NO823438L

NO823438L - PROCEDURE AND DEVICE FOR MECHANICAL PROCESSING OF CELLULOSE-CONTAINING MATERIAL

Info

Publication number: NO823438L
Application number: NO823438A
Authority: NO
Inventors: Boerje Ingemar Fredriksson
Original assignee: Sca Development Ab
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1983-04-18
Also published as: GB2107210B; BR8205973A; DE3238298A1; SE427759B; FI823428A0; GB2107210A; SE8106132L; JPS5870789A; FR2514795A1; FI823428L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning ved mekanisk bearbeiding av celluloseholdig .materiale. • Slik bearbeiding skjer med det celluloseholdige materialet, i form av suspensjoner av cellulosefibre eller knipper av slike fibre. Formålet med bearbeidingen er å f*r ilegge- de. enkelte, ;fibre og/eller bearbeide disse slik at de oppnår de egenskaper som man søker å oppnå med hensyn til fibermaterialets påtenkte anvendelse, f,eks, som absorbsjonsmateriale' eller for fremstil.-ling av forskjellige typer papir. J ;Denne bearbeiding, som vanligvis utføres i såkalte raffi-nører.eller kværner, er'imidlertid-meget energikrevende. Det er nedlagt et stort forsknings- og utviklingsarbeide for å finne frem til tekniske løsninger som kunne minske energiforbruket. Arbeidet har i hovedsaken tatt sikte på å optimalisere, betin-gelsene for selve raffineringen, som f.eks. utforming'av og materiale for maleorganene, massesuspensjonens konsentrasjon, temperatur og. pH etc. ;Imidlertid hår det vist seg. at en stor del av det totale energiforbruk ved raffinering utgjøres av.energi.som ikke går med til selve målearbeidet, men isteden utgjøres'av-hydrauliske tap som oppstår ved malégod.sets, passasje gjennom måleapparatet. Det er også blitt påvist at denne énergiandel øker meget hurtig med.økingen av hastigheten mellom dé innbyrdes.relativt roterende maleorgan. Ettersom denne øking skjer hurtigere enn det effektive målearbeidets øking med hastigheten,.vil en stadig . 'større del av energien gå tapt i form av slike hydrauliske tap. Dette forhold gjør' seg særlig gjeldende for lukkete raffinører, dvs. når maleorganene arbeider i et hus som er. helt lukket., idet tilføringen og bortføringen av cellulosemassen skjer gjennom lukkete rørledninger. ;Ovennevnte forhold har ført til at raffinørene kjøres, med forholdsvis lav per if erihast ighet, 20 - 30 m/s-. Dette medfører imidlertid andre ulemper, nemlig'lav kåpasitét og utilfredsstil-lende s.tyrkeutvikling, særlig av rivestyrken. Med de store diametre for maleorganene, som kreves for å møte kravet om til-strekkelig kapasitet, blir turtallet ugunstig■høyt. Ved direkte drift med.elektromotor må denne ha et stort antall poler og blir stor, tung og dyr. Isteden velger man derfor ofte et høyt tur- • tall, på. motoren og utveksling til raffinøren. Dette er også dyrt og plasskrevende og ehdel energi går tapt i utvekslingen .•' ;Foreliggende oppfinnelse fremskaff er en fremgangsmåte og;en anordning som gjør det mulig å raffinere med høy periferi-hastighet over 30 m/s, med eliminering av hoveddelen av de ovennevnte hydrauliske tap. Dette oppnås<*>ved at en inert gass, ■ såsom luft eller vanndamp, tilsettes massestrømmen i. eller før' dens inntreden i malesonen. Med:inert gass menes i denne for-bindelse hver gass som ikke reagerer med det celluloseholdige materiale. The present invention relates to a method and a device for mechanical processing of cellulose-containing material. • Such processing takes place with the cellulose-containing material, in the form of suspensions of cellulose fibers or bundles of such fibers. The purpose of the processing is to obtain the data. individual, 'fibres and/or process these so that they achieve the properties that are sought to be achieved with regard to the intended use of the fiber material, for example, as absorbent material' or for the production of different types of paper. J ;This processing, which is usually carried out in so-called refiners or grinders, is, however, very energy-intensive. A large amount of research and development work has been carried out to find technical solutions that could reduce energy consumption. The work has mainly aimed to optimize the conditions for the refining itself, such as e.g. design of and material for the grinding organs, mass suspension concentration, temperature and. pH etc. ;However, it turns out. that a large part of the total energy consumption during refining is made up of energy that does not go into the measuring work itself, but instead is made up of hydraulic losses that occur during the passage through the measuring device. It has also been demonstrated that this energy share increases very quickly with the increase in speed between the relatively rotating grinding members. As this increase occurs faster than the effective measuring work's increase with speed, one will constantly . 'larger part of the energy is lost in the form of such hydraulic losses. This situation applies particularly to closed refineries, i.e. when the grinding bodies work in a house that is. completely closed., as the supply and removal of the cellulose pulp takes place through closed pipelines. The above conditions have led to the refiners being run at a relatively low operating speed of 20 - 30 m/s. However, this entails other disadvantages, namely low cover capacity and unsatisfactory s.turk development, particularly of the tear strength. With the large diameters of the grinding means, which are required to meet the requirement for sufficient capacity, the speed becomes unfavorably high. In direct operation with an electric motor, this must have a large number of poles and will be large, heavy and expensive. Instead, you therefore often choose a high turn • number, on. the engine and transmission to the refiner. This is also expensive and space-consuming and a lot of energy is lost in the exchange. above hydraulic losses. This is achieved by adding an inert gas, such as air or water vapour, to the mass flow in or before its entry into the grinding zone. In this context, inert gas means any gas that does not react with the cellulose-containing material.

