FI121887B - Mekaaninen massa sekä järjestelmä ja menetelmä mekaanisen massan valmistamiseksi - Google Patents

Description

MEKAANINEN MASSA SEKÄ JÄRJESTELMÄ JA MENETELMÄ MEKAANISEN MASSAN VALMISTAMISEKSI

Keksinnön kohde 5

Keksinnön kohteena on mekaaninen massa sekä järjestelmä ja menetelmä mekaanisen massan valmistamiseksi.

Keksinnön taustaa 10

Mekaanista massaa valmistetaan teollisesti hiomalla tai hiertämällä puuraaka-aineesta. Massan valmistaminen vaatii molemmilla valmistustavoilla huomattavan määrän jauhatusenergiaa, mikä johtaa erityisen suuriin energiakustannuksiin valmistusvaiheessa.

15 Tämä keksintö kohdistuu erityisesti hierteen valmistusprosessiin, jolloin prosessiin syötettävä kuituraaka-aine on partikkelimuodossa, esimerkiksi puuhakkeena tai vastaavana. Hierreprosessissa ei ole perinteisesti varsinaista esikuidutinta, vaan ensimmäisen vaiheen jauhatus tehdään 20 hakepaloille. Ensimmäisen vaiheen jauhatuksen jälkeen massa siirtyy toisen vaiheen jauhimelle. Näiden primäärijauhinten jälkeen massa lajitellaan ja osa massasta jauhetaan uudestaan rejektijauhimella.

Hierteen jauhatus suoritetaan tavallisimmin korkeasakeusjauhatuksena eli 25 ns. HC-jauhatuksena levyjauhimessa kahden pinnoiltaan profiloidun ^ jauhinkiekon välissä. Tällaisessa jauhimessa terävän on pieni, jopa vain n.

^ 0,2 mm.

o ^ Toinen massan valmistuksessa käytetty jauhintyyppi on kartiojauhin.

g 30 Kartiojauhimessa kuituraaka-aine syötetään kartiomaisen pyörivän roottorin Q_ ja roottoria ympäröivän staattorin muodostamaan jauhatusvyöhykkeeseen, S3 jossa se jauhautuu massaksi. Tämä prosessi suoritetaan yleensä

LO

g laimeamassakäsittelynä n. 4% sakeudessa siten, että teräväli on hyvin pieni, ° lähellä teräkontaktia. Jauhatus perustuu siihen, että näin pienessä 35 terävälissä kuitu litistyy ja suurina määrinä läsnä oleva vesi voitelee terävällä.

2 Tällainen käsittely ei kuitenkaan sovellu esimerkiksi ensimmäisen vaiheen jauhatukselle.

Energiankulutus esimerkiksi LWC (Light Weight Coated) -paperimassalle on 5 hierteen valmistuksessa tyypillisesti noin 3 MWh/tonni. Kuidutusprosessin energiaintensiivisyydestä johtuen keinot, joilla vähennetään tuotetonnia kohti tarvittavaa energiaa vaikka vain muutamalla prosentilla, saattavat johtaa huomattaviin säästöihin tuotantokustannuksista.

10 Keksinnön lyhyt yhteenveto

Keksinnön tarkoituksena on tuoda ratkaisu em. energiankulutusongelmaan siten, että mekaaninen massa voidaan valmistaa tunnettua tekniikkaa oleellisesti pienemmällä energiankulutuksella.

15

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa mekaanisen massan valmistamiseksi on oleellista erillinen, vähäenerginen esikuidutusvaihe, jonka ansiosta massan valmistuksessa käytettävän yhden tai useamman jauhimen energiankulutus voi pienentyä oleellisesti. Lisäksi ratkaisun jauhatustapa kuluttaa tunnetun 20 tekniikan mukaisiin ratkaisuihin verrattuna vähemmän jauhatusenergiaa. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen menetelmän jauhatusvaiheessa jo valmiiksi esikuidutettu massa jauhetaan kartiojauhimessa edullisimmin sakeana massana siten, että jauhatus toteutetaan sopivimmin totuttua suuremmalla terävälillä.

