專利名稱：在滾筒制漿機中再循環纖維材料的分離纖維方法,以及一種滾筒制漿機的制作方法
技術領域：
本發明涉及了在設有基本為水平滾筒的滾筒制漿機中，一個再循環纖維材料分離纖維的方法，方法包括把再循環纖維材料和水供應到滾筒制漿機，同時轉動滾筒制漿機的滾筒，由此再循環纖維材料在轉動滾筒中上升，并且由于重力最終向下回落，在落下和撞擊底部之后，它的纖維被分離，因此與水形成纖維漿混合物，根據滾筒制漿機或產生的纖維漿混合物，測量描述分離纖維過程或纖維漿性質的至少一個參數值，以及根據上述參數值控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
本發明也涉及了一個滾筒制漿機，它包括一個基本水平的滾筒，可轉動地環繞基本水平的軸線安裝，再循環纖維材料被供應到這個滾筒來分離纖維；一個在滾筒之下用于纖維漿混合物的料槽，混合物由在分離纖維時供應到滾筒制漿機的再循環纖維材料和水形成；一個從滾筒制漿機料槽取走纖維漿混合物的裝置；以及一個轉動滾筒的電機，并且它包括至少一個測量裝置，根據滾筒制漿機或產生的纖維漿混合物測量描述分離纖維過程或纖維漿性質的至少一個參數值，以及它包括一個控制裝置，根據上述參數值控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
背景技術：
在滾筒制漿機中，把再循環纖維材料的纖維分離成纖維漿。進行這個過程使得一個制漿機滾筒基本上水平轉動，或者處于從材料供應端到出口端稍有傾斜的位置，要分離纖維的材料在轉動滾筒中上升，并且在某個點上，落到底部和被分離纖維。按照制漿機能力設計制漿機滾筒的大小和轉速，使得供應到滾筒一端的材料當達到出口端時盡可能被分離纖維。當前的滾筒制漿機沒有實際的控制，僅有的典型變量是所采用的化學制劑及其數量，以及要制漿的纖維漿稠度，它被認為是適于制漿機和纖維漿類型的一個不變值。
滾筒制漿的目的是盡可能把纖維相互分離，由此保持不同雜質，如塑料、膠等的尺寸盡可能大，以促使它們與纖維漿分開。但是，采用當前的滾筒制漿機方法，實際上不可能優化制漿過程。
發明簡述本發明的一個目的是提供一種在滾筒制漿機中使再循環纖維材料分離纖維的方法，使得分離纖維過程可以被控制，并且如果需要，可以按照所需參數進行優化。另外，本發明的一個目的是提供一個制漿機，由此可以控制分離纖維的過程。
本發明方法的特征在于至少測量滾筒制漿機的電機采取的功率，以及根據所測量的功率值來控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
本發明的滾筒制漿機的特征在于設置至少一個測量裝置，以測量滾筒制漿機的電機采取的功率，以及設置一個控制裝置，根據所測量的功率值來控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
本發明的基本理念是根據預定的可測量參數來控制滾筒制漿機的轉速。按照本發明的一個優選實施例的基本理念，增加滾筒制漿機的轉速，直到滾筒制漿機的電機所采取的功率開始降低時為止，由此減少轉速回到所發現的最大功率消耗點。按照本發明的第二個優選實施例，根據其比能耗SEC來控制滾筒制漿機的轉速。按照本發明的第三個優選實施例，控制滾筒制漿機的轉速使得在分離纖維期間，盡可能保持高的比能耗。
本發明提供了可以控制和調節分離纖維過程的優點，從而達到了再循環材料所希望的制漿效果和所希望的分離纖維過程。根據比能耗控制轉速，可以對一定量的被分離的纖維材料，考慮在分離纖維過程中消耗多少能量來控制分離纖維過程。特別是，在分離纖維過程中采用比能耗作為參數值時，使得每一個被分離纖維材料單元采用盡可能大的比能耗值，以最有效的方式進行分離纖維過程。
附圖簡述在附圖中將更詳細地描述本發明，其中
圖1示意地表示了本發明滾筒制漿機的部分剖開的側視圖；圖2示意地表示了沿圖1A-A線所取的圖1滾筒制漿機的橫截面；以及圖3示意地說明了一個滾筒制漿機的比能耗作為被分離纖維漿流和轉速的函數，其中采用了兩種不同的原材料。
