NO128228B - - Google Patents

Description

Defribrator for papirraasse.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en defibrator for

papirmasse.

Kontinuerlige systemer for våtpapirmassetilberedning omfatter vanligvis en transport av råmaterialet fra en pulper til hollendere og raffinører, men man har funnet at det er mer effektivt og billigere å innskyte en spesialmaskin i systemet for med denne maskin å redusere flakene i massen til fibre.

En velkjent type defibrator ligner en skiveraf f inø.r ved at den har en skivelignende rotor og en ringformet stator, idet massen kommer inn aksielt og føres ut radielt etter at den er slagbehandlet mellom to flater som har en fast klaring. Fordi klaringen er stor nok til å unngå avkorting av fibrenen, men liten nok til å gi flakene en gjentatt slagbehandling ved rotorens bevegelse, reduseres flakene til fibre uten unødvendig bruk av kraft eller tap av kapasitet. I mot-setning til en skiveraffinør har imidlertid slike defibratorer en likhet med roterende desintegratorer, som f.eks. beskrvet i U.S. patent nr. 2.957.795, ved at de behandlende motliggende flater strekker seg aksielt i form av konsentriske ringer, med tenner som strekker seg normalt på rotorplanet og som overlapper hverandre.

Ved disse kjente innretninger får, massen, som mates inn gjennom det aksiale innløp, kontakt med de hurtigløpende kniver på rotoren, og det gjør at massen har en tendens til å bli kastet vekk fra behandlingsområdet istedenfor inn i dette. I tillegg får massen bare én gjennomgang i apparatet, idet massen bare behandles mens den beveger seg radielt utover, hvoretter massen føres ut radielt eller tangensielt.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en defibrator som trenger relativt liten kraft ved sterkt øket ytelses-evne. Dette oppnås ved at man unngår unødige virveldannelser, hvilket ved en defibrator for papirmasse, bestående av et hus med et sylindrisk afbeidskammer, hvilket hus har aksielt forløpende innløp og utløp for papirmassen, og en i kammeret i et parallelt med husets endevegger forløpende plan montert rotor, hvorhos papirmassen ved hjelp av en pumpe bringes inn i det aksielt forløpende innløp, deretter radielt utover, rundt rotorkanten, radielt innover og sluttlig ut gjennom det aksielle utløp, idet massen bearbeides mellom minst på en endevegg og på den motliggende rotorflate anordnede, samvirkende defibreringsorganer som dannes av tett hosliggende ringformede skiver med i de motliggende flater radielt forløpende kanaler, oppnås ved at kanalene i den stasjonære skive har et for opptak av fiberstoffet bestemt stort innløpstverrsnitt, henholdsvis stor dybde, som avtar i fiberstoffets strømningsretning, mens kanalene i den roterende skive har en liten dybde ved innløpsenden, hvilken dybde tiltar i stoffets strømnings-retning.

Hensiktsmessig kan kanalene i den stasjonære skive dannes av ribber eller skovler som ved sine ender er avskrådd for langs inneromkretsen sammen ved den roterende skive å danne et ringformet spor som tjener til opptak av den fremstrømmende papirmasse.

På tegningen er vist en del utførelseseksempler av

oppfinnelsen.

Fig. 1 viser rent skjematisk defibratoren ifølge oppfinnelsen i et kontinuerlig massetilberedningssystem.

Fig. 2 er et forstørret grunnriss av defibratoren med

et snitt etter linjen 2 - 2 i fig. 7.

Fig. 3 er et forstørret utsnitt som viser en løsbar statorskive med strømningskanaler ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 er et lignende utsnitt av en løsbar rotorskive ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 er et utsnitt som viser strømningskanalene i en statorskive med de dype ender rettet mot den fremover bevegede masse. Fig. 6 er et forstørret aksialsnitt av defibratoren i fig. 1. Fig. 7 er et lignende snitt som i fig. 6 og viser defibratoren i fig. 1 kun forsynt med behandlingsflate i innløpsside-kammeret. Fig. 8 er et snitt som i fig. 6 og viser defibratoren i fig. 1 forsynt med et drivorgan i innløpssidekammeret og behandlingsflate bare i utløpssidekammeret. Fig. 9 er et sideris"s, delvis i snitt av en praktisk utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen, slik det kan brukes for behandling i én gjennomgang for redusering av partikkelstørrelsen.

