inloppsoppningen hos raffinoren.

Lampligen innefattar barriarbommen ocksa en ovre sida som stracker sig i samma plan som malbommarnas ovre sidor. Detta framjar kostnadseffektivt bryning och slipning av segmentet, emedan en slipapparat med enkel hantering kan forflyttas Over malbommarna och barriarbommen vid slipning.

Foretradesvis innefattar barriararrangemanget eft flertal barriarbommar anordnade vid den yttre kanten hos segmentet.

Lampligen uppvisar barriarbommen en utvandig sida motstaende den invandiga sidan hos barriarbommen, vilken utvandiga sida foretradesvis aven ar jamn med den yttre sidokanten pa skivan och segmentkantsidorna. 3 Foretradesvis är barriararrangemanget vant mot avslutningar hos kanaler bildade av malbommar hos segmentet.

P5 sa satt kan det uppbyggda trycket uppnas med hjalp av pumpningseffekten astadkommen medelst malningsbommarna och centrifugalkrafterna och kan forflyttas ut till en val definierad position vid den yttre kanten hos skivan (det vill saga hos segmentet) och barriararrangemanget. Materialet mals av de motstaende malbommarna hos respektive skiva som rot- sig i relativ rorelse i forhallande till varandra och materialet som mals drivs i en riktning mot den yttre kanten has skivan (det vill saga has respektive segment) i namnda kanaler has segmenten.

Detta har 5N/en uppn5tts genom en raffinorapparat kannetecknad av de i den kannetecknande delen av krav 5 angivna sardragen.

Darigenom kan effekten minskas for malning av materialet och energi som behovs for processen kan vara mindre On for nuvarande raffinorer, under det att en hogkvalitativ massa for exempelvis papper astadkommes. Detta uppnas genom anvandning av barriararrangemanget hos den yttre kanten has skivoma och genom att astadkomma en sa kallad "masonit-effekt", det vill saga en plotslig forangning av vatskan inrymd i mellanrum (porer) has det cellulosahaltiga materialet.

P0 s5 satt uppn5s en kostnadseffektiv raffinorapparat. Med hjalp av miljon med det hoga trycket i malspalten s5 kan kokpunkten has materialets vatten (rent vatten eller vatten blandat med kemikalier eller annat) hojas jamfort med traditionella raffinorer. Detta innebar en kokpunkt vid relativt hog temperatur, och darmed astadkommes en extremt kostnadseffektiv raffineringsprocess av massan i malspalten. Malbommarna has respektive skivsegment Or orienterade p0 ett sadant satt att en pumpning av det mattade cellulosahaltiga materialet uppnas for drivning av materialet i radiell riktning och/eller i riktning mot den yttre kanten. Samtidigt tvingar aven centrifugalkraften, som uppnas genom rotationen av atminstone den ena skivan, det uppvarmda mattade cellulosamaterialet i riktning mot den yttre kanten. Med hjalp av barriararrangemanget anordnat vid ett begransat omrade av skivans yttre kant, och med hjalp av raffinorskivornas pumpverkan, centrifugalkraften och den hoga kokpunkten has vatskan has materialet vid den yttre kanten, styrs vaporationen att ske vid ett val definierat omrade has den yttre kanten has raffinoren. Darigenom verkar inga krafter p0 materialet i riktning bakat mot inloppsoppningen. Vid den plotsliga utmatningen av blandningen med material/vatten/anga fran malspalten, kommer vattnet som är inrymt i mellanrummen has det cellulosahaltiga materialet att omvandlas till anga, och pa sa satt astadkommes den nodvandiga energin for att producera en hogkvalitativ massa lamplig for exempelvis papperstillverkning. Det cellulosahaltiga materialet som matas genom inloppsoppningen tjanstgor s5som en "plugg" och uppvisar en tatande funktionalitet och till och med tillhandahaller att trycket i malspalten Okar. Den foreliggande raffinoren driver 5N/en materialet med hjalp av pumpverkan astadkommen medelst malbommarna i hoge grad an kanda raffinorer. Pumpverkan hos de foreliggande skivorna astadkommer en sa kallad "matning" av materialet fran inloppsoppningen i riktning mot den yttre kanten.