Det er særlig fordelaktig å anvende- fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen'ved maling med lavere materialkohsentrasjoner, dvs. en konsentrasjon på høyst 20 %, fortrinnsvis høyst 10- %,•hen-siktsmessig 6 %. Ved fremgangsmåten kan maleorganene:. drives med høye rotas johshastigheter ,'. f . eks . -med per if erihastigheter større, enn 30 m/s. Det kan være hensiktsmessig a tilføre; gas-' sen under trykk. It is particularly advantageous to use the method according to the invention when painting with lower material concentrations, i.e. a concentration of no more than 20%, preferably no more than 10%, preferably 6%. In the method, the grinding organs can: operated at high rotas johs velocities ,'. f. e.g. - with specific speeds greater than 30 m/s. It may be appropriate to add; gas under pressure.

Ifølge en utføringsform. av fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen tilføres gassen sentralt i et rom mellom de roterende maleorgan gjennom en gassledning som er anordnet i. tilførselskanalen for malegodset. According to one embodiment. of the method and device according to the invention, the gas is supplied centrally in a space between the rotating grinding means through a gas line which is arranged in the supply channel for the grinding material.

Ifølge en annen utføringsform tilføres luften eller gassenAccording to another embodiment, the air or gas is supplied

et hus •som tett omslutter maleorganene. Dette skjer hensiktsmessig gjennom en gassledning som er tilkoplet- en oppsamlings-beholder anordnet under malehuset og trykktett forbundet med samme. Herunder kan gassen ledes frem til materialet gjennom, kanaler i, maleorganene og. i malesegmentér som er. festet til maleorganene eller også gjennom en spalte mellom maleorgan og malesegment, idet malesegmentene • er' f or synt med slike kanaler.' a house •which closely encloses the grinding organs. This happens conveniently through a gas line which is connected to a collection container arranged under the paint house and pressure-tight connected to it. Underneath, the gas can be led to the material through, channels in, the grinding organs and. in paint segments that are attached to the grinding organs or also through a gap between the grinding organ and the grinding segment, as the grinding segments • are provided with such channels.

