SE503504C2 - Apparat för behandling av fibersuspension - Google Patents

Description

503 504 2 l0 15 20 25 30 35 Dock kvarstående problem är att ta hand om den avdragna vätskan på ett effektivt sätt utan att störa massabädden och företrädesvis även att utnyttja den kinetiska energin hos vätskan. NO-B-175 436 beskriver en anordning där centrifugalkraften utnyttjas för att separera partiklar i en vätska, som innefattar ett rotationssymmetriskt, cylindriskt och roterande hölje där skiktning erhålles innanför nämnda hölje. Den från fibermassan upressade vätskan hamnar på grund av densiteten och centrifugalkrafien närmast rotationsaxeln och tas enligt en utföringsfonn upp av två radiellt utåtriktade fenor anordnade på en rotationssymmetrisk kropp i fonn av en dubbel kägla som är fast eller roterar med ett lägre varvtal än det cylindriska höljet och enligt en annan utföringsform av radiellt inåt riktade fenor anordnade i ett utrymme inuti nämnda dubbelkäglekropp och nära angränsande till rotationsaxeln. Detta utrymme står i förbindelse med det yttre utrymmet via passager. Fenorna i båda utföringsformema är tänkta att leda in vätskan mot rotationscentrum samtidigt som en del av den energi som vätskan innehar återförs till rotationsaxeln som dubbelkäglekroppen är monterad på. I anordningen enligt ovanstående patent kvarstår problemet med att fibermassan på grund av centrifiigalkrafien trycks ut mot höljets innerväggar vilket som ovan beskrivs förorsakar friktion och störningar i frammatningen av massabädden. Det finns en stor risk att uppbyggnad av fiberbädden kommer att ske längs med höljesväggen på grund av fiiktionen och att fibrer kommer att dras med av fenorna.

Kort beskrivning av unnfinning Ändamålet med uppfinningen är att angripa ovanstående problemkomplex och att erbjuda en förbättrad apparat av det i ingressen angivna slaget. Enligt en aspekt på uppfinningen är ett syfie att vidareutveckla en anordning av det slag som beskrivs i WO 93/21377 så att en effektiv separering erhålles utan friktion mellan massa- suspensionen och anordningen, att de separerade mediema hålles separerade och att den rörelseenergi som finns i de separerade medierna åtminstone till en del kan återföras till systemet. Enligt en aspekt på uppfinningen är även ett syfte att erhålla en anordning för effektiv separering av fraktioner med olika densitet. Dessa och andra ändamål uppnås genom apparaten enligt uppfinningen genom att den innefattar ett antal ledskovlar inuti höljet rotationsfast förbundna med nämnda axel, att nämnda ledskovlar sträcker sig från nämnda rotationsaxel ut mot nämnda höljes innerväggar.

Ledskovlama är företrädesvis krökta så att deras främre sidoytor är riktade i apparatens rotationsriktning. Ytterligare kännetecken och aspekter på uppfinningen framgår av underkraven och av följande beskrivning av ett par föredragna utförings- former. 10 15 20 25 30 35 ß 503 504 Beskrivningav ritningfigurer Apparaten enligt föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i detalj nedan i samband med ett par föredragna utföringsforrner och med hänvisning till bifogade ritningsfigurer, där fig. l är en snittad vy av apparaten enligt den föredragna utföringsfonnen av föreliggande uppfinning, fig. 2 är en vy i pilens II riktning, vilken visar ett tvärsnitt av ledskovlama som ingår i apparaten enligt en föredragen utföringsform.

Beskrivning av en föredraeen utföririgsform Apparaten enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar med ' hänvisning till fig. 1 en axel l som sträcker sig längs en syrnrnetri- och rotationsaxel C. Axeln 1 är roterbart lagrad med hjälp av två lager 7 fastsatta i ett stativ 10. Axeln drivs på lämpligt sätt (ej visat). Fast förbunden med axeln l är en anordning 2 som från axeln konvergerar utåt i ett diskliknande parti 2C, som i tvärsnitt är väsentligen Y-formigt och som övergår i ett rotationssymrnetriskt vätskegenomsläppligt parti 2A.

