DE4394249B4

DE4394249B4 - Verfahren für die Entrindung von Nutzholz

Info

Publication number: DE4394249B4
Application number: DE4394249A
Authority: DE
Inventors: Martti Hakulinen; Kalervo Meskanen; Pekka Manninen; Ilpo Viitanen
Original assignee: Valmet Woodhandling Oy
Current assignee: Metso Woodhandling Oy
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: DE4394249T1; SE9500699L; SE9500699D0; FI89336C; SE510028C2; WO1994005474A1; FI923944A0; FI89336B

Abstract

Verfahren für die Nutzholz-Entrindung, wobei die verwendete Entrindungsanordnung eine drehbare zylindrische Trommel (2) aufweist, die vorzugsweise mit Mitnehmern in ihrem Inneren versehen ist, so daß Nutzholz vom Zufuhrende zum Abfuhrende der zylindrischen Trommel (2) befördert wird, wobei die Rinde vom Kern des Stammes des Nutzholzes im wesentlichen durch eine Reib-, Scher- und/oder Schneidkraft abgetrennt wird, die aus der hin- und hergehenden Bewegung der Stämme resultiert, aufgrund der Drehbewegung der zylindrischen Trommel (2) und damit der Bewegung des Nutzholzes, wobei die zylindrische Trommel (2) auf einem feststehenden Rahmen (1) über Teile (4) gelagert ist, die so ausgestaltet sind, daß sie sich im wesentlichen um Längsachsen der zylindrischen Trommel drehen können, wobei wenigstens ein Teil von ihnen flexibel ist, und die Entrindungsanordnung außerdem eine Antriebsanordnung (6, 6a) aufweist, zur Durchführung der Drehbewegung der zylindrischen Trommel (2), und das Verfahren im wesentlichen darin besteht, den Füllungsgrad zu messen, um so die Verfahrensgrößen des...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Entrindung von Nutzholz.
Bei diesem Verfahren wird für die Entrindung von Nutzholz eine Anordnung verwendet, die eine drehbare zylindrische Trommel aufweist, welche vorzugsweise in ihrem Inneren mit Mitnehmern versehen ist, um dergestalt das Nutzholz vom Zufuhrende der Trommel zum Abgabeende zu befördern. Die zylindrische Trommel kann mit einer Anordnung zur Abgabe der abgeschälten Rinde aus dem Inneren der Trommel heraus versehen sein, die entweder die Trommel durch das Zylindergehäuse hindurch oder zusammen mit den geschälten Stämmen verläßt. Die Rinde wird dabei vom Stamm des Nutzholzes abgetrennt durch eine Reib-, Scher- und/oder Schneidkraft, die aus der hin- und hergehenden Bewegung der einzelnen Stämme resultiert, die wiederum durch die Drehbewegung der zylindrischen Trommel hervorgerufen wird, wodurch das Nutzholz bewegt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zylindrische Trommel auf einem massiven Rahmen durch Teile gehalten, die wenigstens teilweise flexibel sind und dergestalt geeignet angeordnet sind, daß sie sich im wesentlichen um die Längsachse der zylindrischen Trommel verdrehen; die Entrindungsanordnung weist einen Antrieb auf zur Durchführung der Drehbewegung der zylindrischen Trommmel. Das Verfahren wird insbesondere eingesetzt bei der Messung des Füllungsgrades, um so die Verfahrensfaktoren der Entrindung zu steuern.

Ein derartiges Entrindungsverfahren ist aus der Veröffentlichung WO 91/17030 A1 bekannt. Insbesondere beschreibt diese Veröffentlichung ein Verfahren zur Messung des Füllungsgrades der Entrindungstrommmel, das hauptsächlich auf der Messung des Gewichtes der Entrindungstrommel, zusammen mit den darin angeordneten Holzstämmen beruht. Die Ergebnisse der Gewichtsmessung werden zur Steuerung der Verfahrensfaktoren verwendet, insbesondere der Stellung des Auslaßverschlusses der zylindrischen Trommel, in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Entrindungsstrategie. Es sei betont, daß bei derartigen Meßverfahren es äußerst schwierig ist, den Füllungsgrad dadurch zu bestimmen, daß das Gewicht der zylindrischen Trommel samt der darin enthaltenen Stämme in zuverlässiger Weise gemessen wird. Dies führt dazu, daß Meßanordnungen erforderlich sind, die einen erheblichen Bauaufwand erfordern und äußerst schwierig zu installieren sind, so daß bei den meisten praktischen Anwendungen mit Störungen gerechnet werden muß.

