FI77279C - Foerfarande och anordning foer behandling av fibersuspension. - Google Patents

Description

77279

Menetelmä ja laite kuitususpension käsittelemiseksi Förfarande och anordning för behandling av fibersuspension 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite kuitususpension käsittelemiseksi. Erityisen hyvin keksinnön mukainen menetelmä soveltuu puunjalostusteollisuuden massojen seulomiseen. Laitekeksintö puolestaan kohdistuu käytettävään konesihdin roottori- ja seularakenteeseen.

10

Ennalta tunnetaan periaatteessa kahta eri tyyppiä olevia roottoriratkaisuja, jotka molemmat ovat yleisesti käytössä ja joiden tarkoitus, kuten tunnettua, on pitää sihtipinta puhtaana, ts. estää kuitumaton syntyminen sihtipinnalle. 15 Esimerkkinä toisesta tyypistä voidaan esittää vaikkapa US-patenttijulkaisun 4193865 mukainen roottoriratkaisu, jossa sylinterimäisen, kiinteän sihtirummun sisälle on pyörivästi järjestetty roottori, joka koostuu lähelle sihtirummun pintaa sijoittuvista siivistä, jotka mainitun patentin 20 mukaisessa rakenteessa muodostavat kulman rummun akselin kanssa. Siivet kohdistavat liikkuessaan sihtipintaan painepulsseja, jotka avaavat pinnan aukot. On olemassa myös ratkaisuja, joissa siivet on sijoitettu molemmin puolin sihtirumpua. Vastaavasti puolelle ja akseptin poisto 25 rummun uiko- tai sisäpuolelta.

Toisena tyyppinä voidaan mainita vaikkapa US-patenttijulkaisun 3437204 mukainen ratkaisu, jossa roottori on olennaisesti sylinterimäinen suljettu kappale, jonka pinnassa on 30 lähes puolipallomaisia ulkonemia. Tällaisessa laitteessa massa syötetään roottorisylinterin ja sen ulkopuolella olevan sihtirummun väliin, jolloin roottorin kohoutumien, ns. kuppien tarkoitus on sekä puristaa massaa sihtirumpua vasten että jättöreunallaan imeä huopautunut massa irti 35 sihtirummun aukoista. Koska tällaisella rakenteella on voimakkaasti saostava vaikutus massaan, on em. patentin mukaisessa ratkaisussa johdettu kolme laimennusvesiyhdettä eri korkeuksille sihtirummulle, jotta kuitususpension 2 77279 seulonta tapahtuisi tyydyttävästi. Vastaavantyyppinen "kuppiroottori" esitetään myös US-patenttijulkaisussa 3363759, jossa roottori on lievästi kartiomainen jäljempänä esitetystä syystä.

5

Lisäksi tunnetaan muita suoritusmuotoja em. sylinterimäises-tä roottorista, jonka yhteydessä on eri julkaisuissa ajateltu käytettäväksi erilaisia sihtirummun puoleisia ulkonemia.

10

Hakemusjulkaisussa DE 3006482 esitetään oksanerotin, jossa sylinterimäisen roottorirummun pinnalla on auramaisia levy-materiaalista valmistettuja ulkonemia, joilla pyritään aikaansaamaan roottorin ja sihtirummun väliseen massaan 15 voimakkaita sekoittavia voimia niin, että kuidut menisivät sihtirummusta mahdollisimman tehokkaasti läpi ja oksat, tikut ja vastaavat erottuisivat omaksi ryhmäkseen.

US-patenttijulkaisuissa 4188286 ja 4202761 esitetään sihti-20 laite, jossa on pyörivä sylinterimäinen roottori sihtirummun sisäpuolella. Roottorin pinnalle sihtirummun puolelle on järjestetty ulkonemia, jotka ovat aksiaaliselta poikkileikkaukseltaan kiilamaisia siten, että niissä on toisella roottorin pyörintäreunalla tasaisesti kohoava otsapinta, 25 roottorin kehän suuntainen, lähimmäksi sihtirumpua ulottuva pinta ja olennaisesti roottorin pintaa vastaan kohtisuorassa oleva takapinta. Nämä ulkonemat on järjestetty rootto-risylinterin pinnalle tiettyyn kulma-asemaan aksiaalisuunnan suhteen siten, että kaikki roottorin ulkonemat ovat samassa 30 asemassa roottorin akseliin nähden.

Tähän laitteeseen massa voidaan syöttää julkaisujen mukaan kummalle puolelle sihtirumpua tahansa. Mikäli massa syötetään sihtirummun ulkopuolelle ja aksepti poistetaan sihti-35 rummun sisäpuolelta ts. roottorin puolelta, on roottorin pyörintäsuunta sellainen, että ulkonemien kulma-asema kohdistaa akseptin alaviistoon suunnatun voimakomponentin ja että ulkonemien mainittu kalteva/kohoava pinta toimii 3 77279 otsapintana. Mikäli taas massa syötetään roottorin ja sihtirummun väliin ts. aksepti poistetaan sihtirummun ulkopuolelta, on pyörintäsuunta edelliseen nähden päinvastainen, ulkonemat pyrkivät hidastamaan massan alaspäin 5 suuntautuvaa virtausta ja roottorisylinterin pintaa vastaan kohtisuora pinta toimii otsapintana.

Käytännön kokemukset teollisuudessa ovat kuitenkin osoittaneet, että edellä esitetyt laiteratkaisut eivät toimi 10 tyydyttävästi kaikissa käyttökohteissa. Esimerkiksi ensimmäisenä mainittu siipiroottori aiheuttaa liian voimakkaita painepulsseja sihtirummun akseptipuolelle, joten se ei sovellu käytettäväksi esimerkiksi paperikoneiden perälaati-koiden yhteydessä, jossa suspensiossa ei saisi olla paine-15 heilahteluja. Laite pyrkii myös laimentamaan akseptia, jonka takia siipiroottori ei sovellu kohteisiin, joissa tarvitaan vakiosakeuksista massaa. Koska siipiroottoreissa siivet ovat suhteellisen harvassa (siipiä 4-8 kpl), pääsee sihtirummun pinnalle aina kerääntymään kuitumatto ennen 20 kuin seuraava siipi pyyhkii sen pois. Siten sihdin käyttö ei ole tehokasta. Lisäksi kyseinen roottorityyppi on kallis valmistaa siipien tarkkojen muotojen ja huolellisen viimeistelyn vuoksi.

