SE467392B - Anordning foer avskiljande av sand och andra tyngre partiklar fraan en vaetska - Google Patents

Description

467 392 2 från den nu färdigbehandlade fibersuspensionen.

Men detta slutrejekt vill man numera inte kassera utan vidare, eftersom det trots allt innehåller nyttigheter, såsom grövre fibrer och fiberbuntar, s.k. spet, vilka vore värdefullt att kunna ta till vara för sekundära ända- mål. Men ett villkor är att de mängder av grovpartiklar som förekommer i slutrejektet, alltså sand, metallpartiklar och annat grövre skräp, först avlägsnas, eftersom de har en förödande inverkan på de organ som skall be- handla rejektmaterialet, t.ex. pumpar, men framför allt malorgan och raf- finörer. Viktigt är också att denna grovseparering kan ske utan nämnvärda tryckförluster. Det bör med andra ord inte kosta för mycket att plocka bort grovpartiklarna för att ta till vara de nämnda restfibrerna.

I och för sig är det givetvis inget problem att cyklonseparera grov- partiklar från en vätska eller fibersuspension; som redan nämnts slungas dessa tyngre partiklar snabbt ut mot cyklonväggen för att glida nedåt längs denna och avgå med rejektet. Men man vill ju inte förlora någon vätska ge- nom rejektet utan bara bli av med grovpartiklarna, medan vätskan i övrigt skall fortsätta genom systemet. Vid kända anordningar, ofta benämnda "sandfällor", se t.ex. de amerikanska patenten 3 259 246 eller 3 529 724, låter man därför rejektet med grovpartiklarna strömma ut i en sluten kammare, där partiklarna samlas, medan vätskan på ett eller annat sätt ledes tillbaka in i cykloncn genom rejektutloppets centrala del. Här råder ett undertryck, som suger in vätskan igen, varpå denna strömmar upp längs cyklonens centrum och avgår genom acceptutloppet.

Dessa kända anordningar har i huvudsak två olägenheter. Insatta i ett ledningssystem med strömmande vätska för att där bilda t.ex. "sandfällor" ger de, för det första, ganska avsevärda tryckförluster. För det andra bris- ter de i separeringseffektivitet. Partiklar som visserligen är "grova" i den meningen att de har hög täthet men å andra sidan är mycket små, klarar sig igenom och finns med i acceptet. Det gäller särskilt partiklar som är mycket hårda, t.ex. sand/kvartspartiklar, som kan utgöra en stor fara i fortsättningen.

Uppfinningen har sålunda till ändamål att åstadkomma en anordning för korthets skull benämnd grovseparator, för att effektivt och till låg kost- ß nad avlägsna dessa grövre partiklar från rejektet. Dock må genast påpekas att användningsområdet för grovseparatorn enligt uppfinningen inte är be- * gränsat till vad som ovan exemplifierats, utan den kan sättas in överallt där en suspension av lätta partiklar, såväl cellulosafibrer som annat lätt partikelmaterial, med effektiv verkan skall befrias från sand och andra gröv- re och tyngre partiklar utan att nämnvärda tryckförluster uppkommer i re- 3 467 392 ningssystemet. Ändamålet uppnås och de med liknande, tidigare kända anordningar för- bundna olägenheterna avhjälps genom att grovseparatorn enligt uppfinningen erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen.

En utföringsform av grovseparatorn enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas i exemplifierande syfte med hänvisning till bifogade ritningar på vilka fig. 1 visar en totalvy av grovseparatorn, sedd från sidan och delvis i vertikalsnitt, medan fig. 2 visar en detalj av separatorn i större skala.

Fig. 3 är ett snitt längs linjen III-III i fig. 2. Fig. 4 visar en alterna- tiv utmatningsanordning för det avskilda materialet. Fig. 5 slutligen visar grovseparatorn enligt uppfinningen utformad med ytterligare reningssteg i form av extra sedimenteringskammare.

