NO800513L - Fremgangsmaate og apparat til hugging av treflis - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en maskin til hugging av treflis, som brukes til fremstilling av masse, som på

sin side blir benyttet som materiale i papirmaskiner til fremstilling av papir og papp-produkter. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en maskin som er utformet til å motta grov treflis og hugge disse til flis med akseptabel (dvs. mindre) tykkelse, men med stort sett samme lengde og bredde.

Innen papirindustrien blir det fremstilt masse ved å underkaste treflis en kjemisk prosess hvor de forurensninger og kjemiske systemer, som holder fibrene sammen, såsom lignin, for å danne flisen, oppløses for derved å frigjøre de enkelte trefibrene, som deretter spes ut med vann og innføres i en papirmaskin til fremstilling av papir eller papp-produkter. Dersom de flis, som innføres i raffinørene, hvor den kjemiske, fiber-frigjøring-prosessen finner sted, ikke har en relativt ensartet tykkelse, innenfor forutbestemte grenser, vil enkelte flis ikke bli innpregnert av kjemikaliene i det hele tatt eller ikke bli impregnert i tilstrekkelig tid til å frigjøre samtlige trefibre. Andre flis kan, dersom de er for tynne, bli utsatt for de f iberf rig jørende kjemikalier.-i lengre tid enn det er behov for for utelukkende å frigjøre de enkelte fibre, hvorved selve fibrene kan svekkes eller forkortes eller begge deler.

Det er således meget viktig at tykkelsen på de flis, som blir innført i kokeren, er ensartet innenfor angitte grenser, som bestemmes av tresorter og ønskete masse-parametre. Etter som huggerutstyret arbeider mot ytterflaten av de stokker, som skal hugges til flis, er det forholdsvis enkelt å regulere flis-lengden, som stort sett forløper i samme retning som årringene i treet eller fiberretningen langs overflaten på den vesentlig sylindriske tømmerstokken.

Imidlertid forløper tykkelsen på de enkelte flis i en retning som strekker seg radialt innover mot stokkens sentrum. Med andre ord kunne en generelt beskrive flistykkelsens ret-

ning eller forløp som vinkelrett på et tenkt plan, som tangerer den vesentlig sylindriske overflaten på stokkens omkrets. Tykkelsen på de opphuggete flis er derfor vanskeligere å regulere, fordi de ofte brytes opp til blokker. De flis som er blitt fremstilt i flishuggeren, såldes og sorteres. Hittil har grovflisen blitt overført til en eller annen av de kjente desintegratorer som finnes i flere utførelser. En desintegrator av den såkalte skivetypen virker f.eks. ved at en skive, som i flaten har flere blader, roterer mot et stasjonært motstål. Flis, som er blitt innmatet ved falltilførsel, uttas oventil under støt-virkningen fra de roterende skiveblader.

Andre kjente utførelser av desintegratorer omfatter flisrivere av det slag som har fast hammer og som utnytter seg av en slags stansevirkning, idet tenner, som er montert på en roterende aksel, roterer gjennom spor i stasjonære ambolter. Flisrivere av det slag, som har svingbare hammere, utnytter

seg av flere svingbart monterte hammere, som roterer og tvinger flisen gjennom en gitterliknende knuseplate.

Alle disse tidligere kjente utførelser for desintegratorer/ flisrivere har det til felles at deres kniver, blader og hammere angriper flisen på en slumpaktig måte, og dette resulterer

i at flisen hugges istykker, brekkes og pulveriseres. De mindre flis som dannes har derfor uønskete dimensjoner i lengde- og tykkelsesretningen idet de er for korte og for tynne. En betydelig mengde uønsket findelt materiale (dvs. støv og svært små flis og stykker) dannes også.

De som betjente disse tidligere kjente utførelser av desintegratorer, forsøkte å forbedre kvaliteten hos den fremstilte flis ved å mate dem bare med den aller største flisen, som har blitt såldet fra huggermaskinene, hvilket ka,n utgjøre 10% av produksjonen, men dette resulterte i en reduksjon i den effek-tive produksjon fra maskinene.

Oppfinnelsen eliminerer de mangler og problemer, som knytter seg til tidligere kjente flishuggere, ved å minske mengden av den flis som er kløyvd, forkortet, knust eller på annen måte overført til uakseptabelt fint materiale. Dette oppnås ved tilveiebringelsen av en amboltrotor (i det følgende benevnt rotor) med et antall rotorarmer for rotasjon konsen trisk inne i en roterende, vesentlig sylindrisk, segmentert trommel. Rotorarmenes spisser er forsynt med hvert sitt blad, som samvirker med et forskjellig antall kniver, som er montert på

et tilsvarende antall bueformete segmenter av den segmenterte, sylindriske trommel. Både rotorarmene og trommelen roterer i samme retning, men med avvikende hastigheter, idet rotorarmene roterer med større hastighet enn trommelen.