25 Toisena mallina esitetty olennaisesti sylinterimäinen roottori, jossa on lähes puolipallomaisia ulkonemia, toimii joissakin käyttökohteissa lähestulkoon ihanteellisesti, mutta esimerkiksi paperikoneen perälaatikon yhteydessä sen toiminnalle voidaan esittää lisävaatimuksia. Koska perälaa-30 tikolle tulevan massasuspension olisi oltava tasalaatuista sekä sakeuden että kuitujen koon suhteen, ei konesihti saisi muuttaa näitä arvoja. Kuitenkin tällainen "kuppiroot-tori" pyrkii laimentamaan akseptia ja lisäksi aiheuttaa heilahteluja sakeusarvoihin. Suoritetuissa kokeissa havait-35 tiin erään mainitun tyyppisen roottorin laimentavan akseptia -0,15 - -0,45 %:n rajoissa halutun akseptisakeuden ollessa 3 %. Sakeus siis vaihtelee absoluuttisesti laskien +/- 5 %, mikä on liian paljon pyrittäessä tasaiseen ja laadukkaaseen 4 77279 lopputuotteeseen. Toisaalta "kuppiroottorln" käsittävässä sihdissä tapahtuu myös fraktioitumista ts. sihtirumpuun syötetyn kuitususpenslon jakeiden keskinäinen suhde muuttuu sihdissä siten, että akseptin jakeiden suhde ei enää ole 5 sama kuin alunperin syötetyn massan. "Kuppiroottorilla" tämän fraktioitumisen muutosasteen on todettu kokeissa vaihtelevan välillä 5-10 % riippuen sihtirummun ja roottorin välyksestä. Vastaava muutosaste siipiroottorilla oli noin 20 %, joten kuppiroottori on jo huomattava parannus varhai-10 sempiin laitteisiin verrattuna.

Nämä "kuppiroottorilla" varustetun sihtilaitteen edellä esitetyt puutteet ovat johtaneet muutamiin korjausyrityk-siin, joista jo edellä mainittiin laimennusveden johtaminen 15 sihtipinnalle ja toisessa tapauksessa roottorin lievä kartiomuoto. Molemmat esitetyt keinot kuvastavat sylinteri-mäisen roottorin yhteydessä ilmenevää ongelmaa sihtirummun käytön epätasaisuudesta sen eri vyöhykkeillä. Tosiasia on, että suurin virtaus sihtirummun läpi tapahtuu heti sen 20 jälkeen, kun massa yleensäkin on joutunut rummun ja roottorin kanssa tekemisiin. Tällöin massa jonkin verran saostuu ja massan virratessa alaspäin sihtirummun pintaa pitkin vähenee sihtlaukkojen läpi virtaavan suspension määrä jatkuvasti. Tätä on pyritty estämään syöttämällä laimennus-25 vettä sihtipinnan eri korkeuksille, mistä seuraa jonkin verran tehokkaampi sihtirummun toiminta, mutta haittapuolena on akseptin huomattavan suuri laimeneminen. Toisena keinona on esitetty muuttuvaa välystä sihtirummun ja roottorin välillä, jolloin sihtilaitteen yläosan suurempi välys 30 mahdollistaa massan suuremman alaspäin suuntautuvan nopeuden, jolloin massa täyttää paremmin ja tasaisemmin mainitun välyksen.

Vastaava toimintatapa on myös havaittavissa US-patenttijul-35 kaisun 4188286 esittämässä ratkaisussa, jossa ulkonemat ovat viistossa sihtirummun akseliin nähden. Pääasiallisena tarkoituksena kallistuksella on estää kuitujen tai kuituflokkien tarttuminen ulkoneman otsapintaan ja kulkeutuminen sen 5 77279 mukana. Toissijaisena tarkoituksena on kohdistaa roottorin ja sihtirummun välissä olevaan akseptimassaan alaspäin suuntautuva voimakomponentti, jolla pystytään jonkin verran nopeuttamaan sihtilaitteen toimintaa, ainakin akseptin 5 poistumista sihdistä.

Kuviossa 1 esitetään tyypilliset nopeusJakaumat sihtilait-teessa, jossa käytetään sylinterimäistä roottoria. Kuvion vasen puoli esittää massan aksiaalisen nopeuskomponentin Vf 10 muuttumista sihtirummun korkeuden funktiona. Kuvion oikea puoli puolestaan esittää sihtirummun korkeuden funktiona rummun aukkojen läpi virtaavan suspension nopeuden Vz muuttumista. Yhtä hyvin kuvaajat voisivat esittää tilavuusvirto-jen muuttumista, jolloin nähdään, että tavanomaisella 15 ratkaisulla 50 % akseptista läpäisee sihtirummun aukot rummun ylimmän neljänneksen alueella ja vastaavasti 80 % akseptista rummun ylemmän puolikkaan alueella. Sihtirummun teoreettinen maksimikapasiteetti on käytössä heti yläreunan jälkeen lähes viidennekselle rummun korkeudesta. Tämän 20 jälkeen rummun läpäissyt massavirta pienenee rajusti johtuen nopeuskomponentin Vf rajusta pienenemisestä alle puoleen maksimiarvostaan rummun ylimmän viidenneksen matkalla. Tähän on tietenkin syynä sekä massan vaakasuuntaisen nopeuskomponentin kasvu roottorin vaikutuksesta että myös 25 massan jonkinasteinen saostuminen roottorin ja sihtirummun välissä.

