SE531286C2 - Slangventil för utmatning av fingranuleratmaterial - Google Patents

Description

20 25 30 53'l 286 Motsvarande lösning med lagringstank och mekanisk blandare visas i US5.15 l .176. 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 däri 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 efter kausticeringkärlet. Mesan lagras här i en speciell mel- lanlagringssilo som är utformad så att man kan mata mesan i torr fonn 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 avskiljning från mesabemängd vätskeblandning hanteras i upp- slarnrnad 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 medför 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 ofta 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- ríngen om mesaugen inte är likfonnigt fylld genom sin utsträckning. Normalt parerar man en störning 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 värmebelastriing. 10 15 20 25 30 531 286 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. Företrädesvis 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 fingranulerade materialet hålls som en sammanhållen pelare bildas ett fungerande trycklås för att säker- ställa att den trycksatta processen kan bibehålla arbetstrycket med minimala läckiörlus- 1161' gCIIOIII Utmallnllïgeïl.

Syftet med uppfinningen i form av slangventilens konstruktiva utformning är att erhålla att utmatningssystem för fingranulerat material från en trycksatt process där; 0 Trycktörluster genom utmatningen rninimeras 0 Tendenser till bryggbildning (propparj 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 mesan till mesaugnen via slangventílen.

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

KORT FIGURBESKRIVNING Fig. 1 visar principiellt ett uppfinningsenligt system; Fig.2 visar den uppfinningsenliga slangventilen. 10 15 20 25 30 531 285 DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I figur 1 visas ett system med ett trycksatt skivfilter 1 till vilket matas en uppslamntad 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 filterskivomas ytor. Etablering av tryckskillnaden skapas med en pump 9 vilken suger från vätsketankens gasfas och trycksätter skivorna via ledningen ll. Den etablerade tryckskillnaden över skivomas filterduk ligger i storleksordningen 1-1,5 bar.

I det fallet som filtret är en mesatvätt så utgörvätskan 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 filterskivorna 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 skivornas filterytor att det bildas en filterkaka på ski- voma som då bildar en fiñrbeläggning(precoat) på filterduken som ger förbättrad filtre- ringseffekt. Denna törbeläggning kan regenereras vid givna tidpunkter genom att djup- rengöra ett spår på filterkakan ända in mot filterduken med en högtryckssprits. En del av filterkakans tj ocklek kan även regenereras genom att kniven går in mot filterskivan och reducerar filterkakans tjocklek till ett minimum och där kniven sedan återgår till ur- sprungligt läge. På detta sätt kan en skiva i taget få en partiell regenerering av förbe- läggningen.

Ett annat altemativ 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 efter 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 samlingsrör-et 6. Pluggbrytaren skall fin- fórdela eventuella klumpar eller pluggar och därmed säkerställa matning till stupet. 10 15 20 25 30 531 286 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 uppfinningsenlig slang- ventil 14 (vilken närmare visas i figur 2) samt en slussmatare 13. Slussmataren säker- ställer att en viss minst höjd av mesa etableras i slangventilen. Den tätpackade mesa pelaren med fingranulerat material som etableras i slangventilen medför ett betydande tryckfall, och utnyttjas 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 hålla en tryckdifferens på 1-1,5 bar. Den nödvändiga pelarhöjden för etablering av ett trycklås är en funktion av stupets diameter, varvid nödvändig pelarhöjd ökar proportionellt mot stupets diameter, där den nödvändiga pelarhöj den är minst 2 * diametem.

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 rtmt 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 fungera 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 30 531 285 Den uppfinningsenliga slangventilen 14 beskrivs närmare med stöd i figur 2 där denna visas i detalj. Slangventilen 14 sitter anordnad mellan den första transportskruvens utlopp och slussmataren 13 via ett övre respektive undre flänsfórband l40a/140b.

Lämpligen är en röradapter 146 inskjuten i slangventilen 14, där röradapterns 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 funktion på slangventilen så bör den monteras så att den får en axiell drag-törspäxming. På detta sätt får slangventilen en timglasformad midjebildnjng.

