NO173399B - Apparat for oppdeling av en fibersuspensjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat av den art som er angitt i krav 1<1>s ingress.

Ved fremstilling av fiberholdige celullosemasser tilføres forurensninger såvel utenfra som ved mangler under selve fresmtillingsprosessen. Disse ikke ønskede deler kan variere i størrelse og består eksempelvis av sandpartikler, grus, stener, muttere, deler av sveiseelektroder og metallbiter. Det er derfor nødvendig å fjerne slike uønskede deler, særskilt fra suspensjoner som enten skal bearbeides videre i maskiner og utrustninger som er følsomme og kan skades av slike faste deler eller som av andre grunner skal befries fra forurensningene i størst mulig grad. Forskjellige typer anordninger for avskilling av ikke ønskede faste deler i en fiberholdig cellulosemasse er tidliere foreslått, se eksempelvis patentskriftene SE 7903032-6 (tilsvarende US 4.303.508), SE 8503372-8 (tilsvarende US søknad nr. 882716) og US 4.231.881.

For å kunne underkaste en fiberholdig cellulosemasse av middels konsentrasjon, dvs. 6-15%, en sileoperasjon, anvendes en sileanordning som danner pulser og skyvkrefter i massen, slik at denne fluidiseres, dvs. går over i en lett-flytende form og fibrene derved kan bevege seg i forhold til hverandre. Derved blir det mulig ved silingen å frem-stille en delstrøm av finere fibermaterialer (accept) og en delstrøm av grovere materiale (reject). En sileanordning som bygger på dette prinsipp er beskrevet i SE 8501030-4 (tilsvarende US patentsøknad 836123).

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et apparat som danner en kompakt flerfunksjonell konstruksjonsenhet for kontinuerlig å utføre delvis en avskilling av ikke ønskede deler av nevnte type, og delvis en oppdeling av suspensjonen i en fin fraksjon (accept) og en grovfraksjon (reject), hvilket apparat gir en forbedret sileffekt i forhold til de ovenfor nevnte kjente sileanordninger. Det er også en viktig hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe et slikt flerfunksjonelt apparat som i forhold til den kombi-nerte anvendelse av to separate apparater med hver sin funksjon (henholdsvis utskillelse og siling) forenkler driften og driftsutrustningen, forenkler isolasjon og reduserer styre-, regulerings- og sikkerhetsutrustningene med derav følgende minsking av drifts-, installasjons- og apparatkostnader.

Disse hensikter oppnås i henhold til oppfinnelsen med et apparat som er særpreget ved det som er angitt i krav 1's karakteriserende del, nemlig at utskillingsorganet innbefatter et med høy hatighet roterende skiveelement med i hovedsak radielt utstikkende tenner etc., hvilke tenner i sideretning er innrettet med nevnte åpning, idet utløpet for de ikke ønskelige deler som utskilles av tennene fra suspensjonen under skiveelementets rotasjon, er anbragt i skiveelementets plan.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen skal beskrives nærmere med henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 viser skjematisk et sideriss av et apparat i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser en passende utførelsesform av et tannforsynt skiveelement som inngår i apparatet.

Det i figuren skjematisk viste apparat innbefatter et sylinderformet hus 1, som ved sine ender er lukket med gavler, 2, 3. Huset er felles for både et fraskillingsorgan for fraskilling av ikke ønskede faste deler eller partikler fra en suspensjon av fiberholdig cellulosemasse og for et sileorgan for siling av suspensjonen. For dette formål er huset oppdelt i et første kammer 6 for utskillingsorganet 4 og et andre kammer 7 for bl.a. sileorganet 5, idet begge kammere 6 og 7 kommuniserer med hverandre via en åpning i form av en ringformet slisse 8 av forutbestemt størrelse. En i huset 1 fastmontert ring 9 danner således en grense mellom de to kamre 6 og 7, idet ringens 9 indre omkrets således danner den ringformede slisses 8 ytre omkrets. Det andre kammeret er på sin side oppdelt i et ringformet rom 10 som omgir sileorganet 5 og et akseptrom 11, som strekker seg fra det indre sileorgan 5 ut mot gavlen 3, idet de to rommene 10, 11 adskilles av en plan ring 12 foran sileorganet 5.

