BRPI0410916B1 - método para determinar partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel, conjunto de tela e conjunto monitor de contaminantes para determinação de partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel - Google Patents

Abstract

"método para determinar partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel, conjunto de tela e conjunto monitor de contaminantes para determinação de partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel". um método e sistema para determinar a presença de partículas contaminantes superdimensionadas em uma pasta aquosa de fabricar papel emprega um conjunto de tela-filtro tendo um alojamento de tela com uma tela montada no seu interior, e orifícios para introdução de pasta aquosa e de fluidos de enxágüe e lavagem por descarga e para extração de pasta aquosa filtrada, o alojamento de tela é desprovido de orifício designado para a única finalidade de remover partículas contaminantes acumuladas do alojamento de tela; em vez do orifício empregado para introdução de pasta aquosa e que também pode é empregado para introdução de fluido de enxágüe no alojamento, é empregado com o orifício de lavagem por descarga para remoção de partículas contaminantes.

Description

“MÉTODO PARA DETERMINAR PARTÍCULAS CONTAMINANTES EM UMA PASTA AQUOSA DE FABRICAÇÃO DE PAPEL, CONJUNTO DE TELA E CONJUNTO MONITOR DE CONTAMINANTES PARA DETERMINAÇÃO DE PARTÍCULAS CONTAMINANTES EM UMA PASTA AQUOSA DE FABRICAÇÃO DE PAPEL” A presente invenção refere-se à detecção de contaminantes na pasta de papel, e mais especialmente a um método e dispositivo para detectar e separar partículas contaminantes superdimensionadas de pasta virgem e pasta reciclada. A invenção trata também de um método e aparelho para separar os contaminantes da pasta e isolar os contaminantes superdimensionados.

TÉCNICA ANTERIOR

Telas de pressão são comumente usadas na Indústria de Pasta e Papel para separar contaminantes superdimensionados da fibra de pasta boa.

Uma tela de pressão industrial básica consiste em um alojamento equipado com um orifício de alimentação de pasta, abertura para a parte aceita e abertura para a parte refugada. No interior do alojamento, um cilindro de tela, também designado de uma placa filtrante, é projetado para permitir que a fibra boa passe através das pequenas aberturas porém ao mesmo tempo previne que contaminantes superdimensionados atravessem. Estes materiais superdimensionados permanecem no lado de alimentação do cilindro de tela e se propagam ao longo de sua extensão, até egressarem do alojamento através do orifício de rejeição. O material aceito, material que passou através do cilindro de tela, egressa do alojamento através do orifício para material aceito. Usualmente um rotor é usado para gerar pulsações de pressão que previnem a obstrução das aberturas da placa filtrante.

Citadas abaixo são algumas das patentes US mais atuais que se reportam aos ditos dispositivos de tela filtro. 1) US 5 624 558 de abril de 1997 “Method and Apparatus for Screening a Fibre Suspension ”, Frank Aaltonen, Frey Frejborg 2) US 5 255 788 de outubro de 1993 “Pressure Sorter”, Reimund Rienecker, Peter Schweiss & Theodore Bahr. 3) US 5 232 552 de agosto de 1993 ‘‘Screening Device”, N.Jorgen, Alf I. Landstrom. 4) US 5 186 332 de fevereiro de 1993 “Paper stock screening apparatus having heavy rejects trap Derald Hatten, Joseph Constiner & David Suica.

Abaixo se segue um número de patentes relacionadas com tela filtro “atípicas”. 5) USS 5 518 584 de maio de 1996 “Device for detecting foreign matter in pulp suspension ” Yoshihiko Aikawa. 6) Ca 2106211 de setembro de 1999 “Method of detecting foreign matter in pulp suspension and device for detecting the same” Yoshihiko Aikawa (o mesmo da patente US 5 518 584 acima) 7) US 5 542 542 de agosto de 1996 “System for detecting contamínants ” John Hoffinann, Robert Gooding, Normal Roberts & Robert Hart (PAPRICAN é o cessionário) 8) Ca 2 205 542 de maio de 2002 “System for detecting contaminants ” John Hoffmann, Norman Roberts & Robert Hart (PAPRICAN é o cessionário) (os mesmos da patente US 5 542 542 acima) 9) US 4 222 863 de setembro de 1980 “Screening Apparatus and Method” Douglas Young 10) US 5 407 538 de abril de 1995 “Device for Separating a Mixture of paper pulp and contaminants ” Jean Lamort Um número de dispositivos patenteados não utilizam um dispositivo de tela filtro para separar contaminantes. Algumas patentes de interesse nesta categoria incluem: 11) US 4 758 308 de julho de 1988 “System for monitoring contaminants with a detector in a papel pulp screen ” Wayne Carr 12) US 5 733 413 de março de 1998 “Method for removing contaminants from aqueous paperpulp ” J. Alan Lawson.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção busca oferecer um método para determinar a presença partículas contaminantes em uma pasta aquosa para fabricação de papel.

Outrossim, a presente invenção busca apresentar um conjunto depurador para aplicação em um método deste tipo.

