FI102820B - Menetelmä ja syöttösuiste puiden syöttämiseksi kiekkohakkuun - Google Patents

Description

102820

MENETELMÄ JA SYÖTTÖSUISTE PUIDEN SYÖTTÄMISEKSI KIEKKOHAKKUUN

Tämä keksintö koskee painovoiman avulla syötetyn kiekkohakun syöttömenetelmää ja syöttösuistetta. Sellu- ja paperiteollisuus käyttää yleisesti kiekkohakkuria puun haket-tamiseksi ennen jatkojalostusta. Suistesyöttöisessä hakussa puut syötetään kaltevaa suistet-5 ta pitkin hakkurin teräkiekkoa vasten. Teräkiekko pyörii horisontaalisen tai alle 20° kallistetun akselin ympäri. Puut liukuvat teräkiekkoa vasten painovoiman vaikutuksesta. Teräkiekkoon on kiinnitetty suunnilleen säteen suuntaisesti teriä, jotka hakettavat puun kiinteää vastaterää vasten.

Syötetyt puut kohtaavat teräkiekon syöttökulmassa, joka suistesyöttöisessä hakussa ίο on kiekon tasoa vastaan kohtisuorassa tasossa oleva puun ja kiekon tason välinen kulma. Kokeet osoittavat, että hakkeen laatu paranee, kun syöttökulmaa puun ja teräkiekon välillä pienennetään. Syöttökulman pienentämistä rajoittaa kuitenkin puun pään leikkuuellip-sin suureneminen, josta seuraa syöttösuppilon poikkileikkauksen pieneneminen, jos syöttöaukkoa ei voi samalla suurentaa. Lisäksi käytäntö on osoittanut, että pienemmät is syöttökulmat lisäävät hakun syöttöhäiriöitä, koska puun leikkuupinta-ala kasvaa ja painovoiman syöttöä vakauttava vaikutus pienenee.

Varsinaiseksi ongelmaksi on tullut syöttösuisteen suurentamistarve, josta seuraa se, että puun syötön hallitseminen epäonnistuu perinteisillä menetelmillä. Kun pienet koelai-' ; toshakut antavat hyvän haketustuloksen uusilla haketuskulmilla, jää laatu huomattavasti 20 heikommaksi suurtuotantohakuilla.

Hakkujen valmistajat ovat kehittäneet erilaisia syöttömenetelmiä, jotka poikkeavat perinteisestä rakenteesta, mutta näissä syöttömenetelmissä on ongelmana kuitenkin puiden rauhaton liikkuminen etenkin sivusuunnassa. Sivuliikettä esiintyy sitä enemmän, mitä pienempi on puun halkaisija ja pituus. Ohuilla puilla on enemmän tilaa sivusuunnassa. 25 Puiden pituus taas lyhenee haketuksessa niin, että loppuvaiheessa lyhyet puut pääsevät helposti muuttamaan suuntaansa, ja ne voivat kääntyä jopa 90°, jolloin ei synny enää haketta.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja syöttösuisteen tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksissa 1 ja 3. Keksinnön mukaan saadaan aikaan puiden syöttö hakkuun siten, että ne säilyttävät paremmin syöttösuuntansa. Näin vältytään siltä, että suuntaa muutta neet poikittaiset puut tukkisivat hakun tai että syöttösuunnan vaihtuessa hakepalojen koko muuttuisi ja saataisiin ylisuurta haketta.

2 102820

Keksintöä ja sen yksityiskohtia selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin s piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää puun syöttöä hakkuun sivulta päin katsottuna, eräässä tunnetussa syöttökonstruktiossa, kuvio 2 esittää kiekkohakun yleistä teräjäijestelmää, kuviot 3 ja 4 kuvaavat kahden perinteisen hakun kiekon tasoa katsottuna puun syöt-lo tösuunnasta, kuvio 5 kuvaa erään uudemman hakun kiekon tasoa ja syöttösuistetta, jolla puiden ohjausta on pyritty parantamaan ohjauslistoilla , kuviot 6 ja 6a esittävät keksinnön mukaista syöttösuistetta, kuviot 7 ja 7a kuvaavat osaa keksinnön mukaisesta syöttömenetelmästä, is kuviot 8 ja 9 kuvaavat keksinnön mukaisen syöttömenetelmän toimintoja ja kuvio 9a kuvaa keksinnön mukaisen syöttösuisteen pohjaa ja vastaterää.