I tilslutning til det første kammer 6 er huset forsynt med et innløp 13 for den suspensjon I som skal behandles (injekt), samt i tilslutning til det andre kammer 7 et utløp 14 for materialet R (rejekt) som er tilstede etter siling. I den viste utførelsesform er injektinnløpet 13 anordnet radielt ved det sylindrisk utformede hus. Alternativt kan det anordnes tangentielt eller aksielt i avstand fra husets senterlinje. Videre er huset 1 i tilslutning til første kammer 6 forsynt med et utløp 15 for ikke-ønskede deler som kan betegnes som faste forurensninger P, samt i tilslutning til akseptrommet 11 et akseptutløp 16. Den ringformede sliss 8 danner et utløp 8a fra det første kammeret 6 og et motsvarende innløp 8b til det andre kammeret 7.

Apparatet innbefatter videre en horisontalt roterbar aksel 17 som strekker seg gjennom gavlen 21 inn i det første kammer 6 for å bære utskillingsorganet 4 og også sileorganet 5. Akselen 17 bærer en langstrakt rotor som er anordnet i det første kammer 6 og som er forsynt med et antall radielt anordnede vinger 19, som er anordnet for å virke som omrørere. Akselen 27 med tilhørende rotor 18, utskillingsorganet 4 og sileorganet 5 drives av en skjematisk vist motor 20 og bæres av en også skjematisk vist lagerenhet 21 med pasende tetningsorgan ved gavlen 2 for nødvendig tetning mellom huset og akselen.

Mellom rotoren 18 og utskilligsorganet 4 finnes det et konisk parti 12 som tjener til å styre suspensjonen i retning utad mot periferien av skilleorganet 4, som er fast montert på det koniske partiet. En sirkulær planskive 23 er anordnet på alselen 17 innenfor utskillingsorganet 4 og er festet til dette. Skivens 23 ytre omkrets danner således den indre omkrets av den ringformede slissen 8. Den ringformede slisse 8 avgrenses med andre ord utad av ringen 9 og innad av skiven 23.

Utskillingsorganet 4 består av et plant skiveelement som utviser et antall tenner 24 eller lignende (se fig. 2) som utstrekker seg i radiell retning, hvilke tenner og de av disse avgrensede mellomrom 25 for gjennomslipping av suspensjonen under skiveelementets 4 rotasjon er aksielt innrettet med den ringformede slisse, hvis radielle utstrekning således er noe mindre enn og ligger innen den radielle utstrekning av tennene 24, dvs. en sirkel trukket gjennom tennenes 24 topp med akselen 17 som sentrum har passende en diameter som er noe større enn ringens 9 indre diameter (tilsvarende ringåpningens 2 6 diameter) og en sirkel trukket gjennom tennenes 24 bunn har en diameter som passende er noe mindre enn skivens 23 diameter. Skiveelementet 4 er montert så nært ringen 9 som mulig, slik at det tilgjengelige utløp for suspensjonens utstrømning til det andre kammeret 7 for en stor del vil dannes av de roterende mellomrom 25 mellom tennene 24. Avstanden mellom skiveelementet 4 og ringen 9 er som regel mindre enn det som er vist på tegningen. Det nevnte utløp 15 for de faste deler, som treffes av de roterende tenner 24 og dermed skilles fra suspensjonen, er anordnet i skiveelementets 4 plan og på undersiden av huset 1.

En passende utførelsesform av et med tenner forsynt skiveelement 4 er vist i fig. 2, hvor rotasjonsretningen er angitt med en pil. Den fremre kant 27 av en tann 24, sett i rotasjonsretningen, danner en vinkel a med den foranliggende tanns bakre kant 28, som passende er radiell. Vinkelen a kan passende variere fra 60° til 75°, slik at skiveelementet 4 under sin rotasjon i pilens retning kaster de ikke ønskede faste partikler i retning utad og rett bakover, hvorved disse forurensninger forhindres fra å passere aksielt eller tvers igjennom skiveelementet 4. De utskilte forurensninger kan også innbefatte kvist og større trebiter. Hoveddelen av disse naturlig inngående forurensninger følger imidlertid med i det avsluttende rejekt.

Apparatets utløp 15 for de faste deler F er tilsluttet til en passende, ikke vist anordning for oppsamling og bortfø-ring av de fra suspensjonen separerte faste deler. Væske, vanligvis vann, kan tilføres denne anordning, for å skape en liten motstrøm av væske gjennom anordningen, slik at den ikke fylles med fibre fra suspensjonen, men hovedsagelig vil ineholde de utskilte, ikke ønskede faste deler.

Sileorganet er anordnet i nærheten av ringen 9 og består i den viste utførelsesform av en sylindrisk, kurvlignende silplate 29 som er forsynt med passende åpninger i form av hull eller slisser for avsiling av en finere fraksjon, det såkalte aksept A. Silsylinderen omslutter den indre del av akseptrommet 11 for oppsamling av det avsilte aksept, som deretter føres ut via akseptutløpet 16. Ved å anordne den ringformede sliss 8 på linje med rommet 10 sikres en jevn fordeling av suspensjonen rundt silsylinderen 29.