Grov flis innføres i nærheten av rotasjonssenteret og bringes i stilling og orienteres mot trommelveggens indre omkrets ved sentrifugalkraften, og her griper de hurtigere roterende bladene på rotorarmene tak i flisen og skyver den til den nest etterfølgende trommelkniv i omdreiningsretningen, hvor den relative bevegelsen mellom bladet og kniven bevirker avskjæring av et skiveformet stykke av hver flis for fjerning fra huggeren. Hver flis blir skjøvet langs den segmenterte trommelens indre omkrets inntil den er blitt delt opp i skiver ved hjelp av et tilstrekkelig antall etterfølgende trommelkniver for å passere fullstendig gjennom trommelen for utmating.

Huggeprosessen frembringer flis i form av grovflis eller av annet slag med større lengde enn bredde eller tykkelse. Oppfinnelsen utnytter dette faktum ved å utsette flisen for sentrifugalkrefter som virker gjennom deres tyngdepunkt. Denne kraft medfører at en flis roterer rundt en kortsidekant slik at nevnte flis orienteres med sin langside mot trommelveggen. Dette resulterer i at de etterfølgende skiver avskjæres i samme hovedplan som lengdedimensjonen, slik at hver oppskåret flis har de fleste av sine trefibre rettet i lengderetningen. Dette bidrar til å sikre at de fibre, som blir frigjort i en etter-følgende kjemisk oppsluttingsprosess, vil bli lange og sikre det ønskete resultat.

Orienteringen av grovflisen på trommelsegmentene resulterer også i dannelsen av en mindre mengde findelt materiale, fordi flisen hugges stort sett på langs, hvilket danner hele flisskiver med ønsket lengde til dannelse av massefibre av tilfredsstillende kvalitet istedenfor skiven hugget på tvers av årringene med nødvendigvis forkortelse av flisskiver og senere frembrakte fibre til resultat.

Ved å la antallet for trommelknivene avvike fra antall blader på rotorarmene, blir frekvensen og tidsstyringen for flisens sammenstøt mellom bladene og trommelknivene fordelt slumpvis rundt trommelomkretsen, slik at sjokkbelastningen på trommelen og rotorakslene blir mer eller mindre jevnt fordelt, hvorved det oppnås en mer ensartet og jevn drift. Det er for-delaktig at antall trommelkniver overskrider antall rotor-

blader på grunn av den noe lengre periferiavstanden omkring den segmenterte trommelens indre omkrets sammenliknet med den bane som tilbakelegges av rotorbladenes spisser, men også for å tillate at flisskivene fjernes hurtig før de kan komme i veien for andre flis og eventuelt bidra til dannelse av fint materiale, for små flisskiver og liknende.

Oppfinnelsen tar følgelig sikte på å skaffe til veie en maskin til hugging av treflis hvor sentrifugalkraften utnyttes til å orientere og bringe flisen i stilling mot trommelveggen for hugging til mindre flisskiver.

Oppfinnelsen går dessuten ut på å skaffe en flishugger

hvor det anvendes en roterende trommel og en rotor som begge roterer i samme retning men med innbyrdes avvikende omdrei-ningshastigheter for gjennomføring av en huggevirkning mellom trommelknivene og rotorarmenes blader.

I tillegg går oppfinnelsen ut på å skaffe en flishugger hvor grovflis, som innføres i maskinen, blir redusert i stør-relse, hovedsakelig i tykkelse.

Oppfinnelsen tilsikter også å skaffe en flishugger som bevirker en reduksjon i mengden av den flis som knuses eller hvor størrelsen reduseres til findelt materiale.

I samsvar med oppfinnelsen skal det dessuten tilveie-bringes en flishugger hvor den flis, som mates inn i huggeren, orienteres slik at de flisskiver som senere dannes blit tatt hovedsakelig langs årringene i flisen til dannelse av små flisskiver med stort sett samme lengde som den flis skivene ble formet fra.

Et karakteristisk trekk ved oppfinnelsen består i at mengden av det spill, som frembringes fra innmatet flis, utgjør mindre enn ca. 8%.

Et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen består i

et innbyrdes avvikende antall rotorarmblader og trommelkniver.

