FI56409C - Anordning foer framstaellning av massa pao mekanisk vaeg av traeflis - Google Patents

Description

RSF^l [B] (11)KUULUTUSJULKAISU 50409

lJ ' } UTLÄGGN I NGSSKRIFT

C Patentti myönnetty 10 01 1980

Patent meddelat ’ (51) Kv.ik.'/int.ci.* D 21 B 1/14 SUOMI—FINLAND (*) Patenttihakemus — Patentansökning 7 8l27 7 (22) Hakemispilvi — Ansttknlngadag 25.0U.78 (23) AlkupUvi—Glltlghetsdag 25.0U.78 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentllg

Patentti-ja rekisterihallitus .... , , . ,,,,., 1 (44) NlhtSviksipanon ja kuuLJulkalaun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' An*ttkan utlagd och utl.skrlften publlcerad 28.09.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird priorltet (71) Enso-Gutzeit Osakeyhtiö, Kanavaranta 1, 00l60 Helsinki l6,

Suomi-Finland(FI) (72) Jorma Surakka, Savonlinna, Suomi-Finland(FI) (5U) Laite massan valmistamiseksi mekaanisesti puuhakkeesta - Anordning för framställning av massa pä mekanisk väg av träflis Tämä keksintö koskee laitetta massan valmistamiseksi mekaanisesti puu-hakkeesta, jota painetaan syöttölaitteella vasten hiontapinnalla varustettuja kiekkoja, jotka aikaansaavat puuhakkeeseen edestakaisin tapahtuvan hiontaliikkeen, jonka ansiosta kuidut irtoavat puusta syöttölaitteen rajoittamassa hiontavyöhykkeessä.

Paperiteollisuudessa valmistetaan massaa mekanisesti suuria määriä erityisesti sanomalehtipaperin raaka-aineeksi. Käytössä on lähinnä kaksi menetelmää, hiontamenetelmä ja termomekaaninen kuidutus (Thermomecanical Pulping (TMP)). Hiontamenetelmässä puupölli painetaan hiovaa keraamista pintaa vasten, jolloin pinnen tykyttävä ja hiova vaikutus irroittavat kuituja puusta. TMP-menetelmässä puuraaka-aine hakkeen muodossa höyry-tetään ja höyryn paineessa (tavallisesti 200-300 kPa) viedään kahden vastakkain olevan tasokiekon väliin. Kiekot pyörivät toisiinsa nähden joko vastakkaisiin suuntiin tai siten, että toinen kiekko pyörii ja toinen on kiinteä. Kiekkojen pinta on hammastettu ja karkea ja hake hajoaa kuiduiksi kulkiessaan kiekkojen välistä. Hionta tuottaa lujuusarvoltaan huonompaa massaa kuin TMP, mutta tarvitsee vähemmän energiaa prosessiin, n. 4 MJ/kg, kun TMP käyttää n. 6 MJ/kg.

2 5640ϋ

Koska massan vuosituotanto on suuri, miljoonia tonneja/vuosi, on voimakkaasti yritetty kehittää massanvalmistusmenetelmiä, joita hyväksi käyttäen saataisiin hyvää massaa pienellä energian kulutuksella.

Mm. Pulp and Paper Research Institute of Canada (PPRIC) on tutkimuksissaan todennut, että puusta mekaanisesti voidaan valmistaa paperinvalmistukseen erittäin hyvin soveltuvaa massaa hiomalla puun pintaa edestakaisella liikkeellä (selvitetty mm. PPRIC:n julkaisussa Trend v. 66). Hiovan pinnan pinnanmuodolla ei ole kovin spesifisiä vaatimuksia, sillä mekanismin perustana on, että hiova pinta irroittaa kuituja ja aiheuttaa lisäksi sen, että puun pintaan jää toisesta päästään kiinni kuituja. Kun hiovan pinnan kulkusuunta vaihtuu, irronneet kuidut tarttuvat päistään puun pinnassa kiinni oleviin kuituihin vetäen ne irti, ja nämä irronneet kuidut aikaansaavat uusia toisesta päästään irti olevia kuituja. Näin ollen ko. prosessissa hiovan pinnan ja puun pinnan välissä olevat kuidut, eikä niinkään hiovan kappaleen pinta, toimivat välikappaleena puun kuiduttamisessa.

Tutkimuksessa todettiin edelleen, että jos hiova pinta liikkuu koko ajan samaan suuntaan, mainittu prosessi ei tapahdu, sillä puun pinnalla kiinni olevat kuidut kampautuvat kulkusuuntaan, eivätkä hiovan pinnan irroittamat kuidut sotkeudu niihin. Kuidut irtoavat näin ollen vain hiovan pinnan hiontavaikutuksella, kuten yleisesti käytössä olevassa hiontaprosessissa. Massan laatu on tällöin paljon huonompi ja energiankulutus suurempi.