25 ^ Keksinnön tarkoituksen toteuttamiseksi on keksinnön mukaiselle πίθ ο ^ netelmälle pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen pa- o tenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle jär- ^ jestelmälle tunnusomaista on se, mitä on esitetty oheisen patenttivaa- 30 timuksen 4 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle mekaanisen massan

CL

käytölle paperituotteen valmistusprosessissa on tunnusomaista se, mikä on S esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 10.

m

CD

o o

(M

3

Piirustusten kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 5 kuva 1 esittää esimerkin keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta järjestelmästä, kuva 2 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista esikuidutinta, 10 kuvat 3a-b esittävät keksinnön erään suoritusmuodon mukaista esi-kuiduttimen roottoria, kuva 4 esittää keksinnön erään esimerkin mukaisen jauhimen roottoria 15 akselin suuntaisena pitkittäisleikkauksena, ja kuva 5 esittää kuvan 4 mukaista jauhimen roottoria edestä päin.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 20

Kuvassa 1 on esitetty yleiskuva keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesta energiaa säästävästä mekaanisen massan valmistusmenetelmästä. Esilämmityssäiliöön 1 syötettävässä selluloosa-pohjaisessa raaka-aineessa olevat hakepalat on sopivimmin haketettu ja 25 seulottu siten, että esilämmityssäiliöön 1 syötettävät hakepalat ovat ^ muodoltaan oleellisesti pitkänomaisia. Tyypillisesti hakepalat eivät ole ^ säännöllisiä kappaleita, vaan niiden koko ja muoto voivat vaihdella.

9 Selvyyden vuoksi hakepalojen muotoa voidaan kuitenkin kuvata kolmi- ί ulotteisena kappaleena, jolla on ainakin kolme eri dimensiota: ensimmäinen £ 30 pituus, toinen pituus ja kolmas pituus. Hakepaloilla on tyypillisesti ainakin yksi

CL

sivu pidempi kuin muut sivut. Lisäksi hakepalojen kaksi lyhyempää sivua S eivät yleensä ole yhtä pitkiä, vaan hakepalan toisiksi pisin sivu, ns.

tn § hakepalan leveys on usein suurempi kuin hakepalan lyhin sivu, ns.

° hakepalan paksuus. Rajaamatta millään tavoin tämän keksinnön suojapiiriä 35 voidaan tässä selityksessä käyttää hakepalojen sivuista nimityksiä pisin sivu, toiseksi pisin sivu ja lyhin sivu. On kuitenkin syytä todeta tässä yhteydessä, 4 että hakepalojen sivut eivät välttämättä ole tasaisia, vaan niissä voi olla epätasaisuuksia ja edellä mainittu kolmen sivun määritelmä ei aina täsmällisesti vastaa jokaisen hakepalan muotoa.

5 Edullisimmin hakepalan pisin sivu (hakepalan pituus) on vähintään kaksi kertaa, sopivammin vähintään kolme tai neljä kertaa hakepalan toiseksi pisimmän sivun (hakepalan leveys) mittainen.

Seulottu hake esilämmitetään esilämmityssäiliössä 1 esimerkiksi jau-10 hatuksessa syntyvällä höyryllä. Esilämmityssäiliön 1 viive, eli aika jonka massa on keskimäärin säiliössä, on edullisesti noin 3-6 minuuttia. Esilämmityssäiliöstä 1 hakepaloja syötetään edullisesti hakepesuriin 2. Tuotantomäärän säätö tehdään edullisesti esilämmityssäiliön 1 ja ha-kepesurin 2 välisellä annosteluruuvilla, joka voi olla esimerkiksi no-15 peussäätöinen ruuvi. Hakepesurin 2 tarkoitus on pestä järjestelmään tulleista hakepaloista niihin kuulumaton materiaali, kuten esimerkiksi hakkeen mukana järjestelmään päässyt hiekka, pois tai ainakin vähentää sen määrää merkittävästi. Hiekan sekä vastaavan hakepaloihin kuulumattoman materiaalin poistaminen tehdään sopivimmin ennen kuin hakepalaset siirtyvät 20 esikuiduttimeen 3, jotta esikuiduttimen 3 terät kestäisivät pidempään käyttökunnossa.