Disse og andre formål, trekk og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av etterfølgende beskrivelse av en foretrukket ut-førelsesform under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori:

Fig. 1 viser flishuggeren i sideriss, delvis i snitt.

Fig. 2 viser huggeren i oppriss og snitt langs linjen

A-A i fig. 1.

Fig. 3 viser et forstørret riss av det parti, som i fig.

2 er innsirklet (x), og viser det parti, som er forsynt med frivinkel og som er typisk for hvert trommelsegment, og dets plassering i forhold til trommelkniven, slik at det oppnås en flisskive med ønsket tykkelse. Fig. 4 viser den andre enden av huggeren og illustrerer den måten som en motor gir trommelen og rotoren effekt og rotasjonsbevegelse. Fig. 5 viser en typisk grovflis, som skulle kunne mates inn i huggeren, idet det fremgår hvorledes flisen deles opp i skiver med lengdedimensjonen stort sett rettet langs årringene .

Som det fremgår av fig. 1 og 2 omfatter en maskin 10 til hugging av treflis en sylindrisk trommel 14, som er festet til den ene enden av en trommelaksel 22. En remskive 3 6 er festet på den andre enden av trommelakselen 2 2 for å frembringe rotasjonsbevegelse i pilens 32 retning. En ambolt 17 med tre i innbyrdes like avstander anbrakte rotorarmer 18 er montert på den ene enden av en aksel 20. En remskive 38 er festet på den andre enden av akselen 20 for å frembringe rotasjonsbevegelse i pilens 34 retning, som faller sammen med pilens 32 retning. Trommelakselen 22 er dreibart lagret i to lagre 24, som er anbrakt i aksial avstand fra hverandre, og akselen 20 er montert i to lagre 26, som er anbrakt i innbyrdes aksial avstand på bære-rammen 28, slik at de roterer konsentrisk med hverandre omkring aksen 30.

Som vist i fig. 2 er den sylindriske trommelen 14 oppdelt i fire bueformete, stort sett identiske segmenter, som hvert befinner seg i avstand fra tilstøtende segment til dannelse av spor 21, som strekker seg i lengderetningen langs den sylindriske trommelens 14 lengde i omdreiningsaksens 3 0 retning.

Rotoren 17 har i den viste utførelsesformen tre rotorarmer 18, og på endene av hver arm er det montert et blad 19.

På den ene enden av hvert av trommelens 14-segmenter er det montert en trommelkniv 16 til dannelse av sporets 21 ene side. Hvert trommelsegments indre omkretsflate er skåret i en retning som strekker seg radialt utover fra aksen 3 0 til dannelse av en frivinkel-flate 50, som ifølge fig. 3 har en kant 54, som samvirker med trommelknivkanten 23 for å fastsette trykkelsen 52

på de flisskiver som dannes. Linjen 4 8 angir den sirkulære bevegelsesbanen til trommelbladenes 16 kanter 23.

Flishuggeren drives roterbart ved hjelp av en motor 58, som har et nav 64, som er drivbart forbundet med en drivskive 62 ved hjelp av én eller flere drivremmer 60. Drivskiven 62 er festet på en aksel. På akselen er festet en- liten trommel-

skive 66 og en liten amboltskive 68 til opptak av tilsvarende drivremmer, henholdsvis 7 0 og 72, som løper over og omkring amboltskiven 38 og trommelskiven 3 6 for å tilføre maskinen rotasjonskraft. Rotorakselen har ytre lagre 27, som er montert i bærelagre 74, hvor det ene er utelatt i fig. 1 for oversiktens skyld. Den måten kraftoverføringen fra motoren 58 til flishuggeren skjer på via skiver og remmer, og den måten akslene er roterbart montert på, blir ikke ansett som særegne i og for seg, og beskrives derfor ikke nærmere i detalj. Det turde være lett å tenke seg andre måter for tilførsel av rotasjonskraft til rotoren og trommelen for rotasjon i samme omdreiningsretning.