De acordo com um aspecto da invenção, é apresentado um método para determinar a presença de partículas contaminantes em uma pasta aquosa para fabricação de papel.que compreende: a) proporcionar um conjunto depurador consistindo em uma tela-fíltro apoiada em um alojamento, o alojamento tendo primeira e segunda zonas separadas pela dita tela-fíltro, uma primeira abertura no alojamento comunicante com a dita primeira zona, e uma segunda abertura no alojamento comunicante com a dita segunda zona; b) alimentar uma pasta aquosa para fabricação de papel ao interior da dita primeira zona através da primeira abertura, ao longo de um primeiro trajeto de vazão na dita primeira zona, e através da tela-fíltro para administrar um fluxo de uma suspensão aquosa filtrada de fibras de pasta à dita segunda zona enquanto retendo as partículas contaminantes presentes na pasta aquosa, na dita primeira zona; c) extraindo a suspensão filtrada através do segundo orifício da dita segunda zona. d) descontinuar as etapas (b) e (c), alimentando um fluido de enxaguar ao interior da primeira zona para arrastar fibras de pasta residual na dita primeira zona, e lavando a jato as fibras através da tela filtro como uma suspensão de fibras lavada e extraindo a suspensão de fibras lavadas através do dito segundo orifício da dita segunda zona, enquanto retendo as partículas contaminadas na dita primeira zona. e) descontinuar a etapa (d), alimentando um fluido de limpeza por descarga ao interior da dita primeira zona para arrastar as partículas contaminantes acumuladas na dita primeira zona, e escoando as partículas arrastadas para fora da primeira zona através do dito primeiro orifício; e f) recuperar as partículas contaminantes da dita dispersão.

De acordo com outro aspecto da invenção, é apresentado um conjunto de tela filtro para uso no determinar partículas em uma pasta aquosa de fabricação de papel, que compreende: i) um alojamento de tela-filtro; ii) uma tela-filtro montada no interior do alojamento, e primeira e segunda zonas no dito alojamento definidas entre o alojamento e a tela-filtro, de tal maneira que a dita primeira zona define uma zona a montante e a dita segunda zona define uma zona a jusante, em relação à dita tela-filtro, em uma modalidade de operação de separação de contaminantes do dito conjunto de tela-filtro; iii) um primeiro orifício no alojamento comunicante com a dita primeira zona, e uma segunda zona no alojamento comunicante com a dita segunda zona; o dito primeiro orifício sendo um orifício de alimentação para administração de pasta aquosa de fabricação de papel ao interior do alojamento durante uma modalidade de operação de separação de contaminantes do conjunto de tela-filtro, e o primeiro orifício sendo um orifício de descarga para a remoção de partículas contaminantes separadas do alojamento em uma modalidade de operação de amostragem de contaminantes do dito conjunto de tela-filtro.

De acordo com ainda outro aspecto da invenção, é apresentado um conjunto monitor de contaminantes para determinação de partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel que compreende (a) um conjunto de tela-filtro da invenção; e (b) uma primeira linha de fluxo controlada por válvula comunicante com o dito primeiro orifício, a primeira linha de fluxo tendo primeira e segunda ramificações controlada por válvula comunicante com a mesma, a dita primeira linha de ramificação comunicante com uma fonte de pasta aquosa durante a modalidade de operação de separação de contaminação do conjunto de tela-filtro, e a segunda linha de ramificação comunicante com um dispositivo coletor de partículas contaminantes durante a modalidade de operação de amostragem de contaminantes do conjunto de tela-filtro.

De acordo com ainda outro aspecto da invenção, é apresentado um conjunto de tela filtro para filtrar partículas contaminantes de uma pasta aquosa de fabricar papel que compreende i) um alojamento de tela-filtro; ii) uma tela-filtro montada no interior do alojamento de tela filtro; a tela-filtro sendo eficaz para filtrar partículas contaminantes de uma pasta aquosa de fabricar papel passando através da tela filtro; iii) um primeiro orifício no dito alojamento, o primeiro orifício sendo o orifício exclusivo para alimentação da pasta aquosa ao interior do alojamento para passagem através da dita tela-filtro; iv) um segundo orifício no dito alojamento para extração de pasta depurada do alojamento; e v) um terceiro orifício no alojamento para fluxo de fluido de enxaguar e de lavagem por descarga para o interior do alojamento; referido primeiro orifício sendo o único orifício para remoção de partículas contaminantes filtradas da pasta aquosa.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS A figura 1 ilustra de forma esquemática um Sistema de Monitoração de Traços Contaminantes da invenção; A figura 2 é uma seção transversal vertical de um conjunto de tela-filtro para uso no sistema da figura 1; e A figura 3 é uma seção transversal horizontal do conjunto de tela-filtro da figura 2.

