SE531279C2 - Förfarande för reglering av en slangventil - Google Patents

Description

25 30 531 279 efter mottagningsstupen, vilken skruv matar vidare till en sluss. I en andra visad uttö- ringsform visas slussen i form av en nivåreglerad lagringstank i vilken återfinns en me- kanisk omrörare.

Motsvarande lösning med lagringstank och mekanisk blandare visas i US5.151.l76. Även i andra applikationer med tubfilter, se US4.264,445, användes lagringstank och mekanisk omrörare för att kunna ta hand om den filterkaka som tas ur från ett trycksatt tubfilter. Den skrymmande lagringstanken och anordnade mekaniska omröraren har ansetts nödvändig för att kunna bibehålla mesan väl utblandad med tillförd spädvätska och förhindra sedimentering av mesan.

I WO97/22752 visas ett alternativt system från Larox OY där mesan frånskiljs från ett vitlutsfilter anordnat direkt efler kausticeringkärlet. Mesan lagras här i en speciell mel- lanlagringssilo som är utformad så att man kan mata mesan i torr form direkt till me- saugnen. Med denna typ av system kan man undvika att ha en mellanliggande upp- slammning av mesan och ingen mesa avvattnare innan inmatningen av torr mesa till mesaugnen.

Mesa kan således efter avskilj ning från mesabemängd vätskeblandning hanteras i upp- slammad form enligt konventionell teknik eller hanteras i torr form vid torrhalt på 70- 80%. Den konventionella tekniken blir onödigt kostsam då flera tillkommande process steg såsom mellanlagring av uppslammad mesa i silos med kontinuerlig omröring samt efterföljande avvattnare krävs.

Hanteringen av torr mesa medför mycket stora problem då mesan dammar och orsakar miljöproblem i återvinningen samt är starkt slitande på hanteringsutrustningen då torr mesa beter sig som ett slippulver. Slitaget medtör att hanteringsutrustningen av torr mesa från trycksatta filtreringsprocesser inte kan byggas med tryckslussar med täta me- kaniska anordningar med små toleranser då delarna snabbt slits. Torr mesa är även svår att hantera då mesan har en tendens till att plugga igen lagringssilos eller rörsystem. Den torra mesan har därför otta hanteras i öppna system som matar mesan på transportband eller liknande till mesaugnen. Systemen skall dessutom klara av att mata mesa till me- saugnen i ett jämnt flöde, då mesaugnen lätt kan bränna sönder den keramiska infod- ringen om mesaugen inte är likforrnigt fylld genom sin utsträckning. Normalt parerar 10 15 20 25 30 531 279 man en stöming i mesamatningen med att dra ner effekten på brännaren i mesaugnen för att inte en dåligt fylld sektion i mesaugnen skall utsättas för alltför hög värmebelastning.

Uppfinningen hänför sig till hantering av ett fin granulerat material, med vilket avses ett material där partikelstorleken ligger under 1000 mikrometer (<0,l cm), företrädesvis under 100 mikrometer, där materialet bildar en tätpackad struktur med mycket högt tryckfall genom en med sådant material packad bädd. F öreträdesvis avses utrnatning av torr mesa, vilken i sitt beteende liknar cementpulver eller mjöl, och där detta fingranule- rade material vid bädduppbyggnad bildar en kompakt massa.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen är baserad på insikten av att en specifik slangventil kan användas som utmatningssluss från en trycksatt process där man matar ut fingranulerat material, vilket material annars är benäget att bilda pluggar i utmatningen. Genom att det ñngranulerade materialet hålls som en sammanhållen pelare bildas ett fungerande trycklås för att säker- ställa att den trycksatta processen kan bibehålla arbetstrycket med minimala läckfórlus- ter genom utmatningen.

Syftet med uppfinningen i form av förfarandet för reglering av slangventilen är att erhål- la att utmamingssystem för fingranulerat material från en trycksatt process där; 0 Tryekfórluster genom utrnatningen minimeras 0 Tendenser till bryggbildning (proppar) kan kontrolleras och utnyttjas 0 Man kan etablera ett trycklås utan uppslamrnning av det fingranulerade materia- let (slipper etablera vätske lås) Ytterligare ett syfte är att i applikationen för mesatvätt möjliggöra direktmatning av den torra rnesan till mesaugnen.

Ytterligare kännetecken och aspekter på samt fördelar med uppfinningen framgår av de efterfólj ande patentkraven samt av följande beskrivning av några tänkbara uttörings- former.