Hakepesurista 2 hake johdetaan edullisesti tasaisella virtauksella esikuiduttimeen 3, joka suorittaa hellävaraisen esikuidutuksen. Esikuidutuksen 25 tarkoituksena on käsitellä hake pienellä energiankulutuksella sellaiseen ^ muotoon, että hake voidaan kuiduttaa energiatehokkaasti varsinaisilla ^ jauhimilla 6, 7. Esikuidutusta on tarkemmin selitetty kuvien 2 ja 3 yhteydessä, o Hakkeen siirtäminen pesurista esikuiduttimeen 3 tapahtuu edullisimmin ί pesuveden avulla siten, että esikuiduttimeen 3 tulevan raaka-aineen sakeus g 30 on sopivimmin 2-6 %.

CL

S Esikuiduttimen 3 sijainti on sopivimmin hakepesurin 2 ja vedenerottimen 4

LO

§ välissä, jotta esikuidutuksen vuoksi ei tarvitse tehdä erillisiä, järjestelmään ° kuulumattomia laimennuksia ja sakeutuksia. Edellä mainittu esikuidutin 3 on 35 sopivasti vesifaasissa toimiva, hakkeen hellävaraisesti avaava, ns. hakkeen ’’tikuttava” laite. Tikutuksella tarkoitetaan tässä hakemuksessa tapahtumaa, 5 jossa hakepalasta muotoutuu selvästi aikaisempaa ohuempi, tikkumainen kappale. Tällainen yksittäinen tikutettu kappale on edullisesti keskimäärin ΙΟΙ 5 mm pitkä ja noin 0,2-0,8 mm leveä.

5 Esikuidutus kuorii haketta sopivimmin ulkoa sisäänpäin ikään kuin kerros kerrokselta siten, että hakepala hellävaraisesti ’’rullautuu auki” tikkujakeeksi. Esikuiduttimia 3 on järjestelmässä vähintään yksi, mutta niitä voi olla myös useampia. Oleellista esikuidutukselle on, että esikuidutuksessa syntyvä tikkujae muodostetaan erityisen pienellä energian kulutuksella, joka on 10 edullisesti enintään 50 kWh/t, edullisemmin enintään 40 kWh/t ja edullisimmin enintään 30 kWh/t. Esikuidutuksessa vähäisellä energiankulutuksella syntyneen tikkujakeen jauhatus suoritetaan varsinaisilla jauhimilla 6,7 tämän jälkeen huomattavasti pienemmällä energian kulutuksella kuin mitä isojen hakepalojen jauhatus vaatisi.

15

Eräät edulliset esimerkit esikuiduttimelle 3 on esitetty tarkemmin kuvien 2 ja 3 yhteydessä. Eräs vaihtoehtoinen esimerkki esikuiduttimelle 3 on lisäksi esitetty kuvien 4 ja 5 yhteydessä.

20 Tikutettu massa johdetaan esikuiduttimesta 3 edullisesti vedenerottimeen 4, jossa massasta poistetaan siinä olevaa ylimääräistä vettä, ennen kuin massa johdetaan varsinaista jauhatusta edeltävään esilämmittimeen.

Vedenerottimen 4 erottama vesi kierrätetään edullisesti takaisin järjestelmään siten, että vesi palautuu esimerkiksi esilämmityssäiliöön 1.

25 Vedenerotin 4 voi olla jokin tunnetun tekniikan mukainen laite, kuten ^ esimerkiksi ruuvi, jonka ympärillä on rei’itetty rumpu, o

CM

o Tikkujae johdetaan vedenerottimeitä 4 edullisesti esilämmittimen 5 kautta ^ kartiomaiseen ensimmäisen vaiheen jauhimeen 6, jossa puristava hierto £ 30 tapahtuu suurella, 0,5-5 mm teräraolla. Jauhatusvaiheessa

CL

esikuiduttimessa 3 tikutettu hake puristetaan ja hierretään joko yhdessä tai S kahdessa vaiheessa. Tällainen jauhatustapa kuluttaa huomattavasti

LO

§ aikaisempia ratkaisuja vähemmän energiaa; yhden kartiojauhimen kuluttama oj ominaisenergia voi olla jopa ainoastaan noin 500 kWh/t.