LISTAGEM DE PARTES NOS DESENHOS 1 - Linha de água fresca 2 - Primeira válvula de 3-vias 3 - Linha conectando a primeira e segunda válvula de três vias 4 - Linha conectando a segunda válvula de três vias com o alojamento de tela-filtro 5 - Segunda válvula de 3-vias 6 - Linha de amostra de alimentação - administra pasta proveniente da usina à segunda válvula de três-vias 7 - Conjunto de tela-filtro 8 - Linha de aceitação de tela-filtro conectando o alojamento com a válvula de duas vias 9 - Válvula de 2-vias para linha de aceitação da tela-filtro 10 - Linha de aceitação de tela-filtro, retoma pasta filtrada limpa de volta ao método de moagem de pasta 11 - Linha de água fresca da válvula de 2-vias para o alojamento de tela-filtro (alimentando os orifícios de lavagem radial) 12 - Válvula de duas vias para linha de água fresca 13 - Linha de água fresca 14 - Linha ligando a primeira válvula de 3-vias com um copo coletor de amostra 15 - Copo coletor de amostra com fundo de malha de arame 16 - Linha de drenagem para copo coletor de amostra 17 - Linha de água fresca da válvula de 2-vias para o alojamento de tela-filtro. 18 - Válvula de 2-vias para linha de água fresca 19 - Linha de água fresca 20 - Sistema de Monitoração de Traços de Contaminante 100 - alojamento de tela-filtro 109 - filtro de malha de arame 70 a 100 afixado ao fundo do copo coletor de amostra 110 - Tampo de rotor - estreita tolerância ao alojamento oferece proteção para tela-filtro 111 - Alojamento retentor de tela-filtro 112 - Foil do rotor - produz pulsações que previnem a obstrução das fendas do cilindro de tela-filtro 113 - Rotor da tela-filtro 114 - Cavidade base do rotor - uma área para a acumulação de contaminantes 115 - Orifícios de lavagem de ventilação radial inclinados -dirigidos na cavidade base do rotor 116 - Cilindro da tela-filtro - permite a passagem das fibras de pasta para retém contaminantes superdimensionados 117 - Orifício de água fresca 118 - Orifício de alimentação/tubeira, construção de entrada tangencial - acelera a pasta quando esta ingressa na tela-filtro 119 - Eixo de rotor de tela-filtro 120 - Câmara de filtragem primária 121 - Parede de alojamento de tela filtro circular - da câmara de filtragem primária 122 - Abertura anular estreita -entre tampa de rotor e alojamento retentor de placa filtro 123 - Zona de filtragem - área entre rotor de tela-filtro e cilindro de tela fendido 124 - Orifício de aceitação - após pasta passar através do cilindro de tela ingressa nesta câmara 125 - Diâmetro inter 200 - Primeira zona (200) 202 - Trajeto de fluxo 204 - Segunda zona DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO COM REFERÊNCIA AOS DESENHOS

Com referência adicional à fig. 1, um Sistema de Monitoração de Traços Contaminantes 20 da invenção tem. um. conjunto de telas-filtro 7, uma linha 4 para introdução de pasta aquosa e para remoção de partículas contaminantes acumuladas da pasta; uma linha de aceitação de tela-filtro 8 para extração de pasta filtrada do conjunto de tela-filtro 7, linhas de água fresca 11 e 17 para alimentar água de enxágue ao conjunto de tela-filtro 7 c um copo coletor de amostra com fundo de malha de arma 15 recolher partículas contaminantes removidas da tela-filtro 7 pelas linhas 4, 3 e 14, Uma linha de amostra de alimentação 6 e uma linha conectora 7 comunicam-se com uma segunda válvula de 3-vias 5.

Uma primeira válvula de 3-vias 2 conecta a linha 3» independentemente, com as linhas 1 e .14,A linha 3 conecta-se eont a primeira válvula de 3-vias 2 e a linha 14 comunica-se com o copo de amostragem 15. O corpo de amostra 15 tem urna tela de ararne 109 e uma linha de drenagem 1 ó, A linha de tela de aceitação 8 conecta-se com uma linha de tela de aceitação 10 através de uma válvula de 2-vias 9. A linha de tela de aceitação 10 retoma a pasta filtrada limpa de volta ao método de moagem ou para outro sítio desejado.

Finalmente a linha d’água 11 comunica-se com a linha d’água fresca 13 através da válvula de 2 vias 12. A linha d’água fresca 13 conecta-se com uma fonte de água fresca para enxaguamento e lavagem por descarga durante as modalidades de operação de Enxágüe e Amostragem.

Uma linha de água fresca 17 conecta-se com a linha de água fresca 19 através da válvula de 2 vias 18 para administração de água de enxágüe e lavagem por descarga durante as modalidades de operação de Enxágüe e Amostragem.

Com referência adicional às figs. 2 e 3, o conjunto de tela filtro 7 é mostrado em maior detalhe. O conjunto de tela-filtro 7 tem um alojamento de tela 100 no qual uma tela cilíndrica 116 é montada em um alojamento retentor de tela 111.

Um rotor de tela 113 montado sobre um eixo de rotor de tela 119 se estende no sentido central do diâmetro interno 125 da tela cilíndrica 116.

Um par de lâminas de rotor 112 é disposto no sentido radial do rotor de tela 112. O rotor 113 tem um tampo de rotor superior 110 que, juntamente com o alojamento de retenção 111, define uma estreita abertura anular 122 para o diâmetro interno 125.

No diâmetro interno 125, é definida uma zona de filtragem 123 entre o rotor de tela 113 e a tela cilíndrica 116.

