NO813038L - Fremgangsmaate ved fremstilling av masse, samt apparat for utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Ved raffineringsprosessen for hvilke maleskivene i henhold

til foreliggende oppfinnelse er spesielt anvendbare blir ut-.gangsmasse-. eller granulert masse malt i et skiyerom definert mellom et par skiver som roterer i forhold til hverandre inne i et lukket hus. Hver skive er forsynt med en maleover-flate omfattende konvensjonelle opphøyde kanter og spor som skjærer fibererie i malegodset på .en malelignende måte. Massematerialet som kan bestå av treflis, bagasse, fibermasse eller lignende fibermateri.aler innmates ved hjelp av en mate-skrue e.l. gjennom en åpning i den sentrale del i en av maleskivene og inn i malesonen,"øye" fra hvilket det ved hjelp av sentrifugalkraften generert av den roterende bevegelse på skivene presses ut mot deres periferi hvor malegodset ut-støtes med vesentlig akselerert kraft inn i det omliggende hus.

For å danne den nødvendige sentrifugalkraft for å akselerere massen fra den indre sentrale del av malerommet og radielt utover og for å oppnå den ønskede grad av defibrering og driftskapasitet i malerommet.må skivene gis en høy rotasjons-hastighet, såsom 1500-3600 omdr./min. Imidlertid vil den resulterende, relativt høye sentrifugalkraft som er nødvendig for å akselerere massen fra den indre skivedel, som bestem-mer apparatets kapasitet, samtidig underkaste massen når den beveger seg radielt utover til den ytre skivedel for en til-tagende forsterket sentrifugalkraft. Denne forsterkede sentrifugalkraft vil akselerere de'n utadrettede hastighet for massen i en slik grad at hvis ikke spesielle forholdsregler tas for å holde massen tilbake i den ytre skivedel vil massepartiklene:.utstøtes for tidlig fra malesonen, i en delvis behandlet tilstand med den følge at måleapparatets defibrer^i; ingseffektivitet nedsettes. Dette problem blir ytterligere aksentuert når vanndamp eller annen damp genereres under maleoperasjonen som følge av den høye effekttilførsel eller massens tørrhet. Vanndampen eller annen damp vil strømme med massepartiklene utover gjennom malesonen mellom skivene og ytterligere akselerere den radielle strømningshastighet for massepartiklene.da sentrifugalakselerasjonen som utøves i på massepartiklene..er proporsjonal, med skivediameteren såvel soiri kvadratet av turtallet for. skiven, i henhold til Newton' s lov for kraft og bevegelse, og jo større skivediameteren er i apparatet desto større vil problemet!med å kontrollere strømmen av massepartiklene gjennom den ytre del av malerommet være.

Avhengig av anvendelse og den nødvendige kapasitet har måle-apparatet som for tiden anvendes en skivediameter i området 50-163 cm. Selv om skiver med en større diameter skulle rotere ved en relåtiv langsom hastighet i området 900^-1800 omdr./min. vil det likevel resultere i en akselerasjons-sentrifugalkraft på massepartikkelen i størrelsesorden 700-2800 g. Antas det eksempelvis at en skive som roterer ved 9.00 omdr./min. genererer en sentrifugal akselerasjon på 700 g vil sentrifugalakselerasjonen hvis turtallet økes til 1800 omdr./min. øke med en faktor på 4 og således resultere i en forøket sentrifugalakselerasjon på 2800 g.

Selv om skiver med stor diameter er ønskelig av kapasitets-hensyn krever de større energimengder som delvis er bortkas-tet fordi deres høye periferihastighet og derav følgende forøket sentrifugalkraft som gjør den perifere del av malerommet i det vesentlige ineffektivt for defibreringsformål.