P0 sa satt uppnas Oven att alla kvalitetsparametrar hos det malda materialet forbattras. Det vill 4 saga, takten for torkning av massan fran vatten ar hog, vilket ytterligare forbattrar effektiviteten hos raffinoren. Genom att flytta angpunkten for vattnet till den yttre kanten hos skivorna, vid vilken position trycket faller till lagre tryck, garanteras att ingen onodig forflyttning fram och tillbaka (i radiell riktning) av angpunkten sker i den foreliggande malspalten. Sadan rorelse maste annars enligt kand teknik motverkas genom att addera eller minska vatten till materialet. Till exempel, om materialet uppvisar en brist p5 vatten behovs det en mycket hog effekt for att mala materialet. Genom den foreliggande valdefinierade 5ngpunkten som är positionerad till den yttre kanten uppnas en jamn kvalitet och jamn produktion med farre fluktuationer i produktionen. Eftersom det inte langre finns flagon anledning langre att avsmalna skivorna mot varandra, kommer de foreliggande skivsegmenten att uppvisa langre livslangd eftersom inget slitage uppstar orsakat av avsmalnande justeringar av skivorna.

Med hjalp av de foreliggande forbattringarna har energiforbrukningen reduceras extremt mycket i jamforelse med kanda raffinorer, eftersom papperstillverkning i dag kraver mycket energi. Den foreliggande raffinoren framjar saledes anvandning inom "gron teknik".

FOretradesvis stracker sig barriararrangemanget kontinuerligt langs den yttre kanten.

Pa sa satt uppnas en andamalsenlig avtatning av malspalten, under det att barriararrangemanget (born) bildar en smal oppning (slits) och motsatta positioner (med eller utan sparrarrangemang).

Lampligen innefattar skivarrangemanget en uppsattning raffinorskivsegment forsedda med namnda barriararrangemang.

P5 s5 satt tillhandah5lls en strypning av genomflodet av material ut till den i omkretsriktning strackande sig kanten hos raffinorskivarrangemanget. Denna strypning innebar att ett hogt tryck raider hela vagen ut till den yttre kanten for att halla kokpunkten vid den yttre kanten fore det att materialet "exploderar" fran malspalten och den yttre kanten till den yttre miljon, det vill saga fran en miljo med hogt tryck till en miljo med lagre tryck. Vid en sac:Ian plotslig forangning av vatskan inrymd i mellanrummen (porer) hos det cellulosahaltiga materialet uppnas den ovan namnda "massa-explosionen". Utmatningen av blandningen med material/vatten/anga till det lagre trycket innebar att vattnet inrymt i mellanrummen hos det cellulosahaltiga materialetet kommer att omvandlas till anga, vilket ger den nodvandiga energin for att producera en "fluffig" massa lamplig for till exempel papperstillverkning.

Foretradesvis innefattar skivarrangemanget malbommar som är orienterade relativt varandra och relativt raffinorens inloppsoppning p5 ett sadant satt att en adderad pumpverkan driver materialet i riktning mot den yttre kanten vid rotation av 5tminstone en skiva.

Malbommarna hos respektive skivsegment är orienterade p5 ett s5dant satt att en pumpning av det manacle cellulosahaltiga materialet uppnas drivande materialet i radiell riktning och/eller i riktning mot den yttre kanten. Skivarrangemanget kan saledes innefatta skivor, som var och en innefattar malbommar, vilka skivor som nar de roterar relativt varandra (bara ena som roterar eller bagge) fungerar som en radialpump eller centrifugalpump.

Lampligen är barriararrangemanget bildat av malbommars andar som avslutas vid det perifera or-mac:let hos den yttre kanten.

P5 sa satt uppnas att malkanterna has malbommarna kan anvandas p5 ett optimalt satt hela "vagen ut".

Foretradesvis innefattar de motsatta skivorna ornsesidiga, kompletterande barriarbommar for att aka namnda tryck.

Genom att anvanda samma konfiguration for bagge skivorna, kan raffinorskivsegmenten tillverkas med identiska monster och barriararrangemang for montering pa bagge skivorna.

Det är kostnadseffektivt, bade for aft producera segmenten och for underh5lloch service vid anlaggningen, eftersom segmenten d5 är identiska for effektiv hantering.

Detta har aven 5stadkommits genom forfarandet kannetecknat av de i patentkrav 6 angivna stegen.

P5 da satt uppnas hag hastighet (hog genomstromningshastighet av material jamfOrt med kanda raffinorer) for material aft passera malspalten tack vare namnda pumpverkan. P5 sa satt uppnas en hog pumpeffekt. For att spara energi kraver maleffekten likasa mindre energi eftersom "masonit"-effekten kommer aft tillhandahalla en hogkvalitativ pappersmassa. Aldre ' Foretradesvis är malbommarna orienterade relativt varandra och relativt raffinorens inloppsOppning p5 ett sadant satt att den radiella pumpverkan driver materialet i riktning mot den yttre kanten.

Lampligen adderas forfarandet steget med att justera bredden pa malspalten on-line med hjalp av en styrenhet associerad med ett AGS-system, till exempel av den typ som beskrivs i WO 2005/083408.