Uma cavidade na base de rotor 114 é disposta abaixo do rotor de tela 113. A tela cilíndrica 116 tem aberturas, de preferência na forma de fendas estreitas, que permitem a passagem de fibras da pasta porém previnem a passagem de partículas contaminantes superdimensionadas. O conjunto de tela 7 inclui um orifício de aceitação 124 que se comunica com a linha 8 da fig. 1 e aberturas de lavagem de ventilação radial inclinadas 115 que se comunicam com a linha 11 da fig. 1. O alojamento 100 tem uma câmara primária 120 que, juntamente com a zona de filtragem 123, forma uma primeira zona 200 de conjunto de tela 7. A primeira zona 200 é essencialmente uma zona a montante do conjunto 7 em relação à tela 116, durante uma modalidade de operação de Separação em que as partículas contaminantes são separadas e filtradas da pasta aquosa e uma pasta aquosa limpa ou filtrada é extraída do conjunto de tela 7. A cavidade base de rotor 114 também forma parte da primeira zona 200.

Um trajeto de fluxo 202 é definido entre a tela cilíndrica 116 e o alojamento retentor de tela 111 e está assim a jusante da tela 116 durante a modalidade de operação de Separação supramencionada. A fig. 1 assim descreve o sistema de canalização associado com o conjunto de tela 7. O conjunto de tela 7 é operado em três modalidades distintas; Separação, Enxaguamento e Amostragem.

Na modalidade de Separação, uma amostra de pasta é continuamente extraída de tubo de estoque principal da usina. Esta pasta é canalizada para o interior da linha de alimentação de amostra 6, através da segunda válvula de três vias 5, para o interior da linha 4, que fornece a pasta ao interior do conjunto de tela filtro 7. Linha 8, a válvula 9 e a linha 10 são abertas para permitir que a pasta filtrada limpa seja retomada ao método de moagem. Em uma modalidade de Separação típica, a válvula 12 e a válvula 18 estão na posição fechada e nenhuma água de diluição/enxágüe está correndo nas linhas 11, 13, 17 e 19.

Na modalidade de Enxágüe, a linha 6 é fechada pela segunda válvula de 3-vias 5 e a linha 3 está aberta. A linha 1 é aberta pela primeira válvula de 3 vias, permitindo a passagem de água fresca proveniente da linha 1, através da primeira válvula 2, para o interior da linha 3, para fora da segunda válvula de 3 vias 5 e para o interior da linha 4. A água passa então através da linha 4 e é administrada ao lado do conjunto de tela filtro 7. Ao mesmo tempo água está também circulando na linha 13 através da válvula 12 para o interior da linha 11 e para o interior do orifício de lavagem de ventilação radial inclinados 115 localizados sob o rotor de tela 113. Também a válvula 18 é parcialmente aberta permitindo a passagem de água fresca através das linhas 19, 17 e para o interior do orifício de água fresca da tela 117. A linha 8, válvula 9 e linha 10 estão abertas para permitir que a água de enxágüe contendo fibras de pasta lavada proveniente da tela filtro 116, e superfícies expostas da primeira zona 200 no trajeto de fluxo 202, fluam através da tela filtro 116 como uma pasta filtrada limpa e água e egressem através da segunda zona 204 e orifício de aceitação 124 para ser retomada ao método de moagem.

Durante a modalidade de Enxágüe, partículas contaminantes na primeira zona 200 são retidas na primeira zona 200. A modalidade de amostragem é a modalidade final de operação. Aqui a válvula de 3 vias 5 é posicionada para permitir que os contaminantes superdimensionados recolhidos sejam descarregados do conjunto de tela filtro 7 no interior da linha 4, através da válvula 5, para o interior da linha 3, através da válvula 2, para o interior da linha 14 e depositadas no copo coletor com fundo de malha de tela 15. Durante o método de lavagem por descarga, a linha 8 é fechada pela válvula 9, a válvula 18 é parcialmente aberta permitindo a passagem de água de lavagem por descarga para o interior da linha 17, através do orifício de água fresca 117 e para o interior do topo do conjunto de tela filtro 7. A válvula 12 é aberta permitindo que água de lavagem por descarga limpa passe através da linha 11 para o interior dos orifícios de lavagem de ventilação radialmente inclinados 115 sob a cavidade base de rotor 114. Este fluxo ascendente é necessário para limpar o conjunto de tela filtro 7 de todos os contaminantes recolhidos. A fig. 2 é uma vista em seção transversal vertical em escala do conjunto de tela TCMS 7. A fig. 3 é uma vista em seção transversal horizontal em escala da câmara de filtragem primária 120 do conjunto de tela TCMS 7 com o alojamento retentor de tela 111 removido para maior clareza.