Som vist i fig. 1 kan defibratoren 20 være anordnet i et kontinuerlig våtmassetilberedningssystem som omfatter en pulper 21

og konvensjonelle raffinørér 22.

Massen som kommer fra pulperen 21, hvilken pulper inne-holder flak av udefibrert materiale, kan utsettes for et trykk av størrelsesorden 5 - 7 kg/cm 2 •ved hjelp av en anordning utenfor defibratoren, som f.eks. massepumpen 23>og transporteres således inn i defibratoren. Masseledningene 24, 25 og 26 utgjør en del av systemet.

Defibratoren 20 er oppbygget av et hus 28 med en hovedsakelig sylindrisk vegg 29 og motliggende endevegger 31 og 32, hvilke deler omslutter et i hovedsaken sylindrisk, lukket trykkammer 33, i hvilket massen defibreres. En rotor 34 av skivetypen er anordnet til å rotere i et plan parallelt med endeveggene 31 og 32 inne i kammeret 33j og rotoren er anordnet på en aksel 35 som drives av drivorgan 36, fortrinnsvis i form av en elektrisk motor 37. Fortrinnsvis er rotoren 34 koblet direkte til akselen 35 slik at det ikke er bruk for ytre koblinger og lagre, og defibratorhuset 28 er montert direkte på flensen 38 på motorhuset 39 for å eliminere behovet for et separat fundament.

En mekanisk pakning 41 av en velkjent type inne i huset

67 forhindrer masselekkasje fra arbeidskammeret rundt motorakselen.

En skvettplate 42 forhindrer pakningslekkasjevæske fra å nå motoren.

Rotoren 34 deler kammeret 33 i to. kammer, nemlig innløps-sidekammeret 43, mellom endeveggen 31 og hosliggende rotorflate 44,

og utløpssidekammeret 45, mellom motliggende rotorflate 46 og endeveggen 32. I endeveggen 31 er det anordnet aksiale innløpsanordninger 48, og i endeveggen 32 er dét anordnet aksiale utløpsanordninger 49, idet sistnevnte fører massen til et utstrømningskammer 50, hvorfra massen går til ledningen eller røret 26 som fører til raffinørene 22 eller til andre massetilberedningsutstyr.

Innløpssidekammeret 43 og utløpssidekammeret 45 har begge en felles, periferisk ytre del som danner et oppsamlingsrom 51 for opptak av fremmedstoffer som sentrifugeres ut av rotoren 34. Slikt materiale holdes mot innerflaten 52 til den sylindriske vegg 29 eller beveger seg rundt flaten 52 og inn i det tangensielle utløp 53- Det er også anordnet en inspeksjons og renseluke 54 med en pakning 55

og et deksel 56. Utløpet 53 leder til en stengeventil 57 som kan åpnes manuelt eller automatisk i forutbestemte intervaller for utføring eller rensing av oppsamlede fremmedstoffer.

Fortrinnsvis er huset 28 sammensatt av lett demonterbare enheter såsom bunnplaten' 60, den sylindriske vegg 29 og endeveggen 31} hvilke deler holdes sammen til en enhet ved hjelp av boltene 61. Bunnplaten 60 er festet til motorhusflensen 38 ved hjelp av bolter 62,

og forbindelsen dekkes av et sylindrisk deksel 63 som holdes på plass ved hjelp av skruer 64. Bunnplaten 60 omfatter tømmekammeret 50, masseutløpet 65 som forbindes med ledningen 26 og dreneringsåpningen 66 for lekkasje .som kommer ned på skvettplaten 42. Pakkboksen 67 rundt rotorakselen 35 er montert på bunnplaten 60 ved hjelp av bolter

68 og omfatter en passasje 69 for innføring av pakningstrykkvæske.