發明詳述圖1表示了本發明的一個滾筒制漿機1，包括一個轉動的滾筒2。采用傳動裝置4由電機3轉動滾筒2。在滾筒2之下有一個料槽5。通過一個供應通道6把要制漿的再循環材料供應到滾筒制漿機1的滾筒2中，并且通過在另一端上的一個排出通道7從滾筒制漿機取出完成的纖維漿。如紙、硬紙板或其他可循環材料的再循環材料和水，被供應到滾筒制漿機1中制漿。再循環材料可以連續供應或成批供應到制漿機。滾筒2由電機3轉動，在滾筒2內表面上的突起8把要制漿的材料在滾筒中向上傳送，直到材料向下回落時為止，并且在落下和撞擊底部之后，每次落下時分離纖維愈來愈多，直到與水形成纖維漿懸浮液時為止，同時在滾筒2的另一端從滾筒排出。當再循環材料在滾筒制漿機中轉動時，纖維的相互摩擦引起部分的分離纖維。為了沿軸向從供應端到出口端傳送要制漿的材料，滾筒2可以設有傾斜軌道狀的或較短葉片狀的突起8，它們為熟知方式，目的是在滾筒轉動時把材料輸送到出口端。相應地，滾筒2可以以稍微傾斜的已知方式轉動，使得材料在滾筒表面上升之后，它沿軸向向前一個距離落到滾筒上。在滾筒內沿其截面方向，有環形隔板9環繞滾筒的內表面，它們防止被供應的纖維漿和水太快流過滾筒2。可以由滾筒內部的結構和傾斜角度來調節纖維漿的通過時間和制漿時間。
圖1的滾筒制漿機還包括一個控制裝置10，它控制著滾筒制漿機的工作。電機所需的電源沿電纜線11供應到一個變頻器12，它被連接來控制電機3的轉動，即它的轉速。控制裝置10本身被連接來控制變頻器12。控制裝置10還被連接來測量電功率，即供應到電機3的消耗能量。滾筒制漿機也包括一個測量裝置13，用于連續測量供應到滾筒制漿機1的再循環纖維材料量或質量。同時，供應到制漿機的水量也用一個或幾個流量計測量。最好通過供應通道6把水供應到滾筒制漿機的前端。在滾筒制漿機的前端，要分離纖維的材料還是固體，可能粘在一起成為實心塊，材料不具有清晰的材料表面。在分離纖維的后階段，材料形成纖維漿，它比較均勻，其表面基本確定。
在滾筒2的前端，滾筒蓋由固體材料制成，被分離的纖維漿和水保留在滾筒內。在圖1的實施例中，滾筒2的后端包括一個熟知的篩選段14，它的下面有一個料槽5。篩選段14設有一個熟知的篩選筒15，具有空隙或開孔，接受的纖維和水可以通過它們到下面的料槽5中，因此形成了纖維漿懸浮液。再循環纖維材料的一部分以及與它一起傳送的未通過篩選筒的其他材料，在篩選段之后最終被輸送離開滾筒2的前端，到一個單獨的傳送帶16上，例如從制漿過程取走。替代傳送帶16，也可以是一個單獨的廢品槽或一個運送拖車，或者其他相應的方式。
在圖1的情形中，水依靠一個噴嘴17供應到滾筒制漿機，首先送到供應通道6。水的流率用一個測量傳感器18測量，通過一個單獨的測量和控制裝置19，它被連接到控制裝置10。測量和控制裝置19本身被連接來控制一個供水閥20，由此控制供應到滾筒2的水量。水也被水噴頭21供應到篩選段14，其中水噴頭清潔篩選筒，去除可能粘在篩選筒空隙或開孔上的纖維或其他材料，并且把被接受的纖維沖刷到料槽5。采用一個測量裝置22相應地測量水的流率，通過一個第二測量和控制裝置23，測量裝置22被連接到控制裝置10。第二測量和控制裝置23本身被連接來控制第二供水閥24，由它控制供應到篩選段14的水量。也可以通過一個噴嘴25，把可能需要的化學制劑量供應到供應通道6。控制裝置10接收來自不同傳感器和/或測量與控制裝置的測量值，并且根據測量值相應地控制制漿過程。
按照本發明，測量一個時間單元內供應再循環纖維材料的質量以及與滾筒制漿有關或由滾筒制漿產生的另一個參數，并且根據上述參數控制電機的轉速，由此來控制滾筒制漿機的滾筒2轉速，從而達到所希望的分離纖維效果。例如，相對于滾筒制漿機的轉速搜索到一個點，在這點上的強度，即制漿功率達到最高。同時模糊的邏輯推理尋找強度與轉速之間的關系。在找到這個關系之后，控制制漿功率并選擇一個希望的強度，強度最好是電機3在工作期間采用的最大功率的70到100％。采用這個編程的原理，當再循環纖維材料和制漿狀態改變時，可以搜索到相應于最高功率的轉速。可以用電機3的功率、滾筒的扭矩或采用所測量的能耗來度量制漿功率，它們是相互直接成比例的變量。當流經滾筒制漿機的纖維漿流減少或增加，或者滾筒中轉動的材料數量顯著改變，或者由于稠度、溫度、化學制劑或原材料改變而使材料的摩擦性質變化時，可認為制漿狀態發生改變。在圖1的情形中，采用的參數是每一個被分離再循環纖維材料單元的比能耗(SEC)，它用供應到制漿機并通過它的再循環纖維材料質量除供應到電機3的功率而得到。當采用這個參數時，易于實現控制，因為實際上可以作為一個直接聯線測量來整體進行控制。