Som følge av det økende behov for defibreringsutstyr med høy kapasitet har det vist seg å være et problem for industrien med hensyn til riktig kontroll av den radielle passasje av massen mellom den ytre del av motstående maleskiver for erholdelse av maksimal effekt. Det må forstås at når massen fremføres gjennom den radielle passasje beveger den seg alternativt mellom maleoverflåtene på de motstående skiver og jo mere arbeide som massen utsettes for i en enkel passasje, dvs. jo lengre oppholdstid i malerommet desto mere effektiv og økonomisk blir raffineringsprosessen. Hvis ikke masse-strømmen bremses opp på passende måte vil massens bevegelse være for rask, som ovenfor forklart, og defibreringsvirkningen minimaliseres. Tidligere er det utført forsøk med å bremse opp passasjen av massepartiklene gjennom malerommet ved å anordne bommer og spor i malesegmenterie slik at de ytterligere kan tjene til å bremse opp massestrømmen .■ Slike forsøk, er eksemplifisert i US patentene nr. 3.674.217, 3.974.471, 3.040.997, 3.125.306 og 1.091.654.

Selv om disse bommer og spor-tjener til å bremse strømmen

vil de likevel ikke tilveiebringe full utnyttelse av hele arbéidsarealet i malesonen da sporene eller kanalene mellom bommene er utspredt over et større areale ved periferien enn, ved den indre del av malerommet.

Et ytterligere forsøk på å løse dette problem med hensyn til å ,kontrollere strømmen er vist i US patént nr. 4.090 . 672.

En hovedhensikt med oppfinnelsen i dette patent er å løse problemet forårsaket av høytrykksdamp i periferisonen av malerommet. I den hensikt å forhindre at den delvis.defibrerte masse blåses ut fra den perifere malesonen av høyhastighets-dampen utnyttes i henhold til det sistnevnte patent sentrifugalkraften for å separere strømmen og for å åpne en unn-slippelsespassasje for dampen samtidig med at masse befriet for damp holdes tilbake mellom de motstående maleoverflater.

Andre eksempler på kjent teknikk er angitt i US patentene nr. 1.098.325, 1.226.032, 3.684.200 og 3.845.9.09.

I US søknad nr. 877.809 av 17. februar 1978 er vist en fremgangsmåte og apparat for å kontrollere effekten av sentrifugalkraften på massen når denne males i malesonen i et defibreringsapparat. Den deri foretrukne utførelsesform viser et malerom definert mellom en første stasjonær maleskive og en andre roterbar maleskive.''Malerommet omfatter en indre malesone i et plan i det vesentlige perpendikulært på rotasjons-aksen for maleskivene og en ytre malesone som utstrekker seg i en vinkel i forhold til det radielle plan av den første malesone. "Vinkelen av den ytre malesonen i forhold til den indre malesone er beregnet for å redusere effekten av sentrifugalkraften i den ytre perifere del av maleskivene, slik at massens gjennomgang ggénnom malesonen skjer ved en kontrollert hastighet og ved en strøm som fullt utnytter hele arbéidsarealet av malerommet og uten noen i det vesentlige fluidum"

separasjon uansett dimensjonen for maleskivene.

I en foretrukket utførelsesform i henhold til den nevnte patentsøknad er ytterligere vist kontroll av effekten av sentrifugalkraften på massen ved å variere vinklingen mellom måleoverflåtene av motstående skiver i forhold til genera-trisen av malerommet i den ytre avskrådde malesone.

i

I en annen svevende søknad nr. 021.184 av 16. mars 197 9 er<y>ist en forbedret fremgangsmåte, samt apparat for kontroll av effekten av sentrifugalkraften på massen når den passerer gjennom et malerom med en indre malesone definert mellom male-overflatene av to mot hverandre vendende kontraroterende maleskiver og en ytre sone som utstrekker seg i en vinkel i forhold til den indre sone og sonv er definert som måleoverflaten av en av maleskivene og en stasjonær måleoverflate, slik at hele arbeidsarealet av malerommet utnyttes uten ytterligere bremsemidler samtidig med at massen holdes i en omgivelse av et flytende medium under hele dets passasje i malerommet og for å forhindre at massepartikler utslipper fra malesonen når massepartiklene går over fra den første til den andre del av malerommet.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en forbedring i forhold til apparatet vist i den sistnevnte patentsøknad.