35 6

Siinä tapauksessa, että esikuidutuksen jälkeinen varsinainen jauhatus suoritetaan kahdessa vaiheessa, johdetaan massa edullisesti ensimmäisen vaiheen jauhimelta 6 höyrynerottimen 9 kautta toisen vaiheen jauhimeen 7, jossa puristushierto suoritetaan esimerkiksi kuten ensimmäisessäkin 5 jauhatusvaiheessa. Jauhimen 6, 7 käyttämä ominaisenergia voi olla sama sekä ensimmäisessä että toisessa jauhatusvaiheessa, mutta jauhinten käyttämä ominaisenergia voi myös vaihdella ensimmäisen vaiheen jauhimen 6 ja toisen vaiheen jauhimen 7 välillä. Toisen vaiheen jauhatuksen jälkeen massa johdetaan edullisesti toisen vaiheen jauhimelta 7 10 höyrynerottimen 10 kautta latenssinpoistosäiliöön 8. Jos toisen vaiheen jauhatus jätetään kokonaan pois prosessista, massa johdetaan latenssinpoistosäiliöön 8 edullisesti jo ensimmäisen vaiheen jauhimen jälkeen. Latenssinpoistosäiliön 8 jälkeen massa voidaan siirtää lajitteluun, jossa lajittelussa erotetaan rejekti-jae, joka jauhetaan jollain tunnetun 15 tekniikan mukaisella laitteistolla. Rejekti-jakeen käsittelyä ei ole keksintöön kuulumattomana kuvattu tässä hakemuksessa tarkemmin.

Kuvassa 2 on esitetty eräs esikuiduttimen 3 edullinen suoritusmuoto leikkauskuvantona. Kuvan 2 mukaisena esikuiduttimena 3 voidaan käyttää 20 esimerkiksi paperiteollisuudesta tunnettua kolmiportaisella terityksellä varustettua hylkykuidutinta tai vastaavaa laitetta, jonka terityksessä syntyy puristava ja samalla hiertävä kuidutus. Esikuidutin käsittää staattorin S ja roottorin R sekä niihin liittyvät kuidutusvälineet. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa kuidutusvälineet käsittävät ensimmäisen terän 25 ja toisen terän, joka toinen terä toimii vastinkappaleena ensimmäiselle terälle. ^ Ensimmäisen terän ja vastinkappaleen etäisyys toistensa suhteen määrittää ^ terävälyksen.

sj- o ί Esikuiduttimessa 3 esilämmitetty hake hajoaa vesivirtauksen ansiosta g 30 hellävaraisesti tikkujakeeksi erityisen pienellä energiankulutuksella, joka on sopivasti vain noin 30 kWh/t. Massan sakeus esikuiduttimelle 3 tultaessa on oo edullisesti 2-6 %, edullisimmin 3-5 %. Esikuiduttimia 3 järjestelmässä on

LO

§ ainakin yksi, mutta niitä voi olla myös useampia, esimerkiksi kaksi kappaletta, o

CM

35 Kuitumassa syötetään esikuiduttimeen 3 siinä olevan roottorin R pyörimisakselin A suunnassa. Roottorin R ulkopinta ja staattorin S sisäpinta ovat 7 yleiseltä muodoltaan kartiomaiset, ja ne muodostavat väliinsä edellä mainitussa syöttösuunnassa halkaisijaltaan laajenevan käsittelyvyöhykkeen Z, joka on muodoltaan rengasmainen roottorin R pyörimisakselia vastaan oleellisesti kohtisuorassa poikkileikkaustasossa. Terävälys vyöhykkeellä Z on 5 sopivasti alueella 1 -7 mm, edullisimmin alueella 3-5 mm.

Vyöhyke Z voi muodostua peräkkäisistä osavyöhykkeistä Z1, Z2 ja Z3, joiden läpi kuitumateriaali kulkeutuu peräkkäin. Terävälykset pienenevät tällöin edullisesti portaittain syöttösuunnassa niin, että ensimmäisessä 10 osavyöhykkeessä Z1 välys on suurin ja kolmannessa osavyöhykkeessä Z3 välys on pienin. Välykset voivat olla esimerkiksi siten, että ensimmäisessä osavyöhykkeessä Z1 välys on 5 mm (± 1-2 mm), toisessa osavyöhykkeessä Z2 välys on 4 mm (± 1-2 mm) ja kolmannessa osavyöhykkeessä Z3 välys on 3 mm (± 1-2 mm). Kuvasta 2 näkyy, että osavyöhykkeet voivat suuntautua 15 aksiaalisuunnassa loivemmassa kulmassa pyörimisakseliin nähden kuin yleinen kartiomuoto. Esitetyssä tapauksessa osavyöhykkeet Z1, Z2 ja Z3 sijaitsevat toisiinsa nähden portaittain niin, että kahden peräkkäisen osavyöhykkeen välillä on radiaalisuuntainen väylä, jonka kautta käsiteltävä massa siirtyy seuraavaan osavyöhykkeeseen.