Na modalidade de Separação, a pasta semifluida ingressa no alojamento de tela através do orifício de alimentação ou tubeira 118. Quando a pasta passa através do orifício de alimentação 118, sua velocidade é aumentada. O orifício de alimentação 118 introduz a pasta na câmara de filtração primária 120 em uma orientação tangencial. O orifício de alimentação tangencial 118 egressando no interior de um alojamento circular produz um efeito centrífugo que causa os contaminantes pesados na pasta de alimentação a entrarem em órbita sobre ou próximo à superfície de parede externa 121 do alojamento de tela-filtro 100. Contaminantes mais leves ou menores são conduzidos para a abertura anular 122 localizada na base do tampo de rotor 110 pelo fluxo de pasta no trajeto de fluxo 202. O tampo de rotor 110 e alojamento retentor de tela 111 produzem uma abertura anular muito estreita 122 que permite toda fibra de paste a entrar porém previne o ingresso de grandes contaminantes na zona de tela altamente turbulenta 123. Se contaminantes duros penetrarem no interior da zona de filtração 123, estes materiais serão pequenos o bastante para não lesar o cilindro de tela finamente fendido sensível 116. Quando nova pasta ingressa na zona de filtração 123, estes contaminantes terão o seu ingresso dirigido no sentido do cilindro de tela 116 e serão recolhida sob o rotor de tela 113 na cavidade base de rotor 114.

Após as fibras de pasta passarem pela estreita abertura anular 122, elas são livres para fluir através do cilindro de tela fendido 116, para fora do orifício de aceitação 124 e de volta à corrente de método de moagem através da linha 8 da figura 1. Um rotor 113 equipado com dois hidrofólios 112 produz pulsações de pressão que previnem que as fendas do cilindro de tela 116 venham a ser obstruídas com a fibra de pasta. Na modalidade de separação, o rotor 113 é somente girado numa direção, anti-horária. Orifícios para água fresca 115 e 117 são tipicamente mantidos fechados durante esta modalidade salvo se a consistência, teor de sólidos, da pasta de alimentação excederem de 1,5%, caso em que um ou ambos os orifícios podem ser ativados para diluir a pasta entrante.

Após a modalidade de separação ou período de teste ser terminado, o sistema 20 é comutado para a modalidade de enxágüe. O período de teste, ou o tempo em que o sistema está na modalidade de separação, é definido pelo moinho de pasta e é usualmente baseado sobre o nível de contaminação na pasta e/ou pela quantidade de amostras de contaminantes que a instalação está capacitada a processar. Ensaios de moagem de acordo com a invenção tiveram tempos de operação variáveis de 0,75 a 7 horas. Em geral, as instalações podem ter tempo de separação tão longo quanto de 12 ou r 24 horas. E improvável que qualquer instalação encontre utilidade em prolongar o tempo de separação além de 24 horas. A modalidade de enxágüe, que se segue diretamente após a modalidade de separação, tipicamente pode ser de 1 a 5 minutos, porém usualmente tem uma duração de somente 1,5 minuto. Na maioria dos casos isto dá tempo bastante para eliminar toda fibra residual. Se existir fibra de pasta remanescente na amostra de contaminante final então o tempo de enxágüe deve ser estendido em 1 a 2 minutos ou mais. A modalidade de amostra se segue diretamente após a modalidade de enxágüe. A modalidade de amostra tipicamente é de 1 a 5 minutos porém usualmente tem uma duração de cerca de dois minutos, após o qual o TCMS 20 é reconduzido à modalidade de separação ou paralisado.

Cada vez que uma modalidade de separação termina, uma modalidade de Enxágüe e de Amostra tem de se seguir de maneira a excluir os contaminantes do interior do Sistema 20. Isto significa que as freqüências das modalidades de Enxágüe e Amostras estão diretamente associadas com a freqüência da modalidade de Separação. A freqüência da modalidade de separação é determinada pelo operador.

Na modalidade de enxágüe, o fluxo da pasta para o orifício de alimentação 118 é descontinuado e água fresca é alimentada através do orifício de alimentação 118, ao interior do conjunto de tela 7. Ao mesmo tempo os orifícios de água fresca 115 e 117 também são ativados. Estes três fluxos de água fresca descarregam por lavagem qualquer fibra residual no interior da tela e cavidades de orifício, e a enxáguam através da tela 116 e para fora do orifício de aceitação 124. De modo a assegurar que nenhuma fibra seja retida sobre o rotor 113 ou qualquer parte do alojamento de tela 100, o rotor 113 é imobilizado e girado no sentido oposto, no sentido horário, por curtos períodos de tempo.

Uma vez que as fibras residuais tenham sido excluídas por lavagem na modalidade de enxágüe, a tela é comutada para a modalidade de Amostra. A válvula 9 (ver a fig. 1) é fechada descontinuando o fluxo de água fresca para fora do orifício de aceitação 124. Os orifícios de lavagem 115 e 117 continuam a fluir água fresca para o interior do alojamento de tela 100. O orifício de alimentação 118 é aberto e a água de lavagem dos outros orifícios conduz a totalidade do contaminantes superdimensionados recolhidos durante a modalidade de separação para fora através do orifício de alimentação 118, para o interior da linha 4, através da válvula 5, para o interior da linha 3, através da válvula 2, para o interior da linha 14 e para o interior do copo coletor 15 (ver a fig. 1). Mais uma vez o rotor 113 é imobilizado e girado na direção oposta, no sentido horário, por curtos períodos de tempo, para assegurar que nenhum material contaminante seja colhido sobre sua superfície ou alojamento de tela 100.