KORT FIGURBESKRIVNING Fig. 1 visar principiellt ett uppfinningsenligt system; Fig.2 visar den uppfimiingsenliga slangventilen. 10 15 20 25 30 531 279 DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Ifigur l visas ett system med ett trycksatt skivfilter l till vilket matas en uppslammad mesa blandning LS. I filtret finns ett antal filterskivor 2 vars inre är undertrycksatt via en hålaxel 3, vilken hålaxel dränerar vätskan till en vätsketank 8, under det att ett skikt med mesa fastnar på filterskivornas ytor. Etablering av tryckskillriaden skapas med en pump 9 vilken suger från vätsketankens gasfas och trycksätter skivorna via ledningen I 1. Den etablerade tryckskillnaden över skivomas filterduk ligger i storleksordningen 1-1,5 bar.

I det fallet som filtret är en mesatvätt så utgör vätskan normalt en svaglut, där denna svaglut innehåller de alkalirester som kan finnas i mesablandningen LS, samt utspädd med den tvättvätska som på konventionellt sätt sprutas mot filterskivorna.

Den på filterskivoma 2 avsatta torra mesan skrapas på konventionellt sätt av med knivar 5 (schabrar) som ligger på en distans från filterskivornas 2 ytor. Normalt ligger dessa knivar 5 på ett sådant avstånd från skivomas filterytor att det bildas en filterkaka på ski- vorna som då bildar en fórbeläggningflarecoat) på filterduken som ger förbättrad filtre- ringseffekt. Denna fórbeläggning kan regenereras vid givna tidpunkter genom att dj up- rengöra ett spår på filterkakan ända in mot filterduken med en högtryckssprits. En del av filterkakans tjocklek kan även regenereras genom att kniven går in mot filterskivan och reducerar filterkakans tjocklek till ett rniniinum och där kniven sedan återgår till ur- sprungligt läge. På detta sätt kan en skiva i taget få en partiell regenerering av förbe- läggníngen.

Ett annat alternativ till rengöring av filter är konventionell backblåsning, vilket kan ske skiva för skiva eller alla skivor på en gång.

Den torra mesan, vilken håller en torrhalt på cirka 65-90%, faller ned i ett första mottag- ningstup 4. Det finns ett första mottagningstup 4 under varje kniv 5 och filterskiva 2.

Det första mottagningstupet är i sin nedre del ansluten till ett väsentligen horisontellt samlingsrör 6 i vilket är anordnad en första transportskruv 7 driven av en motor M1.

Den torra mesan matas sedan vidare till en tryckhållande utmatningssluss utbildad i det vertikala schaktet efier den första transportskruven, där en slangventil 14 och en sluss- matare 13 är anordnade. I anslutning till det vertikala schaktets övre del är det företrä- desvis anordnad en pluggbrytare 12 i änden på samlingsröret 6. Pluggbrytaren skall fin- 10 15 20 25 30 531 279 fördela eventuella klumpar eller pluggar och därmed säkerställa matning till stupet.

Pluggbrytaren 12 kan bestå av antingen fasta pinnar eller en mot matarskuven 7 mot- roterande pluggbrytare som kan vara försedd med ett antal vingar som bryter den plugg som matas av matarskruven 7 mot pluggbrytaren 12. Pluggbrytaren kan ha en egen kon- tinuerligt verkande drift eller drivas av matarskruvaxeln via en reverserande växellåda.

För att säkerställa att det etableras ett trycklås så användes en slangventil 14 (vilken närmare visas i figur 2) samt en slussmatare 13. Slussmataren säkerställer att en viss minst höjd av mesa etableras i slangventilen. Den tätpackade mesa pelaren med fingra- nulerat material som etableras i slangventilen medför ett betydande tryckfall, och utnytt- jas som ett trycklås. Det har visat sig i utprovning att en slangventil med en diameter på 80-120 mm och som håller en mesa pelare som är 2-3 decimeter hög, i sig själv kan häl- la en tryckdifferens på 1-1,5 bar. Den nödvändiga pelarhöj den för etablering av ett trycklås är en funktion av stupets diameter, varvid nödvändig pelarhöjd ökar proportio- nellt mot stupets diameter, där den nödvändiga pelarhöjden är minst 2 * diametern.

För att säkerställa att mesa pelaren ej rasar ur slangventilen på ett okontrollerat sätt är företrädesvis även en roterande slussmatare 13 driven av en motor M2 anordnad under slangventilen. Denna slussmatare har företrädesvis mellan 3-5 fickor, där antalet fickor är proportionellt med storleken, dvs. kapaciteten, på slussmataren. Denna roterande slussmataren säkerställer främst att en mesa pelare kan byggas upp vid uppstart, samt att mesapelaren inte okontrollerat släpper från slangventilen 14 då. slangventilen släpper greppet runt mesa pelaren. Andra typer av slussorgan kan därför användas. Alternativt användes en enkel klaffventil som endast hålls stängd under uppstart för etablering av en mesa pelare i slangventilen.