Aus der US-PS 3,695,319 ist eine Trommel für die Entrindung von Nutzholz bekannt, die auf beiden Seiten durch Räder abgestützt ist, wobei die Räder äußere elastische Bereiche aufweisen. Mit der Trommel ist eine Anordnung aus einem oder mehreren Führungsringen verbunden, die in Kontakt mit den Rädern stehen und Bewegungen der Trommel in achsialer Richtung dämpfen. Die Führungsringe weisen hierbei zwei Führungsflächen auf, die schräg von dem Umfang der Trommel weg von den Radbereichen ragen, um die Abnutzung der Radbereiche zu reduzieren und die Kräfte während des achsialen Kontaktes zwischen den Rädern und den Führungsflächen zu dämpfen.

In dieser Patentschrift ist kein Hinweis darauf enthalten, den Füllungsgrad der Trommel zu bestimmen, was jedoch für eine effiziente Arbeitsweise wichtig wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem der Füllungsgrad der Entrindungstrommel einfach und zuverlässig bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß bei einem Entrindungsverfahren von Nutzholz, bei dem die zylindrische Trommel sich auf dem Rahmen über flexible Teile abstützt, die Messung des Füllungsgrades in erheblich einfacherer und zuverlässigerer Weise als bei den bekannten Entrindungsanordnungen gemessen werden kann. Es ist daher ein Ziel der Erfindung, den Stand der Technik auf diesem Gebiet zu bereichern, insbesondere im Zusammenhang mit Entrindungsanordnungen, die über drehbare Teile von einem Rahmen getragen werden, wobei wenigstens ein Teil von ihnen flexibel ist. Die überraschende Erkenntnis gemäß der Erfindung liegt darin, daß die oben erwähnten Vorteile erhalten werden durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens, das hauptsächlich dadurch gekennzeichnet ist, daß

– die Steuerschaltung für den Füllungsgrad der Steuerung der Verfahrensfaktoren zugeordnet ist, insbesondere im Hinblick auf die vorgegebene Entrindungsstrategie und derart ausgebildet ist, daß sie die Formänderung der flexiblen Teile berücksichtigt und daß
– die Formänderung wenigstens eines der flexiblen Teile vorteilhafterweise kontinuierlich während des Einsatzes der Entrindungsanordnung gemessen wird, um wenigstens eine Steuergröße gemäß der Entrindungsstrategie zu erhalten.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß die Formänderung der flexiblen Teile proportional zum Füllungsgrad, d.h. zum Volumengehalt der zylindrischen Trommel ist. In anderen Worten ist der Füllungsgrad der zylindrischen Trommel eine Funktion der Formänderung der flexiblen Teile, bezogen auf den leeren Zustand der zylindrischen Trommel. Als Formel kann dies wie folgt ausgedrückt werden: T = f(y,t),wobei
T = der Füllungsgrad
y = die Formänderung der flexiblen Teile zum Zeitpunkt t und
t = die Zeit ist.

Es ist klar, daß die funktionelle Abhängigkeit in jedem Einzelfall durch Beladungstests der zylindrischen Trommel ermittelt werden kann, und daß wenigstens die theoretische Formel aus den Eigenschaften der flexiblen Teile abgeleitet werden kann, aus den physikalischen Messungen sowie aus dem Gewicht der Trommel und anderen Faktoren, wobei die zugehörigen Koeffizienten gefunden werden können durch entsprechende Beladungstests der zylindrischen Trommel.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Höhenposition der zylindrischen Trommel gemessen bezüglich eines feststehenden Punktes und/oder Anordnung, vorzugsweise einer Anordnung, die mit dem Rahmen und/oder der Basis der zylindrischen Trommel verbunden ist. Dieses Verfahren, bei dem die Formänderung der flexiblen Teile indirekt erfolgt, weist den Vorteil auf, daß die Messung auf einfachste Weise als Linearmessung oder Abstandsmessung durchgeführt werden kann, und daß als Option eine große Vielzahl von Meßanordnungen, die auf verschiedenen Prinzipien beruhen, zur Verfügung steht.