Após uma modalidade de Amostra ter sido completada os contaminantes recolhidos durante a última modalidade de separação estarão assentados no copo coletor com fundo de tela 15 do TCMS. O copo removido de sua base (localizada sobre o TCMS) e conduzido para o laboratório para inspeção. Em uma inspeção típica no laboratório, o copo coletor 15 é enxaguado sobre um papel filtro e colocado sob um microscópio para inspeção. Durante o método de inspeção o numero total de contaminantes em uma categoria dado é contado e registrado. Entre as categorias típicas se incluem: plásticos, metais, agregados, cavacos, cadeias de fibras, malhas, etc.

O registro de inspeção permite à usina monitorar os níveis de contaminantes nos seus produtos acabados e confere a ela uma oportunidade para redirecionar a produção fora de padrão para clientes menos sensíveis a contaminantes. Um aumento detectado em contaminantes também alerta a usina para problemas de método potenciais que podem de outro modo ter passado despercebidos. Utilizando o TCMS, as usinas terão o beneficio adicional de estarem capacitadas a monitorar facilmente variações em níveis de contaminação devido a modificações ou aperfeiçoamentos de método. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO O sistema TCMS (Sistema Monitor de Partículas Contaminantes) é semelhante a uma tela-filtro sob pressão industrial porém projetado sem um orifício de rejeição. Os contaminantes permanecem na tela até purgados do sistema após um procedimento de enxágüe completo. Os contaminantes são transferidos para um copo coletor virtualmente livres de fibra residual. Esta amostra livre de fibras permite a um técnico facilmente contar e analisar o material capturado. TCMS, o sistema da invenção, embora apresente algumas analogias em construção às telas-filtro sob pressão industriais, desempenha algumas funções diferentes e tem características especiais que as telas filtro industriais não apresentam. O texto a seguir concentra-se em apontar como o TCMS se distingue das telas do tipo industrial. Λ ' A primeira vista, um dos aspectos característicos mais significativos do TCMS é que não tem qualquer orifício de rejeição e condutos de rejeição associados. Todas as telas filtro sob pressão industriais necessitam algum tipo de orifício de rejeição para remover o material superdimensionado recolhido. Um orifício dessa natureza pode ser aberto continuamente ou de uma maneira periódica dependendo da estratégia de controle de tela filtro industrial. TCMS é projetado para recolher partículas contaminantes como plásticos, borracha, pedras/areia, e metais porém não para ser eficiente para recolher materiais mais comuns como cavacos. Utilizando uma velocidade de rotor agressiva da ordem de 3000 rpm ± 500 rpm, o ambiente da zona de filtração é bastante agressivo para fragmentar cavacos, de modo que eles usualmente não permanecem no sistema por qualquer período de tempo significativo. Após várias horas de filtração, as pequenas quantidades de partículas contaminantes recolhidas, tenderão a permanecer abaixo da base do rotor onde existe uma cavidade de retenção especialmente configurada. Após o período de teste concluído um conjunto radial de orifícios de enxágue de água fresca localizado abaixo da base do rotor é ativado para descarregar por lavagem os contaminantes da tela através do orifício de alimentação. Não retendo grande parte dos contaminantes comuns como cavacos e armazenando os contaminantes recolhidos sob o rotor, a tela filtro do TCMS não emprega um orifício de rejeição.

Outra razão para não projetar um orifício de rejeição era eliminar uma área onde a fibra poderia ser encarcerada. O TCMS funciona em três modalidades distintas; Separar, Enxaguar e Amostrar. Durante a modalidade Enxaguar todos os materiais infradimensionados, especialmente fibras de pasta, têm de ser completamente removidos por enxágue da tela filtro através do orifício de aceitação. Algo mais que poucas miligramas de fibra residual tomarão a análise da amostra de contaminante subseqüente muito difícil. Um orifício de rejeição se tomaria um sítio onde fibra pode ser retida durante a modalidade de enxágüe e se tomar desalojada durante a modalidade de Amostra, dessa forma contaminando a amostra de rejeição. E imperativo que a amostra de rejeição não seja contaminada com qualquer proporção de fibra da pasta.

Além de não ter orifício de rejeição o alojamento da tela TCMS foi projetado para minimizar a presença de esquinas.fissuras ou arestas onde a pasta podería ser aprisionada durante a modalidade de enxágüe e causar contaminação durante a modalidade de coleta de amostra. Um conjunto de válvulas do estilo defletor com duas ou três vias, permite a completa descarga de orifícios de alimentação como de aceitação, e condutos associados, durante a modalidade de enxágüe. Isto prepara as válvulas e condutos para transferência da amostra contaminante da tela para um copo coletor sem adicionar qualquer proporção de fibra de pasta residual.