Lisäksi kuvion 1 oikeanpuoleinen osa näyttää sen, että sihtirummun teoreettisesta maksimikapasiteetista ei ole 30 käytössä kuin vain noin puolet, sillä mikäli koko rummun korkeudella pystyttäisiin pitämään yllä sama nopeus sihti-aukkojen läpi, olisi kuvaajana suorakaide, ei kuvion mukainen käyrä. Todellisuudessa kapasiteettia rajoittaa sihtirummun ja roottorin välissä olevassa massassa suhteel-35 lisesti lisääntyvä rejektimäärä, mutta vasta noin sihtirummun puolivälistä eteenpäin.

6 77279

Siten voidaan todeta, että sihtirummun kapasiteettia on mahdollista lisätä, jos pystytään pitämään sihtirummun ja roottorin välissä virtaavan massan aksiaalinopeus Vf mahdollisimman suurena ja mikäli mahdollista pidättämään massaa 5 vastaavasti kauemmin rummun keskialueella. Kuviossa 2 esitetään kuviota 1 vastaavat jakaumat keksinnön mukaiselle laitteelle, jolloin huomataan, että aksiaalinopeus ja vastaavasti myös aksiaalisuuntainen tilavuusvirta pienenee huomattavasti hitaammin kuin tavanomaisessa ratkaisussa. 10 Toisin sanoen nopeus Vf on laskenut puoleen lähtöarvostaan vasta sihtirummun keskivaiheilla. Tästä puolestaan on seurannut, että akseptin läpäisynopeus Vz sihtirummun aukoista on pienentynyt sihtirummun yläosassa johtuen pienemmästä paineesta rumpua vasten, mutta vastaavasti 15 nopeus pysyy vakiona lähes sihtirummun puoliväliin saakka, josta se tasaisesti pienenee laskematta kuitenkaan nollaan saakka kuten tavanomaisissa laitteissa. Siten tällaisella laitteella voidaan massan syöttönopeutta, joka vastaa aksiaalinopeutta Vf, nostaa, koska sihtirummun maksimaalinen 20 läpäisykyky ei vielä ole käytössä. Näin toimien päästään kuviossa 2 katkoviivoilla ja —viivoituksella esitettyyn jakaumaan, joka nostaa sihtirummun kapasiteetin karkeasti arvioiden lähes 50 % suuremmaksi.

25 Näihin tuloksiin on päästy keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusmerkillistä, että kuitususpensioon kohdistetaan lisäksi voimakkuudeltaan ja vaikutussuun-naltaan muuttuvia aksiaalisia voimia, joiden suunta ja suuruus määräytyvät vaikutuspisteen ja sihtirummun vastin-30 pinnan keskinäisen aksiaaliaseman perusteella, ja joilla muutetaan kuitususpension aksiaalista nopeusprofiilia pitäen kuitenkin virtauksen suunta jatkuvasti kohti poisto-päätyä.

Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on tunnusmerkil-35 listä, että roottorin ja sihtirummun vastinpinnoista ainakin toisen toista kohti olevalla pinnalla on ainakin yksi kohouma tai vastaava, jonka otsapinnan suunta vaihtelee kohouman aksiaaliaseman mukaan ja joka kohdistaa vastinpin-

II

7 77279 tojen välisessä tilassa olevaan massapartikkeliin aksiaalisen voimakomponentin, jonka suuruus muuttuu massapartikke-lin vastinpintojen aksiaalisuuntaisen aseman funktiona, ja joka muuttaa vastinpintojen välissä virtaavan kuitususpen-5 sion nopeusprofiilia.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta selitetään yksityiskohtaisemmin viittammalla oheisiin kuvioihin, joista 10 kuvio 1 esittää, kuten jo edellä kerrottiin, tavanomaisen sylinterimäisellä "kuppiroottorilla" varustetun sihtilaitteen massan virtausnopeusjakaumia sekä aksiaalisuunnassa että sihtirummun aukkojen läpi, 15 kuvio 2 esittää vastaavia jakaumia keksinnön mukaisella roottorilla varustetussa sihtilaitteessa, kuvio 3 esittää osittain leikattuna keksinnön mukaisen 20 sihtilaitteen erään edullisen suoritusmuodon, kuvio 4 esittää tasokuvantona osaleikkauksen keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesta roottoriratkaisusta, 25 kuviot 5 a-d esittävät sivukuvat keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen roottoriratkaisun kohoumista, 30 kuviot 6 ja 7 esittävät keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisia kohoumaratkaisuja, kuvio 8 esittää tasokuvantona osaleikkauksen keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesta 35 roottoriratkaisusta, kuvio 9 esittää tasokuvantona osaleikkauksen keksinnön ____ - ____ _____ 8 77279 erään kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisesta roottoriratkaisusta, kuvio 10 esittää kuvion 9 mukaisen roottoriratkaisun 5 kohouman otsaplntaa roottorin tangentin suunnasta katsottuna, kuviot 11-19 esittävät erilaisia profiiliratkaisuja seula-rummulle, ja 10 kuvio 20 esittää vielä erästä keksinnön edullista suoritusmuotoa .

Kuvion 3 mukaisesti koostuu keksinnön erään edullisen suori-15 tusmuodon mukainen sihtilaite 1 seuraavista osista: ulko-vaippa 2, siinä olevat yhteet 3, 4 ja 5 tulevalle massalle, akseptille ja rejektille, kiinteä sihtirumpu 6, sen sisällä oleva olennaisesti sylinterimäinen roottori 7 ja sen akseli 8 käyttölaitteineen 9. Sihtirumpu 6 voi olla periaatteessa 20 mitä tahansa ennalta tunnettua tyyppiä, mutta parhaimmat tulokset saavutetaan, jos käytetään profiloitua sihtirumpua. Pääpiirteissään kuvion mukainen laite toimii siten, että kuitususpensio syötetään yhteestä 3 sisälle, josta se joutuu sihtirummun 6 ja roottorin 7 väliseen rakoon.