I fig. 1 visas sålunda en grovseparator 10 enligt uppfinningen, i en utföringsform som lämpar sig för rejektbehandling, således för att från det från en reníngsanläggning erhållna rojcktct avlägsna grövre och slitandc partiklar, såsom sand, metallspån etc. Grovseparatorn 10 består av två hu- vuddelar, nämligen en kombinerad cyklon- och sedimenteringsdel 12 och en friliggande, sekundär sedimenteringskammare eller hjälpkammare 14.

Den kombinerade cyklon- och sedimenteringsdelen 12 består av en hydro- cyklon 15 av i och för sig känd typ, vilken är koncentriskt anbragt i en cylinder 20, huvudcylindern, i vilken den skjuter ned uppifrån, såsom fig. 1 visar. Cyklonen 15 har på vanligt sätt ett injektinlopp 16 och ett accept- utlopp 18 samt övergår nedtill, i sitt s.k. underlopp, i en cylindrisk re- jektmynning 22, genom vilken rejektet avlämnas i den omgivande cylinderkam- maren. Dennas nedre del är förbunden med en utmatningsanordning 35 av sluss- typ, som skall beskrivas nedan, och upptill uppvisar cylindern 20 en över- strömningsöppning 25, ett s.k. överlöp, genom vilket vätska, som från cyklo- nen 15 strömmar ut i cylindern 20 och stiger uppåt i denna, rinner över i den sekundära sedimenteringskammaren 14, såsom skall beskrivas närmare i det följande.

Det är härvid att märka att grovseparatorn enligt uppfinningen utgör ett öppet system, dvs. atmosfärstrycket har tillträde, närmare bestämt till sekundär- eller hjälpkammaren 14, vilket markeras av att dennas cylinder 30 visas öppen uppåt och täckes av en skärm 32. Injektet pumpas in med ett ganska lågt tryck, 2 á 3 bar, och faller till praktiskt taget noll i accept- utloppet 18.

Hjälpkammaren 14 omfattar sålunda ett cylindriskt kärl 30, vars nedre del på samma sätt som huvudcylindern 20 är förbunden med en utmatningsan- ordning 35', medan dess övre del som nämnts är öppen mot atmosfären och 467 392 . 4 täckt med skärmen 32. Från huvudcylinderns 20 överströmningsöppning 25 le- der en rörböj 26 in i hjälpkammaren 14, som sålunda tar emot den i huvud- cylindern 20 från cyklonen 15 utströmmande vätskan.

I cyklonens rejektmynning 22 är ett insticksrör 40 anordnat, vilket koncentriskt med rejektmynningcn skjuter upp genom denna till den nivå s-s där den cylindriska rejektmynningen 22 övergår i cyklonens 15 koniska del, se fig. 2. Insticksröret 40 sträcker sig sedan ut ur rejektmynningen och böjer av genom huvudcylinderns 20 vägg för att fortsätta in i hjälp- cylindern 30 och där avslutas med en nedåtriktad rörböj 45, vilket allt tydligt framgår av fig. 1. Insticksröret 40 som helhet får således en sna- belliknande form, och i partiet mellan de båda cylindrarna insättes lämp- ligen en strömningen genom röret 40 reglerande ventil 46.

Grovseparatorn enligt uppfinningen fungerar på följande sätt. Det från en samverkande cyklonrenaranläggning kommande rejektet, som således innehål- ler det grovmaterial som avskiljts i anläggningen men också olika slags vär- defulla restfibrer, utgör nu injekt till grovseparatorn 10 enligt uppfin- ningen och införes i denna genom den tangentiellt anordnade injektöppningen 16. På vanligt sätt bringas vätskan att cirkulera i separatorns cyklon 15 under samtidig rörelse nedåt mot underloppet, där den snabbt cirkulerande vätskan delvis vänder och stiger uppåt längs cyklonens centrum, dels ström- mar ut genom rejektmynningen 22, mellan dennas insida och det förut beskriv- na insticksröret 40. Med den utströmmande vätskan följer de grovpartiklar vilka tämligen omgående slungats ut mot cyklonens 15 insida för att följa denna nedåt. I den cyklonen omgivande huvudcylindern 20 dämpas den utström- mande vätskans rörelse snabbt, och huvuddelen av de avskilda grovpartiklar- na sjunker mot cylinderns botten. Såsom förut nämnts stiger vätskan i cylin- dern för att strömma ut genom överströmningsröret 25 och genom rörböjen 26 in i sekundär- eller hjälpkammarens 14 cylinder 30. Denna har alltså till uppgift att bilda en sekundär, huvudcylindern 20 kompletterande sedimente- ringskammare, i vilken den genom överströmningsröret 25 tillförda vätskan samlas och under än lugnare förhållanden bringas att sedimentera, dvs. de grovpartiklar som eventuellt inte sedimenterat i huvudcylindern 20 får nu tillfälle att göra detta i hjälpcylindern 30.