Weitere Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nun im einzelnen im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung und dem in der Zeichnung ,dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Teils der zylindrischen Trommel in Seitenansicht und in erster Linie des Zufuhrendes, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens teilweise schematisch dargestellt ist und
2 einen senkrechten Querschnitt durch die 1.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist einen Rahmen 1 auf, der auf einer festen Basis A ruht, die im wesentlichen aus Stützen oder dgl. besteht, auf denen jeweils eine Maschineneinheit 3 der die zylindrische Trommel 2 drehenden Drehanordnung ruht. Jede Maschineneinheit 3 weist in diesem Fall vier parallele Teile 4 auf, die in radialer Richtung flexibel sind, d.h. in diesem Fall im wesentlichen in der senkrechten Richtung, und die um die Längsachse der zylindrischen Trommel 2 drehbar sind. Die Teile 4 sind vorteilhafterweise Räder, die mit einer dicken Gummischicht versehen sind und mit einer gemeinsamen Achse 5 gekoppelt sind, wobei der Antrieb 6a von einem elektrischen Motor 6 oder einer entsprechenden Antriebseinheit der Maschineneinheit 3 stammt, die mit ihr gekoppelt ist. Die Maschineneinheiten 3 sind in Längsrichtung zu beiden Seiten eines die Rinde aufnehmenden Kanals 7 angeordnet, wie es aus 2 hervorgeht, in einer Weise, daß die Mittenlinie k der waagrecht angeordneten, sie überdeckenden zylindrischen Trommel 2 im wesentlichen parallel zum Kanal 7 in der senkrechten Mittenebene des Kanals verläuft. Die zylindrische Trommel 2 kann mit einer Perforation oder dgl. versehen sein, durch welche der Rindenabfall, insbesondere die Rinde des Nutzholzes, in den Kanal 7 abgegeben wird; die Rinde kann auch durch das Abgabeende der zylindrischen Trommel 2 zusammen mit den geschälten Holzstämmen abgegeben werden. Das Innere der zylindrischen Trommel ist außerdem mit inneren Mitnehmern 8 versehen, welche sich im wesentlichen in Längsrichtung der zylindrischen Trommel 2 erstrecken und die an der Innenwand der zylindrischen Trommmel 3 befestigt sind. Sowohl das Zufuhrende als auch das Abfuhrende (nicht dargestellt) der zylindrischen Trommel sind mit Bewegungsvorrichtungen versehen, d.h., mit einer Art Verschlüssen mittels hydraulischer Zylinder (nicht dargestellt).
Wie 2 zeigt, bewirkt die zylindrische Trommel 2 der Entrindungsvorrichtung eine gewisse Formänderung der flexiblen Teile 4 (Punkt MM in 2), wobei letztere sogar dann verdreht werden, wenn die zylindrische Trommel 2 leer ist, d.h., wenn der Füllungsgrad gleich Null ist. Die Zufuhr von Nutzholz in die zylindrische Trommel 2 am Zufuhrende erhöht also das auf die flexiblen Teile 4 wirkende Gewicht. Der zunehmende Füllungsgrad oder der zunehmende Volumengehalt bewirkt also eine größere Formänderung der sich drehenden flexiblen Teile 4, wobei diese proportional zum Füllungsgrad ist.
Wie insbesondere aus 1 hervorgeht, ist die die Formänderung der flexiblen Teile 4 kontinuierlich messende Anordnung erfindungsgemäß in Verbindung mit der zylindrischen Trommel 2 angeordnet. Bei einem (nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel kann die Anordnung direkt im Zusammenhang mit den drehbaren flexiblen Teilen 4 angeordnet sein, jedoch ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Anordnung einen Meßkopf 9 aufweist, der fest an der Basis A (oder auch am Rahmen 1) angeordnet ist, und der elektrisch mit der Steuerschalteinheit 10 verbunden ist, welcher die Entrindungsstrategie zugeführt wird. Der Meßkopf 9 mißt den senkrechten Abstand y zum Umfang der zylindrischen Trommel 2, und zwar zu einem getrennt dazu angeordneten Rahmenstück 11, und ist dazu vorteilhafterweise in senkrechter Richtung angeordnet, wobei die Messung optisch und/oder magnetisch erfolgt. Das Rahmenstück 11 kann von kreisförmiger Gestalt sein und ist hochgenau dergestalt gearbeitet, daß sein Zentrum auf der Mittenlinie k der zylindrischen Trommel liegt.