25 Sihtirummun aukoista läpivirrannut aksepti poistetaan yhteestä 4 ja sihtirummun 6 ja roottorin 7 välisen raon alapäähän saakka ja sieltä pois valunut massa poistetaan rejektlyhteestä 5.

30 Kuviosta 3 käy vielä ilmi, että roottorin 7 pinnalle sihti-rummun 6 puolelle on järjestetty kohoumia 10 - 40, joiden muoto vaihtelee sen mukaan, millä vyöhykkeellä ts. millä roottorin aksiaalisella osalla ne sijaitsevat.

35 Kuviossa 4 esitetään osaleikkaus tasomuotoon taivutetusta roottorista 7, jolloin kohoumien muoto, sijoitus ja toimintatapa käyvät paremmin ilmi. Kuitususpension tulosuunnassa A ensimmäisenä kohoumana on ns. pumppaava pala 10, jonka 9 77279 otsapinta 11 on rummun akselin suuntaan nähden siten kallistettu, että rummun pyörintäsuunnan B vaikutuksesta otsapinta 11 kohdistaa massaan paitsi tangentiaalisen voimakomponentin myös aksiaalisuuntaisen massaa rummun 5 keskialueelle päin pumppaavan voimakomponentin. Itse pala 10 on esitetty kuviossa 5 a, josta nähdään, että tämän suoritusmuodon mukaisessa ratkaisussa palan 10 otsapinta 11 on olennaisesti kohtisuorassa roottorin 7 pintaa vastaan. Palassa on olennaisesti roottorin 7 pinnan suuntainen osa 10 13 ja tästä kohti roottorin 7 pintaa vastaan laskeva kalteva pinta 14.

Toisena kohoumana on pala 20, jonka otsapinta on jaettu kahteen toistensa kanssa auramaisen pinnan muodostamaan osaan 15 21 ja 22. Osa 21 on kuvion suoritusmuodossa jonkin verran massan aksiaalisuuntaista virtausta A jarruttava ja vastaavasti osa 22 virtausta tehostava. Osien 21 ja 22 pituuksien ja aksiaalisuunnasta poikkeavien kulma-asemien säädöllä voidaan vaikuttaa siihen, millainen kokonaisvaikutus palalla 20 20 on massan virtaukseen. Kuvan tapauksessa vaikutus on lievästi pumppaava. Kuviosta 5 b nähdään, että pala 20 on sivulta katsoen muodoltaan palaa 10 vastaava; erot ovat pelkästään otsapinnassa.

25 Kolmantena kohoumana on pala 30, jonka otsapinta jakautuu myös kahteen osaan 31 ja 32, jotka kuvan tapauksessa ovat symmetrisesti palan 30 keskilinjaan nähden. Näiden palojen tarkoitus on ainoastaan antaa massalle tangentiaalisuuntais-ta nopeutta vaikuttamatta aktiivisesti aksiaalinopeuden 30 muuttumiseen.

Kuten kuvio 5 c näyttää, on palan sivukuva pysynyt aikaisempien versioiden kaltaisena.

35 Neljäntenä kohoumana on pala 40, jossa otsapinta on myös jaettu kahteen osaan 41 ja 42, joista tällä kertaa virtauksen tulosuunnan puoleinen osa 41 vaikuttaa enemmän massan virtaukseen jarruttaen sitä eli toisin sanoen pyrkien ίο 77279 pitämään massan kauemmin roottorin ja sihtirummun välisessä raossa. Kuvion 5 d mukaan sivuttaismuoto ei poikkea edeltävistä paloista muun kuin otsapinnan osalta. Muutoinhan palojen poikkileikkaus, muoto ja toiminta ovat jo monista 5 eri yhteyksistä aiemmin tunnettuja. Jyrkkä otsapinta kohdistaa sihtirummulle voimakkaan paineiskun, jolla aksepti puristetaan rummun aukoista läpi ja viisto takapinta imee urista niihin tarttuneet suuremmat partikkelit ja kuituflokit puhdistaen sihtirummun. Palojen sijoittelusta voidaan 10 todeta se, että ne voidaan joko sijoittaa niin, että roottorin pyöriessä ne muodostavat yhtenäisen katkottoman vaippapinnan tai että ne sijoittuvat profiloitua, uritettua sihtirumpua käytettäessä rummun kehän suuntaisten urarivien kohdalle, jolloin urien puhdistuminen on varmistettu, 15 mutta ei turhaan pyyhitä urarivien välistä aluetta.

Kuviossa 4 on siten esitetty toiminnaltaan neljään erilaiseen vyöhykkeeseen jaettu sihti. Jakamisperusteena pidetään palojen 10 - 40 toiminnallista vaikutusta käsiteltävään 20 massaan. Palojen 10 alueella massaa pumpataan aksiaalisuun-taan täydellä teholla. Palojen 20 alueella pumppaus jatkuu lievempänä, koska pyrkimyksenä on massan pidättäminen kauemmin sihtirummun keskialueella. Tätä tarkoitusta palvelevat myös palat 30, jotka pelkästään sekoittavat 25 massaa, ja palat 40, jotka jarruttavat massan luontaista aksiaalista nopeutta. Toiminnalliset vyöhykkeet kuvan 4 suoritusmuodossa ovat siis I voimakkaasti pumppaava, II lievästi pumppaava, III neutraali ja IV jarruttava vyöhyke.

30 Esitettyjen vyöhykkeiden lisäksi on mahdollista liittää viidenneksi vyöhykkeeksi vyöhykkeen I kaltainen voimakkaasti pumppaava alue, jossa käytetään palojen 10 tyyppisiä kohoumia. Tällöin rejektimassa ei pääse täysin tukkimaan sihtirummun poistopään aukkoja.