Ifølge en ytterligere utføringsform tilføres luften eller According to a further embodiment, the air is supplied or

■den inerte gass ..det .sentrale rom mellom maleorganene gjennom en . i rotasjpnsakselen anordnet kanal. ■the inert gas ..the .central space between the grinding organs through a . channel arranged in the rotary shaft.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere vedIn the following, the invention will be described in more detail by

hjelp av noen utføringseksempler samt med henvisning til.med-følgende tegninger på hvilke with the help of some execution examples and with reference to.with-following drawings on which

Fig. 1 viser gasstilførsel gjennom en i innmatingskanalen Fig. 1 shows gas supply through an infeed channel

anordnet lédning,arranged wire,

•Fig-.' 2 gasstilf ørsel gjennom én ■ i rotas jon.sakselen anord-•Fig-.' 2 gas supply through one ■ in rotation. the shaft device

net kanal,net channel,

.Fig. 3 gasstilførsel i material innløpet til en dobbeltskive- .Fig. 3 gas supply in the material inlet to a double disc-

raffinør,refiner,

Fig. 4 gasstilførsel.gjennom en i det ene maleorganet anordnet kanal,. samt Fig. 4 gas supply through a channel arranged in one of the grinding members. as well

,'Fig. 5 gasstilf ørsel til et lukket system. ,' Fig. 5 gas supply to a closed system.

I fig. 1 vises skjematisk i snitt en.anordning for maling eller raffinering av cellul.oseholdig materiale i form av en suspensjon av cellulose.f ibre i vann, en såkalt raf f inør. Den viste raffinør er"av såkalt enkeltskivetype, dvs. med bare én roterende maleskive- 2 festet til'en rotasjorisaksel 6 som bæres av lageranordninger 7. Maleskiven 2 roterer mot en fast maleskive 3. og begge skiver, er ved sine innbyrdes motvendte sider forsynt med løsbart festede malesegmenter 4, 5, mellom hvilke selve målearbeidet utføres. Malesegmentene 4, 5 oppviser-spe-sielle mønstre med spor og mellomliggende bommer tilpasset det ma.lingsresultat man ønsker å oppnå. Foruten mønstrets utfor-ming er også malespalten 8, dvs. avstanden mellom malesegmentene 4, -5 under maling, av stor betydning. Malespalten- regule^ res ved hjelp av (ikke viste) anordninger.ved forskyvning av rotasjonsakselen 6 .i aksiell retning til og fra den faste maleskive 3'i Det materiale som skal - bearbeides i raffinøren til-føres gjennom en kanal 9 til et sentralt rom 10 mellom maleskivene 2, 3. Ved maleskivens 2 rotasjon ledes materialet utad og bringes til å passere malespalten"' 8 der f ibermaterialet fri-legges og/eller bearbeides. Raffinørens bearbeidende organ er omgitt av et tett omsluttende hus 1, i hvilket det materiale, som kommer ut fra malespalten oppsamles. I malehusets 1 bunn er der anordnet et utløp .1.1 for materialet. In fig. 1 shows schematically in section a device for grinding or refining cellulosic material in the form of a suspension of cellulose fibers in water, a so-called refiner. The refiner shown is of the so-called single disc type, i.e. with only one rotating grinding disc 2 attached to a rotary shaft 6 which is carried by bearing devices 7. The grinding disc 2 rotates against a fixed grinding disc 3. and both discs are provided on their opposite sides with releasably attached painting segments 4, 5, between which the actual measuring work is carried out. The painting segments 4, 5 have special patterns with grooves and intermediate booms adapted to the painting result you want to achieve. In addition to the design of the pattern, there is also the painting gap 8, i.e. . the distance between the grinding segments 4, -5 during grinding, of great importance. The grinding gap is regulated by means of devices (not shown) by shifting the rotation shaft 6 in the axial direction to and from the fixed grinding disk 3' in The material which to be - processed in the refiner - supplied through a channel 9 to a central space 10 between the grinding discs 2, 3. When the grinding disc 2 rotates, the material is guided outwards and made to pass the grinding gap"' 8 where the fiber material fr added and/or processed. The refiner's processing body is surrounded by a tightly enclosing housing 1, in which the material that comes out of the grinding gap is collected. An outlet .1.1 for the material is arranged in the bottom of the paint house 1.