Den sylindriske vegg 29 og bunnplaten 60 har begge i rett vinkel avtrappede anleggsflater 71 og 72'som sammen danner et periferisk spor for opptak og fastklemming av den ringformede endevegg 32, hvilken endevegg 32 har et ringformet sete 73 for opptak av en løsbar, ringformet statorskive 74 ved hjelp av bolter 75. Endeveggen 31 har et sete 76 for en tilsvarende løsbar, ringformet statorskive 77 som holdes på plass ved hjelp av bolter 78. Under statorskivene 74 og 77 kan det anordnes mellomlegg 8l og 82 for justering av klaringen med innløps- og utløpssidene til rotoren 34 for derved å kompensere for slitasje eller lignende.

Massebehandlingsorganene 83 omfatter de løsbare, ringformede statorskiver 74 og 77 og de løsbare, ringformede rotorskiver 84 og 85, hvorav skiven 84 er anordnet på innløpssiden 86 til rotoren 34 ved hjelp av bolter 87, og skiven 85 er anordnet på utløpssiden eller den motsatte side 88 på rotoren 34 og er festet med bolter 89. Masse føres under trykk fra pumpen 2-3 inn i defibratoren gjennom det aksiale innløp 48 og føres deretter radielt utover gjennom behandlingsområdet 91 som dannes av de motliggende flater på rotorskiven 84 og statorskiven 77 i innløpssidekammeret 43, deretter går massen rundt kanten 92 til rotoren 34 og radielt innover gjennom behandlingsområdet 93 som dannes mellom de motliggende flater av rotorskiven 85 og statorskiven 74 i utløpssidekammeret 45, hvoretter massen føres ut gjennom det aksiale utløp 49. Massen føres således først utover og deretter innover, og behandlingseffekten kan være lik ved begge føringer eller forskjellig ved hver føring, avhengig av skivenes struktur.

Behandlingsområdet 91 dannes av en behandlingsflate 94

på rotorskiven 84 og en behandlingsflate 95 på statorskiven 77, og klaringen mellom disse to flater er større enn diameteren til masse-fibrene fordi behandlingen som skal oppnås er at man skal redusere flis til individuelle fibre istedenfor å kappe eller avkorte fibrene, slik som i en raffinør. Behandlingsflaten 95 og den samvirkende behandlingsflate 96 på statorskiven 74 er forsynt med innløpsmasse-føringer i form av et flertall avstandsplasserte, hovedsakelig radielt forløpende kileformede strømningskanaler 97, hvorav hver kanal har en dyp ende 98 og en grunn ende 99, og den del av platen som ligger mellom kanalene danner ribber eller vegger 100. En statorskive med ca. 22,5 cm diameter kan ha f.eks. 72 jevnt fordelte strømnings-kanaler og 72 tilsvarende ribber, mens en statorskive med 30 cm diameter f.eks. kan ha 102 slike kanaler og ribber, hvilke kanaler har en dybde på omtrent 1,5 mm ved den grunne ende 99 og en dybde på mellom 4,5 og 10 mm ved den dype ende 98, avhengig av diameteren på statorskiven, hvorhos kanalene har en bredde på omtrent 4,5 mm og har

parallelle sidevegger 101 og 102, og ribbene har sidevegger som skrår fra omtrent 3 mm bredde ved innsiden til omtrent 4,5 mm bredde ved utsiden.

De dype ender 98 i strømningskanalen i statorplaten 77 er anordnet på den periferielle innside, og ribbene 100 er avskrådd ved 102 slik at de danner et indre periferisk spor 103. Disse kanaler er beregnet for opptak av den fremmatede masse i stasjonære

■strømningskanaler mellom stasjonære ribber, og strømningskanalenes tverrsnittsareal tilsvarer i det vesentlige tverrsnittsarealet til den innstrømmende masses bevegelsesbane.