As telas filtro industriais são tipicamente usadas para a remoção de contaminantes de pasta. Elas não são projetadas para apresentar estes contaminantes, livres de fibra a um copo coletor. O produzir uma amostra de contaminante virtualmente isenta de fibras é o aspecto característico mais importante do TCMS. Somente leva alguns miligramas de fibra residual para causar significativas dificuldades nas subseqüentes etapas de análise de contaminantes. Nenhuma das patentes precedentes aqui identificadas descrevem este aspecto característico. Não somente o rotor tem uma área de armazenamento de contaminantes incorporada, porém o topo do rotor, o tampo de rotor, protege o cilindro de tela delicado contra danos. A base do tampo de rotor e o topo do alojamento retentor do cilindro de tela formam uma abertura anular estreita que a fibra da pasta tem de atravessar para acessar o cilindro de tela. Essencialmente, esta abertura anular atua como uma etapa de pré-filtração grosseira, que previne contaminantes superdimensionados duros de exercerem uma ação abrasiva ou distorcerem as delicadas fendas no cilindro de tela e os hidrofólios montados sobre os lados do rotor. O rotor é operado em ambos os sentidos tanto para frente como no sentido inverso durante duas das três modalidades operacionais. Na modalidade de enxágüe o rotor é operado em ambas as direções para auxiliar a desalojar qualquer fibra que possa ser recolhida sobre o rotor ou a tela filtro. Na modalidade de amostra auxiliar a assegurar que todos contaminantes sejam descarregados por lavagem de sob o rotor e conduzidos para fora da zona de tela-filtro. Na modalidade de separação o rotor tem somente ser operado na direção “para frente” ou a tela se obstruirá muito rapidamente. À parte das telas-filtro industriais, existe outra classe de aparelhos de separação menores designados “telas-filtro de laboratório”. Três das mais populares destas telas-filtro incluem Valley Fiat Screen, Somerville Fractionator e o Pulmac Master Screen. Estas telas-filtro são projetadas para trabalhar com uma pequena massa de polpa,tipicamente 10 a 100 gramas, e depuram a amostra somente no tocante a contaminantes. Uma diferença significativa entre TCMS e estas telas-filtro reside na massa de pasta que podem processar. TCMS pode amostrar a produção de pasta da usina, até cinco toneladas métricas por dia. As telas filtro de laboratório, por outro lado, são operadas em uma modalidade intermitente, não em-linha, e não são práticas para processar grandes massas de pasta.

Por exemplo, para processar uma tonelada métrica de pasta Kraft branqueada através de uma tela-filtro Valley Fiat Screen com fendas de 0,152 mm a uma velocidade típica de aproximadamente 25 gramas OD de pasta/5,0 minutos e baseada sobre um dia de trabalho efetivo de 6 horas, levaria mais de um ano e meio para completar. De maneira similar, a nova unidade da Pulmac de alto rendimento de massa “Master-screen” levaria 278 dias para completar esta tarefa. Por outro lado, uma tonelada métrica de pasta alimentada através do TCMS a uma consistência de 1,0% levaria somente 8.3 horas para completar, e cerca da metade daquele tempo se a consistência é aumentada para 2,0%.

Mecanicamente os sistemas da Valley Fiat Screen e do Somerville Fractionator diferem completamente do TCMS. O Master Screen da Pulmac embora mais próximo em construção ao TCMS é ainda significativamente diferente. O Master Screen tem um orifício de rejeição, uma placa tela não cilíndrica, rotor de baixos pulsos, opera em uma modalidade descontínua e está limitada a uma amostra de 100 gramas por operação. O Sistema Monitor de Partículas Contaminantes ou T.C.M.S. é assim dispositivo projetado para recolher contaminantes que são considerados problemáticos nos métodos de fabricação de papel, revestimento e impressão. Contaminantes tais como fragmentos de metal, agregados (pequenos seixos ou fragmentos de rocha), e plásticos pesados e leves. Usualmente estes materiais existem em níveis de concentração muito baixo, da ordem de partes por bilhão, e assim são comumente designados de partículas contaminantes. Para medir ou quantificar a concentração destas partículas contaminantes, faz-se necessário processar muitas centenas de quilos de pasta. Salvo pelo TCMS, inexiste atualmente qualquer maneira prática de tratar uma amostra de pasta bastante grane para recolher estas partículas contaminantes com qualquer relevância estatística. O sistema emprega uma mini tela de pressão de construção reforçada com um pequeno cilindro de tela finamente fendido. O TCSM é projetado para continuamente amostrar uma produção de pasta resultante de passagem por tela-filtro, em forma de lama, e passar a mesma através da tela-filtro de mini pressão para separação de contaminação. Os materiais que são incapacitados de atravessar as aberturas de estreitas fendas permanecem em ou sobre a tela, até o término do período de teste. Terminado o teste, água fresca é usada primeiramente para lavar e remover qualquer fibra residual da tela e subseqüentemente descarregar partículas contaminantes no copo de amostra. Nenhum outro dispositivo em escala industrial ou em escala de laboratório pode filtrar tanta pasta enquanto, ao mesmo tempo, ser suscetível de proporcionar uma amostra de contaminante virtualmente livre de fibras. A lista abaixo condensa aspectos característicos chave que tomam o TCMS singular. 1) ausência de orifício de rejeição - o orifício de alimentação desempenha ambas as funções que eram previamente desempenhadas por dois orifícios separados; um orifício de alimentação e um orifício de rejeição. 2) O sistema de tela filtro opera em três modalidades distintas, modalidade de Separação, Enxágüe e de Amostra 3) A amostra contaminante é virtualmente livre de fibra de pasta - devido a um modo de enxágüe rigoroso. 4) Os contaminantes são depositados em um copo de amostra. 5) O sistema de tela filtro é projetado com um conjunto radial de orifícios para água fresca abaixo da base do rotor. 6) O rotor é construído com uma cavidade na base para auxiliar a conter e armazenar contaminantes. 7) O rotor é operado em ambas as direções para frente e inversa durante as modalidades de Enxágüe e de Amostra. 8) O tampo de rotor e alojamento produzem uma estreita abertura anular através da qual toda pasta tem de passar antes de ingressar na zona de separação por tela filtro. Isto protege a delicada placa de tela-filtro localizada na zona de separação contra abrasão e dano devido a contaminantes superdimensionados duros. A invenção se ocupa do determinar partículas contaminantes superdimensionadas. O termo ‘superdimensionado’ se refere a uma comparação de qualquer dimensão mínima de partícula contaminante com a largura das aberturas no cilindro de tela filtro. Uma partícula que é dita ser superdimensionada não pode passar através de qualquer das aberturas de tela não importa como a partícula esteja orientada. Por conseguinte, o cilindro de tela retém contaminantes superdimensionados porém permite contaminantes infradimensionados e outros materiais infradimensionados como fibras de pasta a passarem através do cilindro. Todos materiais superdimensionados são contaminantes porém materiais infradimensionados podem ser contaminantes ou eles podem ser materiais desejáveis como fibras.