Kuvio 1 esittää kiekkohakkua, jota nykyään käytetään puun haketukseen. Hakun muodostavat teräkiekko 1, akseli 2, syöttösuiste 3, kotelo 4 ja laakerit 5. Hakun käytön muodostavat kytkin 6 ja moottori 7. Haketettavat puut 10 syötetään hakkuun siten, että 20 syötetyn puun 10 ja teräkiekon välinen kulma on a. Kyseinen kulma oli perinteisesti 38° ja puut lepäsivät suhteellisen vakaasti vasten syöttösuppilon pohjaa 8. Uusissa hakuissa on kulma a vain 32° ja puiden pintapaine syöttösuisteen pohjaa vasten on täten myös huomattavasti pienempi samalla kun puun päässä oleva leikkuupinta-ala on huomattavasti ' suurempi. Tästä seuraa, että puut kääntyvät helposti haketuksen aikana, jolloin hakkeen 25 syöttökulmamuutoksesta saatu laatuetu vähenee.

Kuviossa 2 on esitetty hakun tavanomainen teräjäijestelmä. Teräkiekkoon 1 on kiinnitetty pulteilla 9 kulutuslevyt 11. Hakun terät 12 pidetään paikallaan terän alustan 13 ja teräpulttien 14 avulla. Syöttösuisteen pohjan 8 tukirakenne 17 muodostaa tukialustan vastaterälle 15, jonka yläpinnalla on suisteen 8 pohjan muoto muodostaen suisteen jät- 3 102820 keen ja joka ottaa vastaan haketusvoimat sekä on suuren kulumisen johdosta helposti % vaihdettavissa, koska se on ruuveilla 16 kiinnitetty alustaan 17. Puut 10 syötetään vasten kulutuslevyä 11 ja terät 12 irrottavat hakepalat 18, jotka poistuvat pitkin teräkiekossa 1 olevaa aukkoa 19. Hyvä hakkeen laatu edellyttää, että puut 10 kohtaavat teräkiekon oi-5 keassa asennossa siten, että kulma a pysyy vakaana ja sivuttaiskulmia ei synny.

Kuviossa 3 on esitetty hakun teräkiekon 1 tasoa, jolla on terät 12. Syöttösuisteen 3 kotelo on kuvattu katkoviivalla 20 ja suisteen alapään muodostavan vastaterän pintataso viivalla 21. Puun muodöstama leikkuupinta on kuvattu ellipsillä 22. Haketusvoima FH muodostaa vastaterän pintaan tukivoimat FK1 ja F^. Kuvion 3 mukainen vastaterän pin-io nan muoto antaa kahden tukivoiman FK avulla puulle 10 vakaan syötön, mutta haittana on että FK, + Fk2 > Fh. Tästä seuraa että puun 10 liukuminen vaikeutuu koska FK1 ja F^ antavat kitkavoiman, joka vaikuttaa puun alapinnassa siten, että lyhyen puun peräpään kosketuspaine pohjaa 8 vasten vähenee tai häipyy täysin, jolloin kyseinen puu nousee pystyyn ja syöttökulma a muuttuu.

is Kuvion 3 mukaisessa hakussa on “ säteisterä”, joka “hakkaa” irti hakepalat ja viil- toliikettä ei ole. Yleisesti on hakut varustettu terillä 12, jotka on sijoitettu säteestä edelle tai jälkeen. Tällainen hakku on esimerkiksi perinteinen 50-luvulta peräisin oleva Carthage -hakku, joka on rakennettu kuvion 4 mukaan säteestä jäljessä olevalla terällä 12. Kuvion 4 mukaisessa hakussa ovat terät jäljessä apuympyrän R verran. Säde R muodostaa ? 20 ympyrän, jonka tangentille terien kärjet sijoittuvat. Säde R määrää viiltonopeuden. Terän ollessa jäljessä viiltovoima työntää puuta akselista ulospäin kumoten akseliin päin vaikuttavan saksi voiman. Täten paranee puun syöttö hakkuun, koska FH kohdistuu lähes kohtisuoraan vasten vastaterän pintaa 21, ja jarruttavia lisävoimia ei synny. Saksivoimalla ymmärtävät hakunvalmistajat voimaa, joka syntyy terän ja vastaterän välisestä kulmasta 25 ja vaikuttaa siihen suuntaan, jonne kyseinen kulma aukeaa.