Når maskinen er i bruk, innføres det en strøm av grovflis

i denne gjennom et innløp 4 0 i pilens 4 4 retning. Ved passende dimensjonering av skivene 36, 38 roterer motoren 58 armene 18

på amboltrotoren 17 og trommelen 14 i samme retning men med ulike hastigheter. Rotorarmene roteres med større hastighet enn trommelen, idet representative hastigheter for rotoren er omtrent 150-200 omdr./min. og for trommelen omtrent 100-150 omdr./min. Det er åpenbart at det eksisterer•mange faktorer ved bestemmelse av de beste hastighetene for en bestemt situa-sjon, og de ovennevnte områder er bare ment å være illustrative og angir ikke de høyeste og laveste grenseverdiene. De nevnte faktorer kan eksempelvis omfatte størrelsen og tettheten for flisen, innstrømningshastigheten for flisen i flishuggeren, trommelens diameter, antall armer og trommelblader, og motor-ytelsen. Ved en huggemaskin med en indre trommeldiameter på

91,5 cm har det vist seg at en rotor med tre armer, som roterer med en hastighet på 150 omdr./min. og som drives sammen med en trommel, som har fire trommelkniver, som er plassert i innbyrdes like avstander og som roterer med en hastighet på 100 omdr./min.,

er et eksempel på en kombinasjon av dimensjoner og driftsparametre som gir tilfredsstillende resultater.

Når flisen kommer inn i huggemaskinen i nærheten av omdreiningsaksens 30 sentrum, tvinges de av sentrifugalkraften mot innerveggene av de segmenter, som danner den.hovedsakelig sylindriske trommelen 14.

Størrelsen på de enkelte grovflis varierer naturligvis betraktelig avhengig av tresorten, den anvendte oppsluttingsprosess og størrelsen på den sil som blir benyttet for å be-stemme hva som utgjør grovflis. Generelt sett har en enkeltflis en langside, som strekker seg i årringenes retning, en bredde, som kan variere fra ca. 1/4 til 1/2 av lengden, og en tykkelse på ca. 6,35-12,7 mm. Eksempelvis kan en slik flis ha en lengde på ca. 50,8 mm, en bredde på 12,7-25,4 mm og en tykkelse på 9,5 mm. Ved oppfinnelsen er grovflis vesentlig tykkere flis og kan ha en lengde på 50,8-76,2 mm, en bredde på 25,4-50,8 mm og en tykkelse på 19,05-25,4 mm.

Etterfølgende tabell gjengir resultatene fra tre typiske prøver, som viser fordelingen av flis som er hugget, i overens-stemmelse med størrelse, og som er oppnådd på basis av en for-syning som omfatter 100% grovflis, som ble matet inn i flishuggeren ifølge oppfinnelsen.

x Gjennomsnittstall mindre enn 4,8.mm = 6,8%.

Så snart flisen befinner seg under innvirning av de sentrifugalkrefter som frembringes ved trommelens rotasjon, tenderer de naturligvis å bli orientert mot trommelens innerflate med sine langsider plant mot trommelveggen på den foran beskrevne måten. Etter som både flisens langsider og bredsider forløper i samme retning som årringene, blir flisen orientert og brakt i stilling på trommelveggen slik at de innbyrdes bevegelige bladene på rotorarmene treffer flisen med sine kanter hovedsakelig paral-lelle med årringene i treet og tvinger hver flis mot veggen

og mot nest etterfølgende trommelkniv. Når flisen nærmer seg trommelkniven treffer den et parti 50, som er forsynt med frivinkel, i trommelveggens segment. Frivinkelpartiet smalner av radialt utover og ender i en kant, som befinner seg i en forutbestemt avstand fra den sirkelbane 4 8 som beskrives av trommel-knivkantenes 23 bevegelse. Denne avstand 52 kan i et typisk tilfelle være innstilt på ca. 6,4 mm.

Bladets relative bevegelse i forhold til trommelkniven forårsaker at det blir hugget en skive av flisen hovedsakelig langs treets årringer til dannelse av en flisskive eller en mindre, ny flis med samme lengde og bredde som grovflisen men som har en tykkelse som svarer til den forinnstilte avstanden 52, eller eksempelvis ca. 6,4 mm. De roterende armene fortsetter å forskyve hver enkelt flis langs trommelens innervegg for inngrep med hver av trommelknivene som hver hugger en ny skive av forutbestemt trykkelse inntil hele flisen har passert trommelknivene og kommet inn i det ytre sylindriske kammeret 25 mellom trommelen 14 og den ytre kappen 12. Der tvinges flisen ved hjelp av flere trommel-avstrykerblader 15, som i antall svarer til antall trommelsegmenter, omkring trommel-kammeret inntil flisen kommer frem til flisuttaksrennen 42 hvor de tas ut av flishuggeren i pilens 46 retning.

Det er således en flishugger, som utfører effektiv hugging av treflis uten å pulverisere, knuse eller på annen måte ødelegge en betydelig del av flisen under prosessen. Eksempelvis blir det ved enkelte tidligere kjente flishuggere dannet opptil 30-50% fint eller finfordelt materiale, mens huggeren ifølge oppfinnelsen vanligvis frembringer mindre enn ca. 8-9% fint materiale, avhengig av ulike driftsparametre og definisjonen av "fint materiale". Ved oppfinnelsen betraktes "fint materiale" å være av en slik finhetsgrad at det passerer en 4,8 mm sil.