Alternativt är styrenheten ocks5 associerad med en temperatur/konduktans-detekterande sensor som exempelvis beskrivs i SE 1351299-1 for att styra vattentillforseln till materialet, varvid kokpunkten (5ngpunkten) kan styras aft positioneras i det val definierade omr5det som Astadkommes genom barriararrangemanget.

Foretradesvis är avtatningen av inloppsoppningen astadkommen genom matnings-steget att forflytta materialet genom inloppsoppningen, varvid materialet i inloppsoppningen likas5 fungerar sasom en plugg.

P5 sa satt kan det hoga trycket bibehallas i malspalten och forflyttningen av materialet och vatskan garanteras i riktning mot den yttre kanten och hogsta punkten for tryck tvingas ut till den yttre kanten och barriararrangemanget. 6 Lamp!igen styrs steget att exponera materialet med hjalp av en styrenhet som är kopplad till en spaltsensor och/eller materialblandnings-detektor och/eller skivrotationmatningsanordning och/eller spalttryck-detekteringsorgan.

Foretradesvis är utsidan av den yttre kanten anordnad i ett hus, som inrymmer skivarrangemanget.

Pa sa satt kan det med hog och fin kvalitet erhallna massamaterialet uppsamlas utanfor skivarrangemanget och transporteras till en uppsamlingsstation for vidare transport till exempelvis en papperstillverkningsanlaggning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Foreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas med hjalp av exempel med hanvisningar till de bifogade schematiska ritningarna, pa vilka: Figur 1 illustrerar ett raffinorskivsegment enligt en aspekt av uppfinningen; Figurer 2a-2b illustrerar en sektion av skivan i FIG. 1; Figurer 3a-3e illustrerar olika aspekter av barriararrangemang; Figurer 4a-4b illustrerar en raffinorskivas invandiga yta med malbommar orienterade i ett monster framjande en pumpverkan; Figurer 5a-5b illustrerar ett raffinorskivsegment enligt en aspekt; Figurer 6a-6e illustrerar olika aspekter av raffinorskivsegment; Figurer 7a-7b illustrerar en raffinor enligt en aspekt av uppfinningen; Figur 8 illustrerar en temperaturprofil sett i riktning fran inloppsoppningen till den yttre kanten enligt en aspekt; Figurer 9a-9b illustrerar en tryckprofil enligt kand teknik och en tryckprofil som racier enligt en aspekt av uppfinningen; Figur 10 illustrerar en raffinor utifran en metod att mala ett cellulosahaltigt material enligt en aspekt av foreliggande uppfinning; Figur 11 illustrerar en sektion av malspalten for malning av det cellulosahaltiga materialet under hogt tryck och forangning av vatskan inrymd i materialets porer "exploderar" materialet till en hOgkvalitativ massa kir anvandning vid kostnadseffektiv tillverkningen av 'Dapper; och Figurer 12a-12b illustrerar i flodesscheman olika aspekter av olika metoder for foradling av det cellulosahaltiga materialet.

DETALJERAD BESKRIVNING I det foljande kommer ut-foringsformer av foreliggande uppfinning att beskrivas i detalj med hanvisning till de bifogade ritningarna, varvid for tydlighetens skull och forstaelse av uppfinningen vissa detaljer utan flagon betydelse har tagits bort fran ritningarna.