Anordningen 2 är även försedd med ett inre basparti 2D som vid sin inre periferi är förbundet med nämnda axel l. Det vätskegenomsläppliga partiet 2A uppvisar lämpliga perforeringar, såsom exempelvis slitsar eller hål.

Ett utrymme 3, benämnt fluidumutrymme, omsluter det vätskegenomsläppliga cylindriska partiet 2A. Utrymmet 3 begränsas utåt av en höljesvägg 4, vilken vägg uppvisar väsentligen samma utformning som anordningen 2 så att en väsentligen spaltforrnig kanal 5 bildas mellan anordningens diskliknande parti 2C och höljes- väggen 4. Fluidumutrymmet 3 begränsas i längsled av ett distansorgan 8, exempelvis i form av en ringformjg vägg anbringad på höljesväggen 4, till vilken vägg det genom- släppliga partiet 2A är fast anbringat. Via spalten 5 kommunicerar fluidumutrymmet 3 med ett inlopp 6 för tillförsel av fluidum, exempelvis en tvättvätska.

Inloppsanordningen 9 för mediet som skall behandlas är i den föredragna utförings- formen en ihålighet inuti axeln l, som via radiella passager mynnar ut i ett första kanalsystem ll som sedan övergår i ett utrymme l2, här benämnt forträngnings- utrymme. Det första kanalsystemet 11 begränsas av dels insidan av det diskliknande partiet 2C och dels av ett diskfomiígt väggparti 21 som formar en del av en rotations- symmetrisk kropp 20 fast monterad på axeln. Det diskforrniga väggpartiet 21 har väsentligen samma utformning som det diskliknande partiet 2C så att kanalsystemet 503 504 4 10 15 20 25 30 35 11 får en huvudsakligen spaltformigt utseende. Kroppen 20 innefattar dessutom ett rotationssymmetriskt långsträckt väggparti 20A vars avstånd till rotationsaxeln C minskar i längsled sett i flödesriktningen. Väggpartiet 20A avslutas med ett väsent- ligen vinkelrätt mot rotationsaxeln C anordnat väggparti 22.

Förträngningsutrymmet 12 begränsas av det vätskegenomsläppliga partiet 2A och det långsträckta väggpartiet 21 hos nämnda rotationssymmetriska kropp 20. Genom att det långsträckta väggpartiet 21 konvergerar mot rotationsaxeln C kommer förträng- ningsutrymmet 12 att erhålla ett kilforrnigt utseende sett i tvärsnitt som ökar i flödesriktningen.

' Efter den rotationssymmetriska kroppens 20 väggyta 22 sett i axelns 1 längdriktning är ett antal på axeln 1 fast förbundna och med denna roterande ledskovlar 30 monterade, i den visade utföringsfonnen fyra stycken, vardera med en främre och en bakre sidoyta 31 respektive 32. Ledskovlama 30 sträcker sig utmed axelns 1 längd- riktning och utåt tvärs nämnda längdriktning upp i ett utrymme 15, här benämnt avskiljningsutrymme, som följer efter förträngningsutrymmet 12 sett i flödesriktningen A. Närmast väggytan 22 sträcker sig ledskovlarna 30 ut till dennas periferi, men företrädesvis med ökande radiell utbredning sett i axelns längdriktning så att de erhåller formen av en stympad kon i ett snitt längs rotationsaxeln C, vars diameter ökar i flödesriktníngen. Ledskovlama 30 är i den företrädesvisa utföringsformen utformade så att de i ett snitt tvärs axeln 1 har en krökning, fig. 2, där krökningsradien på ledskovlama 30 ökar ut mot deras periferi och således ut mot avskiljningsutrymmet 15. De kan exempelvis ha en utformning som motsvarar en cirkels evolventkurva.