Den flexibla innerslangen 142 spänns in i slangventilens hus 141 med hjälp av en övre klämring 144a och en undre klämring l44b, under det att innerslangen utsätts för 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 kammare 145 i form 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 diametem 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 törspärming erhålles ett utgångsläge där slangen etablerar den svaga tim- glasfonnen 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 fórspänningen koncentriskt och likformigt över hela sin längd mellan inläst- ningarna utan risk tör att slangen 142 utsätts för lokala deformationer.

Slangventilen har lämpligen en bygghöjd som väl överstiger slangventilens innerdiame- ter, då slangventilen skall hålla en pelare med fingranulerat material som samtidigt bil- dar ett trycklås. i Den minsta längden/SLMÜ, (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 innerdiameter på drygt 10 centimeter så är den totala längden på slangen i monterat tillstånd cirka 30-40 centimeter. 10 15 20 25 30 531 E86 För att slangventilen skall kunna regleras så finns minst en anslutning l43a/l43b utvän- digt om slangen 142 till en reglerbar tryckkälla. Exempelvis kan anslutning l43a anslu- tas mot atmosfär och anslutning l43b mot samma tryck som råder i det trycksatta filtret.

Genom att öppna förbindelsen i anslutningen l43a eller 143b kan slangen utvändigt trycksättas till samma nivå som råder invändigt i slangen, eller anslutas till ett lägre tryck lämpligen atmosfärstryck.

Som alternativ kan slangen istället för till atmosfär anslutas till ett reducerat övertryck relativt trycket i filtret 1.

I 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. Alternativet är att slangventilen hålles pulserande så att den släpper med högre frekvens än frekvensen på slussmatar- fickornas exponering.

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 1 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 motorns M2's motoraxel. Styrenheten 10 15 20 531 286 20 aktiverar därefter reglerventilen 21 via signalledning B så att den intar ett av två lå- gen, antingen så att slangventilen ansluts till samma övertryck som råder i filtret 1 eller ansluts mot ett lägre tryck såsom atmoståtstryck. 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 bibehållas i slangventilen.

Vid provning av en prototyp utmatare med en slangventil som har en innerdiameter på 1 12 mm och med Smrn tjock slangvägg så. har man kunna implementera en töjning (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 reglerfiinktion vid etablerad drift 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 tryckfórluster (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 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 m3/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 (3)

10 15 20 25 531 285 PATENTKRAV

1. Slangventil för utmatning av fingranulerat material, företrädesvis torr mesa som håller en torrhalt på 65-90%, där slangventilen innefattar ett elastiskt inner rör anordnat inuti en tryckkammare som omger det elastiska inner röret, kännetecknad av a) att det elastiska inner röret har en minsta längd SL_M;,, som förhåller sig till det elastiska inner rörets diameter SD såsom; 2 * SD < Sum.. < 5 * Sn; Samt b) att det elastiska inner röret är fast anordnat i sina ändar i tryckkammaren under axiell drag-törspänning mellan två törankringsorgan i tryckkammarens ändar, där det elastiska inner röret i obelastat och icke monterat tillstånd är 340% kor- tare än längden på det elastiska innerröret i monterat tillstånd, varpå det elastiska inner röret erhåller en timglasforrnad midjebildníng samt c) att tryckkammaren är via anslutningar (143a/143b) ansluten till en regleranord- ning vilken kan reglera trycket i tryckkammaren från ett forsta tryck som är vä- sentligen lika med det tryck som är etablerat inuti det elastiska innerröret till ett andra tryck som är lägre än det tryck som är etablerat inuti det elastiska innerrö- ret.

2. Slangventil enligt krav l, kännetecknat av att fórankringsorganen i varsin ände på slangventilen är utformade som två spännringar (l44a/144b) som spänner ut det flexibla innerröret mot tryckkanirnarens väggar.

3. Slangventil enligt krav 2, kännetecknat av att det flexibla innerröret är tillverkat av naturgummi eller annat liknande elastiskt material.