Fig. 1 illustrerar ett raffinorskivsegment 1 och visar dess invandiga sida innefattande ett monster av malbommar 3. Raffinorskivsegmentet 1 anordnas tillsammans med andra 7 raffinorskivsegment 1 pa en forsta (rotor) och andra (stator) raffinorskiva. Raffinorskivsegmentet 1 monterat pa raffinOrskivorna utgor en viktig komponent hos en apparat av raffinortyp med skivor (ej visad, se till exempel Fig. 10), som är anordnad att mala ett mattat, cellulosahaltigt material i en malspalt (ej visad) som definieras av de motstaende skivorna under anvandning av apparaten, varvid det mattade, cellulosahaltiga materialet forflyttas fran en inloppsoppning hos raffinoren hos till exempel statorn, i riktning mot en yttre kant hos raffinorskivsegmentet. Malbommarna 3 är tjockare vid inre kant 5 jamfort med den yttre kanten 7 hos raffinorskivsegmentet. Malbommarna 3 bildar kanaler 9 daremellan. Malbommarna 3 uppvisar skarpa kanter vanda mot flodet av det cellulosahaltiga materialet f6r malning. Den relativa rorelsen av skivorna, i detta fall är endast den f6rsta i rorelse (rotor) och den motstaende skivan stationar, kommer att orsaka en pumpande kraft for drivning av materialet fran en inloppsoppning hos den andra skivan i riktning mot den yttre kanten hos skivarrangemanget. Malbommarna 3 Or orienterade relativt varandra och relativt inloppsoppningen hos raffinoren pa ett sadant satt att en extra pumpverkan driver materialet i riktning mot den yttre kanten 7 vid rotation av atminstone ena skivan. Enligt denna utforingsform Or malbommarna 3 snedstallda relativt den radiella riktningen (definierad sasom en radiell linje RL som stracker sig med det kortaste avstandet fran centrum till perimetern PM). De fiesta av de snedstallda malbommarna 3 stracker sig pa ett sadant satt att deras inre andar 11, som är narmast skivans centrum, Or belagna intill den radiella linjen RL och de motstaende yttre andarna 12 hos respektive malbom 3 (det viii saga narmast den yttre kanten 7) Or vanda mot en barriarbom 15 pa ett avstand d fran den radiella linjen RL i en riktning motsatt den relativa rotationen P hos skivorna. Den yttre kanten 7 hos raffinorskivsegmentet 1 innefattar saledes ett barriararrangemang 15 (i Figur 1 bildat sasom ett kontinuerligt sidostallt krokt bomorgan) for att oka trycket mellan skivorna 20 (se exempelvis Fig. 7b) for att halla den flytande fasen ut till namnda yttre kant 7.

Fig. 2a-2b illustrerar en sektion X av skivan i Fig. 1. Fig. 2a visar de yttre andarna 12 hos nagra malbommar 3. Enligt denna utforingsform avslutas malbommarna 3 med ett avstand fran den sidostallda barriarbommen 15'. Hinder 18 Or arrangerade mellan malbommarna 3 for att tvinga materialet som Or i rOrelse att klattra over de skarpa kanterna hos barriarbommarna 3. Hindren 18 Or positionerade i de olika kanalerna 9 pa oregelbundna positioner relativt varandra. Fig. 2b illustrerar ett tvarsnitt AA av barriarbommen 15'.

Fig. 3a-3f illustrerar olika aspekter av barriararrangemang 15. Fig. 3a visar en aspekt dar ett tryckavlastningsventilkroppsarrangemang 15" Or en del av barriararrangemanget 15.

Ventilkroppsarrangemanget innefattar ett flertal sparrar, vilka var och kan tryckas in i ett respektive spar hos skivan. Ett fjaderelement pressar respektive kropp i lage f6r strypning av flodet av uppvarmt, mattat material ut fran malspalten, vilket pa sa satt okar trycket for att uppna en hog angpunkt och for att positionera angpunkten till den yttre kanten innan (sett i en riktning uppstroms) barriararrangemanget 15 med hjalp av en pumpverkan, exempelvis av den typ som beskrivits ovan. Fig. 3b illustrerar en aspekt av ett barriararrangemang 15 visat i tvarsnitt. Barriarbommarna Or vanda mot avslutningar hos kanaler 9 bildade av malningsbommar 3 hos segmentet 1. Fig. 3c illustrerar en aspekt av ett barriararrangemang 15 visat i tvarsnitt. Endast en av raffinorskivoma innefattar barriararrangemanget 15, under det att fortfarande uppnas namnda okade tryck i malspalten 17. Fig. 3d illustrerar en aspekt av ett barriararrangemang 15 visat i tvarsnitt. Barriarbommen 15" stracker sig langs den yttersta kanten hos segmentet 1 och Or vand mot den motsatta skivan och malbommarna 3 Or forbundna med barriarbommen 15" och bildar saledes en skarp kant for malning hela 8 vagen ut till den yttre kanten 7. Fig. 3e illustrerar en aspekt av ett barriararrangemang 15 visat i tvarsnitt, van i de motstaende barriarbommarna 15" som är vanda mot varandra bildar en smal slits uppvisande U-form i tvarsnitt. De motstaende skivorna best& saledes av inbordes kompletterande barriarbommar 15" okande trycket ytterligare.