Koska pienellä energiankulutuksella valmistetun hyvän laadun omaavan kuitumassan taloudellinen merkitys on erittäin suuri, koetettiin Instituutissa kehittää laite, jolla teollisessa mittakaavassa voitaisiin tuottaa mainittua massaa. Suomalaisessa patentissa 427Ä1 on kuvattu joitakin ko. periaatteen mukaan toimivia laitteita, mutta niihin ei sisälly yhtäkään, jolla voidaan saavuttaa tuotantokapasiteetti, jolla on taloudellista merkitystä. Mainitussa PPRICrn julkaisussa Trend todetaankin, että prosessin laitetoteutukseen ei yrityksistä huolimatta päästy.

Edellä oleva keksintö perustuu yllä esitettyyn menetelmään ja sen tarkoituksena on aikaansaada yksinkertainen laite menetelmän toteuttamiseksi.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaista laitetta kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti piirustuksilla, joissa kuva 1 esittää pituusleikkauksena keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen laitteen, kuva 2 esittää kuvan 1 viivan II-II kohdalta otettua leikkausta, kuva 3 esittää pituusleikkauk- 3 5640? sena keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen laitteen, kuva 4 esittää kuvan 3 viivan IV-IV kohdalta otettua leikkausta ja kuva 5 esittää kuvan 3 viivan V-V kohdalta otettua leikkausta.

Kuten näkyy kuvista 1 ja 3, on keksinnön kummankin suoritusmuodon mukaisessa laitteessa samanlainen käsiteltävän puuaineksen syöttölaite, joka käsittää olennaisena osana vaakasuoraan asetetun ruuvin 1, joka on kiinnitetty suhteellisen suuriläpimittaisen, toisesta päästään avoimen sylinterin 2 vaippaan. Toisesta päästään sylinteri 2 on varustettu päätylevyllä 3, johon on kiinnitetty ruuvin 1 akseli 4, joka on laakerin 5 kannattamana tuettu laitteen alustaan, jolla on myös akselia 4 käyttävä moottori 6.

Sylinteriä 2 ympäröi hiukan syöttöruuvin 1 läpimittaa suurempi, alustaan kiinnitetty sylinteri 7, jonka toisesta päästä avoin pää sijaitsee samassa tasossa kuin sylinterin 2 pää. Vastakkainen pää on suljettu päätylevyllä 8, joka estää syöttöruuville 1 sylinterin vaippaan tehdystä aukosta 9 tulevan puuaineksen purkautumisen sylinterin 7 ja sylinterin 2 välisestä rengastilasta 10 muualle kuin ruuvin 1 syöttö-suuntaan. Sylinterin 7 ulkovaippaan on lähelle sen avointa päätä kiinnitetty kotelo 11, joka ympäröi puuainesta käsitteleviä elimiä, joiden yhteistoiminnan tuloksena syntyvä massa poistetaan sylinterin 7 avoimessa päässä olevasta raosta 12 koteloon 11 ja sen alaosaan tehdystä poistokanavasta 13 laitteen ulkopuolelle.

Keksinnön kuvan 1 ja 2 mukaisen suoritusmuodon puuhaketta käsittelevät elimet koostuvat sylinterin 7 läpimittaa jonkin verran suuremmasta tasapaksusta kiekosta 14, jossa on reiät 15 pienemmille kiekoille 16, joiden haketta käsittelevä pinta on samalla tasolla kuin kiekon 14 vastaava pinta. Kiekkoa 14 pyörittää alustaan kiinnitetyn laakerin 17 kannattamana akseli 18.

Kuvan 2 mukaisesti kiekot 16, jotka on sijoitettu sopivimmin tasavälein sijoitettuihin reikiin 15, on kiinnitetty kannattimilla 19 isompaan kiekkoon 14. Kussakin kannattimessa 19 on laakeri 20, joka tukee kuhunkin kiekkoon 16 kiinteästi yhdistettyä akselia 21 sallien sen pyörimisliikkeen. Akselien 21 kiekkojen 16 ulkopuolella olevissa päissä on kiinteät hammaspyörät 22. Hammaspyörät 22 ovat yhteistoiminnassa sisäpuolisella hammastuksella varustetun hammaskehän 23 kanssa, joka on kiinni alustassa.