Das Rahmenstück 11 ist dabei vom eigentlichen Gehäuse der zylindrischen Trommel 2 getrennt, welche in Querschnittsrichtung Ungenauigkeiten und Abweichungen von der Kreisform aufweisen kann aufgrund von Herstelltoleranzen und auch aufgrund von Belastungen während des Einsatzes, wodurch jedoch die Meßresultate nicht verfälscht werden dürfen. Es ist auch möglich, die Steuerschaltung 10 der Vorrichtung mit Filterschaltkreisen oder dgl. zu versehen, zum Herausfiltern von möglichen Abweichungen von der Kreisform. Die Meßanordnung 9, 11 kann auch aus einer anderen Kombination bestehen, insbesondere zur Messung der Änderung der Form der flexiblen Teile 4 im beladenen Zustand, verglichen mit dem unbeladenen Zustand der zylindrischen Trommel 2. Die Meßanordnung kann an verschiedenen Stellen der Entrindungsanordnung vorgesehen werden, so daß es möglich ist, ein Gesamtergebnis zu erhalten, das auf verschiedenen Mittelwerten der Formänderungen beruht. Die in 1 dargestellte Meßanordnung ist nur ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Der Meßkopf 9 liefert einen Abstandswert y an die Steuerschaltung 10, die aufgrund der ihr mitgegebenen Funktion T = f(y_i, t_i) den Füllungsgrad ermittelt in Abhängigkeit vom Abstandswert y. Der derart erhaltene Momentanwert für den Füllungsgrad wird mit einem in der Steuerschaltung 10 gespeicherten Indexwert T_as verglichen, entsprechend der Qualität des zu schälenden Nutzholzes. Der Indexwert T_as ist wenigstens ein Ausgangspunkt für den erforderlichen Schälvorgang zur Erzielung eines maximalen Nutzgrades der Schäl- oder Entrindungsanordnung zum Schälergebnis und dem dazu erforderlichen Energieverbrauch. Der Indexwert T_as kann durch Rechnung oder durch Testläufe bestimmt werden. Durch Vergleich der Werte T_i = (y_i, t_i), wobei i ein Index für einen bestimmten Zeitpunkt ist und T_as wird ein Differenzwert δT erhalten, der als Basis für die Einstellung der Anordnungen A, B, C etc. dient, welche wiederum die Vorrichtung steuern, beispielsweise über die Motoren 6 (Drehfrequenz der zylindrischen Trommel 2), deren Zufuhr- und Abfuhranordnungen sowie andere Funktionen den Schälvorgang beeinflussen.
Aus der obigen Beschreibung wird für den Fachmann deutlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf vielen verschiedenen Wegen durchgeführt werden kann. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Formänderung der drehbaren flexiblen Teile indirekt zu messen, d.h. insbesondere – aber nicht ausschließlich – als kontinuierliche Messung des Abstandes zwischen einem festen Punkt der Vorrichtung und der äußeren Oberfläche des Gehäuses der zylindrischen Trommel 2 und/oder einem zugehörigen Rahmenteil 11 oder dgl. in senkrechter Richtung. Aus dieser Abstandsmessung ist es ohne weiteres möglich, insbesondere durch Verwendung der geometrischen Abmessungen der gewählten Meßmethode, den Absolutwert der Formänderung der drehbaren flexiblen Teile direkt zu berechnen für jeden beliebigen Füllungsgrad. Es ist klar, daß die Drehung der zylindrischen Trommel auch durch andere Anordnungen als die beschriebenen drehbaren flexiblen Elemente angetrieben werden kann, die dann nur noch als reine Stützen dienen, wobei die Antriebskraft zur Verdrehung der zylindrischen Trommel durch weitere Anordnungen aufzubringen ist. Es ist auch klar, daß das Verfahren für Entrindungsanordnungen einsetzbar ist, bei denen wenigstens eine der beiden Reihen von drehbaren Teilen aus flexiblem Material besteht. Die Steuerschaltung 10 kann selbstverständlich auch Meßwandler aufweisen, z.B. Digital-Analog-Wandler sowie Rechenschaltungen zur Überwachung der Steuerschaltung. Der aktuelle Abstandswert kann berührungslos ermittelt werden, z.B. auf optischem und/oder magnetischem Weg oder auch auf dem Kontaktweg, z.B. mittels einer elektrischen Widerstandsmessung. Diese verschiedenen Methoden sind nicht im einzelnen dargelegt, da sie zum Wissen des zugehörigen Fachmanns gehören.