Krökningen är sådan att den främre sidoytan 31 är riktad i apparatens rotations- riktning R. Ledskovlama 30 avslutas vid sin mot rotationskroppen 20 motsatta ände med ett skivformigt stödorgan 33 som sträcker sig från axeln 1 ut till ledskovlamas 30 periferi. Detta stödorgan 33 begränsar även avskiljningsutrymmet 15 i axiell led.

Axeln är vid ledskovlamas infästning försedd med ett antal längsgående spår 37 anordnade framför ledskovlamas 30 främre sidoyta 31 för bortledning av den avdragna vätskan. Axeln 1 kan även vara ihålig och försedd med passager vid ledskovlamas 30 infastning.

Det genomsläppliga partiet 2A övergår efier distansorganet 8, vilket organ är placerat på höljesväggen 4 ungefär i höjd med rotationskroppens vinkelräta väggparti 22, i ett 10 15 20 25 30 35 5 503 504 ogenomsläppligt väggparti 34 som i höjd med det skivformiga stödorganet 33 löper samman med höljesväggen 4. Mellan det sikivformiga stödorganet 33 och höljes- väggen 4 formas en cirkulär spalt 35 för den behandlade massasuspensionen. Stöd- organet 31 bildar tillsammans med ett förslutningshus 36, som är fast förbundet med höljesväggen och tätar mot axeln 1, en kanal 13 för massasuspensionen mot utlopps- anordningen 14. En ytterligare utloppsanordning 16, även denna på lämpligt sätt avtätad mot axeln 1, är anordnad för avledning av den avdragna vätskan.

Funktionen är enligt följande, Medlet som skall behandlas, exempelvis en massa- suspension som har passerat ett bleksteg, inmatas via inloppsöppningen 9 in i axelns 1 hålighet. Med hjälp av drivanordningen (ej visad) roterar axeln 1 och de med denna ' förbundna delama 2, 4, 8, 20-22 och 30, 33, 34 med ett relativt högt varvtal, Varv- talet hålls högt för att få till stånd en relativt snabb skiktning mellan fibrer och vätska i suspensionen till följd av centrifugalkrafien. Suspensionen flödar genom passagema i axeln l och ut i det första kanalsystemet ll. I detta kanalsystem utsätts suspensionen för en snabb hastighetsökning till följd av rotationen och böjer vid den yttre delen av nämnda system av i axiell riktning och ut i förträngningsutrymmet 12 och följer sedan längs den inre ytan av det cylindriska genomsläppliga partiet 2A hos anordningen 2 som roterar med axeln 1. Suspensionen skiktas därvid på så vis att de tyngre fibrema lägger sig i ett yttre skikt och den lättare vätskan i ett inre skikt .

För att undvika fysisk kontakt mellan fiberskiktet och den inre ytan hos det genom- släppliga partiet 2A tillförs fluidumutrymmet 3 en vätska med ett statiskt tryck via inloppsöppningen 6 och det andra kanalsystemet 5. Det statiska trycket hos denna vätska balanserar det tryck med vilket fiberskiktet på grund av centrifiigalkraften verkar i riktning mot den inre väggen 2A. Således kan man genom att tillföra vätska och trycka in ett vätskeskikt genom det vätskegenomsläppliga partiet 2A lyfta upp den ringformiga suspensionskakan som bildats och förhindra fysisk kontakt mellan höljet och fibrema. Vätskan kommer därvid även att tryckas genom fiberbädden och en tvättning av denna kommer således att erhållas.