20 Käsittelyvyöhykkeessä Z saman teräpinnan harjanteet ovat oleellisesti yhdensuuntaiset, ja vastakkaisten terien harjanteet ovat edullisesti lievästi ristikkäin eli aksiaalisuunnan (pyörimisakselin suunnan) suhteen pienessä kulmassa toisiinsa. Tämä on tilanne edullisesti kaikkien osavyöhykkeiden 25 kohdalla silloin kun käsittelyvyöhykkeessä on useita osavyöhykkeitä.

^ Osavyöhykkeitä voi olla useampiakin kuin kuvassa 2 esitetyt kolme ™ kappaletta. Esimerkiksi voidaan käyttää esikuiduttimia 3, joissa kartiomaiset o roottori R ja staattori S muodostavat esimerkiksi neljä tai viisi portaittain ί sijaitsevaa käsittelyvyöhykettä.

g 30 Kuvissa 3a - 3b on esitetty eräs edullinen suoritusmuoto esikuiduttimen 3

CL

roottorin teritykselle, joka soveltuu hyvin hakepalojen tikuttamiseen. S Esikuidutin 3 voi kuvan 2 mukaisen esikuiduttimen 3 sijasta muistuttaa

LO

§ esimerkiksi selluteollisuudessa käytettyä ns. oksamurskainta. Kuvassa 3a on oj esitetty yleiskuvaa roottorista R. Kuvassa 3b on esitetty erään kuvan 3a 35 suoritusmuodon mukaisen roottorin R kuidutusvälineiden R.1 edullista teräkulmaa roottorin keskiön tai vastinkappaleen, kuten esimerkiksi 8 vastaterän, suhteen. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa kuidutusvälineet käsittävät ensimmäisen terän R.1 ja toisen terän (ei esitetty kuvissa 3), joka toinen terä toimii vastinkappaleena ensimmäiselle terälle R.1. Ensimmäisen terän ja vastinkappaleen etäisyys toistensa suhteen 5 määrittää terävälyksen.

Kuvien 3a - 3b mukaisen esikuiduttimen 3 teritystä käytettäessä pitkänomaiset hakepalat johdetaan laimeassa, edullisesti 2-6 % sakeudessa, ja edullisimmin 3-5 % sakeudessa, terän R.1 sekä sen vastinkappaleen 10 väliseen tilaan. Runsaan vesimäärän ansiosta pitkänomaiset hakepalat pyrkivät orientoitumaan oleellisesti virtauksen suuntaan, minkä ansioista esikuiduttaminen tehostuu siten, että terä R.1 yhdessä vastinkappaleen kanssa kuorii hakepalan hellävaraisesti tikkumaiseksi jakeeksi pienellä energiankulutuksella.

15

Vastinkappaleenja roottorin R välinen tila, johon hakepalat ohjautuvat virtauksen mukana, on aluksi edullisesti suurehko, esimerkiksi noin 10-20 mm:n korkuinen tila, joka kapenee vähitellen siten, että teräväli on esikuidutuksen loppupuolella enää edullisesti noin 2-6 mm. Roottorin R

20 teritys on edullisesti vastinkappaleena toimivan staattorin teritystä oleellisesti korkeampaa sekä harvahampaisempaa. Roottorin terät R.1 yhdessä vastinkappaleen kanssa aikaansaavat sopivasti sekä puristavan että hiertävän vaikutuksen.