I cyklonens 15 centrum framkallar den cirkulerande vätskan på känt sätt ett undertryck, som genom insticksröret 40 fortplantar sig till hjälpcylin- dern 30, så att vätska från denna genom det snabelformade insticksröret sugs tillbaka till cyklonen 15, såsom antyds med pilar i fig. 1. Den till cyklo- nen tillbakasugna vätskan stiger uppåt i cyklonens centrum, förenar sig med den vätska som direkt vänder i underloppet och avgår genom acceptutloppet 5 467 392 18, befriad från grovpartiklar men medförande de finpartiklar som funnits kvar i det ursprungliga rejektet.

De avskiljda grovpartiklarna samlas sålunda på bottnen av huvudcylin- dern 20 och hjälpkammarcylindern 30. Därifrån kan de med regelbundna mellan- rum slussas ut genom att, i fallet med huvudcylindern 20, en slussventil 36 öppnas, så grovmaterialet strömmar ned i en uppsamlingskammare 37. Sedan allt fram till detta ögonblick avskiljt grovmaterial strömmat ned, stängs den nämnda ventilen 36, och i stället öppnas en nedre slussventil 38, genom vilken uppsamlingskammaren 37 tömmes. Samma förfarande tillämpas vid hjälp- kammaren 30, som är försedd med en likartad, av övre och nedre ventiler jäm- te mellanliggande uppsamlingskammare bestående slussanordning 35'.

I stället för denna intermittent arbetande tömningsanordning kan en kontinuerligt arbetande anordning enligt fig. 4 anordnas. I detta fall är den av slidventiler och uppsamlingskammare bestående slussanordningen 35 eller 35' ersatt av inloppskammaren till en skruvtransportör 39, som kon- tinuerligt matar ut det avskilda grovmaterial som samlas på bottnen av i- frågavarande cylinder.

I kontinuerlig drift med grovseparatorn enligt uppfinningen ställs den in på optimala driftsförhållanden genom reglering av acceptutströmningen (justering av mottrycket i acceptutloppet 18) samt eventuellt också regle- ring av inströmningen genom snabelröret 40 med hjälp av den i detta insatta ventilen 46. Härigenom bringas vätskenivån H-H i hjälpkammaren 30 att inta ett optimalt läge, vilket ger maximal reningseffekt, såsom kan konstateras genom provtagning på acceptet. Det har vid praktiska prov med separatorn enligt uppfinningen visat sig att separeringseffekten var mycket god, även i fråga om små sand- och barkpartiklar, vilka annars endast kan avlägsnas med betydligt mindre och effektivare hydrocykloner. Dessutom separerades sågspån och liknande tyngre träpartiklar ut och samlades i sedimenterings- kamrarna. En undersökning av acceptet från separatorn visade att det var praktiskt taget fritt från sandpartiklar, och inte heller fanns något såg- spån med; acceptet bestod helt enkelt av vatten med fina fiberpartiklar.