根據所進行的實驗，當采用SEC控制時，最佳的實施方式是使得每一個質量單元的比能耗盡可能高。采取這些控制，如果應用相同材料和相同纖維漿流時，滾筒2的轉速，以及相應的電機3的轉速，在某個滾筒制漿機中具有規定的、基本上不變的最大值。
其他適用的參數可以包括一個篩選比，即被接受材料和拋棄材料之比，它在從滾筒制漿機1排出的纖維漿混合物的下一個篩選段中形成，并且在圖1實施例中，可用測量裝置26和27測量流經排出通道7的被接受材料的流率和稠度來得到，測量裝置26和27通過一個第三測量和控制裝置28與控制裝置10相連接。從供應到滾筒制漿機的纖維漿流減去所得到的值，可以得到拋棄材料部分，根據它可以計算拋棄比或接受比。采用這個信息，控制裝置10可以計算篩選比和利用它來控制滾筒2的轉速。如果需要，可以同時采用SEC控制和篩選比控制。
圖2示意地表示了本發明滾筒制漿機實施例的橫截面，它從滾筒的一端看。它示意地表示了一個滾筒2，支承在通常為幾個連續傳動件4的輪子上。傳動件4被一個或幾個圖中未示的電機所轉動。在滾筒2內有葉片狀的突起8，由此在滾筒轉動時輸送材料，使得在材料上升之后落下，并且由于撞擊底部產生的脈沖能量，材料被分離纖維。通常，一個滾筒制漿機的充填程度約為橫截面積的30％，此時被分離纖維的材料充分自由地隨葉片傳送和落下。由于轉動，被分離纖維的材料實際上留在滾筒的端區，使得它的表面呈約45°的角度，但與滾筒的轉速有關，角度當然可以有很大變化。例如，當滾筒順時鐘轉動時，被分離纖維的材料落在約11到11:30時刻的點上，即約在最高點之前5到15°。這個落下點當然與原材料、稠度、轉速和控制纖維流的元件有關，因此在滾筒轉動時不嚴格限于一個規定點。圖2的葉片8表示了一個實施例，但它們根據不同的用途可以變化成許多方式。作為一個實際有效的量，滾筒制漿機轉速的控制意味著必須改變滾筒的周向速度。在纖維漿懸浮液中產生的并且與滾筒周向速度成比例的周向速度決定了離心力，它影響懸浮液并迫使懸浮液沿滾筒半徑方向向外。纖維漿懸浮液同時受重力影響，重力使懸浮液落到滾筒底部。纖維漿在滾筒中的落下點也受到這些力的影響。
圖3示意地說明了采用再循環纖維材料的一定纖維漿流和兩個不同原材料時，在一個2m直徑的滾筒制漿機中比能耗與滾筒轉速的關系。如圖3所示，比能耗一直增加到某個轉速時為止，此后開始下降。采用SEC控制，目的是達到一個盡可能高的比能耗狀態，即達到圖3中分別用箭頭SECmax/a和SECmax/b表示的轉速。由于結構和其他性質，如再循環纖維材料的質量和供應速率變化，轉速不可能保持在這個值上，但可以根據測量結果連續地或周期地控制轉速，使得比能耗盡可能高。
在上述說明和附圖中，僅以舉例方式描述了本發明，但本發明決不受此限制。可以采用各種熟知的技術來控制滾筒制漿機，以及測量與調節參數和其他值。所以，替代單獨控制的裝置，可以采用各種局部控制技術、控制更大制漿過程的計算機等。因此，可以把測量裝置和傳感器直接連接到控制裝置上，而沒有各個單獨的測量和控制裝置。重要的是，依靠與制漿或所形成纖維漿混合物有關的一個參數，控制滾筒制漿機的滾筒轉速，使得達到希望的制漿效果，即分離纖維效果。
權利要求
1.一種在設有基本為水平滾筒的滾筒制漿機中再循環纖維材料的分離纖維的方法，該方法包括把再循環纖維材料和水供應到滾筒制漿機，同時轉動滾筒制漿機的滾筒，由此再循環纖維材料在轉動滾筒中上升，并且由于重力最終向下回落，在落下和撞擊底部之后，它的纖維被分離，因此與水形成纖維漿混合物；根據滾筒制漿機或產生的纖維漿混合物，測量描述分離纖維過程或纖維漿性質的至少一個參數值，以及根據上述參數值控制滾筒制漿機的滾筒轉速，其特征在于至少測量滾筒制漿機的電機采取的功率，以及根據所測量的功率值來控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