I henhold til foreliggende oppfinnelse defineres en indre malesone mellom et par mothverandre vendende skiver som begge er roterbare i forhold til hverandre og hvilken indre sone utstrekker seg fra en sentral del til perifer avsluttende del og to ytre malesoner som divergerer fra den indre sone, idet hver av de ytre malesoner er definert mellom en roterende måleoverflate som utstrekker seg fra den perifere, avsluttende del av den indre malesone med en vinkel i forhold til dens radielle plan og en stasjonær måleoverflåte festet til et stasjonært element, såsom en statorring som omhyller skivene i den indre malesone, hvilken stasjonære' maleover-flate har en tilsvarende helning.

' Vinkelen for de to ytre malesoner i forhold til den første malesone beregnes i henhold til dimensjonene for de roter^ende maleskiver og den ønskede oppholdstid for erholdelse av optimal raffineringseffektivitet. I den indre malesone utnyttes sentrifugalkraften maksimalt for å forøke den ak-selererende kraft på massen for å bevege denne kontinuerlig bort fra innmatningsåpningen eller "øyet" i den første male-' sone. I de ytre malesoner deles sentrifugalkraften opp i en

radiell vektorkraft og en aksiell vektorkraft og således nedsettes akselerasjonskraften i utstrømningsretningen og for-lenger således oppholdstiden i malesonene med den derav føl-gende utnyttelse av hver sone for optimal effektivitet.

En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å for-øke malearealet av den ytre malesone i forhold til den kjente teknikk .uten i det vesentlige å forandre dens utløpsdiameter. Denne hensikt oppnås ved å forsyne hver av de to roterende skiver med en roterende måleoverflate som utstrekker seg fra den avsluttende perifere del av den indre malesone i en vinkel i forhold til dens radielle plan og anordne mellom de således hellende måleoverflater en stasjonær aksielt utspredt statorring forsynt med tilsvarende stasjonære måleoverflater. Det forøkte maleareal av de ytre malesoner er således definert mellom de hellende roterende overflater og tilsvarende hellende måleoverflater på statorringen. Følgelig vil massen etter å ha undergått en maleoperasjon i den indre malesone oppdeles i to divergerende deler som hver vil uavhengig bli raffinert i de to divergerende ytre raffineringssoner.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives under henvisning til de vedlagte tegninger hvori: Fig. 1 er et sideriss av en del av et defibreringsapparat i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser en forstørret del av defibreringsapparatet ifølge fig. 1.

i Under henvisning til figurene så angir 10 et hus som er for-

,seglet med pakkebokser 12 og 14. Huset har et fjernbart segment 16. En første roterende skive 18 og en andre roterende skive 20 er montert inne i huset på henholdsvis akselene 22

■ og 24. Akselene er opplagret i en ramme på .apparatet på i og for seg kjent måte, eksempelvis slik som angitt i US patentet nr. 3.212.271. De motstående skiveoverflater er forsynt med måleoverflater, såsom konvensjonelle maleseg-]menter 26, 28 og 30, 32 som eksempelvis vist i US patent nr. 3.974.491, og som definerer en første malesone 34 derimellom.

i Den første malesone utstrekker seg mot.den perifere del av de roterbare skiver. Råmaterialet såsom treflis som på for-hånd i henhold til kjent måte er dampet eller forvarmet i et dampingskammer (slik som vist i US patent nr. 4.030.969). innmates av en konsentrisk skrue 35 som omgir akselen 22 gjennom en sentral åpning i den første skive 18 som danner en utmat-ningssone eller "øye" 36 i halselementet 38 som er forbundet til apparatets ramme. Fra "øyet" 36 akselereres den dampede flis eller lignende radielt utover ved hjelp av sentrifugalkraften som dannes av den roterende bevegelse for den første og den andre skive henholdsvis 18 og 20.

Malesegmentene 26 og 28, 30 og 32 på de respektive skiver 18 og 2 0 er fjernbart montert på konvensjonell måte, eksempelvis slik som vist i US patent nr. 3.827.644. Disse maleoverflater kan være definert på overflaten av ringer, såsom nevnt i US søknad nr. 877.809. Et avbøyningselement 40 kan også være anordnet for å rette materialet i "øyet" 36 inni den indre malesone 34. Skivene 18 og 20 kan være individuelt justerbare i aksiell retning på konvensjonell måte (ikke vist)., på samme måte som eksempelvis beskrevet i det nevnte

•US patentet nr. 3.827.644.

