Factors Affecting the Axial Force in Low-Consistency Refining
Loijas, Marko (2010)
Loijas, Marko
Tampereen ammattikorkeakoulu
2010
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010061812379
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010061812379
Tiivistelmä
Tämä työ perustuu matalasakeusjauhatuksen aksiaalivoiman kokeelliseen tutkimukseen, jonka tavoitteena oli löytää aksiaalivoimaan vaikuttavat tekijät. Metsolla on aikaisemmin tehty vastaavia kokeita, joissa on vertailtu terien vaikutusta aksiaalivoimaan. Nämä tutkimukset osoittivat terien kulumisen ja aksiaalivoiman riippuvuuden: kun terät ja särmät kuluvat, niin aksiaalivoima kasvaa. Tämän on katsottu johtuvan pienentyneestä terävälin tilavuudesta, jolloin kuidut ja flokit saavat voimakkaamman käsittelyn. Aksiaalivoima vaikuttaa jauhatustuloksen lisäksi jauhimen osien kestävyyteen, joten kattavampi aksiaalivoiman tutkimus oli tarpeellinen.
Aikaisempien kokeiden ja kirjallisuuden avulla määritettiin aksiaalivoimaan vaikuttavat tekijät. Aksiaalivoiman arvioitiin johtuvan kuitususpensiosta, terien geometriasta ja roottorin liikkeestä. Näiden tekijöiden vaikutusta mitattiin koeajolla, jossa käytettiin neljää erilaista kartiojauhimen jauhinterää. Jauhinteriä pyöritettiin molempiin suuntiin kolmella energiatasolla. Yhdellä terällä selvitettiin pyörimisnopeuden, tuotantotason ja terien kulumisen vaikutus aksiaalivoimaan. Massanäytteet otettiin 17 mittapisteestä, joiden avulla tutkittiin pyörimissuunnan, terän ja energiatason vaikutusta valmistettavan paperin lujuusominaisuuksiin.
Koeajot osoittivat aksiaalivoiman kasvavan, kun pyörimisnopeus pienenee tai kun tuotanto kasvaa. Alhaisempi pyörimisnopeus ja korkeampi tuotanto vaatii pienemmän terävälin saavuttaakseen saman EOK:n. Terävälin pienentymisen huomattiin kasvattavan aksiaalivoimaa. Paine-eron tuottama voima pienentää aksiaalivoimaa, joten pumppaavaan pyörimissuuntaan pyöritettäessä mitattiin pienempiä aksiaalivoimia. Kallistettu terä tuottaa suurempia aksiaalivoimia molempiin pyörimissuuntiin. Kallistettu terä pinoaa enemmän kuituja hyökkäävään suuntaan, mikä aiheutaa suuremman terävälin, mutta kuitenkin suuremmat aksiaalivoimat. Teräsärmien pyöristyminen ja tiheät terät nostavat aksiaalivoimaa rajusti. Paperin lujuusominaisuuksissa ei havaittu merkittäviä eroja kallistetun ja normaalin terän välillä. Särmän pyöristyminen katkoi kuituja voimakkaasti, mikä johti lujuusominaisuuksien romahtamiseen.
Seuraavaksi voitaisiin tutkia voiman kehittymistä terävälissä. Lisäksi kallistettu terä saavuttanee pidemmän teräiän, mitä voitaisiin tutkia tehdaskoeajolla. Tuloksia voidaan käyttää jauhinterien kehityksessä.
Aikaisempien kokeiden ja kirjallisuuden avulla määritettiin aksiaalivoimaan vaikuttavat tekijät. Aksiaalivoiman arvioitiin johtuvan kuitususpensiosta, terien geometriasta ja roottorin liikkeestä. Näiden tekijöiden vaikutusta mitattiin koeajolla, jossa käytettiin neljää erilaista kartiojauhimen jauhinterää. Jauhinteriä pyöritettiin molempiin suuntiin kolmella energiatasolla. Yhdellä terällä selvitettiin pyörimisnopeuden, tuotantotason ja terien kulumisen vaikutus aksiaalivoimaan. Massanäytteet otettiin 17 mittapisteestä, joiden avulla tutkittiin pyörimissuunnan, terän ja energiatason vaikutusta valmistettavan paperin lujuusominaisuuksiin.
Koeajot osoittivat aksiaalivoiman kasvavan, kun pyörimisnopeus pienenee tai kun tuotanto kasvaa. Alhaisempi pyörimisnopeus ja korkeampi tuotanto vaatii pienemmän terävälin saavuttaakseen saman EOK:n. Terävälin pienentymisen huomattiin kasvattavan aksiaalivoimaa. Paine-eron tuottama voima pienentää aksiaalivoimaa, joten pumppaavaan pyörimissuuntaan pyöritettäessä mitattiin pienempiä aksiaalivoimia. Kallistettu terä tuottaa suurempia aksiaalivoimia molempiin pyörimissuuntiin. Kallistettu terä pinoaa enemmän kuituja hyökkäävään suuntaan, mikä aiheutaa suuremman terävälin, mutta kuitenkin suuremmat aksiaalivoimat. Teräsärmien pyöristyminen ja tiheät terät nostavat aksiaalivoimaa rajusti. Paperin lujuusominaisuuksissa ei havaittu merkittäviä eroja kallistetun ja normaalin terän välillä. Särmän pyöristyminen katkoi kuituja voimakkaasti, mikä johti lujuusominaisuuksien romahtamiseen.
Seuraavaksi voitaisiin tutkia voiman kehittymistä terävälissä. Lisäksi kallistettu terä saavuttanee pidemmän teräiän, mitä voitaisiin tutkia tehdaskoeajolla. Tuloksia voidaan käyttää jauhinterien kehityksessä.