2.如權利要求1的方法，其特征在于至少測量通過滾筒制漿機的纖維漿流，并且根據所測量纖維漿流值，控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
3.如權利要求1的方法，其特征在于控制滾筒制漿機的轉速，使得電機的功率消耗在工作期間為分離纖維過程最大功率的70到100％。
4.如權利要求1的方法，其特征在于控制滾筒制漿機的轉速，使得在工作期間電機用于分離纖維過程所消耗的功率盡可能高。
5.如權利要求3或4的方法，其特征在于除了轉速以外的影響電機功率需求的因素，在工作期間基本保持不變。
6.如權利要求3或4的方法，其特征在于通過滾筒制漿機的纖維漿流在工作期間基本不變。
7.如權利要求1到6任一條的方法，其特征在于測量用于轉動滾筒的功率和通過滾筒制漿機的纖維漿流，根據這些值計算每個被分離再循環纖維材料單元的分離纖維過程比能耗，以及根據所計算的比能耗控制滾筒的轉速。
8.如權利要求7的方法，其特征在于控制滾筒制漿機的轉速，使得在工作期間比能耗盡可能高。
9.一種滾筒制漿機，包括一個基本水平的滾筒，可轉動地環繞基本水平的軸線安裝，再循環纖維材料被供應到這個滾筒來分離纖維；一個在滾筒之下用于纖維漿混合物的料槽，混合物由在分離纖維時供應到滾筒制漿機的再循環纖維材料和水形成；一個從滾筒制漿機料槽取走纖維漿混合物的裝置；以及一個轉動滾筒的電機，并且它包括至少一個測量裝置，根據滾筒制漿機或產生的纖維漿混合物測量描述分離纖維過程或纖維漿性質的至少一個參數值，以及它包括一個控制裝置，根據上述參數值控制滾筒制漿機的滾筒轉速，其特征在于設置至少一個測量裝置，以測量滾筒制漿機的電機采取的功率，以及設置一個控制裝置，根據所測量的功率值來控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
10.如權利要求9的滾筒制漿機，其特征在于設置至少一個測量裝置來測量通過滾筒制漿機的纖維漿流，以及設置控制裝置，根據所測量纖維漿流的值來控制滾筒制漿機的滾筒轉速。
11.如權利要求9的滾筒制漿機，其特征在于設置控制裝置來控制滾筒制漿機的轉速，使得電機的功率消耗在工作期間為分離纖維過程最大功率的70到100％。
12.如權利要求9的滾筒制漿機，其特征在于設置控制裝置來控制滾筒制漿機的轉速，使得在工作期間電機用于分離纖維過程消耗的功率盡可能高。
13.如權利要求9到12任一條的滾筒制漿機，其特征在于設置控制裝置來測量滾筒制漿機的電機采取的功率和通過滾筒制漿機的纖維漿流，根據功率和纖維漿流的值計算每個被分離再循環纖維材料單元分離纖維過程的比能耗，以及根據所計算的比能耗控制滾筒的轉速。
14.如權利要求13的滾筒制漿機，其特征在于設置控制裝置來控制滾筒制漿機的轉速，使得比能耗在分離纖維過程中盡可能高。
全文摘要
本發明涉及在設有基本為水平滾筒(2)的滾筒制漿機(1)中，一個再循環纖維材料分離纖維的方法。把再循環纖維材料和水供應到滾筒制漿機(1)，同時轉動滾筒制漿機(1)的滾筒(2)。當滾筒(2)轉動時，再循環纖維材料在轉動滾筒(2)中上升，并且由于重力最終向下回落。在落下和撞擊底部之后，再循環纖維材料被分離纖維，與水形成纖維漿混合物。根據滾筒制漿機(1)或產生的纖維漿混合物，測量描述分離纖維過程或纖維漿性質的至少一個參數值，以及采用這個值來控制滾筒制漿機(1)的滾筒(2)轉速。本發明也涉及了實現本發明方法的一個滾筒制漿機(1)。
文檔編號D21D1/00GK1639415SQ03805490
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月24日 優先權日2002年3月25日
發明者韋科·坎康佩 申請人:美卓紙業公司