Den indre malesonen. 34 går over i to vinklede divergerende ytre malesoner 4 2 og 43 som utstrékker seg med en vinkel i forhold til den indre malesone og danner således et kombir-nert malerom med en avkortet kjegleprofil, slik som vist.

Som nærmere forklart i US søknad nr. 877.809. vil malerommet som omfattes av de sammenfallende indre og ytre malesoner nedsette effekten av sentrifugalkraften på massen innført i'malesonene og følgelig bremse opp den utoverrettede akselerasjon på malegodset. Følgelig vil oppholdstiden for råmaterialet i malesonene forlenges med en derav følgende utnyttelse av hver malesone for optimal raffineringseffektivi-:tet. Som nevnt i den tidligere søknad vil den hellende vin-,kei for den ytre malesone dele sentrifugalkraften som virker [på råmaterialet i en radiell vektorkraft og en aksiell vek-.torkraft og således nedsette akselerasjonskraften i den utadrettede strømningsretning og forlenge oppholdstiden for materialet i malerommet.

i

■Under henvisning til tegningene er de ytre malesoner 42 og

43 definert mellom henholdsvis måleoverflåtene 64 og 65 på 'de roterbare skiver 18 og 20 og stasjonære måleoverflater 44 og 45 definert på henholdsvis statorringene 46 og 47., " Statorringen 47 er fast montert på huset 10 ved hjelp av hule bolter 66 mens statorringen 46 er montert for aksiell justering i forhold til statorringen 47. Avstanden mellom den stasjonære måleoverflate 4 4 og måleoverflaten for den roterbare skive 18 er justerbar ved hjelp av et hydraulisk medium ved et passende trykk innført i kammeret 48 gjennom kanal 49. Trykket fra det hydrauliske medium kan anvendes for å' forskyve statorringen 4 6 i retning iriot den roterbare maleskive 18 og følgelig minske bredden åv den ytre malesone 42. En slik bevegelse er begrenset av et antall skruetapper 50 anordnet rundt statorringen 47 og et antall stoppmuttere 52. Stoppmutterene drives samtidig ved hjelp av et kjededrev 54 •og en motor 56, slik som vist på fig. 1. Således kan bredden av den ytre malesone ^-42 justeres uavhengig av bredden av den indre malesone 34 og vice versa.

Bredden av malesonen 43 kan likeledes justeres uavhengig av bredden av den ytre malesone 4 2 ved aksiell justering av skiven 20 og ved en tilsvarende justering av skiven 18 og den justerbare statorring 46 i den hensikt å bibeholde bredden av malesonene 3 4 og 42.

jDet fjernbare segment 16 på huset 10, som kan trygt forseg-

les mot huset når apparatet er i drift kan fjernes for å skaffe tilgang.--til malesegmentene på måleoverf låtene for reparasjon og utbytting. Huset har også to utløpsåpninger 58 og 59 som kan forsynes méd justerbare.blåseventiler av konvensjonell konstruksjon (ikke vist)_.

i Som det fremgår klarere fra figur 2 så faller et gap 60 sam"-; men med og munner ut i malerommet i apparatet i et område hvor

den indre malesone 3 4 faller sammen med de ytre malesoner 42 og 43. Følgelig foreligger det en mulighet for at en

del av råmaterialet eller massepartiklene som passerer gjen-, nom den indre malesone 3 4 vil føres inn 1 gapet 6 0 og for^årsaker gjentetting av dette. Denne mulighet forsterkes ved at gapet åpner seg inn i området for malearealet ved hvilket de divergert vinklede ytre malesoner møter den indre , malesone. Fordi strømningsretningen for massen forandres i dette området for malearealet kan én del av massen avbøyes inn i gapet 60. Plugging av gapet er uønsket fordi en slik plugging vil influere på den aksielle justering av statorringen 46.