Fig. 4a illustrerar en invandig sida hos en raffinorskiva 20 uppvisande malbommar 3 orienterade i ett monster som framjar en pumpverkan for drivning av upphettat, mattat cellulosahaltigt material i en riktning mot den yttre kanten 7 fran inloppsoppningen 21. Skivarrangemanget 20 innefattar en uppsattning av raffinorskivsegment 1 forsedda med barriarbommarna 15. Den adderade pumpverkan driver materialet i riktning mot den yttre kanten 7 under rotation av 5tminstone en skiva 20. Med hjalp av pumpverkan som tvingar materialet M i riktning mot den yttre kanten 7, och centrifugalkraften som tvingar materialet (vattnet Or i flytande fas) i radiell riktning, kommer varme och tryck aft okas. Materialet kommer p0 sa satt att uppvisa alla kvalitetsparametrar. Saledes kommer det finaste materialet vara nara den yttre kanten 7. Enligt en aspekt av uppfinningen och med hjalp av barriaren 15 anordnad vid ett perifert omr5de has skivans yttre kant 7 okande trycket; namnda pumpverkan; centrifugalkraften; och iv) den producerade varmen; kommer Mgt tryck att uppnas som framjar for en hog angpunkt (kokpunkt) has vatskan inrymd i materialet M. Angpunkten Or belagen nargransande (fOre, det vill saga uppstrOms barriararrangemanget 15) den yttre kanten 7 i malspalten. RaffinOrens prestation styrs fran detekterad fiberkoncentration. Detta gars genom att korrelera inflodet av mangden vatten i malspalten 17. Positionen for angpunkten detekteras med hjalp av ett materialkoncentrationdetekteringssystem som mater angpunkten. Positionen for koncentrationsdetektorn 25 Or nargransande den yttre kanten (det vill saga dar den faktiska angpunkten Or aktuell). En justerbar gapsensor 27 (AGS) Or anordnad for detektering av storleken p0 spaltbredden has malspalten 17, varvid AGS-sensorn 27 Or monterad i skivan 20. AGS-sensorn Or monterad i narheten av den yttre kanten 7 has skivan 20. Fig. 4b visar de bagge raffinorskivorna 20 hos raffinoren 30 i en vy fr5n sidan. Det mattade, cellulosahaltiga materialet (mattat med vatten och alternativt Oven adderat med lampliga kemiskt-tekniska foreningar) pressas genom inloppsoppningen 21 in i malspalten. Vattnet som uppfyller porerna has det cellulosahaltiga materialet kommer att vara i flytande form under hog temperatur tack vare det hoga trycket hela vagen ut till den yttre kanten hos skivarrangemanget. Steget att tvinga det malda, cellulosahaltiga materialet fran hogt tryck till lagt tryck, under det att materialet passerar genom den smala slitsen 31 bildad av barriarbommen, van det laga trycket som racier utanfor barriarbommen darigenom uppnas en "massaexplosion". Vid den plotsliga utmatningen av blandningen med fibermaterial/vatten/anga fran malspalten sa kommer vattnet som Or inrymt i mellanrummen hos det cellulosahaltiga materialet att omvandlas till anga varigenom astadkommes den nodvandiga energin att producera en "fluffig" massa. Pilar P indikerar det okande trycket ut till den yttre kanten 7 vilket p0 sa satt kvarhaller materialet och vattnet i vatskefas fore "explosionen".

Fig. 5a-5b och 6a-6e visar ett raffinorskivsegment 1 enligt olika aspekter. Fig. 5a visar i 9 perspektivvy raffinorskivsegmentet 1 och Fig. 5b skivans frontsida. Antalet malbommar 3 är i figurerna for tydlighetens skull schematiskt illustrerade faire an i verkligheten.

FOljande Fig. 6a-6e visar likas5 rotationsriktningen hos skivan och matningen av material.

Fig. 6a illustrerar ett raffinorskivsegment 1 uppvisande malbommar 3 som innefattar "avtatande barriarkrokningar" 15"" vid malbommarnas 3 andar for att Oka det invandiga trycket i malspalten. Fig. 6b illustrerar ett raffinorskivsegment 1 uppvisande avbruten barriarbom anordnad langs segmentets 1 omkrets. Fig. 6c illustrerar ett raffinorskivsegment 1 uppvisande en kontinuerlig barriar 15. Fig. 6d illustrerar ett raffinorskivsegment 1 uppvisande en kontinuerlig barriar 15 av halva den fulla langden fortfarande genererande det hoga invandiga trycket. Fig. 6e illustrerar en aspekt av en barriar 15 som stracker sig langs den yttre kanten 7 hos segmentet, van i malbommarna 3 ar forbundna med barriaren 15.