Efter slussmataren faller mesan ned i en andra transportskruv 15 driven av motom M3, vilken matar mesan i den slutna transportskruven direkt till mesaugnen MO.

I extremfallet kan slangventilen 14 fimgera utan slussmatare 13, men där den andra transportskruven 15 står still under uppstarten då en pelare med mesa byggs upp i slang- ventilen. Aktiveras slangventilen intermittent så kan den uppbyggda mesapelaren fås att sjunka genom slangventilen med en intermittent rörelse nedåt där slangventilen omväx- lande greppar och släpper mesapelaren. 10 15 20 25 30 531 279 Slangventilen 14 beskrivs närmare med stöd i figur 2 där denna visas i detalj. Slang- ventilen 14 sitter anordnad mellan den fórsta transportskruvens utlopp och slussmataren 13 via ett övre respektive undre flänsförband 140a/140b.

Lämpligen är en röradapter 146 inskjuten i slangventilen 14, där röradaptems inner- diameter i allt väsentligt motsvarar slangventilens innerdiameter, då slangen är fullt ut- vidgad, dvs. då störst tryckskillnad mellan slangens insida och utsida är etablerad.

För att få önskad filnktion på slangventilen så bör den monteras så att den får en axiell drag-förspärrning. På detta sätt får slangventilen en timglasforrnad midjebildning.

Den flexibla innerslangen 142 spänns in i slangventilens hus 141 med hjälp av en övre klämring 144a och en undre klämring 144b, under det att innerslangen utsätts fór axiell töjning. Företrädesvis är den flexibla innerslangen i ett icke belastat utgångsläge 3-10% kortare än avståndet mellan innerslangens ändar när den väl är monterad.

På så sätt bildas en tryck kannnare 145 i forrn av en ringformad spalt mellan slangventi- lens hus 141 och innerslangen 142.

Vid maximal expansion av innerslangen 142 så kommer den till anliggning mot huset 141, och huset förhindrar således att slangen kan få en lokal vidgning, som är större än diametern på stupets utlopp och som kan orsaka en pluggbildning.

Den flexibla innerslangen 142 kan lämpligen tillverkas i naturgummi eller annat liknan- de elastiskt material som är nötningsbeständigt mot mesa.

Genom denna törspärirring erhålles ett utgångsläge där slangen etablerar den svaga tirn- glasformen som visas i figur 2 om samma tryck råder inne i slangen som utvändigt om slangen 142. När trycket sedan faller utvändigt om slangen så sker expansionen på grund av íörspänningen koncentriskt och likformigt över hela sin längd mellan infäst- ningama utan risk för att slangen 142 utsätts för lokala deformationer.

Slangventilen har lämpligen en bygghöjd som väl överstiger slangventilens innerdiarne- ter, då slangventilen skall hålla en pelare med fingranulerat material som samtidigt bil- dar ett trycklås.

Den minsta längden/ S1__M;,, (bygghöjden i figur 2) på slangventilen i förhållandet till slangventilens diameter/SD ligger i intervallet; 2*SD < SL_M¿,, <5 *SD.

Med en slangventil som i utgångsläge (ingen tryckskillnad utvändigt och invändigt) har en innerdiarneter på drygt 10 centimeter så är den totala längden på slangen i monterat tillstånd cirka 30-40 centimeter. 10 15 20 25 30 531 279 För att slangventilen skall kunna regleras så finns företrädesvis minst en anslutning 143a/143b utvändigt om slangen 142 till en reglerbar tryckkälla. Exempelvis kan an- slutning 143a anslutas mot atmosfär och anslutning 143b mot samma tryck som råder i det trycksatta filtret. Genom att öppna förbindelsen i anslutningen 143a eller 143b kan slangen utvändigt trycksättas till samma nivå som råder invändigt i slangen, eller anslu- tas till ett lägre tryck lämpligen atmosfärstryck.

Som alternativ kan slangen istället för till atmosfär anslutas till ett reducerat övertryck relativt trycket i filtret 1. l figur 1 visas schematiskt hur regleringen kan utföras med endast en anslutning, och istället använda en reglerventil 21 vilken ansluter slangens utsida mot samma tryck som råder i filtret eller till atmosfären/ATM. I figur 1 är slangens utsida ansluten till samma tryck som råder i filtret, varför slangventilen har samma tryck invändigt som utvändigt om slangen 142 och intar en form eller utgångsläge som visas i figur 2. Detta medför att slangen har sin minsta diameter och håller mesa pelaren som utbildas i slangventilen. Så fort som slangventilen ansluts till ett lägre tryck, här mot atmosfären, så ökar tryck- differansen mellan slangens in- och utsida så att slangen vidgas och släpper taget om mesa pelaren. Släppningen av slangventilen sker företrädesvis synkront med läget på slussmataren 13 så att en släppning aktiveras när en tom ficka på slussmataren nästa är helt exponerad för den ovanliggande mesa pelaren. Altemativet är att slangventilen hålles pulserande så att den släpper med högre frekvens än frekvensen på slussmatar- fickomas exponeringl Med synkroniserad drift kan slussmatarens väggar undvika att slå i en kontinuerligt fal- lande mesa pelare och effektbehovet för slussmatarens drift samt slitaget reduceras.