Då en kontinuerlig tillförsel av massasuspension sker, förflyttar sig skiktet successivt åt höger i figuren. När skikten med massa ytterst och den avtvättade vätskan innanför förflyttat sig från förträngningsutrymmet 12 till avskiljningsutryrnmet 15 tas den innerst liggande vätskan upp av ledskovlamas 30 yttre kanter och leds bort längs den främre sidoytan 31 från den behandlade massasuspensionen. Genom att ledskovlama 10 15 20 25 30 35 503 504 6 30 i utforingsformen enligt fig. 2 är utformade med en krökning där krökningsradien ökkar ut mot periferin, kommer vätskan att utsättas för en allt högre hastighet in mot axeln, när den rör sig längs den främre sidoytan 31, vilket underlättar avledningen.

Samtidigt, även detta tack vare ledskovlamas utformning, kommer den rörelseenergi i radiell led som den avdragna vätskan innehar att påverka ledskovlarna 30 och således återge en viss del av denna energi. Den avdragna vätskan leds sedan från ledskovlama 30 via det tredje kanalsystemet 37 till utloppsanordningen 16. Tack vare den ovan beskrivna avdragningsmetoden kommer även luft, som alltid är närvarande i en viss mängd och som i processer for behandling av suspensioner ofta är ett problem som måste lösas med speciella avluftningsanordningar, att följa med den avdragna vätskan och således inte vara något problem.

Massaskiktet i avskiljningsutryrnmet 15 kommer att röra sig ut mot periferin samtidigt som den rör sig framåt på grund av att den har passerat det genomsläppliga skiktet 2A och det genom detta skikt utifrån verkande trycket från vätskan i fluidumutrymmet 3 minskar. Massaskiktet passerar sedan ut från avskiljningsutrymmet 15 och in i spalten 35 mellan det skivforrniga stödorganet 31 och höljesväggen 4 och in i det fiärde kanalsystemet 13 som leder suspensionen ut mot utloppsanordningen 14. Som en variant inom uppfinningens omfattning kan även utrymmet 13 förses med ledskovlar 30 så att även rörelseenergin som den utgående suspensionen innehar kan återvinnas.

Som förstås av beskrivningen är det viktigt att reglera inloppstrycken, varvtalet samt utloppstrycken for att erhålla en effektiv separering av massa och vätska i anord- ningen. Således måste trycket på vätskan i fluidumutrymmet vara så stort att ñberskiktet lyfis från det genomsläppliga partiet men inte så stort att fiberskiktet trycks in i området för ledskovlama.

Ledskovlama 30 kan vara krökta såsom beskrivits ovan samt vridna så att vinkeln mellan rotationsaxeln C och ledskovlarnas främre sidoytor 31 ökar från deras infästning ut mot periferin och att den främre ytan 31 är riktad mot den axiella flödesriktningen A. När ledskovlarna 30 är utfonnade som dubbelkrökta ytor är det även möjligt att återvinna en del av den rörelseenergi i axiell riktning som den avdragna vätskan erhåller tack vare inloppstrycken hos massasuspensionen och det tillförda fluidet. Detta kan naturligtvis även appliceras på de ledskovlar som placeras i utrymmet 13 för den utgående massasuspensionen. 7 503 504 Det skall förstås att uppfinningen inte är begränsad till det ovan beskrivna och på ritningsfigurerna visade utan kan modifieras inom ramarna for efterföljande patentkrav. Dessutom kan kanalsystemet ll som leder mediet som skall behandlas ut mot apparatens periferi anordnas med radiellt riktade organ som bildar kanaler for att snabbare bringa mediet i rotation. Det inses också att uppfinningen inte är begränsad till vatten utan att andra fluider kan användas, samt att mediet som skall behandlas inte behöver vara fibrer utan kan vara något annat medium med det kravet att det föreligger en densitetsskillnad mellan de olika fraktionerna.