Først etter at massen er kommet inn i de stasjonære strømningskanaler, rettes massen ved hjelp av kanalenes skrå bunn 104 mot behandlingsområdet 91 og deretter går massen inn i rotor-kanalene som roterer med en høy" hastighet, som f.eks. 36OO omdrei-ninger pr. minutt. Strømningskanalene 106 i behandlingsflaten 94

på rotorskiven 84 er også kileformede med en skrå bunn 107, en grunn ende 108 som utgjør en del av det indre periferiske spor 103 og en dyp utløpsende 109 ved rotorkanten 92. Strømningskanalene 106 er jevnt fordelt og har i det vesentlige samme dimensjoner som strøm-ningskanalene 97j slik at det dannes et flertall ribber 110 tilsvarende ribbene 100. Massen føres radielt inn i strømningskanalene 97 og føres deretter aksialt gjennom det radielt forløpende behandlingsområde 913i hvilket massen utsettes for slag i en meget rask rekkefølge fra det hurtig roterende ringformede organ som er forsynt med et mønster av ribber eller vinger 110 og deretter tømmes massen ut gjennom de dype ender 109 i rotorens strømningskanaler.

Strømningskanalene 112 i behandlingsflaten 96 på statorskiven 77 ved at de dype.ender 113 er anordnet ved den-ytre periferi og ved at den skrå bunn 114 til- hver kanal ender i en grunn ende 115 ved innerperiferien. Ribbene 116 er avskrådd ved 117 slik at det dannes et periferisk inngangsspor 118. Strømningskanalene 120 i behandlingsflaten 121 på rotorskiven 85 og ribbene 122 på rotorskiven samt dimensjonene tilsvarer delene på rotorskiven 84 med unntak av at de grunne ender 123 er anordnet ved ytterperiferien, og de dype utstrømningsender 124 er anordnet langs innerperiferien for levering av behandlet masse til det aksiale utløp 49.

Det lett demonterbare hus 28 med dets demonterbare sylindriske vegg 6l, demonterbare endevegger 31 og 32, demonterbare statorskiver 74 og 77 og demonterbare rotorskiver 84 og 85 utgjør en meget anvendelig defibrator, i hvilken det kan tilveiebringes en defibrering innenfor et stort variasjonsområde. Apparatets virkningsgrad avhenger av hva slags materiale som behandles, idet noen materia-ler er mer vanskelig å rive istykker og defibrere enn andre. Dersom virkningsgraden som kreves•er liten, f.eks. ved lett defibrerbar masse, ved små innkommende flak eller ved en akseptabel ufullstendig defibrering er det mulig med en høy kapasitet. Dersom man krever en høy virkningsgrad, f.eks. ved seig våtsterk masse, vil det kunne bli nødvendig å greie seg med mindre produksjonsmengder. Masse som er forurenset med betydelige metallforurensninger og andre fremmedstoffer, kan behandles med relativ høy virkningsgrad og kapasitet samtidig med rensing av massen, selv ved konsistenser på 6% eller mer.

Som vist i fig. 6, som viser en foretrukket utførelses-form, brukes to statorskiver og motliggende rotorskiver for oppnåelse av høy virkningsgrad og lav kapasitet for defibrering av materiale som er vanskelig å defibrere. Sentrifugalkreftene som frembringes av rotoren i innløpsside- og utløpssidekammeret har en tendens til å utbalansere hverandre, og det foreligger også et trykktap på grunn av friksjon; men innløpstrykket er høyt nok, innenfor området 5 - 7 kg/cm 2, til å presse massen gjennom apparatet. Defibratorens 20 kapasitet avhenger naturligvis av trykkdifferansen (innløpstrykk minus utløps-trykk), av massens konsistens og av' det åpne areal-i rotorstatoren. Maksimum kapasitet med hensyn til virkningsgraden vil først og fremst være avhengig av hvilket materiale som skal behandles, av størrelsen av de innkommende fliser og av den akseptable tilstand som den ut-gående masse skal ha.

