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Dokumentenidentifikation DE69114522T2 18.04.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0592408
Titel VORRICHTUNG UND VERFAHREN FÜR DIE STEUERUNG EINES ENTRINDUNGSVERFAHRENS.
Anmelder Andritz-Patentverwaltungs-Ges.m.b.H., Graz, AT
Erfinder SILENIUS, Seppo, SF-15150 Lahti, FI;
SUOMINEN, Ari, SF-15300 Lahti, FI
Vertreter Zipse & Habersack, 80639 München
DE-Aktenzeichen 69114522
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 29.04.1991
EP-Aktenzeichen 919084533
WO-Anmeldetag 29.04.1991
PCT-Aktenzeichen FI9100125
WO-Veröffentlichungsnummer 9117030
WO-Veröffentlichungsdatum 14.11.1991
EP-Offenlegungsdatum 20.04.1994
EP date of grant 08.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.04.1996
IPC-Hauptklasse B27L 1/04

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zum Steuern eines Entrindungsvorgangs wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert.

Da man aus Baumrinden nur eine Faserstoffausbeute geringer Qualität erhalten kann und die Rinde mit zahlreichen Chemikalien behandelt werden muß und durch Unreinheiten und Extraktionsmittel Probleme macht, werden Stämme vor dem Zerfasern entrindet. Die Notwendigkeit des Entrindens hängt in erster Linie von dem angestrebten Produkt ab, allerdings auch von der für das Zerfasern verwendeten Ausrüstung und dem entsprechenden Verfahren. Der Herstellungsprozeß für gebleichtes Weichholzsulfat wird durch das Vorhandensein einer geringen Menge Rinde nicht beeinträchtigt, während die Herstellung von Holzschliff in der Regel ein komplettes Entrinden der Stämme erfordert. In der gängigen Praxis wird Faserholz hauptsächlich mittels Entrindungstrommeln entrindet.

Die Entrindungstrommel ist ein rotierender Stahlzylinder, in den die Stämme von einem Ende aus eingeführt werden. Die Trommel ist der Länge nach leicht geneigt. Die Rotation des Zylinders versetzt die Stämme in Bewegung, so daß sie sich aneinander abschaben und die Rinde sich so ablöst. Gleichzeitig bewegen sich die Stämme aufgrund der Neigung vorwärts in Längsrichtung und kommen am anderen Ende der Trommel wieder heraus. Die von den Stämmen abgelöste Rinde wird durch längliche Rindenabzugsschlitze im Trommelmantel ausgetragen.

Ziel ist es, die Rinde von den Stämmen abzulösen, um den gewünschten Entrindungsgrad zu erreichen. Gleichzeitig wird ein Teil des Holzes selbst mit abgeschabt und zerkleinert. Dieses Holz wird mit der Rinde ausgetragen und bedeutet einen Holzverlust. Natürlich soll dieser Verlust so niedrig wie möglich gehalten werden. Die Holzverluste beim Entrinden schwanken in der Regel je nach Holzqualität und Betriebsweise der Entrindungsmaschinen zwischen 1,5 und 5 %.

Der Grad der Entrindung der Stämme in der Entrindungstrommel erhöht sich in Abhängigkeit von der Höhe ihres Abriebs (Fig. 1).

Die Entrindungsleistung der Entrindungstrommel bei verschiedenen Holzarten hängt von den Abmessungen und der Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders ab. Eine Trommel mit gegebenen Abmessungen entrindet eine gegebene Holzart bei einer gegebenen Leistung mit einem gewünschten Reinheitsgrad (Entrindungsgrad). In der Praxis ist die Entrindungsfähigkeit von Stämmen je nach Holzart, Jahreszeit, Temperatur und Gehalt an Feststoffen des Holzes unterschiedlich.

Um Temperatureinflüsse auszuschalten, können die Stämme vor oder nach dem Entrinden erwärmt werden oder kann Wärmeenergie in Form von Wasser oder Dampf in die Entrindungstrommel geleitet werden, damit eventuell in den Stämmen vorhandenes Eis auftaut.