Då det mesta av tryckfallet tas över den i slangventilen etablerade mesa pelaren så be- höver slussmataren 13 inte konstrueras med litet spel mellan slussmatarhuset och ving- arna på slussmataren. Spelet i slussmataren kan hållas så stort som upp till 2-10 milli- meter. Eventuellt kan även slussmataren förses med spolluft för tömning av kammare i nedre läget.

I figur l visas schematiskt styrsystemets uppbyggnad, där en styrenhet 20 via signalled- ning A detekterar slussmatarens position genom att företrädesvis på konventionellt sätt detektera pulser från en pulsgivare anordnad på motoms M2's motoraxel. Styrenheten 10 15 20 sailzvs 20 aktiverar därefter reglerventilen 21 via signalledning B så att den intar ett av två lä- gen, antingen så att slangventilen ansluts till samma övertryck som råder i filtret 1 eller ansluts mot ett lägre tryck såsom atmosfärstryck. Styrenheten 20 detekterar även nivån i slangventilen via signalledning C för att sedan styra varvtalet på slussmataren via signal- ledningen D så att en minsta nivå kan bíbehållas i slangventilen.

Vid provning av en prototyp utmatare med en slangventil som har en innerdiameter på 112 mm och med 8mm tjock slangvägg så har man kunna implementera en töjníng (släppning) av slangventilen som motsvarar en diameterökning på 6 och 11 mm vid en reglerad tryckskillnad på 0,8 respektive 1,2 bar. Vid ett applicerat övertryck i filtret på cirka 1,5 bar så kunde en diameterökning på 14-28 mm etableras. Således erhålls en reglerfirnktion vid etablerad drifi där slangventilen företrädesvis undergår en kontrolle- rad mindre diameterändring i intervallet 5-10 %, men där så stor diameterökning som 25 % kan erhållas om så skulle erfordras.

För att minimera tryckförluster (läckflöde) över slangventilen så kan man hålla tryck- differansen, och sålunda diameterökningen på slangen 142, så låg som möjligt. Utprov- ning i prototypen visade att en tryckdifferans på 0,7 bar, vilket gav en diameterökning på 6mm, var fullt tillräcklig. Vid dessa förhållanden kunde man hålla läckflödet av fri luft nere i nivån på 3-4 ms/h.

Frekvensen på släppningen var i prototypen 8-36 ggr per minut och en flödeshastighet på 1-3 cm/s etablerades genom utmataren. Cellmataren som hade en total volym på 3 liter med 5 celler drevs med ett varvtal på 2,3-9 rpm.

Claims (4)

10 15 20 25 531 279 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för reglering av en vertikalt anordnad slangventil där slangventilen an- vänds i samband med utmatning av fingranulerat material, företrädesvis torr mesa som håller en torrhalt på 65-90%, från en första trycksatt zon till en andra zon med lägre tryck, där slangventilen innefattar ett inlopp i sin övre del och ett utlopp i sin undre del och en flexibel slang anordnad i slangventilen som är minst 2 gånger längre än slangdi- ametern och där slangen i slangventilen ligger i en trycksättningskammare känneteck- nat av att slangventilen håller en pelare med fin-granulerat material i slangventilen un- der det att ett tryck etableras utvändigt slangventilen i trycksättningskainrnaren på en nivå som ligger +/- 10 % av trycket invändigt slangventilen, och när ñngranulerat mate- rial skall matas ut frän slangventilen reduceras trycket utvändigt slangventilen, varige- nom en diameterökning i slangventilen etableras, varpå pelaren med fingranulerat mate- rial som hålles i slangventilen släpper från slangventilen och bibringas en rörelse nedåt i slangventilen.

2. Förfarande enligt krav l kännetecknat av att vid tryckreduktionen etableras en dia- meterökning i slangventilen på minst 5-10% eller minst 4-6 inillimeter.

3. Förfarande enligt krav 2 kännetecknat av att trycket utvändigt slangventilen vid släppning av pelaren med fingranulerat material reduceras i storleksordningen 0,2-2 bar.

4. Förfarande enligt krav 3 där slangen i slangventilen är fast inspänd i sina ändar till omgivande trycksättningskammare kännetecknat av att slangventilen diameter ex- panderas genom tiyckreduktionen likfonnigt över slangens längd mellan slangens infästningspunkter.