Silsylinderen 29 er på den ende som vender bort fra skiveelementet 4 forsynt med en lagerring, som utvendig samvirker med den tilsvarende lagerring 31 som er festet til ringen 12 som stenger akseptrommet 11. Sylinderen 29 er anordnet slik at under akselens 17 rotasjon roterer det andre kammer 7 samtidig som skiveelementet 4 roterer i det første kammer 6, da silsylinderen 29, skiveelementet 4 og akselem 17 (såvel som rotoren 8 og det koniske parti) danner en roterende enhet.

Et sylindrisk bærelegeme 32 er festet sentralt til den ved akseptutløpet 16 anordnede gavl 3 av huset og strekker seg sentralt aksielt inn i silsylinderen 29. Bærelegemet 32 har således en mindre diameter enn silsylinderen, slik at det mellom dem dannes den nevnte indre del av akseptrommet 11 med tilstrekkelig aksiell utstrekning for dels å kunne motta det aksept som presses gjennom silsylinderen og dels for å kunne romme et antall stasjonære avlange vinger 33, som er fast montert på bærelegemet 32 og strekker seg hovedsagelig aksielt langs denne. Alternativt kan vingene være skråstilte, eksempelvis som indikert med stiplede linjer i fig. 1. Vingene er radielt innrettet for å danne en passende liten avstand til silsylinderens indre silflate,

slik at silsylinderen under sin rotasjon berøringsfritt passerer forbi de stasjonære vinger 33. I den viste utførelsesform er fire vinger 33 anordnet på bærelegemet 32, men antallet kan variere, avhengig av apparatets kapasitet, suspensjonens silingsegenskaper etc. Når skråstilte vinger anvendes, innrettes de passende slik at de gir en gunstig matningseffekt på akseptet som således styres aksielt ut i retning mot gavlen 3 under silsylinderens rotasjon rundt de stasjonære vinger 33.

Videre er apparatet passende forsynt med et innløpsorgan 34 for tilførsel av spedevæske til det andre kammer 7, dvs. til silsylinderens injektside, i den hensikt å vaske bort fibre fra rejektet, slik at så lite som mulig såkakldte gode fibre følger med rejektet, men i stedet bringes til å passere gjennom silsylinderen som aksept. Ved den viste utførel-sesform innbefatter innløpsorganet 34 en rørtilslutning som strekker seg gjennom husets l vegg for å munne ut i det ringformede rom 10 av silsylinderens nedstrøms ende og således i avstand fra dens oppstrøms nærmest ringen liggende ende. Rørtilslutningen er passende skråttstilt slik som vist og er anordnet hovedsagelig diametralt mot rejekt-utløpet 14. Alternativt kan flere rørtilslutninger fordeles rundt silsylinderens injektside.

Apparatet ifølge oppfinnelsen kan fordelaktig betegnes som en flerfunksjonen konstruksjonsenhet, idet man i ett og samme hus og med én og samme driftskilde og drivaksel kan utføre både en kontinuerlig utskilling av forurensninger og en direkte etterfølgende kontinuerlig oppdeling av suspensjonen i minst én akseptstrøm og én rejektstrøm.

Den suspensjon I som under trykk strømmer inn i apparatet, tvinges utad til den ringformede slisse 8 for å passere gjennom denne, idet innjektinnløpets 13 tverrsnittsareal er vesentlig større enn de ringformede slissers 8 tverrsnittsareal, slik at suspensjonen tvinges til å akselerere til en høyere hastighet under en samtidig fluidisering, noe som er særskilt viktig hvis fibermassen er av middels konsentrasjon. Ved skiveelementets 5 rotasjon foran slissen 6 kommer nemlig dens tenner 24 til å danne skyvkrefter i suspensjonen, slik at den går over i en fluidisert, dvs. lett-flytende form. Da skiveelementet 4 er anordnet nær inntil den ringformede slisse 8, vil suspensjonen innføres i det andre kammer 7 i fluidisert tilstand. Også de skyvkrefter som akseptet utsettes for mellom vingene 32 og silesylinderen 5 under dennes rotasjon er nyttig for å opprettholde den fluidiserte tilstand, slik at akseptet lettere kan mates videre fra silesylinderen.

Under silesylinderens 5 rotasjon vil vingene 33 danne trykkpulser i suspensjonen, og disse trykkpulser vil ved siden av en fluidiserende effekt også ha en rensende effekt på silesylinderen, slik at dens åpninger holdes rene. Under drift er apparatet helst fylt av massesuspensjon som under trykk strømmer gjennom de to kammere.