Claims (9)

503 504 10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. Apparat för behandling av ett fluidum innehållande åtminstone två fraktioner, vilken apparat innefattar ett rotationssymmetriskt hölje (4) fast förbundet med en driven, lagrad axel (1), varvid axeln (1) och således höljet (4) bringas att rotera nmt en rotationsaxel (C), varjämte höljet (4) är försett med inloppsorgan (9) för fluidet som skall behandlas, utloppsorgan (14, 16) för tyngre fraktion samt utloppsorgan (37, 16) för lättare fraktion, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett antal ledskovlar (30) inuti höljet (4) rotationsfast förbundna med nämnda axel (1), att nämnda ledskovlar (30) sträcker sig fiån nämnda rotationsaxel ut mot nämnda höljets (4) innerväggar samt att utloppsorganet (3 7, 16) för lättare fraktion är anordnat nära angränsande till ledskovlamas (30) fästen med nämnda axel (1) på så sätt att den lättare fraktionen, av ledskovlama (30) tas upp och leds in mot utloppsorganet (37, 16) för den lättare fiaktionen.

2. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att sidoytorna (31, 32) på nämnda ledskovlar (3 O) är parallella med nämnda rotationsaxel (C) och i ett plan tvärs nämnda rotationsaxel (C) uppvisar en krökt form samt att nämnda ledskovlar (30) är krökta så att den främre sidoytan (31) hos nämnad ledskovlar (30) är riktad i apparatens rotationsrikming (R).

3. Apparat enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att sidoytorna (31, 32) på nämnda ledskovlar (30) i ett plan längs nämnda rotationsaxel (C) uppvisar en krökt form samt att nämnda ledskovlar (30) är krökta så att vinkeln mellan nämnda rotationsaxel (C) och den främre sidoytan (31) ökar från ledskovlamas (30) infästning ut mot deras periferi så att den främre sidoytan (31) är riktad mot den axiella flödesriktningen (A).

4. Anordning enligt något av kraven 2 till 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ledskovlar (30) är krökta på så sätt att krökningsradien ökar från infästningen ut mot periferin. i

5. Anordning enligt något av de tidigare kraven, k ä n n e t e c k n a d av att ledskovlama (30) är anbringade på ett organ (1) som från ledskovlarnas infiistning är anordnat med avledningsorgan (37). 10 15 20 25 503 504

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att avledningsorganet (37) är ett antal längsgående spår som börjar framför ledskovlamas (30) främre sidoyta (31) sett i rotationsriktningen (R).

7. Anordning enligt något av de tidigare kraven, k ä n n e t e c k n a d av en roterbart anordnad axel (l), ett vid axeln (1) rotationsfast anordnat åtminstone delvis vätskegenomsläppligt, rotationssymmetriskt hölje (ZA), ett inloppsorgan (9) för mediet som skall behandlas och ett därmed kommunicerande första kanalsystem(11) som mynnar i ett rotationssymmetriskt förträngningsutryinme (12) innanför nämnda hölje (2A), ett fluidumutrymme (3) som omsluter den yttre perifeiin av nämnda hölje (2A), ett andra kanalsystem (5) som står i förbindelse med ett inlopp (6) för ett fluidum som leder till nämnda fluidumutrymme (3 ), ett avskiljningsutrymme ( 15) som i flödesiikmingen följer på nämnda íörträngningsutrymme ( 12) i vilket avskiljningsutrymme (15) nämnda ledskovlar (30) är anordnade, ett tredje kanalsystem (37) som från ledskovlamas (30) infästning förbinder avskiljningsutrymmet (15) med ett utloppsorgan (16) för avdrag av det avskiljda fluidet samt ett fjärde kanalsystem (13) som fiån avskiljningsutrymmets (15) perifera del står i förbindelse med ett utlopp (14) för det behandlade mediet.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n et e c k n a d av att nämnda íjärde kanalsystem (13) är anordnat med nämnda ledskovlar (30).

9. Anordning enligt krav 7, k ä n n et e c k n a d av att nämnda förträngningsutrymme (12) har en kilformig utformning sett i ett snitt längs rotationsaxeln (C), vilket íörträngningsutrymme (12) ökar i den axiella flödesriktningen (A).