Kuvioissa 6 ja 7 on esitetty erään toisen suoritusmuodon mukainen palaratkaisu, jossa kaikkien vyöhykkeiden palat 50 ovat päältä katsoen periaatteessa samanlaisia. Paloissa 50 35 11 7 7279 on olennaisesti roottorin 7 pinnan suuntainen päälipinta 53 ja tästä roottorin 7 pintaa kohti laskeutuva takapinta 54. Palan 50 otsapinta on kuitenkin jaettu roottorin pinnan suuntaisella tasolla kahteen osaan 56 ja 57, joista lähempä-5 nä roottorin pintaa oleva osa 56 on järjestetty pumppaavaksi osaksi ja ulompi otsapinnan osa 57 sihtirumpua puhdistavaksi osaksi. Näiden osien välille jää olennaisesti roottorin tason suuntainen taso-osa 55. Näiden palojen toimintaa säädetään muuttamalla otsapinnan osien 56 ja 57 korkeuksien 10 suhdetta. Toisin sanoen siirtävän osan 56 korkeuden hl suhdetta koko palan 50 korkeuteen h. Mitä pienempi suhde hl/h on, sitä neutraalimmin pala toimii. Suhteen hl/h kasvaessa tehostuu palan pumppausvaikutus.

15 Vaikka kuvioissa on esitetty osa 57 aksiaalisuuntaisena, on tietenkin mahdollista, että se voi olla jonkin verran vinossa tähän suuntaan nähden. Samoin myöskään osat 56 ja 57 eivät välttämättä ole kohtisuorassa roottorin 7 pintaa vastaan, vaan voivat muodostaa tämän kanssa joko terävän 20 tai tylpän kulman. Tärkeintä on, että palojen toiminta pysyy kuvatunlaisena ja että niillä pystytään saamaan aikaan kuvion 2 mukaiset nopeusjakaumat.

Kuvioon 2 on piirretty katkoviivoilla eri vyöhykkeiden 25 väliset rajat. Näistä huomataan, että roottorin ensimmäisen ja toisen vaiheen pumppauksella pystytään ylläpitämään suhteellisen tasainen sihtirummun läpivirtausnopeus, joka alkaa laskea vasta kolmannen vyöhykkeen alueella. Tämän loppuvaiheessa ja neljännellä vyöhykkeellä huomataan suurin 30 ero aikaisempaan tekniikkaan nähden, sillä neljännen vyöhykkeen jarruttavat palat pystyvät ylläpitämään nesteen virtauksen läpi sihtirimmun merkittävän suurena aivan rummun reunaan saakka. Vastaavasti kuvioita 1 ja 2 verrattaessa huomataan, että aksiaalinopeuksien jakaumaa kuvaavat 35 vasemmanpuoleiset käyrät ovat aivan erimuotoiset. Keksinnön mukaisella ratkaisulla on päästy lähes lineaariseen nopeuden pienenemiseen, mistä voi päätellä laitteen kokonaisuudessaan toimivan erinomaisesti ja tehokkaasti, koska kuvaaja samalla ___ - 1 ______ i2 7 7 2? 9 esittää tilavuusvirran muutosta roottorin ja sihtirummun välisessä raossa. Täten sihtirummun käyttöaluetta on pystytty laajentamaan merkittävästi tekniikan tasoon nähden, mistä seuraa sihtirummmun todellisen kokonaiskapasiteetin 5 kasvu, mikäli massan syöttönopeutta lisätään.

Kuvion 8 esittämässä suoritusmuodossa on sylinterimäisen roottorin 7 pinnalle kiinnitetty tai muutoin järjestetty kaareva ripamainen kohouma 60, josta löytyvät kaikki 10 aikaisemmillekin kohoumille ominaiset rakenneosat ja toimintatavat. Otsapinta 61 muodostaa jyrkän kulman rootto-ripinnan kanssa; edullisesti otsapinta on kohtisuorassa roottorin tasoa vastaan. Kohoumasta 60 on löydettävissä myös roottorin 7 pinnan suuntainen osa 63 ja em. osasta 15 kaltevasti roottorin pinnan tasoon laskeutuva takapinta 64.

Ripamainen kohouma 60 voi olla joko kuviossa esitetyn kaltainen, jolloin kohouman yläpään ja roottorin aksiaa-lisuunnan välinen kulma määrää pumppaavan vaikutuksen 20 suuruuden. Vastaavasti kohouman kaarevuussäde tai sen muuttumisnopeus määräävät kohouman todelliset vaikutukset roottorin ja sihtirummun välissä olevaan massaan. Kuviossa 9 ripamaisen kohouman suunta kääntyy hieman alaspäin suuntautuvaa virtausta vastustavaksi aiheuttaen saman 25 jarrutusefektin kuin kuvion 4 mukaisen roottorin pala 40.

Toisena vaihtoehtona on tietenkin se, että roottorin ripamainen kohouma muuttaa vielä suuntaansa ja viimeisenä vaiheena pumppaa massaa ulos roottorin ja sihtirummun välisestä raosta. Tällöin kohouma on muodoltaan molempiin 30 suuntiin kaareutuva ts. kuin loiva väärinpäin kirjoitettu s-kirjain.

Kuvioiden 9 ja 10 esittämässä suoritusmuodossa ripamainen kohouma 70 on pääasialliselta suunnaltaan aksiaalinen.

35 Ainoastaan otsapinnan osa 76 poikkeaa aksiaalisuunnasta.

Rakenne on periaatteessa samanlainen kuin kuvioiden 6 ja 7 esittämä kaksioisaine otsapintoineen. Kuten muissakin kohoumatyypeissä, on tässäkin roottoripinnan suuntainen i3 7 7279 osa 73 ja kalteva takapinta 74. Otsapinta jakautuu tasolla 75 kahtia osaan 76, jonka suunta poikkeaa aksiaalisuunnasta, ja osaan 77, jonka suunta on aksiaalinen. Osan 76 korkeus roottorin pinnasta on suurimmillaan roottorin yläreunalla, 5 jolloin myös roottorin imuvaikutus on suurin. Osan 76 korkeus pienenee joko lineaarisesti, kuten kuviossa 10 on esitetty, tai kaareutuen haluttuun suuntaan. Näin voidaan optimoida sekä pumppausvaikutuksen voimakkuus että kesto. Jos osan 76 korkeus on minimissään roottorin alareunassa, 10 ei poistosuuntaan tapahdu voimakasta pumppausta, jos ei virtauksen jarrutustakaan. Haluttaessa poistosuuntaan pumppaus voidaan osan 76 korkeutta lisätä alareunassa.