Kuvion 8 mukainen hakun syöttösuiste on varustettu säteestä edessä olevilla terillä ja viiltovoima vetää puita kohti akselia niin, että FH kohdistuu vastaterän ja syöttösuisteen sisemmän laidan väliseen kulmaan, jolloin FK) ja F^ muodostavat suuren kitkavoiman ja 4 102820 puun syöttö vaikeutuu. Kuvion 8 mukainen suiste kuitenkin toimii hyvin suurella puulla ja suhteellisen pienellä tuotannolla.

Nykyään vaaditaan kuitenkin suuren tuotannon johdosta hakkuja, jotka pystyvät ha* kettamaan paljon puita samanaikaisesti. Tällöin on rakennettu esimerkiksi kuvion 5 mu-5 kaisia hakkuja, joilla on iso syöttöaukko ja lähes horisontaalinen vastaterän haketuspinta 21. Kyseinen tasapohjarakenne ei anna puille ohjausta painovoiman avulla ja säteisterät eivät anna viiltovoimia. Puita ohjaa ainoastaan saksivoimat, jotka ovat riippuvaisia puun halkaisijasta. Tästä seuraa että saksivoima pyrkii siirtämään isot puut sisäkehältä ulkokehälle ja päinvastoin. Tasainen vastaterän pinta antaa vain yhden tukivoiman FK = FH ja io puut kääntyvät täten pois haketusasennosta, mistä seuraa huono haketustulos. Puiden liikkumista on koijaustoimenpiteenä pyritty estämään puiden suuntaisilla listoilla 23, jotka estävät puiden siirtymistä molempiin sivusuuntiin.

Kuvioiden 3, 4, 5 ja 8 mukaisista syöttömenetelmistä on täten kuvion 4 mukainen menetelmä paras, koska jokainen puu tukeutuu vastaterän pintaan 21 niin että FH on vain is vähän suurempi kuin komponentit FK, + F^. Kuvion 4 mukainen hakun syöttö toimii täten hyvin myös silloin kun syötetään useampi puu, koska haketusvoima FH kohdistuu pääasiassa vastaterän pintaan 21, ja pienehkö sivuvoima viereiseen puuhun ei häiritse sen syöttöä.

Keksinnön mukainen syöttömenetelmä ja syöttösuisteen rakenne perustuu suurtuo-20 tantohakkujen toimintaongelmien analysointiin ja haketusta häiritsevien ilmiöiden hyödyntämiseen. Keksinnön tärkeä osatekijä on se, että perinteisen hyvin toimivan hakun puun syöttö toteutetaan useassa haketusasemassa niin, että saavutetaan hyvä ja vakaa puun ohjaus myös laajalla syöttösuisteella. Tämä saavutetaan siten, että syöttösuisteen pohja ja vastaterä muotoillaan niin, että haketusvoima suunnataan siten, että kitkavoima 25 syöttösuisteen pohjaa ja sen alaosan vastaterää vasten lisääntyy vain vähän jakamalla haketusvoima suureen päätukivoimaan ja huomattavasti pienempään ohjaavaan sivutuki-voimaan. Keksinnön mukaista syöttösuistetta kahdella haketusasemalla esitetään kuviossa 6, jossa puut 10 ja 10' ohjautuvat oikeaan haketussuuntaan eri haketusasemissa, jotka on muodostettu vastaterän yläpinnalle rinnakkain. Vastaterän akselin puoleinen pinta 21' ’ 102820 muodostaa kulman β' hakun teräkiekon pinnan horisontaalisen keskiviivan 25 kanssa. Vastaterän ulompi pinta 21” muodostaa suuremman kulman β” hakun teräkiekon keskiviivaan 25 nähden. Haketusvoiman FH poikkeamakulma ε’ ja s” kohtisuorasta vastaterää vasten määrää sivuttaisen ohjaavan tukivoiman suuruuden. s Kuvio 6a kuvaa hakun vastaterää, jolla on kolme rinnakkaista haketusasemaa puille 10, 10' ja 10”. Vastaterän tukipinnan muodostaa kolme perättäistä osaa 2Γ, 21” ja 2Γ”, joilla on horisontaaliseen teräkiekon keskiviivaan 25 nähden kulmat β’, β” ja β’”. Kulmien suuruusjäijestys on niin, että β’ < β" < β’”, ja ne valitaan puun halkaisijaja-kautuman ja halutun saksivoimavaikutuksen mukaan. Kuvioiden 6 ja 6a mukaisten peratko täisten vastateräosien välillä on pykälä eli lyhyt sivuseinäosuus 24 tai 24' , jonka korkeus valitaan puun halkaisijan mukaan. Sopiva korkeus esimerkiksi 0 200 mm puulle 10' on 25 mm. Sopiva kulma esimerkiksi pykälän 24 pinnan ja vastaterän pinnan 21” välillä on noin 120 - 160° niin, että pinnasta 24 muodostuu tukeva olake.