25 Roottorin R ja vastinkappaleen särmät muodostavat keskenään leikit kauskulman a, joka on edullisesti 0°-40°ja edullisemmin 5°-30°. Edullisimmin

O

^ tämä leikkauskulma a (esitetty kuvassa 3b) muodostetaan siten, että

o vastinkappaleen särmät (ei esitetty kuvissa 3) ovat suoria ja roottorin R

^ särmät ovat vinoja. Kulma voidaan kuitenkin muodostaa myös siten, että g 30 roottorilla R on suorat särmät ja vastinkappaleella vinot särmät tai siten, että sekä vastinkappaleella että roottorilla R on vinot särmät. Roottorin R S pyörimisnopeutta ja -suuntaa voidaan käyttää hallintasuureena halutunlaisen

LO

§ massan aikaansaamiseksi, o C\l 35 Käytettäessä mainitun suuruista leikkauskulmaa a, on raaka-aineen käsittely sen ansiosta esikuidutuksen yhteydessä entistä hellävaraisempaa, minkä 9 johdosta hakepala saadaan esikuidutettua siten, että kuitujen ominaisuuksia heikentäviä kuituvaurioita ei välttämättä juurikaan synny. Lisäksi roottorin R ja sen vastinkappaleen edulliseen teräsuhteeseen valitun leikkauskulman a vaikutuksesta saadaan erityinen, massaa liikuttava pumppausefekti 5 aikaiseksi. Mainittua pumppausefektiä säätämällä voidaan halutulla tavalla vaikuttaa esikuiduttimen 3 läpi kulkeman massan virtausmäärään. Käytännössä tämä voidaan tehdä esimerkiksi vaikuttamalla roottorin R pyörimisnopeuteen ja/tai pyörimissuuntaan siten, että saadaan aikaiseksi halutun suuruinen, joko pidättävä tai pumppaava vaikutus.

10

Esikuidutin 3 voi näiden kuvissa 2-3 esitettyjen esimerkkien lisäksi olla myös esimerkiksi kartiojauhin 21 (esitetty kuvissa 4-5), jonka teritys muodostuu matalahampaisesta pidättävästä ulkoterästä ja harvasta korkeahampaisesta roottoriterästä.

15

Kuvassa 4 on esitetty esimerkki kartiojauhimesta 21, jota käytetään keksinnön mukaisessa järjestelmässä edullisesti ensimmäisen vaiheen jauhimena 6 ja/tai toisen vaiheen jauhimena 7. Kuvan 4 mukainen kartiojauhin 21 soveltuu pääjauhimista poikkeavilla, esikuidutuksiin soveltuvilla 20 parametreillä käytettäväksi myös esikuiduttimena 3. Jauhin 6, 7 käsittää staattorin S ja roottorin R sekä kuidutusvälineet. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa kuidutusvälineet käsittävät ensimmäisen terän ja toisen terän, joka toimii vastinkappaleena ensimmäiselle terälle. Ensimmäisen terän ja vastinkappaleen etäisyys toistensa suhteen määrittää 25 terävälyksen.

δ ^ Jauhatus ensimmäisen vaiheen jauhimella 6 ja toisen vaiheen jauhimella 7 o on sakeamassajauhatusta, jossa massan sakeus on vähintään 10 %, ί edullisesti vähintään 18 %. Jauhatus voidaan tehdä myös vielä kuivemmassa g 30 ympäristössä, jolloin massan sakeus voi olla vähintään 30 %, esimerkiksi

CL

luokkaa 50 %. Jauhatukseen tulevan massan sakeudensäätö tapahtuu g edullisesti syöttämällä jauhimeen 6, 7 menevän puuraaka-aineen sekaan

LO

g sopiva määrä vettä. Jos kartiojauhinta 21 käytetään esikuiduttimena 3, ° johdetaan massa sopivasti esikuiduttimena 3 toimivalle kartiojauhimelle 21 35 pesuveden mukana 2-6 % sakeudessa.

10

Kartiojauhin 21 käsittää roottorin R, joka on järjestetty pyöriväksi akselin A ympäri staattorin S sisälle ja käsittää roottorin kehälle staattoria vastapäätä järjestettyjä teriä. Tällöin roottorin ja staattorin väliin muodostuu aksiaalisuunnassa ulottuva rengasmainen jauhatustila 22, jossa on roottorin 5 R terien ja staattorin S sisäpinnan välinen terävälys, jossa jauhatus tapahtuu. Sakea massa saadaan kohdistettua teräväliin roottorin aiheuttaman keskipakovoiman ansiosta.