Det vil forstås at det også kan anvendes andre kombinasjoner av antall rotorarmblader og trommelkniver. Eksempelvis kan det benyttes fire trommelkniver sammen med to eller fem rotorarmer henholdsvis -blader. På liknende måte kan det an vendes fem trommelkniver sammen med to, tre eller fire rotorarmer/blader. De foretrukne kombinasjoner omfatter flere trommelkniver enn rotorarmer/blader, idet den mest foretrukne kombina-sjonen består i tre rotorarmer/blader og fire trommelkniver.

Det viktige kriteriet er anordningen av et innbyrdes avvikende antall trommelkniver og rotorarmer/blader. Imidlertid vil det innses at det kan treffes visse tiltak, f.eks. uregelmessig oppdeling av avstanden mellom trommelknivene, slik at det skulle kunne anvendes det samme antall trommelkniver som rotorarmblader uten at to eller flere par blader/kniver som kommer i kontakt samtidig og frembringer altfor store slagbelastninger på motoren og drivanordningene. Disse og andre mindre modi-fikasjoner og endringer er ment å falle innenfor rammen for etterfølgende patentkrav.

Claims (6)

1. Maskin til hugging av grov treflis til mindre flis,karakterisert vedat den i kombinasjon omfatter en sylindrisk trommel, som er innrettet til å roteres om sin lengdeakse, og som har a) en vegg som omfatter et antall segmenter, som begrenser et tilsvarende antall spor i veggen, hvor sporene forløper stort sett i lengderetningen langs trommelveggen, b) et antall kniver, som hver er montert i et veggsegment, en anordning til innmating av grovflis i trommelen, en ambolt-rotor som omfatter et antall, armer, hvor det på hver arm er montert et tilsvarende blad, og hvor rotoren er innrettet til å bli rotert konsentrisk inne i trommelen, en anordning til å rotere rotoren og trommelen i samme retning, men med forskjellig omdreiningshastighet, idet rotorarmhastigheten er større enn trommelhastigheten, hvorved grovflisen under sentrifugalkraftens innvirkning bringes i stilling og orienteres mot trommelens innervegg, hvor flisen blir truffet av rotorarmbladene og for-skjøvet langs veggen til den nest etterfølgende trommelkniv, hvor den relative bevegelsen av bladet, som skyver hver enkelt flis forbi kniven, skjærer eller hugger av en skive fra hver flis for passasje gjennom et spor for uttak fra maskinen.

2. Maskin i samsvar med krav 1,karakterisertved at antall trommelkniver og antall rotorarmblader avviker fra hverandre.

3. Maskin i samsvar med krav 1,karakterisertved at trommelknivenes antall overskrider rotorarmenes og tilhørende bladers antall.

4. Maskin i samsvar med krav 3,karakterisertved at trommelen omfatter fire veggsegmenter og tilhørende kniver, og at rotoren omfatter tre armer og tilhørende blader, slik at det til enhver tid under drift bare er én kniv og ett blad som står for opphuggingen av flis i skiven.

5. Br-émgangsmåte til hugging av grovflis til mindre flis, hvor det blir benyttet en sylindrisk trommel med langsgående akse og et antall kniver, som er utformet eller montert i trommelveggen og strekker seg stort sett i samme retning som trommelens langsgående akse, og hvor de enkelte grovflis hovedsakelig har en lengde som overskrider tykkelsen,karakterisert ved1) at grovflis blir innført i den sylindriske trommelen, 2) at trommelen blir rotert om sin langsgående akse for å frembringe en sentrifugalkraft som virker på treflisen, slik at disse bringes i stilling mot trommelens innervegg og orienteres stort sett med tykkelsesdimensjonen rettet innover, hovedsakelig mot den langsgående,omdreiningsaksen, 3) at et blad blir rotert i trommelen konsentrisk omkring lengdeaksen og i nærheten av knivene samt i samme retning som trommelens omdreiningsretning men med en annen hastighet enn trommelen, hvorved bladet berører grovflisen ved trommelens innervegg og skyver dem langs veggen for inngrep med en trommelkniv, i den hensikt å hugge en skive fra flisen, og 4) at de mindre flisskivene, som er blitt hugget av fra grovflisen, fjernes.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5,karakterisert vedat nevnte blad blir rotert med større hastighet enn trommelen.