Fig. 7a-7b visar en raffinorapparat 30 enligt en aspekt av uppfinningen. Raffinorapparaten innefattar en rotorskiva 41 och en statorskiva 43, som vardera uppvisar ett flertal malbommar 3. En skruvpump 50 driver, under anvandning av apparaten 30, det cellulosahaltiga materialet blandat med vatten W i riktning mot inloppsoppningen 21. Raffinorapparatens 30 skivor 20 är anordnade att mala det mattade, lignocellulosahaltiga materialet i malspalten 17, vilken spalt 17 definieras av de motsthende skivorna 20. Med hjalp av skruvpumpen forflyttas materialet M fran inloppsoppningen 21 i riktning mot den yttre kanten 7 has skivoma. En avtatning av inloppsoppningen 21 sker tack vare forflyttningen av materialet M genom inloppsoppningen 21, varvid materialet M i inloppsoppningen 21 aven fungerar sasom en plugg under skruvpumpens 50 matning. Pa s5 satt innebar skruvpumpens 50 pumpning och namnda plugg, samtidigt med namnda centrifugalkraft och pumpverkan utifrAn malbommarnas 3 monster, att malspalten 17 är "avtatad" i riktning nedstroms. Den respektive yttre kanten 7 has skivorna 20 innefattar en barriarbom 15 for att aka trycket i malspalten 17 for att halla kvar flytande fas ut till den yttre kanten 7. Fig. 7b visar de radiella kraftema RF som verkar p5 materialet M under malning.

Fig. 8 illustrerar en temperaturprofil for materialet M under malning i malspalten 17, som visas pa en datorskarm (exempelvis lap top). Temperaturprofilen illustreras tagen fran inloppsoppningen RO till den yttre kanten ED enligt en aspekt. Positionen for R1 är inre kant 5 has skivsegmentet 1, R3 är i positionen nara den yttre kanten 7 has raffinorskivan 20. R2 är en mellanliggande position mellan R1 och R3. Tack vare det uppnadda hoga trycket, forstarkt med hjalp av barriararrangemanget 15 enligt en aspekt av uppfinningen, kan angpunkten SP vara av hogt varde och det mattade, cellulosahaltiga materialet kan hallas kvar i flytande tillst5nd anda ut till den yttre kanten 7, dar trycket overg5r fran Mgt till lagt. Fig. 9b visar detta. Det vill saga, vid den plotsliga utmatningen av blandningen med material/vatten/5nga fr5n malspalten 17 s5 kommer vattnet som är inrymt i mellanrummen has det cellulosahaltiga materialet att omvandlas till anga, och p5 s5 satt 5stadkommes den nadvandiga energin for att producera en "fluffig" massa lamplig for exempelvis papperstillverkning. Temperaturen has det malda materialet sanks pa satt till en lagre temperatur "nedstroms" (bortom) barriararrangemanget 15. Enligt detta exempel ar temperaturen p5 sin hogsta niva vid R2.

Fig. 9a illustrerar en tidigare kand tryckprofil. Trycktoppen PP fluktuerar Over ett ganska stort avstand sett i den radiella riktningen hos raffinorskivan 20. Trycktoppen PP motverkar ibland forflyttingen av materialet och pressar detta bak5t. Fig.9b illustrerar en tryckprofil enligt en aspekt av foreliggande uppfinning. En trycktopp PP faststalls i en val definierad position hos arrangemanget med raffinorskivan 20, det viii saga i en position nargransande barriararrangemanget 15 (p5 uppstroms-sidan och "fore" barriaren), med hjalp av barriararrangemanget 15. Trycktoppen PP' ar hogre an tidigare kanda trycktopp PP. Trycket faller vid positionen for den yttre kanten ED, eller utanfor denna dar det exteriora trycket ar lag re.

Fig. 10 illustrerar en raffinor 30 och ett forfarande att mala ett cellulosahaltigt material (hat- flismaterial) i enlighet med ett exempel av den foreliggande uppfinningen. Inloppsoppningen 21 ar belagen vid centrum av statorskivan 43. Det manacle materialet pumpas genom inloppsoppningen 21 till en malspalt 17. Malspalten 17 definieras av en spalt 17 bildad av malytorna ("vata" ytor hos malbommar 3 och kanaler 9) hos tv5 motstaende skivor 20 hos ett skivarrangemang. Malbommarna 3 bildar kanaler 9 mellan sig. Det mattade materialet som mals forflyttas fran inloppsoppningen 21 i riktning mot en yttre kant 7 hos skivarrangemanget. Den yttre kanten 7 innefattar ett barriararrangemang 15 i formen av var sin perifer bom-list anordnad vid den yttersta kanten hos namnda respektive skiva 20. En processor CPU hos en central styrenhet 100 ar associerad med en flis-utmatare 111 for utmatning av lamplig mangd cellulosahaltigt material till malspalten 17 via ett huvudror 112. En vattentillforselventil 113 ar ansluten till huvudroret for att tillsatta lamplig mangd av vatten (och eventuellt kemikalier) till traflisen for blandning och mattnad av traflisen. En pump 114 driver det mattade materialet M till inloppsoppningen 21 hos statorskivan 43. Den motstaende rotorskivan 41 roteras for att mala materialet M. En blandningsdetektor 115 ar anordnad pa huvudroret 112 och ar associerad med CPU 110 for att detektera korrekt blandning av det mattade materialet M. Materialet M som matas genom inloppsoppningen 21 och in i malspalten 17 med hjalp av pumpen 114 belagen utanfor inloppsoppningen 21. Pumpen 114 är associerad med namnda CPU 110 for att styra matningen av materialet M in i malspalten 17 med en korrekt hastighet. Rotationen hos rotorskivan 41 styrs av namnda CPU 110.