Ifølge -den i- fig. 1 viste' utf-øringsform tilføres en gass, såsom- luft eller vanndamp, til det sentrale rom -10 mellom maleskivene 2, 3. Dette skjer ved hjelp av en i materia l-t il f ørsel-kanal.en 9- særskilt . anordnet og fortrinnsvis sentralt plassert gassledning 12. Gassledningens -12 .utløp i. rommet 10. kan. være forsynt med én eller.annen, form for fordelingsanordning, f.eks. According to -the one in- fig. In the embodiment shown in 1, a gas, such as air or water vapour, is supplied to the central space -10 between the grinding discs 2, 3. This is done by means of a separate material supply channel 9. arranged and preferably centrally located gas line 12. The outlet of the gas line -12 in the room 10. can. be provided with one or the other form of distribution device, e.g.

et munnstykke eller.en.skjerm ia mouthpiece or.a.screen i

I den i fig. 2 viste utføringsform tilføres luften eller In the one in fig. 2 shown embodiment is supplied to the air or

.den inerte gassen rommet- 10 mellom maleskivene 2, 3 gjennom en i rotas jonsakselen 6 anordnet ledning 22. For å '-oppnå, en for-deling eller - retning av luft/gass-strømmen kan ledningens 22 utløp være forsynt med' eller utformet som et -munnstykke eller .the inert gas in the space between the grinding discs 2, 3 through a line 22 arranged in the rotation shaft 6. In order to achieve a distribution or direction of the air/gas flow, the outlet of the line 22 can be provided with or designed as a -mouthpiece or

en spreder 23..a spreader 23..

En annen utføringsform er vist i fig. 3. Her er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilpasset en dobbeltskiveraffinør, dvs. en raff.inør der begge maleorganene eller maleskivene roterer. Ifølge denne utførelse tilføres gassen gjennom en- ledning eller et munnstykke 24 som er anordnet i tilførselkanalen 2.5 Another embodiment is shown in fig. 3. Here, the method according to the invention is adapted to a double disc refiner, i.e. a refiner in which both grinding members or grinding discs rotate. According to this embodiment, the gas is supplied through a line or a nozzle 24 which is arranged in the supply channel 2.5

for det celluloseholdige materialet. for the cellulosic material.

I fig. 4 er vist et arrangement beregnet på en enkeltskive-raffinør.. I den faste maleskiven 3 er anordnet en ledning 26 for gassen fra en ytre tilkopling 27 frem til åpningen .eller hull 28 i malesegmentet 4-. Derved ledes gassen direkte inn i malesonen mellom'maleorganene. In fig. 4 shows an arrangement intended for a single disc refiner. In the fixed grinding disc 3, a line 26 is arranged for the gas from an external connection 27 up to the opening or hole 28 in the grinding segment 4-. Thereby, the gas is led directly into the grinding zone between the grinding organs.