Kuvan 1 ja 2 mukainen laite toimii seuraavasti:

Syöttöaukosta 9 rengastilaan 10 tuleva puuhake, joka on tehty esim. havupuusta, painetaan syöttöruuvin 1 rajoittamassa hiontavyöhykkeessä vasten kiekkoja 14, 16, jotka on varustettu hiontapinnalla, joka ha- 4 5640;' joittaa puuhakkeen yksittäisiksi kuiduiksi. Hiontapinta voi olla keraamista ainetta, kuten nykyisin yleisesti käytössä olevissa kivihioma-koneissa, tai se voi olla karhennettu metallipinta. Hiontapinta saattaa muodostua myös esim. pallomaisista kohoumista, joille on ominaista, etteivät ne leikkaa puuta, vaan aiheuttavat paikallisia painesysäyk-siä, jotka höllentävät puun rakennetta.

Akselin 18 pyörittäessä kuvan 1 mukaisesti isompaa kiekkoa 14 myötäpäivään, kulkevat siihen kiinnitetyt pienemmät kiekot 16 hammaspyöri-ensä 22 varassa ympäri hammaskehää 23, jolloin kiekot 16 pakotetaan pyörimään akseliensa 21 ympäri vastapäivään. Näin ollen kiekko 14 ja kiekot 16 pyörivät kiekon 14 ulkokehän ja hammaskehän 23 (kuva 2) rajoittamalla alueella vastakkaisiin suuntiin, jolloin pyörimissuunnat myös laitteen syöttölaitteen 1 puolella ovat vastakkaiset siinä ympy-rärenkaan muotoisessa hiontavyöhykkeessä, joka jää kiekon 14 ulkokehän ja kiekkojen 16 keskipisteitten kautta kulkevan ympyrän väliin. Kun läpimitta sylinterissä 2, johon syöttöruuvi 1 on kiinnitetty, vastaa kiekkojen 16 keskipisteitten kautta kulkevaa ympyrän halkaisijaa tai on sitä vähän suurempi, rajoittuu hakkeen syöttö pääasiassa ym. ren-gasalueelle, jossa kiekot 14 ja 16 pyörivät vastakkaisiin suuntiin. Tällöin puuhake joutuu rengastilan 10 joka kohdassa tasaisesti vaih-televien vastakkaissuuntaisten hiontavaikutusten alaiseksi. Irronneet kuidut poistuvat kiekoilta 14 ja 16 kiekon 14 kehän ja sylinterin 7 välisestä raosta 12 koteloon 11 ja sieltä poistokanavaa 13 pitkin laitteen ulkopuolelle.

Myös kuvien 3, 4 ja 5 esittämässä suoritusmuodossa on puuhaketta hiovina eliminä yksi isompi kiekko 24, jonka reunaosiin tehdyissä leikkauksissa 25 on pienemmät kiekot 26 tasavälein, niin että noin puolet kiekkojen 26 pinta-alasta on kiekon 24 kehän sisäpuolella. Käsiteltävä puuhake syötetään kiekkojen 24, 26 vasten rakenteeltaan samanlaisella syöttölaitteella, joka kuvattiin kuvan 1 esittämän suoritusmuodon yhteydessä.

Kiekko 24 on yhdistetty käyttöakseliin 18, jota tukee laitteen alustaan kiinnitetty laakeri 17. Kukin kiekko 26 on kuvan 3 ja 4 mukaisesti kiinnitetty kiekkoon 24 kannattimella 27, jonka päässä on laakeri 28 kiekon 26 akselia 29 varten, joka on kiinteästi yhdistetty kiekkoon 26. Akselin 29 vapaassa päässä on kiinteä hammaspyörä 30, joka on yhteistoiminnassa ulkopuolisella hammastuksella varustetun hammaskehän 31 kanssa, joka on kiinnitetty tapeilla 32 laakerin 17 pesään (kuva 3). Kuvien 3, 4 ja 5 mukaisen laitteen toiminta vastaa edellisen suoritusmuodon mukaisen laitteen toimintaa eron ollessa vain siinä, että kiekon 24 pyöriessä kuvan 3 mukaisesti myötäpäivään pyrkivät kiekot 26 sen mu-

Claims (10)