Materialet M mals under hogt tryck och vat-me. Vattnet hos materialet M ar i flytande tillstand eftersom 5ngpunkten halls p5 en hog niv5 med hjalp av det hoga trycket som uppnas av namnda barriarbom 15. Materialet M tillhandahalls under hogt tryck och temperatur med hjalp av den roterande skivan 41 som fungerar som en radialpump som kvarhaller materialet M i vatskefasen ut till den yttre kanten 7. En justerbar spaltsensor 116 detekterar raffinorspaltens 17 bredd och skickar signaler till namnda CPU 110 for justering av malspalten 17 for att korrigera mattet med hjalp av en linjar motor (ej visad). En ledande sensor 117 avkanner konduktiviteten hos det malda materialet M innefattande vattnet som ar i vatskeform, for att styra vattnet i det malda materialet aft inte vara i gasform. S5dan styrning utfors av namnda CPU 110 som styr s5 att overg5ngen fr5n vatskeform till gasform utfors bortom barriarbommen 15 for uppnaende av den ovan namnda "massaexplosion". Materialet M exponeras utanfor den yttre kanten 7, van i det exteriora trycket P2 ar lagre (P2 I Fig. 12a visas ett flodesschema atergivande stegen hos en metod enligt en aspekt av uppfinningen. I steg 100 uppnas proceduren att starta en malning av mattat, cellulosahaltigt material. I steg 101 utfors malningen av materialet i en malspalt 17, som definieras av tva motstaende skivor hos ett skivarrangemang innefattande malbommar 3, som bildar kanaler 9 daremellan, varvid material forflyttas fran en central inloppsoppning 21 i riktning mot en yttre kant hos skivarrangemanget innefattande ett barriararrangemang 15. Steg 101 innefattar aven stegen att rotera atminstone ena skivan 20, att mata materialet genom inloppsoppningen 21 till spalten 17 med hjalp av en tryckpump belagen utanfor inloppsoppningen, att tillhandahalla materialet under hogt tryck och temperatur med hjalp av den roterande skivan 20 verkande sasom en radiell pump kvarhallande materialet i vatskefasen ut till den yttre kanten, och slutligen att exponera materialet utanfor den yttre kanten, varvid det yttre trycket är lagre an i malspalten, fOr att astadkomma en explosiv dekompression av materialet. I steg 102 stoppas forfarandet.

I Fig. 12b visas ytterligare en aspekt av en metod for malning av ett mattat, cellulosahaltigt material. I steg 200 startar proceduren. I steg 201 roteras statorskivan av en elektrisk motor. I steg 202 justeras malspalten till en spaltbredd, som är vald utifran empiriska varden. I steg 203 blandas materialet med en vatska, innefattande i huvudsak vatten i vatskeform. I steg 204 matas blandningen in i malspalten for malning. I steg 205 av materialet är forernal for matning i riktning mot den yttre kanten, for malning, for alstring av varme under hogt tryck for bibehallning av vattnet hos materialet i vatskeform hela vagen ut till den yttre kanten. I steg 206 mats den elektriska resistiviteten hos materialet i malspalten med hjalp av en sensoranordning, som mater resistiviteten hos materialet nargransande den yttre kanten. Darmed är detektering av variationer i elektrisk resistivitet mojlig. Detta fOrbattrar raffinOrens prestanda. Detekteringen av variationer korrelerar till forandrad fiberkoncentration. Justering av till exempel den tillforda mangden vatten till fiberkudden utfors fOr att forandra fiberkoncentration. I steg 207 stoppas proceduren.

Pa sa satt uppnas att on-line-matning kan goras inom en zon mellan malskivorna.

Det blir darmed mojligt att styra raffinorens prestation utifran detekterad fiberkoncentration och/eller angpunkt. En anvandare av raffinoren kan salunda kostnadseffektivt utfora automatiska omkalibreringar under produktion och kontinuerligt korrelera inflodet av vattenmangd mellan malskivorna och darigenom styra angpunktens position i radiell riktning hos malskivorna. Sadan kontinuerlig matning medfor likasa forbattrad produktionstakt.