Vissa bestämda dimensioneringsvillkor för grovseparatorn enligt upp- finningen måste uppfyllas. Som nämnts avslutas cyklonens 15 koniska del med ett rejektparti bestående av den cylindriska rejektmynningen 22 med det i denna koncentriskt anordnade insticksröret 40. Det är viktigt att detta rörs inre mynning ligger i jämnhöjd med övergången s-s mellan cyklonens koniska del och den cylindriska rejektmynningen 22. Insticksröret 40 bör således vare síj skjuta upp i cyklonen 15 eller vara neddraget i rejektmynningen 22, se fig. 2. Beträffande strömningsareorna måste tillses att acceptutlop- S467 392 pets area SA är större än injektinloppets SI, och vidare måste den ringformiga arean SR av spalten mellan insticksrörets 40 utsida och rejektmynningens 22 insida vara mindre än insticksrörets invändiga area ST. Slutligen måste summan av dessa båda areor, sålunda ringspaltarean SR och insticksrörets area ST, vara mindre än acceptutloppets area SA. Areavillkoren kan således sammanfattas SA>SI SR < ST SR + ST < SA Grovseparatorn 10 är som nämnts i stånd att praktiskt taget fullstän- digt avskilja grövre partiklar från en strömmande vätska, såsom en fiber- suspension, men i sådana fall där ett 100-procentigt avskiljande av dessa partiklar önskas, särskilt mycket små och hårda sådana av kvartstyp, kan renaren enligt uppfinningen "förfjnas" och dess separeringseffekt ytterli- gare förbättras. Detta kan ske i nära nog obegränsad utsträckning, såsom åskådliggöres i fig. 5, som visar en grovseparator 50 enligt uppfinningen, i vilken ytterligare, extra hjälpkammare eller -cylindrar 60 skjutits in mellan den ursprungliga 30 och huvudcylindern 20 med cyklonen 15.

I fig. 5 visas sålunda hur tre sådana tillkommande, extra hjälpkammare 60 skjutits in, varvid varje sådan kammare är försedd med en central baffel eller skärm 65. Överströmningen från huvudcylinderns överlöp 25 införes på ena sidan om baffeln 65 i den första extrakammaren 60 och strömmar nedåt längs denna. Baffeln slutar ett stycke ovanför kammarens botten, medan den sträcker sig uppåt till i höjd med kammarens övre, öppna ände. Vätskan ström- mar således nedåt på ena sidan om baffeln 65, vänder vid extrakammarens 60 botten, strömmar sedan uppåt till ett övre överlöp 25' i nivå med huvudcy- linderns överlöp. En andra extrakammare 60 är ansluten efter den första och är ur strömningssynpunkt utformad identisk med denna, så att vätskan ström- mar nedåt på ena sidan om en baffel 65 och uppåt längs baffelns motsatta sida för att fortsätta till en ytterligare, tredje extrakammare 60, där strömningsförloppet upprepas. Vätskan fortsätter sedan till en sista kam- mare 30', vilken svarar mot den ursprungliga, ensamma hjälpkammaren 30 en- ligt fig. 1. lnsticksröret 44' från cyklonen 15 sträcker sig genom - eller förbi - samtliga extrakammare 60 till den slutliga rörböjen 45' i den sis- ta kammaren 30' för att där ta emot och vidarebefordra vätskan för tillba- kasugning i cyklonen 15.

Aggregatet enligt fig. 5 fungerar på exakt samma sätt som den beskriv- na separatorn enligt fig. l, med det undantaget att ett antal extra sedi- menteringssteg är inskjutna i reningsförloppet. I varje extrakammare 60 har 7 467 392 vätskan under sin relativt lugna genomströmning tillfälle att sedimentera, och det avskilda sedimentet avföres genom tömningsslussar 35', såsom tidi- gare beskrivits. Antalet extra sedimenteringssteg bestäms av hur långt man i det speciella fallet önskar driva reningsprocessen, och som nämnts finns möjlighet att på detta sätt rena vätskan/fibersuspensionen till praktiskt taget 100 %.