En annen utførelse av defibratoren 20 er vist i fig. 7,

og denne defibrator har en høy kapasitet når den brukes for materiale som er relativt lett å rive opp og defibrere. Den nedre rotorskive 85 -og den nedre statorplate 74 er fjernet slik at det bare finnes ett behandlingsområde ved 91 og slik at massen bare får en gjennomgang gjennom defibratoren. Dersom det ønskes, kan det anordnes en utfyllings-ring som i tverrsnitt tilsvarer tverrsnittet til og bare fyller ut setene 71 og 72, hvilken ring erstatter endeveggen 32 slik at massen kan gå direkte fra behandlingsområdet og til utløpet 65.

Ved denne utførelsen, ved moderate til lave gjennomgangs-mengder, får man en positiv pumpevirkning som fremmer massestrømningen,.og bruk av ytre pumpeanordninger er derfor ikke absolutt nødvendig ved denne utførelse.

En tredje utførelse av defibratoren 20 er vist i fig. 8, og denne utførelse er spesielt oppbygget for samtidig å defibrere fibrøst materiale i massen ved massens passering gjennom behandlingsområdet 93 som dannes mellom'den nedre rotorskive 85 og den nedre statorskive 74 og separere fremmedstoffer med høy spesifikk vekt og/eller lav spesifikk overflate i massen. Sistnevnte fremmedstoffer utsettes for store sentrifugalkrefter som frembringes av pumpeanord-ningen 130, slik at fremmedstoffene kastes utover mot kammerets 33 periferi for etterfølgende utfelling i det tangensiale rom 51 for oppsamling av forure-nsninger, fra hvilket rom forurensningene kan fjernes kontinuerlig eller intermitterende gjennom ventilen 57. Den øvre statorskiven 77 er fjernet slik at man får en fri adgang av fremmedstoffene til kammeret 33»og drivorganet 130 består fortrinnsvis av åtte vinger 131 som er radielt orientert og har en form som antydet i fig. 8.

Man har funnet at selv med behandling av masser med så høy konsistens som 6% eller mer, vil man få en meget god og effektiv rensing .av alle slags forurensninger, og slike masser kan defibreres i behandlingsområdet 93 uten ødeleggelse av behandlingsorganene. I tillegg oppnår man at etterfølgende utstyr i systemet, som f.eks. raffinører som arbeider med små toleranser, også beskyttes for skader.

De to behandlingsområder 91 og 93 er hovedsakelig parallelt anordnet med endeveggene 31 og 32 og i rotasjonsplanet til rotoren 34, og ved alle utførelseseksempler behandles massen alltid i det minste' i et radielt forløpende behandlingsområde hvortil massen leveres fra stasjonære statorkanaler. Defibratoren kan, selv om den fortrinnsvis anordnes vertikalt for derved å innspare gulvplass, også oppstilles horisontalt dersom man ønsker det, idet man da monterer defibratoren på et horisontalt anordnet motorhus.

Claims (2)

1. Defibrator for papirmasse, bestående av et hus med et sylindrisk arbeidskammer, hvilket hus har aksielt forløpende innløp og utløp for papirmassen, og en i kammeret i et parallelt med husets endevegger forløpende plan montert rotor, hvorhos papirmassen ved hjelp av en pumpe bringes inn i det aksielt forløpende innløp, deretter radielt utover, rundt rotorkanten, radielt innover og sluttelig ut

gjennom det aksielle utløp, idet massen bearbeides mellom minst på en endevegg og på den motliggende rotorflate anordnede, samvirkende defibreringsorganer som dannes av tett hosliggende ringformede skiver med i de motliggende flater radielt forløpende kanaler, karakterisert ved at kanalene (97; 112) i den stasjonære skive (77i 74) har et for opptak av fiberstoffet bestemt stort innløps-tverrsnitt, henholdsvis stor dybde, som avtar i fiberstoffets strøm-ningsretning, mens kanalene (106; 120) i den roterende skive (84; 85) har en liten dybde ved innløpsenden, hvilken dybde tiltar i stoffets strømningsretning.

2. Defibrator ifølge krav 1, karakterisert v e d at kanalene (97) i den stasjonære skive (77; 74) dannes av ribber eller skovler (100) som ved sine ender er avskrådd for langs inneromkretsen sammen med den roterende skive (84, 85) å danne et ringformet spor som tjener til opptak av den fremstrømmende papirmasse.