Um den verschiedenen Holzarten gerecht zu werden, variiert man die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel. Für Holz mit einer höheren Rindenhaftungsstärke wird eine höhere Rotationsgeschwindigkeit eingestellt und umgekehrt.

Um den Entrindungsvorgang effizient und wirtschaftlich zu machen, muß der Füllstand der Entrindungstrommel stimmen. Beispielsweise liegt der optimale Füllstand beim Kreuzentrinden, was bedeutet, daß das Verhältnis von Stammlänge zu Trommeldurchmesser höchstens 0,7 beträgt, bei 50 bis 60 %. In diesem Fall ist die Schabwirkung zwischen den Stämmen am stärksten und wird der gewünschte Entrindungsgrad in einem Minimum an Zeit erreicht. Ebenso wird der Holzverlust beim Entrinden auf einem Minimum gehalten. Dies ist durch Untersuchungen von Piggott und Thompson belegt (Artikel R. R. Piggott, L. A. Thompson: TAPPI Pulping Conference 1986).

In der Praxis führt die Steuerung von Beschickung, Austrag und Füllstand auf der Grundlage der Beobachtungen und Steuerungseingriffen der Bedienungsperson zu Schwankungen, die unterschiedliche Entrindungsgrade und hohe Holz verluste nach sich ziehen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird die Steuerung der Entrindungstrommel und der in Verbindung mit ihr eingesetzten Ausrüstung automatisiert. Die Erfindung ermöglicht eine automatische Einstellung der Beschickleistung der Trommel, der Tauenergiezufuhr, der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel und der Position der Austragklappe, die das Entleeren der Trommel steuert. Die charakteristischen Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen niedergelegt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels im Detail beschrieben, mit Bezug zu den Zeichnungen, auf denen:

Fig. 1 den Entrindungsgrad der Stämme als Funktion der Stärke der auf sie ausgeübten Abriebwirkung zeigt,

Fig. 2a - 2c die Entrindungstrommeleinheit darstellt,

Fig. 3 die Funktionsweise einer automatischen Steuerung eines Entrindungsvorgangs mit dem Verfahren der Erfindung darstellt,

Fig. 4 eine Entrindungstrommeleinheit von dem Ende her gesehen zeigt, an dem die Austragklappe angeordnet ist.

In Fig. 1 ist die Stärke des Abriebs durch die Entrindungszeit und die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel, dargestellt auf der Horizontalen, dargestellt. Der Kurve, die den Entrindungsgrad beschreibt, der auf Beobachtungspunkten basiert, kann man entnehmen, daß der Entrindungsgrad der Stämme als Funktion der Stärke der auf sie ausgeübten Abriebwirkung ansteigt, wie dies vorstehend gesagt wurde.

Wie in Fig. 2a gezeigt, umfaßt die Entrindungstrommeleinheit einen Trommelmantel 1, einen Hauptzahnkranz 2, Tragringe 3 und 4, Tragkonstruktionen 5a und 6a, die mit Tragrädern und -rollen versehen sind, Motorantriebe 7a, welche die Trommel drehend antreiben, ein Beschickende 8, ein Austragende 9, eine Austragklappe 21, eine Hydraulikeinheit 10 zum Bewegen der Austragklappe und einen Rindenförderer 11. Die Bewegungsrichtung der Stämme ist von links nach rechts, wie durch die Pfeile angezeigt. Die Entrindungstrommel ist gewöhnlich ein Zylinder 1, der auf zwei Lagern rotiert, wie dies die Pfeile in Fig. 2b (Abschnitt A-A) und 2c (Abschnitt B-B) anzeigen, innerhalb dessen die Stämme vorrücken. Die Trommel ist mit Vorrichtungen 13a, 13b, 14a, 14b ausgestattet, welche die Tragkräfte in den Tragkonstruktionen 5a, 5b, 6a und 6b messen. Diese Vorrichtungen sind im oberen Teil der Tragkonstruktionen in der Weise angeordnet, daß sich die Meßvorrichtung 13a zwischen den zu der Tragkonstruktion 5a gehörenden Tragrädern 15a und 15b und entsprechend sich die Meßvorrichtung 13b zwischen den zu der Tragkonstruktion 5b gehörenden Tragrädern 15c und 15d befinden. In entsprechender Weise sind die Meßvorrichtungen 14a und 14b in den Tragkonstruktionen 6a und 6b zwischen den zu ihnen gehörenden Tragrädern 16a und 16b angeordnet. Die Meßvorrichtungen 13a, 13b, 14a, 14b liefern ein elektrisches Meßsignal, das in einen Computer 17 eingegeben wird, der mit einer Steuerlogik ausgestattet ist und die erforderlichen Berechnungen zur Bestimmung des Füllstands vornimmt. In den Tragkonstruktionen 5a und 5b eines der Lager sind Motorantriebe 18a und 18b untergebracht, die mit Wechselrichtern ausgerüstet sind und dazu dienen, die Entrindungstrommel drehend anzutreiben. Die Kraftübertragung von den Motoren auf die Entrindungstrommeln erfolgt über den Hauptzahnkranz 2.