Den beskrivna grovseparatorn är enkel och robust till sin konstruktion, och genom sin avsaknad av nämnvärda strypningar i strömningsbanorna nedbrin- gas tryckförlusterna till ett minimum, samtidigt som en hög genomströmnings- kapacitet blir möjlig. Slutligen framhålles än en gång att separatorns en- ligt uppfinningen användningsområde inte är begränsat till det visade exemp- let med rening av fibersuspensioner utan separatorn kan användas i många fall där en strömmande vätska skall befrias från tyngre partiklar.

Claims (7)

467 392 8 Patentkrav

1. Anordning (10) för avskiljande av sand och andra tyngre partiklar KW från en strömmande vätska, t.ex. en vätskesuspension av cellulosafibrer, om- fattande en i och för sig känd konisk hydrocyklon (15), som mottar vätska i f: form av injekt, sätter den i cirkulation och avlämnar den uppdelad i ett accept och ett avskilda partiklar innehållande rejekt, en med cyklonen för- bunden behållare eller huvudkammare (20) anordnad att ta emot rejektet och bilda en sedimenteringskammare för de medföljande partiklarna, medel (35) för borttransport av de sålunda sedimenterade partiklarna, samt organ för att återleda vätskan i huvudkammaren (20) till cyklonens rejektutlopp för återsugning till cyklonen, k ä n n e t e c k n a d av att den nämnda hu- vudkammaren (20) är anordnad koaxiellt omgivande hydrocyklonen (15), samt att de nämnda återledande organen innefattar dels minst en ytterligare kam- mare eller sidokammare (30), som är anordnad att från en överströmningsöpp- ning (25) i huvudkammaren (20) ta emot rejektvätskan i denna för fortsatt sedimentering, dels medel (35') för borttransport av sålunda sedimenterade partiklar, samt dels ett insticksrör (40), som från sidokammaren (30) leder över till huvudkammaren (20) för att skjuta koaxiellt upp i cyklonens (15) rejektutlopp, som har formen av ett cylindriskt mynningsparti (22), i vil- ket hydrocyklonens koniska parti övergår.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att sidokamma- ren (30) står i förbindelse med atmosfären.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att VII det nämnda insticksröret (40) skjuter så långt upp i cyklonens cylindriska mynningsparti (22), att dess egen mynning kommer i nivå med övergången (s-s) mellan cyklonens koniska del och cylindriska mynningsparti. 467 392

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att arean (SA) av cyklonens (15) acceptutlopp (18) är större än arean (SI) av cyklonens injektinlopp (16), medan tvärsnittsarean (SR) av spalten mellan det nämnda insticksrörets (40) utsida och insidan av cyklonens rejektmynning (22) är mindre än insticksrörets inre tvärsnittsarea (ST).

5. Anordning enligt krav 3 och 4, k ä n n e t e c k n a d av att sum- man av den nämnda spaltarean (SR) och insticksrörets inre tvärsnittsarea (ST) är mindre än acceptutloppets area (SA).

6. Anordning enligt något av föregående kraven 2-5, k ä n n e t e c k - n a d av att insticksröret (40) är försett med en ventil (46) för regle- ring av återflödet från sidokammaren (30) till cyklonens (15) rejektutlopp, i ändamål att optimera läget av vätskenivån (H-H) i den mot atmosfären öpp- na sidokammaren (30).

7. Anordning (50) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att ytterligare sidokammnro (60) är anordnade, varvid varje så- dan tillkommande kammare är försedd med en central baffel eller skärm (65), som sträcker sig från kammarens övre ände till en nivå ett stycke över kam- marens botten, en övre inträdesöppning (26') för att ta emot vätska från närmast föregående kammare samt en motstående, på andra sidan baffeln an- ordnad ut- eller överströmningsöppning (25'), varvid arrangemanget är så- dant, att den inträdande vätskan strömmar nedåt längs baffelns (65) ena si- da mot kammarens botten och sedan uppåt längs baffelns motsatta Sida för utströmning genom den nämnda överströmningsöppningen (25') i ändamål att bereda vätskan tillfälle att sedimentera under sin genom baffeln förlängda passage, varvid varje sådan tillkommande sidokammare (60) uppvisar medel (35') för borttransport av under vätskepassagen sedimenterat material.