Jauhimen syöttöelimet 11 on järjestetty syöttämään sakeaa massaa 10 jauhatustilaan 22. Terävälys on sopivasti varsin suuri, noin 0.5 - 5 mm, sopivimmin 1-3 mm. Vastakkaisissa pinnoissa (roottorin terän jauhatuspinta ja staattorin sisäpinta) on riittävä karheus/hienohammastus, jotta niillä on riittävä kitka välissä olevaan massaan. Näin massaan saadaan muodostettua leikkausvoimia ja kuidut hiertävät myös toisiaan vastaan terävälissä. Täten 15 massaan voidaan kohdistaa jauhatusenergiaa hyvällä hyötysuhteella.

Puupohjaista raaka-ainetta, joka on jo osittain esikuiduttimella 3 (tai ensimmäisen vaiheen jauhimella) jauhettua massaa, syötetään nuolen V suunnassa roottorin ensimmäiseen päähän eli jauhatusvyöhykkeen 20 alkupäähän esimerkiksi syöttöruuvilla. Roottorin ja staattorin välisen jauhatustilan alkupäässä on roottoriin kiinnitetyt murskaushampaat 12, joiden tarkoituksena on pienentää syötettyä raaka-ainetta, ennen kuin se joutuu varsinaiseen jauhatustilaan, jossa se jauhetaan kuiduiksi. Jauhettava raaka-aine kulkee roottorin ja staattorin välisessä jauhatustilassa tietyllä 25 viipymäajalla aksiaalisuuntaan, minkä jälkeen se otetaan ulos jauhimesta ^ jauhettuna massana. Viipymäaika tällaisessa kartiojauhimessa on pidempi

O

^ kuin perinteisissä levyjauhimissa, joissa keskipakovoima pikemminkin siirtää o massaa pois eikä kykene painamaan sitä jauhatusvyöhykkeelle.

si- g 30 Kuvassa 5 on esitetty esimerkki kuvan 4 mukaisen kartiojauhimen roottorista jauhatusvyöhykkeen alkupään suunnasta nähtynä. Esimerkin mukaiselle g jauhimen roottorille on tyypillistä sen kehälle tietyin välein jaetut

LO

g aksiaalisuuntaiset terät 13, joiden väliin muodostuu solat 14, joiden pohjan ° muodostaa roottorin R runko. Sakeamassajauhatuksessa syntyvä 35 lämpöenergia muuttaa massassa olevaa vettä höyryksi, jolloin aksiaalisuunnassa syöttöpäästä poistopäähän ulottuvat solat 14 ohjaavat 11 höyryä pois jauhatusvyöhykkeeltä. Kyseiset terät 13 ja solat 14 suuntautuvat kulmassa ulospäin roottorin R kartiomaisuuden mukaan. Terien 13 korkeus roottorin R rungosta eli solien 14 syvyys voi olla esimerkiksi 5-15 mm, edullisesti noin 10 mm.

5

Roottorin R solille 14 on tyypillistä vielä se, että kartiojauhimen toimiessa ensimmäisen vaiheen jauhimena 6 tai toisen vaiheen jauhimena 7, solissa 14 ei sopivimmin ole esteitä, matalasakeusjauhatuksesta tuttuja nk. ’’patoja”, vaan niiden muodostamat väylät ovat auki roottorin alkupäästä 10 (syöttöpäästä) roottorin loppupäähän (poistopäähän), jotta jauhatuksessa muodostuva höyry pääsee olennaisesti esteettä etenemään roottorin loppupäähän ja ulos jauhatusvyöhykkeeltä. Tällä tavoin jauhatusenergiaa kohdistetaan jauhatustilassa olevan massan mekaaniseen muokkaukseen siten, että energiaa vievä höyryn syntyminen massassa olevasta vedestä on 15 minimoitu. Kuitenkin, etenkin toimiessaan esikuiduttimena 3, kartiojauhimen roottorin solissa voi olla myös näitä nk. patoja.

Jauhatusenergian kokonaistarve on oleellisesti pienempi keksinnön mukaisella kokonaisratkaisulla. Esimerkiksi LWC-laadun tuottamiseen 20 tarvittavan jauhatusenergian kokonaistarve voi olla keksinnön mukaisella ratkaisulla noin puolet, tai alle puolet, tunnetun tekniikan mukaisten ratkaisujen jauhatusenergiantarpeesta, eli jopa noin 900-1100 kWh/t. Mikäli esikuiduttimen 3 lisäksi käytetään vain yhtä varsinaista jauhinta 6, tarvittava jauhatusenergia voi olla vielä tätäkin pienempi.