For å forhindre oppfylling og plugging av gapet 60 av masse eller annet matériale som føres gjennom malesonene er det anordnet et antall kanaler 62 i forbindelse med statorringen 47 og er forbundet med gapet 60. I disse kanaler ledes et fluidum såsom eksempelvis kjemiske oppløsninger, vann, damp, luft etc. eller kombinasjoner derav inn i gapet 60 gjennom et antall rørledninger 63 knyttet til statorringen 47. Som det fremgår av fig. 1 pumpes, et fluidum fra kilden 61a inn i gapet 60 via rørledningen 63 og kanalene 62 og 62a ved hjelp av pumpen 61. Mengden av fluidum innført i gapet 60 kan justeres for å effektivt fjerne masse som innføres i gapet.

Det flytende medium som innføres i gapet 60 vil føres inn i malerommet i området hvor den indre malesone 3 4 går over i

de to ytre malesoner 42 og 43 og vil på dette sted blandes med den passerende masse og derved tilveiébringe en ønsket

i kjøling og smøring av massen. Det flytende medium kan for-'

delaktig også anvendes for tilsetning av ønskede kjemikalier

i

for masseoppslutningsprosessen, såsom blekende forbindelser,

i bindemidler etc. Forbedringen tilveiebragt ved foreliggende [ oppfinnelse i henhold til metoden og apparatet beskrevet i

US søknadnr. 021.184 ligger i anordningen av en andre ytre malesone 43 definert mellom den faste statorring 47 og male-overflaten 45 på den andre roterbare skive 20.

■i i ■•

; En ende av hver av de to malesoner 42 og 43 munner ut i et i I område nær skjæringspunktet for den indre malesone .34, hvor ; denne faller sammen med den ytre vinklede malesone 42. De ' motsatte ender av de to vinklede malesoner munner ut i det samme generelle avløpsareal, imidlertid adskilt fra hverandre.

Den ytre malesone 43 er vinklet i forhold til den indre malesone 34 men divergerer i motsatt retning i forhold til den ytre

malesone 42. Som det klarere fremgår av fig. 2 kan helningsvinkelen for malesonen 43 i forhold til den indre malesone 34 være lik helningsvinkelen for den ytre malesone 42 i for-. hold til den indre malesone. Som det også fremgår av tegn-j.ingene vil den indre malesone 34 og de ytre malesoner 42 og : 43 utvise en "Y" konfigurasjon. Alternativt kan helnings-graden mellom de to ytre malesoner i forhold til den indre malesone varieres. Det faktum at malesonen 43 utviser en vinkel i forhold til den indre malesone 34 nedsetter effek-■ ten av sentrifugalkraften som akselerer massen gjennom malesonen 43 av samme grunn som forklart i US søknad nr. 021.184

i forhold til den ytre malesone 42.

Ved drift vil råmaterialet som normalt kalles "furnish" innmates til å gi 36 og drives radielt utover gjennom den indre maiesone 3 4 av sentrifugalkraften som genereres av de to roterende skiver. Når den resulterende masse når skjærings*-punktet mellom malesonene 42 og 43 vil massestrømmen deles mellom de to divergerende malesoner, generelt proporsjonalt med henholdsvis avstanden mellom måleoverflåtene 44, 64 og

45, 65 eller i henhold til.begrensningen på blåseventilen

i ved utløpene 50 og 58. I tegningene er bredden for de to ytre malesoner vist å være av tilnærmet lik bredde. Følge-

lig når malerommet mellom henholdsvis måleoverflåtene 44, 64 og 45, 65 er like vil blåseventilene ha den samme justering og ca. halvparten av massen fra den første malesonen 3 4 vil føres gjennom malesonen 43 mens den andre halvpart av massen . vil drives gjennom malesonen 42. De relative bredder av malesonene 42 og 43 kan variere som tidligere forklart i den hensikt å variere de relative mengder masse som føres gjennom hvert utløp. Det vil si at jo større bredde for en av malesonene desto større vil mengden masse som føres gjennom denne sone være.

En fordel ved å anordne to ytre malesoner 42 og 43 er å for-øke det totale maleareål og derved kapasiteten eller utfør-ingen av masse fra raffinøren.