Die Fördereinrichtung 19, die die Trommel beschickt, ist mit einer Vorrichtung zur Leistungsmessung 20 ausgestattet, beispielsweise zum Messen des Gewichts der Stämme auf dem Förderer und der Fördergeschwindigkeit. Die Austragklappe 21 der Trommel ist mit Positionsangabevorrichtungen 22 ausgerüstet. Darüber hinaus ist die Trommel mit einer Rotationsgeschwindigkeitsmeßeinheit 23 und einer Einheit 25 zur Messung der Tauenergiezufuhr 24 ausgestattet. Zusammen mit dem Rindenförderer 11 unter der Trommel ist eine Einheit 26 zur Messung der Rindentemperatur angeordnet.

Die von den Tragkonstruktionen 5a, 5b, 6a und 6b der Trommel gelieferten Gewichtsdaten 27 für jedes Trommelende gehen an einen Computer 17, der den Füllstand der Trommel auf der Grundlage der Stammverteilung berechnet, die mit Hilfe anderer Prozeßdaten bestimmt wurde. Auf der Grundlage des Füllstands steuert der Computer 17 die Position der Austragklappe 21, um einen gewünschten konstanten Füllstand selbst bei Schwankungen der Beschickleistung oder Rotationsgeschwindigkeit der Trommel aufrechtzuerhalten. Vor Inbetriebnahme der Trommel wird die Anfangsposition der Austragklappe, die der beabsichtigte Füllstand erfordert, durch Testläufe mit der Ausrüstung bestimmt. Die Trommelpositionsdaten werden von dem Positionsgeber geliefert, der aus einem mit der Klappe 21 durch einen dünnen Faden verbundenen (Fig. 4) Potentiometer 22 besteht. Wenn sich die Klappe bewegt, zieht sie an dem Faden oder gibt ihn frei, so daß das Potentiometer 22 entsprechend der Klappenposition gedreht wird. In Fig. 4 gibt die strichgepunktete Linie die Klappenposition entsprechend der Anzahl der in der Figur gezeigten Stämme an. Vorübergehende Änderungen des Füllstands können auch durch die Steuerung des Beschickförderers vorgenommen werden.

Die Rindentemperaturdaten werden zur Steuerung der Tauenergiezufuhr verwendet. Dies hängt auch von den Daten ab, die den Entrindungsgrad darstellen, welche die Energiezufuhr unterbrechen können, wenn der Entrindungsgrad ausreichend ist. Der Entrindungsgrad kann durch visuelle Einschätzung durch die Bedienungsperson festgestellt werden, die nach vorbestimmten Regeln eine Schätzung über den Computer eingibt. Die Feststellung des Entrindungsgrads kann auch automatisch durch Einsatz einer CCD-Kamera und Bildverarbeitungstechniken erfolgen, die an sich bekannt sind.