Claims

Verfahren für die Nutzholz-Entrindung, wobei die verwendete Entrindungsanordnung eine drehbare zylindrische Trommel (2) aufweist, die vorzugsweise mit Mitnehmern in ihrem Inneren versehen ist, so daß Nutzholz vom Zufuhrende zum Abfuhrende der zylindrischen Trommel (2) befördert wird, wobei die Rinde vom Kern des Stammes des Nutzholzes im wesentlichen durch eine Reib-, Scher- und/oder Schneidkraft abgetrennt wird, die aus der hin- und hergehenden Bewegung der Stämme resultiert, aufgrund der Drehbewegung der zylindrischen Trommel (2) und damit der Bewegung des Nutzholzes, wobei die zylindrische Trommel (2) auf einem feststehenden Rahmen (1) über Teile (4) gelagert ist, die so ausgestaltet sind, daß sie sich im wesentlichen um Längsachsen der zylindrischen Trommel drehen können, wobei wenigstens ein Teil von ihnen flexibel ist, und die Entrindungsanordnung außerdem eine Antriebsanordnung (6, 6a) aufweist, zur Durchführung der Drehbewegung der zylindrischen Trommel (2), und das Verfahren im wesentlichen darin besteht, den Füllungsgrad zu messen, um so die Verfahrensgrößen des Entrindungsverfahrens zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß – die Steuergrößen für den Füllungsgrad, die der Steuerung der Verfahrensgrößen zugeordnet sind, insbesondere der gewählten Entrindungsstrategie, dergestalt ermittelt werden, daß sie eine Funktion der Formänderung der flexiblen Teile (4) sind, und daß – die Formänderung der flexiblen Teile (4)- oder wenigstens eines von ihnen- vorteilhafterweise kontinuierlich gemessen wird während des Einsatzes der Entrindungsanordnung, zum Erhalt wenigstens einer Steuergröße (A, B, C), entsprechend der Entrindungsstrategie.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren verwendet wird zur Messung der Höhe der zylindrischen Trommel (2) bezüglich einer an einem feststehenden Punkt und/oder einer Stelle befestigten Anordnung (9), die vorzugsweise der Rahmen und/oder die Basis (A) der zylindrischen Trommel (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung durch ein berührungsfreies Meßverfahren durchgeführt wird, d.h. optisch und/oder magnetisch.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß – wenigstens ein Meßbereich, insbesondere eine Rahmenanordnung (11), auf der zylindrischen Trommel (2), vorteilhafterweise an dessen äußerer Oberfläche angeordnet wird, – wenigstens eine Meßanordnung, beispielsweise ein Meßkopf (9) relativ zum Meßbereich insbesondere der Rahmenanordnung (11) angeordnet wird, um den Abstand zwischen der Rahmenanordnung (11) und der Meßanordnung, d.h. dem Meßkopf (9), zu bestimmen und – die Meßanordnung, z.B. der Meßkopf (9), mit der Steuerschaltung (10) für das Entrindungsverfahren verbunden ist, für die Verwendung der Abstandsdaten (y_i, t_i) zur Steuerung des Entrindungsverfahrens.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß – ein Indexwert (T_as) in der Steuerschaltung (10) eingespeichert ist, welcher berechnet und/oder gemessen worden ist im Hinblick auf die optimalen Verfahrenswerte bei Entrindungsverfahren gemäß einer bestimmten Entrindungsstrategie, und daß – ein Meßwert T_i = f(y_i, t_i), der auf der Formänderung der flexiblen Teile (4)- oder wenigstens eines von ihnenberuht, mit dem Indexwert (T_as) verglichen wird, wobei der daraus abgeleitete Differenzwert (δT) zur Steuerung der Betätigungsanordnungen für die die Entrindungsstrategie ausführenden Teile verwendet wird.