I fig. 5 er vist en annen utføringsform av fremgangsmåten .og , anordningen ifølge oppfinnelsen. Tegningsdetal jene. tilsvarer dé som, er angitt i fig. 1 og samme detaljer- er gitt samme hen-■visningsbetegning. Dessuten er der angitt en beholder 14 plassert under raffinøren og beregnet til å. oppta det behandlede materiale som strømmer ut fra raffinørens-utløp 11. Ved opp-samlihgsbeholderens 14 bunn er anordnet et uttak 1'5. I det foreliggende tilfelle -er beholderen 14 trykktett forbundet med raffinøréns malehus 1..Derved oppnås et lukket system dertil-og bortførsel skjer gjennom lukkete ledninger.' Den tilførsel av luft eller annen inert gass som man ønsker å oppnå, skjer gjennom en til-ledning 16 som er koplet til den trykktette opp-'samlingsbeholder 14. Gassen tilføres hensiktsmessig under trykk og ved måleorganets rotasjon -og de derved oppståtte strømninger i rommet mellom maleorganene, trekkes gassen inn i malesonen Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.kan også anvendes'ved såkalte jordanmøller, dvs. møller som er forsynt med-konisk.utformet maleorgan. Gassen tilføres■da malegodset på. liknende måte-, nemlig før eller under dens inntreden i malesonen mellom maleorganene.. In fig. 5 shows another embodiment of the method and the device according to the invention. Drawing details. corresponds to that which is indicated in fig. 1 and the same details are given the same reference designation. In addition, there is indicated a container 14 placed below the refiner and intended to receive the treated material that flows out from the refiner's outlet 11. At the bottom of the collection container 14, an outlet 1'5 is arranged. In the present case - the container 14 is pressure-tightly connected to the refiner's grinding house 1.. Thereby a closed system is achieved there - and removal takes place through closed lines.' The supply of air or other inert gas that one wishes to achieve takes place through a supply line 16 which is connected to the pressure-tight collection container 14. The gas is suitably supplied under pressure and by the rotation of the measuring device - and the resulting flows in the room between the grinding bodies, the gas is drawn into the grinding zone. The method according to the invention can also be used in so-called Jordan mills, i.e. mills which are equipped with a conically designed grinding body. The gas is then supplied to the grinding material. similar way-, namely before or during its entry into the male zone between the male organs..

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de viste utføringsformer, men kan varieres innenfor oppfinnelsestankens ramme. The invention is not limited to the embodiments shown, but can be varied within the scope of the inventive concept.

Claims

1. Method for reducing energy consumption, enabling high rotation speeds and improving the pulp quality during mechanical processing of cellulose-containing material in measuring devices which exhibit a grinding zone between the relative rotor and grinding body with a pressure-tight housing that surrounds the grinding bodies, . characterized in that an inert gas, such as air or water vapour, is supplied to the grinding zone with a material concentration of no more than 20%, preferably no more than 10%, suitably no more than 6%, and with a relative velocity between the grinding bodies at their outer periphery higher than 30 m/s-.

2. Method according to claim 1, characterized in that the processing is carried out between parallel grinding discs.

3. Method according to claim 2, characterized in that the gas is supplied to a central space between the grinding disks.

4. Method according to claim 2, characterized ... in that the gas is supplied to the grinding zone at a radial distance from the center of rotation of the grinding discs through openings which are. arranged at least in one of the painting disks.

5. Method according to claim 2, where the processing is carried out with the grinding means enclosed in a pressure-tight housing, characterized in that the gas is supplied to the pressure-relieved housing (fig. 5).

6.s Method according to claim 1, where the processing takes place between a -fixed or a rotating grinding disc/characterized by the gas being supplied centrally in the space between the grinding discs through a gas line arranged in the material supply channel (fig. 1).

7. 'Procedure according to claim 1, characterized' in that the gas is supplied to the central space between the grinding discs through a channel arranged in the rotation shaft (fig. 2).

8. Method according to claim 1, where the processing takes place between two counter-rotating. grinding discs, characterized by the fact that the gas is supplied to the material in the material supply channel before it enters between the grinding discs (fig. 3).

9 . Method according to claim 1, characterized in that the gas is supplied to the cellulose-containing material directly in the grinding zone via holes in the grinding organs, • connected with a gas line coming from outside (fig. 4) ..

10. Device for mechanical processing of cellulose-containing material according to claims 1 - 9 >. exhibiting relative to each other. •rotating grinding device (4, 5), e.g. grinding disc, and a space (8, 10) between the grinding means and a grinding housing (1) which encloses the grinding means, characterized by means (16) for supplying an inert gas, such as air or steam, to a sub-refiner arranged container (14).