Rotationsgeschwindigkeit und Förderleistung der Trommel werden zur Erreichung des gewünschten Entrindungsgrads genutzt. Dies erfolgt durch Betrieb der Trommel mit einer vorbestimmten Förderleistung und Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit in der Weise, daß der gewünschte Entrindungsgrad erreicht wird. Die Trommelgeschwindigkeit wird durch die Geschwindigkeitsvergleichswerte der Motorantriebe gesteuert, die einen Anfangswert erhalten, der auf der Grundlage von Versuchen ermittelt wurde. Ebenso kann die Trommelgeschwindigkeit durch Messung der Holzaustragsrate 31 so gesteuert werden, daß die Schwankungen der auf den Förderer 32 ausgetragenen Holzmengen reduziert werden.

Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es selbstverständlich, daß verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sich nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränken, sondern statt dessen innerhalb des Rahmens der untenstehenden Ansprüche abgewandelt werden können.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Steuern des Entrindungsvorgangs in einer Entrindungstrommel unter Verwendung von Vorrichtungen (13a, 13b, 14a, 14b), die das Gewicht der Trommel messen, wobei diese Vorrichtungen zusammen mit der Entrindungstrommel (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

- die von den Gewichtsmessungsvorrichtungen erhaltenen Neßsignale zur Berechnung des Füllstands der Trommel benutzt werden,

- die den Füllstand darstellenden Daten zur Steuerung der Position der Austragklappe (21) der Trommel benutzt werden, um einen gewünschten Füllstand zu sichern,

- der Entrindungsgrad der Stämme überwacht wird, und

- die den Entrindungsgrad darstellenden Daten als Basis für die Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstand mit Hilfe der Meßsignale berechnet wird, die von den Gewichtsmessungsvorrichtungen kommen, und von Daten über die Dichte und Packungsdichte der Stämme.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rotationsgeschwindigkeit steuert, um eine gewünschte Entrindungsleistung zu erreichen.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Rinde gemessen wird und daß die die Rindentemperatur und den Entrindungsgrad darstellenden Daten zum Steuern der zum Auftauen der Stämme benötigten Energiezufuhr benutzt werden.

5. Apparat, der zur Anwendung des Verfahrens aus Anspruch 1 zum Steuern des Entrindungsvorgangs in einer Entrindungstrommel vorgesehen ist, wobei diese Trommel Rotationsvorrichtungen (18a-18d) für den Drehantrieb der Trommel umfaßt, welcher Apparat mit Vorrichtungen (13a, 13b, mel umfaßt, welcher Apparat mit Vorrichtungen (13a, 13b, 14a, 14b) versehen ist, die das Gewicht der Trommel messen, wobei diese Vorrichtungen in Verbindung mit der Entrindungstrommel (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

- der Apparat über einen Computer (17) und eine Einheit (22) zur Bestimmung der Position der Austragklappe (21) der Trommel verfügt,

- der Computer mit Eingängen für die von den Gewichtsmessungsvorrichtungen gelieferten Meßsignale versehen ist, um den Füllstand berechnen zu können,

- der Computer einen Ausgang hat, der ein Signal zum Steuern der Position der Austragklappe der Trommel liefert, sowie einen Eingang zum Empfang eines der Position der Austragklappe entsprechenden Signals, damit der gewünschte Füllstand erreicht werden kann,

- der Computer mit geeigneten Verbindungen versehen ist, die ihm ermöglichen, die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel auf der Basis von Daten zu steuern, welche den Entrindungsgrad wiedergeben.

6. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Erkennungsmitteln wie beispielsweise einer CCD- Kamera ausgestattet ist, die in Verbindung mit dem Austragförderer (32) der Entrindungstrommel angeordnet und mit dem Computer verbunden ist, um den Entrindungsgrad zu überwachen.

7. Apparat nach Anspruch 5 oder 6 zum Steuern des Entrindungsvorgangs in einer mit einer Energieversorgung (24) zum Auftauen der Stämme versehenen Entrindungstrommel, dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat eine Einheit (26) zum Messen der Rindentemperatur aufweist, und daß der Computer (17) die zum Auftauen der Stämme verwendete Energiezufuhr mit Hilfe der Daten steuert, welche den Entrindungsgrad und die Rindentemperatur wiedergeben.

8. Apparat nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsmessungsvorrichtungen in den Tragkonstruktionen (5a, 5b, 6a, 6b) der Entrindungstrommel untergebracht sind.







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