Hakun syöttösuisteen pohjalla 8 on vastaterää 15 vastaavat muodot ja siihen syntyy is kaksi syöttöuraa 31 ja 32, joita parhaiten kuvaa kuvio 9a.

Puiden syöttö hakkuun tapahtuu siten, että suurin osa puista liukuu maan vetovoiman vaikutuksesta puun 10 osoittamassa kohdassa kohti teräkiekkoa. Puun 10 pää kohtaa terä-kiekon 1 kuvion 7 osoittamalla tavalla ja haketuksen alettua syntyy pieni leikkauspinta 26 ja kuvion 7a mukainen leikkausvoima FH vaikuttaa kohti vastaterää 21 niin, että voiman 20 Fh ja vastaterän 21 välinen kulma λ on huomattavasti alle 90° ja puu 10 liukuu ulospäin teräkiekon keskiöstä 29 nuolen S, suuntaan saksivoiman vaikutuksesta.

Suurella puulla on kyseisen voiman vaikutus erittäin suuri ja puu asettuu kuvion 6a mukaiseen puun 10” haketusasemaan vasten ulointa vastateräosuutta 2Γ” tai vasten suisteen 3 ulompaa sivuseinää 20 asentoon 10'”. Keskikokoiset puut 10' asettuvat hake-25 tusasemaan vasten teräosuutta 21” ja pienet puut jäävät haketusasemaan lähelle hakun akselia, koska terät kohtaavat pienet puut niin myöhään, että puita ulospäin työntäviä voimia ei synny. Puiden siirtyminen ulospäin teräkiekon keskiöstä pitää olla esteetön, kuten tilanne on kuvioiden 6 ja 6a mukaisella rakenteella. Kuvion 5 mukainen syöttösuis-te toimii tässä suhteessa huonosti ja ohjauslistat aiheuttavat vain häiriöitä.

« 102820

Suuren syöttöaukon omaavilla hakuilla on myös todettu voimakas puiden 10 kään-tymisilmiö kuvion 8 mukaan. Kuvion 8 mukainen puiden kääntyminen johtaa siihen, että hakkeen laatu huononee, koska puut 20 eivät pysy haketusasennossa.

Kokeet ovat osoittaneet, että mikäli puun leikkuupinnan muodostavan ellipsin pää-5 akselin 27 suunta poikkeaa kohtisuorasta teräkiekon pyörimiskeskiön 28 ja ellipsin keskiön 29 kautta kulkevaan suoraan 30 nähden leikkuun aikana, puuhun kohdistuu momentti-voima, joka vääntää puuta nuolen S2 suuntaan siten, että puu asettuisi edullisempaan leikkuukulmaan eli leikkuuellipsin pääakseli asettuisi kohtisuoraan teräkiekon pyörimiskeskiön 28 ja ellipsin keskiön 29 kautta piirretyn suoran 30 kanssa eli kuvion 8 osoittako maan kääntyneen puun ellipsin keskiviivan 21' suuntaan.