I utførelsesformen vist i tegningen vil masse fra begge malesonene 42 og 43 utføres til det samme generelle område i raffinørhuset men vil være separert fra hverandre ved skille-anordningen 64 slik at raffinertimasse fra malesonen 43 hovedsakelig holdes adskilt fra massen som utløper fra malesonen 4 2 hvorved muliggjøres separat prøvetagning av massen i den hensikt å bestemme de individuelle innstillinger av malesonene 42 og 43..

Claims (12)

1. Fremgangsmåte ved raffinering av masse hvor materialet som skal males innføres i et malerom innebefattende en indre malesone definert mellom et par mot hverandre vendende, aksielt justerbare maleskiver som begge kan rotere relativt til hverandre inne i et lukket hus og hvor massemateriålét i malesonen akselereres fra en sentral del ut mot en perifer: del av sentrifugalkraften som genereres ved den roterende bevegelse for de roterende skiver, karakterisert ved to ytre malesoner som divergerer fra den perifere del av den indre malesone for å motta masse akseler- ert gjennom den indre sone for deling av strømningsretningen i to separate baner, hvilken malesone er definert mellom de to roterbare skiver og en stasjonær måleoverflate på minst en del av overflaten av det stasjonære element som er montert inne i huset.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det stasjonære element er justerbart for å variere bredden av de ytre malesoner.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at hver av de ytre malesoner er individuelt justerbare ved at det stasjonære element er oppdelt i to separate elementer som er aksielt justerbare i forhold til hverandre.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at relativt justerbare elementer er adskilt til å tilveiebringe et gap derimellom idet en ende av gapet er lukket og den andre ende derav kommuniserer med malesonene i omtrent området hvor den indre malesone møter de to andre malesoner og i hvilket gap et trykkfluidum innføres for å. forhindre plugging av masse som avbøyes fra malesonene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at masse fra de ytre malesoner kommuniserer med et felles utførselsområdei ..

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at masse fra de ytre malesoner kommuniserer med separate utførselsområdef.. i ; i

7. Dobbeltskiveraffinør for maling av masse ved fremgangs-: måten ifølge kravene 1-6 hvor materialet som skal males inn-føres i et malerom innebefattende en indre malesone definert mellom et par mot hverandre og i aksiell retning justerbare skiver, som begge roteres i forhold til hverandre inne i etl lukket hus og i hvilken indre malesone massematerialet akselereres fra en sentral del utover mot en perifer ytre del av sentrifugalkraften som genereres ved en roterende bevegelse av de roterbare skiver, karakterisert ved: a) en aksielt hellende del på hver av de roterende skiver som utstrekker seg perifert, ut fra de indre malesoner og dan- , ner to divergerende, roterende måleoverflater, b). et stasjonært element montert i huset og som er forsynt med måleoverflater definert av en del derav og som vender mot de divergerende,, .roterende måleoverf later og definerer derimellom to ytre divergerende malesoner som mottar masse akselert gjennom den første indre malesone og deler dens strømningsretning i to separate baner, c) midler for å utføre masse fra huset.

8. Skiyeraffinør ifølge krav 7, karakterisert ved. at det stasjonære element er aksielt utvidbart for å variere bredden av de ytre, divergerende malesoner.

9. Skiveråffinør ifølge krav 8, karakterisert ved at det ytre stasjonære element omfatter to stator-ringer som er aksielt justerbare i forhold til hverandre.

10. Ski <y> eraffinør ifølge krav 9, karakterisert ved at en av statorringene er fast montert til huset og den andre av statorringene er justerbar aksielt i forhold til denne ved hjelp av et hydraulisk medium som innføres i et kammer definert mellom statorringene.

11. Skiveraffinør ifølge kravene 9 eller 10, karakterisert ved at statorringene står i glidbart inngrep med hverandre og definerer derimellom et gap som er lukket i en ende og hvis andre ende munner ut i et område tilnærmet der hvor den indre-malesone og de to ytre malesoner møtes og inn i hvilket gap et hydraulisk medium inn-føres for å forhindre at masse som avbøyes fra malesonene. tetter igjen gapet.

12. Skiveraffinør ifølge kravene 7-10, karakterisert ved midler for utføring av masse separat fra de divergerende malesonér. <:> i 'i