Ytterligere vesentlige fordeler ved det flerfunksjonene apparat ifølge oppfinnelsen er at dens effektbehov ved drift avtar vesentlig fordi en felles drift anvendes for silesylinderen og det tannforsynte skiveelement. Ytterligere blir effektbehovet mindre for den roterende sile-syl inder som samvirker med stasjonære vinger enn for en stasjonær silesylinder som samvirker med en rotor forsynt med vinger. Videre forenkles installasjonen og plass spares i prosessanlegget. Utrustninger for styring og regulering, såsom sikkerhetssystemer, minskes også i betydelig utstrekning. Disse forbedringer innebærer på sin side betydelig nedsettelse av drifts-, installasjons- og material-omkostninger.

Ved at silingen skjer utenifra og inn ved hjelp av den roterende silesylinder og i samarbeide med de stasjonære vinger inne i silesylinderen, forhindres at gjenværende kvist slåes i stykker av raskt roterende vinger. Derved erholder rejektet en bedre kvalitet.

Apparatet er særlig egnet for montering i et sluttet trykk-system, f.eks. i blåseledningen fra en kontinuerlig masse-koker, for å utskille partikler som kan skade etterfølgende prosessmaskiner, idet den erholdte finfraksjon eller aksept-strøm kan føres til f.eks. oksygenbleking. Apparatet kan således konstrueres for et hvilket som helst vanlig forekom-mende overtrykk. Passende hastighet på tannskiveelementet og akselen som bærer silesylinderen er ca. 1500 omdr/min for en masse med middels konsentrasjon.

Claims (7)

1. Apparat for oppdeling av en suspensjon av fiberholdig cellulosemasse i et antall deler i et lukket hus (1) forsynt med innløp og utløp, hvilket hus er oppdelt i to kammere (6, 7) som hvert er utstyrt med innløp og utløp, i hvilket første kammer (6) er anordnet et roterende utskillingsorgan (4) for å utskille ikke ønskelige deler fra en suspensjon via et utløp (15), idet en åpning (8) er anordnet mellom det første kammer (6) og det andre kammer (7) for overføring av suspensjonen i hovedsak fri for ikke ønskelige deler, og i hvilket kammer (7) er anordnet et sylinderformet silorgan (5) som er forbundet med utskillingsorganet (4) i det første kammer (6) slik at utskillingsorganet (4) og silorganet (5) drives av en felles aksel (17), samt et med vinger (33) utstyrt bæreorgan (32) med hvilket silorganet (5) samvirker for oppdeling av suspensjonen i forskjellige fraksjoner (A, R) som forlater det andre kammer (7) via hvert sitt utløp (16, 14), hvormed det andre kammer (7) er oppdelt i et ringformet kammer (10) som omgir silorganet (5) og et acceptkammer (11) med en indre, av silorganet omsluttet del, hvorved åpningen (8) mellom de to kammere (6, 7) er anordnet på linje med nevnte kammer (10), karakterisert ved at utskillingsorganet (4) innbefatter et med høy hastighet roterende skiveelement med i hovedsak radielt utstikkende tenner (24) etc., hvilke tenner i sideretning er innrettet med nevnte åpning (8), idet utløpet (15) for de ikke ønskelige deler (P) som utskilles av tennene (24) fra suspensjonen under skiveelementets (4) rotasjon er anbragt i skiveelementets (4) plan.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte åpning mellom de to kammere (6, 7) utgjøres av en ringformet slisse (8) .

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at den ringformede slisse (8) avgrenses radielt utad av en ring (9) som adskiller de to kammere (6, 7) og radielt innad av et motstående endeparti av sileorganet (5) eller av en sirkulær skive (23) som er anordnet mellom fraskillingsorganet (7) og silorganet (5).

4. Apparat ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at den ringformede slisses (8) tverrsnittareal er vesentlig mindre enn tversnittarealet for innløpet (13) til det første kammer (6).

5. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 2-4, karakterisert ved at den radielle utstrekning av den ringformede slisse (8) er mindre enn den radielle utstrekning av tennene (24), idet den ringformede slisse (8) er konsentrisk anordnet innen den radielle utstrekning av tennene (24) for helt å dekkes av disse og deres mellomrom (25) i aksiell retning.

6. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at innløpet (13) til det første kammer er anordnet radielt eller tangentielt og aksielt forskjøvet i forhold til det med tenner forsynte skiveelement (4).

7. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det er forsynt med et innløpsorgan (34) for tilførsel av spedevæske til sileorganet s (5) injektside.