Angpunktens position är viktigt for att kostnadseffektivt uppna produktionen av tillborlig massakvalitet och samtidigt undvika onodig overbelastning av raffinoren, vilket annars innebar hog effektforbrukning.

Steget att exponera materialet styrs av en styrenhet kopplad till en spaltsensor och/eller en materialblandningsdetektor och/eller skivrotationsmatanordning och/eller spalttryckdetektororgan. 12 Den fOreliggande uppfinningen är naturligtvis inte pa nagot satt begransad till de foredragna utforingsformerna beskrivna ovan, utan manga mojligheter till modifikationer, eller kombinationer av de beskrivna utforingsformerna darav torde vara uppenbara far en person med ordinar kunskap inom teknikomradet utan att avvika fran den grundlaggande iden for uppfinningen, sasom den definieras i de bifogade patentkraven. Fiberkuddmaterialet innefattar foretradesvis cellulosafibrer for att tillverka pappersmassa. 13

Claims (14)

PATE NTKRAV

1. Raffinorapparat (30) innefattande ett skivarrangemang (20), som är anpassat att mala ett med vatska mattat, lignocellulosahaltigt material (M) i en malspalt (17) definierad av motstaende skivor under anvandning av apparaten (30), varvid materialet (M) flyttas fran en inloppsoppning (21) hos raffinoren i riktning mot en yttre kant (7) hos skivarrangemanget (20), kannetecknad av att den yttre kanten (7) hos skivarrangemanget (20) innefattar ett barriararrangemang (15) for att Oka trycket i malspalten (17) for att kvarhalla den flytande fasen ut till namnda yttre kant (7) sa att vaporation styrs att ske vid den yttre kanten i skivarrangemangets omkrets.

2. Raffinorapparaten enligt krav-1, van i barriararrangemanget (15) stracker sig kontinuerligt langs med den yttre kanten (7).

3. Raffinorapparaten enligt krav 1 eller 2, van i skivarrangemanget (20) innefattar en uppsattning av raffinorskivsegment (1) forsedda med namnda barriararrangemang (15).

4. Raffinorapparaten enligt nagot av de foregaende kraven, van i barriararrangemanget (15) är bildat genom andar hos malbommar (3) som slutar vid det perifera omradet hos den yttre kanten (7).

5. Raffinorapparaten enligt nagot av de foregaende kraven, van i de motstaende skivorna (20) innefattar inbordes komplementara barriarbommar (15', 15", 15", 15"") for att Oka namnda tryck.

6. Forfarande for malning av ett med vatska mattat, cellulosahaltigt material (M) i en malspalt (17) definierad av tva motstaende skivor (20) hos ett skivarrangemang innefattande malbommar (3) bildande kanaler (9) daremellan, van i materialet (M) forflyttas fran en central inloppsOppning (21) i riktning mot en yttre kant (7) hos skivarrangemanget, van i den yttre kanten (7) innefattar ett barriararrangemang (15), fOrfarandet innefattar stegen: 1. rotering av atminstone en av skivorna (20); 2. matning av materialet (M) genom inloppsoppningen (21) in i spalten (17) med hjalp av en tryckpump (50) som är belagen utanfor inloppsoppningen (21); 3. tillhandahallande av materialet (M) under hogt tryck och temperatur med hjalp av den roterande skivan (20), som verkar som en radialpump kvarhallande materialet (M) i den flytande fasen ut till den yttre kanten (7); och 4. exponering av materialet (M) utanfor den yttre kanten (7), van i det yttre trycket är lagre an i malspalten (17) for att astadkomma en explosiv dekompression av materialet (M) genom en plotslig forangning av vatska inrymd i porer hos det cellulosahaltiga materialet.

7. Forfarandet enligt krav-6, van i malbommarna (3) är orienterade relativt varandra och relativt inloppsoppningen (21) hos raffinoren pa sadant satt att den radiella pumpverkan driver materialet (M) i riktning mot den yttre kanten (7).

8. Forfarandet enligt krav 6 eller 7, van i tatning av inloppsoppningen (21) astadkommes genom matningssteget att forflytta materialet (M) genom inloppsoppningen (21), vani materialet i inloppsoppningen (21) aven fungerar som en plugg. 14

9. Forfarande enligt nagot av krav 6 till 8, van i steget att exponera materialet (M) styrs av en styrenhet (110) som är kopplad till en spaltsensor (116) och/eller en materialblandningsdetektor (117) och/eller en skivrotationsmatanordning (131) och/eller ett spalttryckdetektororgan.

10. FOrfarande enligt nagot av krav 6 till 9, van i en utsida av den yttre kanten är anordnad i ett hus, som inrymmer skivarrangemanget (20). 7 N4 ,” c 3