Mikäli halutaan myös jarrutusvaikutus massavirtaan, on 15 mahdollista järjestää otsapinnan osa 77 kaltevaksi taaksepäin ts. vastakkaiseen suuntaan, jolloin otsapinnan osien korkeuksien suhde määrää otsapinnan kokonaisvaikutuksen massavirtaan.

20 Keksinnön mukainen roottori soveltuu käytettäväksi yhtä hyvin sileiden kuin uritettujenkin seularumpujen yhteydessä. Niinpä seularumpu voi olla joko täysin sileä tai uritettu eri tavoilla. Urat voivat olla varustettuja joko kahdella vaippapintaa vastaan kohtisuoralla pinnalla ja pohjapinnal-25 la, Fig. 11; yhdellä vaippapintaa vastaan kohtisuoralla pinnalla; kaltevalla pinnalla ja pohjapinnalla, Fig. 12; kahdella kaltevalla pinnalla ja pohjapinnalla, Fig. 13; kahdella kaltevalla pinnalla, Fig. 14, tai kaltevalla pinnalla ja kohtisuorassa vaippapintaa vastaan olevalla 30 pinnalla, Fig. 15. Vastaavasti seularummussa voi olla vaippapintaan yhtyvä osa kuten mm. kuvioissa 11, 12, 13 ja 15, tai yhtymäkohtana voi olla vain viivamainen osa kuten mm. kuvioissa 14, 16 ja 17. Lisäksi tasomaiset osat voidaan korvata kaarevilla osilla kuten kuvioissa 17, 18 ja 19 on 35 esitetty. Edelleen roottorin pyörimissuunta rumpuun nähden voi vaihdella, siis massavirtaus voi olla kumpaan suuntaan tahansa.

___ - Γ ΐ4 77279

On tietenkin myös mahdollista saada aikaan vastaavanlaiset virtausominaisuudet seularumpu-roottoriyhdistelmällä valmistamalla joko rumpu tai roottori tai molemmat profiili-levystä ja aksiaalisuunnassa esimerkiksi neljästä eri 5 osasta, joissa profiloinnin suunta muuttuu siten, että aikaansaadaan vastaavanlainen tominta. Siten keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteelle on myös ominaista, että roottori on jotain ennalta tunnettua tyyppiä ja seularumpu on rakenteeltaan uudentyyppinen.

10

Kuviossa 20 on esitetty ratkaisu, jossa seularumpuprofiili on esimerkiksi jotain kuvioissa 11-19 esitettyä tyyppiä. Kuten kuviosta 20 havaitaan, rumpu 80 koostuu neljästä sylinterimäisestä vyöhykkeestä 1. osasta 81, 82, 83 ja 84, 15 joiden urien suunnat vaihtelevat. Roottorin pyörintäsuunnan täytyy olla kuvion nuolen A suuntainen, jolloin ylimmän renkaan 81 uritus on massaa voimakkaasti seulontavyöhykkeel-le imevä, renkaan 82 lievemmin imevä, renkaan 83 neutraali ja renkaan 84 uritus poistuvaa virtausta jarruttava.

20

Siten näillä keksinnön mukaisilla ratkaisuilla voidaan uusia roottoreita soveltaa vanhantyyppisiin sihtirumpuihin ja päin vastoin. Lopputuloksena on aikaisempia ratkaisuja paremmin toimiva sihtirumpu-roottorikombinaatio.

25

Suoritetuissa kokeissa testattiin keksinnön mukaista roottoriratkaisua erilaisten seularumpujen yhteydessä sekä verrattiin erilaisia roottoreita keskenään. Seularumpuina kokeissa käytettiin täysin sileätä rumpua sekä erilaisia 30 levyprofiliilesta valmistettuja rumpuja. Koetulosten tarkastelujen jälkeen todettiin keksinnön mukaisen laitteen toimivan kaikilla sihtirummuilla muita roottoreita tehokkaammin. Sileätä sihtirumpua paremmin ero tuli ilmi käytettäessä uritettua rumpua, joista niistäkin erottui parhaaksi 35 tyyppi, joka on lähinnä nähtävissä kuviossa 12, jolloin massan kiertosuunta rumpuun nähden oli oikealta vasemmalle. Toisin sanoen näiden kokeiden mukaan edullisin suoritusmuoto oli rumpu, jonka urat muodostuivat olennaisesti rummun is 772 7 9 vaipan suuntaisesta pohjapinnasta, pohjapintaan nähden ylävirran (virtauksen tulosuunnan) puoleisesta kaltevasta sivupinnasta ja pohjapintaan nähden alavirran puoleisesta olennaisesti rummun vaippapintaa vastaan kohtisuorasta 5 sivupinnasta.

Kuten edellä esitetystä selviää, on keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella pystytty poistamaan tekniikan tason mukaisten laitteiden ja menetelmien epäkohdat ja 10 samalla pystytty nostamaan sihtilaitteen maksimikapasiteet-tia huomattavasti. Kuitenkin on huomattava, että edellä on tarkemmin esitetty vain eräitä keksintömme tärkeimpiä suoritusmuotoja, joilla ei millään muotoa ole tarkoitus rajoittaa keksintöämme oheisissa patenttivaatimuksissa 15 esitetystä, jotka yksin määräävät suojapiirin ja sen laajuuden.