Edellä kuvattua puuta kääntävää voimaa pystytään hyödyntämään keksinnön mukaisen syöttösuisteen toiminnassa. Kun syötetyn puun 10 alapää asettuu kuvioiden 6 ja 6a mukaisten voimien ansiosta haketusasemaan 10’ tai 10”, lisääntyy puuta 10 kääntävä momentti niin, että se kääntää etenkin lyhyen syötetyn puun peräpään syöttökidassa ole-15 vaan haketusasemaan johtavaan uraan 31 tai 32 ja puun syöttösuunta on oikea. Kuvio 9 esittää puun siirtymistä suisteessa 3 olevaan ohjaavaan pohjan 8 uraan 31 tai 32 ja vasta-terän 15 haketusasemaan. Puut syötetään pistekatkoviivalla osoitettuun paikkaan ja terä-kiekon kohdannut pää siirtyy nuolen Sj mukaan, jonka jälkeen puun leikkuupintaan syntyy katkoviivalla kuvatussa asemassa momentti M, joka kääntää puun nuolen S2 mukaan 20 ehjällä viivalla kuvattuun asentoon. Kuvio 9a kuvaa syöttösuisteen pohjaa 8 ja sen liittymistä vastaterän pintoihin.

Edellä mainitulla syöttömenetelmällä parannetaan huomattavasti syöttösuisteen ja vastaterän ohjaavaa toimintaa etenkin lyhyellä puulla ja pitkän puun loppupäällä. Keksinnön mukaisesta menetelmästä on huomattavaa etua hakun tuotannon ollessa yli 25 100 m3/tunti pienellä puulla ja suurella puulla yli 200 m3/tunti.

Claims (6)

7 102820

1. Menetelmä puiden (10) syöttämiseksi kiekkohakkuun painovoiman ja suisteen (3) avulla, jolloin suisteen pohja (8) on kallistettu pituussuuntaisen akselin ympäri siten, että painovoima pyrkii ohjaamaan puita teriUdekon (1) akselia (2) kohti, ja puita tuetaan sivu- 5 suunnassa suisteen kotelon (20) avulla, tunnettu siitä, että puita (10) tuetaan sivusuunnassa lisäksi suisteen (3) rinnakkaisten pohjaosien (31, 32) ja näiden välissä olevan yhden tai useamman olakkeen (24, 24’) avulla siten, että puiden liikettä teräkiekon pyörimiskeskiötä (28) kohti vastustetaan, ja että puita käännetään suisteen pituussuuntaiseksi momentin (M) avulla, joka syntyy, kun io puun leikkuupinnan muodostavan ellipsin pääakselin (27) suunta poikkeaa teräkiekon pyörimiskeskiön (28) ja ellipsin keskiön (29) kautta kulkevan suoran (30) suhteen kohtisuorasta suunnasta (27’).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puita tuetaan suisteen pohjaosien välisten olakkeiden jatkeena olevien hakun vastaterän (15) yläpinnas- 15 sa olevien olakkeiden (24) avulla.

3. Syöttösuiste (3) puiden (10) syöttämiseksi kiekkohakkuun, jonka suisteen muodostavat pohja (8), vastaterä (15) ja kotelo (20), jolloin suisteen pohja on kallistettu poikittaisen akselin suhteen siten, että suisteen pohja viettää teräkiekkoa (1) kohti sekä pitkittäisen akselin suhteen siten, että suisteen pohja viettää kiekon akselia (2) kohti, tunnettu 20 siitä, että syöttösuisteessa (3) ja sen jatkeena olevassa vastaterän (15) yläpinnassa (21) on rinnakkaisten pohjaosien (31, 32) välissä yksi tai useampi olake (24, 24’), joka muodostaa suisteen pohjaosan (31, 32) rinnalle, kiekon akselin (2) puolelle seinämän.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suisteen pohja- .. osat (31, 32) on kallistettu pituussuuntaisen akselin ympäri siten, että kahdesta rinnakkai- 25 sesta suisteen pohjaosasta kiekon pyörimisakselista kauempana oleva (31) muodostaa vaakatason kanssa suuremman kulman (β’) kuin pyörimisakselia lähempänä olevan osan (32) muodostama kulma (β”). • 102820

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen syöttösuiste, tunnettu siitä, että olakepinta muodostaa suisteen pohjaosan (31, 32) kanssa ylöspäin avautuvan kulman, joka on suurempi kuin 90°.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen syöttösuiste, tunnettu siitä, että olakepinta muo-5 dostaa suisteen pohjaosan (31, 32) kanssa kulman, joka on noin 110 - 160°, sopivimmin noin 120°. ♦ * * « 9 102820