25 ^ Edellä kuvattua keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisella o ^ menetelmällä ja järjestelmällä valmistettua mekaanista massaa voidaan tj- o käyttää esimerkiksi paperituotteen valmistusprosessissa.

si- g 30 Keksintö ei rajoitu pelkästään kuvissa 1-5 ja edellä olevassa selostuksessa

CL

esitettyihin esimerkkeihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten S patenttivaatimusten puitteissa.

LO

σ> o o

CM

Claims (10)

1. Menetelmä mekaanisen massan valmistamiseksi, jossa menetelmässä selluloosapohjaista raaka-ainetta pestään hakepesurissa (2), pestystä 5 raaka-aineesta poistetaan vettä vedenerottimessa (4), ja massaa jauhetaan ainakin yhdellä jauhimella (6), joka käsittää ainakin ensimmäisen terän ja vastinkappaleen, jolloin ensimmäisen terän ja vastinkappaleen väli määrittää terävälyksen, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi raaka-ainetta esikuidutetaan vähintään yhdellä 10 esikuiduttimella (3) käyttämällä terävälystä 2-6 mm ja raaka-ainetta, jonka sakeus on 2-6 % ennen massan jauhamista jauhimella (6).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-ainetta pestään hakepesurissa (2) ennen esikuidutusta, ja että 15 vesimäärän vähentäminen vedenerottimella (4) suoritetaan esi- kuidutuksen jälkeen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-ainetta jauhetaan mainitulla ainakin yhdellä jauhimella (6) 20 käyttämällä terävälystä 0,5 - 5 mm ja raaka-ainetta, jonka sakeus on yli 10 %.

4. Järjestelmä mekaanisen massan valmistamiseksi selluloosapohjaisesta raaka-aineesta, jossa järjestelmässä on pesuri (2), vedenerotin (4), sekä 25 ainakin yksi jauhin (6), joka käsittää jauhatustilan ja ainakin ensimmäisen ^ terän ja vastinkappaleen, jolloin ensimmäisen terän ja vastinkappaleen O ^ väli määrittää terävälyksen mainitussa ainakin yhdessä jauhimessa (6), o tunnettu siitä, että järjestelmä sisältää ennen jauhinta (6) sijoitetun esikuiduttimen (3), joka käsittää jauhatustilan ja ainakin ensimmäisen g 30 terän ja vastinkappaleen, jolloin ensimmäisen terän ja vastinkappaleen väli määrittää terävälyksen, joka on 1-7 mm, ja että mainitussa g esikuiduttimessa (3) on syöttöelimet, jotka on järjestetty syöttämään LO g raaka-ainetta, jonka sakeus on 2 - 6 %, esikuiduttimen jauhatustilaan. o (M

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu esikuidutin (3) on sijoitettu pesurin (2) ja vedenerottimen (4) väliin.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jauhimen (6) mainittu terävälys on 0,5 mm - 5 mm ja että mainitussa ainakin yhdessä jauhimessa (6) on syöttöelimet, jotka on järjestetty syöttämään mainittuun jauhatustilaan raaka-ainetta, jonka sakeus on yli 10 %. 10

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että esikuiduttimessa (3) on jauhatusvyöhyke (Z), joka muodostuu vähintään kolmesta peräkkäisestä osavyöhykkeestä (Z1), (Z2) ja (Z3), joilla kullakin on tietty terävälys ja että terävälykset pienenevät portaittain 15 syöttösuunnassa niin, että ensimmäisessä osavyöhykkeessä (Z1) terävälys on suurin ja kolmannessa osavyöhykkeessä (Z3) terävälys on pienin.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, 20 että mainittu ainakin yksi jauhin (6) on kartiojauhin.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi toisen jauhimen (7) toisen jauhatusvaiheen suorittamiseksi ensimmäisen jauhimen (6) 25 muodostamalle jauhetulle massalle. δ

^ 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen menetelmän mukaan 9 valmistetun, tai jollakin patenttivaatimuksen 4-9 mukaisella järjestelmällä ί valmistetun mekaanisen massan käyttö paperituotteen g 30 valmistusprosessissa. CL δ oo m σ> o o (M