ESIMERKKI

20 Suoritetuissa kokeissa käytettiin vertailuroottoreina paperija selluloosateollisuudessa yleisesti käytettyä siipiroottoria ja "kuppiroottoria", joihin viitattiin jo tekniikan tason selvityksessä. Keksintömme mukaisen roottorin mitat olivat noin 590 mm x 230 mm. Pala-aihioiden 25 päämitat olivat 15x50x50 mm ja pinnan (14, 24, 34, 44) kaltevuus roottorin pintaan nähden 30°. Palan 10 otsapinnan kaltevuus aksiaalisuuntaan nähden oli 15°. Palan 20 otsapin-ta oli jaettu kahteen osaan, joista osan 21 aksiaalipituus oli 17 mm ja osan 22 33 mm sekä poikkeamakulmat aksiaa-30 lisuunnasta 15°. Palan 30 otsapinta oli jaettu keskeltä kahtia ja poikkeamakulmat olivat edelleen 15°. Pala 40 oli puolestaan palan 20 peilikuva, otsapinnan osan 41 aksiaali-pituuden ollessa 33 mm ja osan 42 17 mm. Poikkeamakulmat olivat edelleen 15®. Koeroottorissa palat oli kiinnitetty 35 vyöhykkeilleen siten, että paloja 10 oli 4 kpl, paloja 20 4 kpl, paloja 30 9 kpl ja paloja 40 4 kpl. Kokeissa käytettiin kaikilla roottoriversioilla kuormitusta 100 t/d, i6 772 7 9 jolloin tulokset ovat parhaiten vertailtavissa keskenään. Seuraavassa koetulokset esitetään taulukoituna:

Vertailusuure Siipi- "Kuppi-" Pala 5 roottori roottori roottori

Kapasiteetti t/d 100 100 100

Painehäviö kPa 45 37 - 32 29 10 Akseptin sakeuden muutos % -0,2 -0,15 - -0,45 +0,05

Rejektisuhde % 8,3 7,5 5,4

Fraktioitum. muutosaste % 19,7 9,4-4,8 <1,0

Kokeessa käytetyn massan koostumus oli 40 % CTMP:tä, 30 % 15 valkaistua koivusellua, 30 % valkaistua mäntysellua. Sakeus oli 3 %.

Kuten taulukosta nähdään, on keksinnön mukainen palaroottori kaikissa suhteissa edeltäjiään käyttökelpoisempi sellaisissa 20 käyttötilanteissa, joissa prosessilta vaaditaan luotettavaa toimintaa ja joissa sihdin jälkeinen säätö on vaikeaa. Esimerkiksi paperikoneen perälaatikkoa edeltävä konesihti ei saisi muuttaa akseptin sakeutta eikä se saisi muuttaa akseptin fraktiojakaumaa siihen syötetyn massan fraktioja-25 kaumasta. Esimerkiksi tähän käyttöön soveltuu palaroottoril-la varustettu sihtilaite huomattavasti muita vertailurootto-reita paremmin. Kun vielä otetaan huomioon, että sihtilait-teen todellinen kokonaiskapasiteetti on kohonnut uuden roottorin myötä noin 50 prosentilla, ei ole epäilystäkään 30 siitä, etteikö kyseinen sihtilaite soveltuisi hyvin myös kaikkiin muihinkin sille luonteenomaisiin sovellutuskohteisiin.

Edellä esitettyyn esimerkkiin viitaten on syytä vielä 35 todeta, että siinä käytetyt palojen sijoitukset ja mitat ovat vain suuntaa antavia. Paloja voi tietenkin olla eri vyöhykkeissä eri suuria määriä ja niiden otsapintojen poikkeamakulmat voivat vaihdella aksiaalisuunnasta välillä 11

Claims (20)

1. Menetelmä kuitususpension käsittelemiseksi, jossa menetelmässä suspensio syötetään sihtirummun ja sen vastinpinnan väliseen tilaan, josta hienompi jae poistuu sihtirummun 10 aukkojen läpi ja karkeampi aines jää mainittuun tilaan kulkeutuen sihtirummun poistopäätyyn ja poistuen sieltä sihtilaitteesta,ja jossa kuitususpensioon kohdistetaan tangentiaalisia voimia, tunnettu siitä, että kuitususpensioon kohdistetaan lisäksi voimakkuudeltaan ja vaikutussuun-15 naltaan muuttuvia aksiaalisia voimia, joiden suunta ja suuruus määräytyvät vaikutuspisteen ja sihtirummun vastinpinnan keskinäisen aksiaaliaseman perusteella, ja joilla muutetaan kuitususpension aksiaalista nopeusprofiilia pitäen kuitenkin virtauksen suunta jatkuvasti kohti poisto-20 päätyä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sihtirummun syöttöpäädyn puoleisella sihtirummun vastinpinnan osalla aksiaalivoimien suunta on massaa 25 sihtirummun ja sen vastinpinnan väliin imevä, toisin sanoen massan virtausnopeutta kiihdyttävä, aksiaalivoiman suuruuden pienentyessä syöttöpäädystä poistopäätyä kohti ja että lähestyttäessä poistopäätyä aksiaalivoima muuttaa suuntansa massan luonteista virtausta syöttöpäädystä poistopäätyyn 30 vastustavaksi kasvaen suuruudeltaan maksimiarvoonsa poisto-päädyn läheisyydessä saavuttamatta kuitenkaan arvoa, joka pysäyttäisi kuitususpension virtauksen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sihtirummun syöttöpäädyn puoleisella sihtirummun vastinpinnan osalla aksiaalivoimien suunta on massaa sihtirummun ja sen vastinpinnan väliin imevä aksiaali- ie 77279 voiman suuruuden pienentyessä syöttöpäädystä poistopäätyä kohti ja että lähestyttäessä poistopäätyä aksiaalivoima muuttaa suuntansa massan luonteista virtausta syöttöpäädystä poistopäätyyn vastustavaksi kasvaen maksimiarvoonsa ennen 5 poistopäätyä ja muuttaen suuntansa massaa poistopäätyyn päin imeväksi ja kasvaen suuruudeltaan maksimiarvoonsa poistopäätyyn mennessä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että sihtirummun syöttöpäädyn puoleisella sihtirum- mun vastinpinnan osalla aksiaalivoimien suunta on massaa sihtirummun ja sen vastinpinnan väliin imevä aksiaalivoi-man suuruuden pienentyessä syöttöpäädystä poistopäätyä kohti, kunnes aksiaalivoiman arvo saavuttaa miniminsä 15 poistopäädyn läheisyydessä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sihtirummun syöttöpäädyn puoleisella sihtirummun vastinpinnan osalla aksiaalivoimien suunta on massaa 20 sihtirummun ja sen vastinpinnan väliin imevä aksiaalivoiman suuruuden pienentyessä syöttöpäädystä poistopäätyä kohti, kunnes aksiaalivoiman arvo laskee nollaan kasvaakseen taas ennen poistopäätyä massaa sihtirummun ja sen vastinpinnan välistä pois, ulospäin syöttäväksi. 25