1. 5 5640 j kana vastakkaisiin suuntiin alueella, jonka kiekkojen 26 keskipisteit-ten kautta kulkeva, kiekon 24 kanssa samankeskinen muodostaa leikatessaan kiekkojen 26 kehiä. Kuvan 3 mukaisesti on hakkeen syöttö järjestetty rengastilaan 10, joka rajoittuu hiukan akselin 29 alapuolella olevan tason ja leikkausten 25 alapuolella sijaitsevan tason väliin. Suurin etu keksinnön mukaisesta laitteesta koituu siitä, että sillä on mahdollista tehdä korkealaatuista, termomekaanisella menetelmällä valmistettuun massaan verrattavissa olevaa massaa energiankulutuksella, joka on alhaisempi kuin nykyisin käytössä olevassa termomekaanisessa menetelmässä, vaikka tuotantonopeus olisi suuri. Laite voidaan nimittäin mitoittaa sellaiseksi, että työstönopeus hiontavyöhykkeessa on suuri ja että se vaihtuu riittävän suurella taajuudella ilman, että laite tulee kalliiksi. Lisäksi laitteen käyttökoneisto on rakenteeltaan yksinkertainen ja toimintavarma. Keksintö ei ole rajoittunut keksinnön selityksessä mainittuihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä puuhakkeen syöttölaitteena voi olla myös jaksottain toimiva mäntä.
2. 1. Laite massan valmistamiseksi mekaanisesti puuhakkeesta, jota syöttölaitteella tuodaan vasten kiekkoja (14, 24) ja (16,26), jotka aikaansaavat puuhakkeeseen edestakaisin tapahtuvan hiontaliikkeen tunnet-t u siitä, että puuhake painetaan hiontavyöhykkeen muodostavassa ren-gastilassa (10) syöttölaitteella (1) vasten hiontapinnoilla . varustettuja pyöriviä kiekkoja (14, 24) ja (16, 26), joista kiekot (16, 26) on sijoitettu kiekkoihin (14, 24) ja tehtyihin leikkauksiin (15, 25), joissa ne pääsevät pyörimään kiekkoihin (14, 24) kiinnitettyjen akseliensa (21, 29) ympäri, ja että kiekot (16, 26) pyörivät rengastilan (10) alueella kiekkojen (14, 24) pyörimissuuntaa vastaan, jolloin aikaansaadaan puuhakkeeseen edestakaisin tapahtuva hionta-liike.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että kiekkojen (14, 24) ja (16, 26) hiontapinnat ovat samassa tasossa, ja ne käsittävät keraamista ainetta tai karhennettua metallia olevan hionta-kerroksen.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että kiekkoihin (16, 26) kiinteästi yhdistetyt akselit (21, 29) ovat kiinni , 5 6 4 ö j pidikkeissä (19, 27), joissa on akseleita (21, 29) varten laakerit (20, 28), ja että akselien (21, 29) vapaissa päissä on kiinteät hammaspyörät (22, 30), jotka ovat kosketuksissa laitteen alustaan kiinnitettyjen hammaspyörien (23, 31) kanssa, jolloin kiekkojen (41, 24) pyöriessä hammaspyörät (22, 30) kiertäessään kehiä (23, 31) pakottavat kiekot (16, 26) pyörimään hiontavyöhykkeen (10) alueella kiekkojen (14, 24) pyörimissuuntaa vasten.
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite tunnettu siitä, että hammaspyörät (22) kulkevat hammaskehän (23) sisäpinnalla.
6. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite tunnettu siitä, että hammaspyörät (30) kulkevat hammaskehän (31) ulkopinnalla.
7. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että syöttölaitteena (1) on ruuvi, joka on sijoitettu kiinteään, syöttö-aukoilla (9) varustettuun sylinteriin (7), jonka kiekkoja (14, 24) ja (16, 26) vasten olevan pään välisestä raosta (12) hiontavyöhykkeessä (10) syntyvä massa pääsee poistumaan kiekoja (14, 24) ja (16, 26) ympäröivään koteloon (11).
8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite tunnettu siitä, että ruuvin (1)pyörimissuunta on vastakkainen kiekkojen (14, 24) pyörimissuunnalle .
9. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että syöttölaitteena (1) on jaksottain toimiva mäntä.
10. 1. Anordning för framställning av massa pä mekanisk väg av träflis, som medelst en mataranordning bringas mot skivor (11,24) och (16, 26), vilka ästadkommer i träflisen en fram- och ätergäende sliprörelse, kännetecknad av att träflisen pressas i ett en slipzon bildande ringutrymme (10) medelst mataranordning (1) mot med slipytor försedda rotande skivor (14, 24) och (16, 26), av vilka skivorna (16, 26) är anordnade i skärningar (15, 25) i skivorna (14, 24), där de kan rotera kring sinä vid skivorna (14, 24) fästa axlar (21, 29), och att skivorna (16, 26) roterar pä omrädet för ringutrymmet (10) mot skivornas (14, 24) rotationsriktning, varvid hos träflisen ästadkommes en fram-och ätergäende sliprörelse·