5 PATENTTIVAATIMUKSET

6. Laite kuitususpension käsittelemiseksi, joka laite (1) koostuu ulkovaipasta (2), siinä olevista yhteistä (3, 4 ja 5. syötettävälle massalle, hienommalle jakeelle ja karkeammalle jakeelle, sekä kahdesta toistensa kanssa toimivasta 30 vastinpinnasta, joista toinen on sihtirumpu (6,80) ja toinen elin (7), joka vastaa olennaisesti muodoltaan sihtirumpua (6), jolloin ainakin toinen mainituista vastinpinnoista (6.80.7) on pyörivä, tunnettu siitä, että ainakin toisen mainituista vastinpinnoista (6,80,7) toista kohti olevalla 35 pinnalla on ainakin yksi kohouma tai vastaava (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), jonka otsapinnan suunta vaihtelee kohouman aksiaaliaseman mukaan ja joka kohdistaa vastinpintojen (6.80.7) välisessä tilassa olevaan massapartikkeliin akslaa- i9 7 7279 lisen voimakomponentin, jonka suuruus muuttuu massapartikke-lin vastinpintojen aksiaalisuuntaisen aseman funktiona, ja joka muuttaa vastinpintojen (6,80,7) välissä virtaavan kui-tususpension nopeusprofiilia. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että vastinpinta (7) on pyörivä roottori, jonka vaippapin-nalla sihtirummun (6) puolella on ainakin yksi kohouma (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), jonka otsapinnan suunta 10 vaihtelee kohouman aksiaaliaseman mukaan ja joka kohdistaa sihtirummun (6) ja roottorin (7) välisessä tilassa olevaan massapartikkeliin aksiaalisen voimakomponentin, jonka suuruus muuttuu massapartikkelin aksiaalisuuntaisen aseman funktiona, ja joka muuttaa vastinpintojen (6,7) välissä 15 virtaavan kuitususpension nopeusprofiilia.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että roottorin (7) vaippapinnalla olevat kohoumat (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) pääasiassa muodostuvat virtaus- 20 ta vastaanottavista otsapinnoista (11, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 56, 57, 61, 76, 77), edullisesti roottorin (7) vaippa-pinnan suuntaisista pinnoista (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73) ja takapinnoista (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74), jotka laskeutuvat kohti roottorin vaippapintaa. 25

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että roottorin (7) vaippapinnalla oleva kohoumat (60, 70) ovat aksiaaliselta mitaltaan olennaisesti roottorin (7) pituisia. 30

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että roottorin (7) vaippapinnalla on kahta tai useampaa eri muotoa olevia kohoumia, jotka on järjestetty roottorin (7) vaipalle siten, että muodostuu kaksi tai useampia kehämäisiä 35 roottorin aksiaalisuunnassa toisistaan erottuvia vyöhykkeitä. 20 772 7 9

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siltä, että ainakin osa kohoumien (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) otsapinnolsta (11, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 56, 57, 61, 76, 77) muodostaa kulman akslaallsuunnan kanssa. 5

12. Patenttivaatimuksen 8 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että kohoutumien (20, 30, 40, 50, 70) otsapinta on jaettu kahteen osaan (21, 22, 31, 32, 41, 42, 56, 57, 76, 77), jotka muodostavat erisuuruiset kulmat aksiaalisuun- 10 nan kanssa.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että kulmien vaihteluväli on -45° - +45° aksiaa-lisuuntaan verrattuna. 15

14. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että sihtirummun (80) vastinpinnan (7) puoleinen pinta on aksiaalisuunnassa jaettu ainakin kahteen osaan (81, 82, 83, 84), joissa olevien kohoumien/urien suunta on vyöhyk- 20 keittäin toisistaan poikkeava.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että kohoumien/urien suunta poikkeaa 45° aksiaalisuunnasta.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että sihtirummun (80) vaippapinta on jaettu neljään vyöhykkeeseen (81, 82, 83, 84).

17. Patenttivaatimuksen 6 mukaisen laitteen käyttö puunja-30 lostusteollisuuden kuitususpensioiden lajitteluun, tunnettu siitä, että siinä käytetään roottorin puoleiselta pinnaltaan uritettua sihtirumpua.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen käyttö, tunnettu siitä, 35 että siinä käytetään sihtirumpua, jonka urat muodostuvat ainakin kehää vastaan olennaisesti kohtisuorasta sivupinnasta ja kaltevasta sivupinnasta. Il 2i 7 7279

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että siinä käytetään sihtirumpua, jonka urat muodostuvat ainakin kahdesta kaltevasta tai kaarevasta sivupinnasta.

20. Patenttivaatimuksen 17 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että siinä käytetään sihtirumpua, jonka urat muodostuvat olennaisesti sihtirummun vaippapinnan suuntaisesta pohjapin-nasta, siihen nähden ylävirran puoleisesta kaltevasta sivupinnasta ja pohjapintaan nähden alavirran puoleisesta 10 olennaisesti vaippapintaa vastaan kohtisuorasta sivupinnasta. 15