As fibras de pasta típicas têm uma faixa de espessura mínima de 0,01 mm a 0,065mm. As larguras de abertura de fenda dos cilindros de tela no TCMS tipicamente variarão de 0,lmm aa 0,25mm. Estas medições indicam que não importa qual tipo de fibra de madeira é separado e qual abertura de fenda de cilindro de tela é selecionada, a fibra sempre estará capacitada a passar através da placa de tela. A dimensão de partículas contaminantes encontradas em uma pasta variarão de usina para usina.

As partículas contaminantes que não podem passar pela estreita abertura anular 122 têm de ter todas as dimensões maiores que a distância entre o tampo de rotor 110 e o alojamento retentor de tela 111. Na eventualidade de uma taxa de vazão de pasta mais alta através do TCMS ser requerida, a distância da abertura anular podería ser aumentada Reciprocamente, se uma taxa de vazão mais baixa é requerida ou um nível mais alto de proteção da tela filtro ser necessário então a distância da abertura anular poderia ser reduzida.

Partículas que atravessam a abertura anular 122 porém são retidas pelo cilindro de tela 116 necessitam ter uma ou mais dimensões dentro de uma gama dimensional maior que 0,15 mm e menor que a dimensão da abertura anular. Esta faixa é baseada sobre um cilindro de tela com abertura de fenda de 0,15 mm, no TCMS.

Partículas como fibras, ou partículas contaminantes com pelo menos uma dimensão inferior a 0,15 mm, passarão através do cilindro de tela e serão retomadas de volta ao método de moagem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. l. Método para determinar partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel consistindo de: a) proporcionar um conjunto de tela (7) compreendendo uma tela (116) suportada em um alojamento (100), dito alojamento tendo primeira e segunda zonas (200, 204) separadas pela dita tela (116); um primeiro orifício (118) no dito alojamento (100) comunicante com a dita primeira zona (200), e um segundo orifício (124) no dito alojamento (100) comunicante com a dita segunda zona (204); b) alimentar uma pasta aquosa de fabricação de papel contendo partículas contaminantes no interior da dita primeira zona (200) através do dito primeiro orifício (118), para administrar um fluxo de uma suspensão aquosa filtrada de fibras de pasta à dita segunda zona (204) enquanto retendo partículas contaminantes presentes na dita pasta aquosa, na dita primeira zona (200); c) extrair a suspensão filtrada através do dito segundo orifício (124) da dita segunda zona (204); d) descontinuar as etapas (b) e (c), alimentar um fluído de enxaguar ao interior da dita primeira zona (200) para arrastar fibras de pasta residuais na dita primeira zona (200), e descarregar as mesmas através da dita tela (116) como uma suspensão de fibras lavada por descarga e extrair a suspensão de fibras lavada por descarga através do dito segundo orifício (124) a partir da dita segunda zona (204), enquanto retendo as partículas contaminantes acumuladas na dita primeira zona (200); e) descontinuar a etapa (d), alimentar um fluído de lavagem por descarga ao interior da dita primeira zona (200), para arrastar partículas contaminadas acumuladas na dita primeira zona (200) e escoar as ditas partículas arrastadas para fora da dita primeira zona (200) através do dito primeiro orifício (118), e í) recuperar as partículas contaminantes do dito fluido de lavagem por descarga; caracterizado pelo fato de que a pasta aquosa de fabricação de papel contendo partículas contaminantes é alimentada tangencialmente no interior da dita primeira zona (200) através do dito primeiro orifício (118), para estabelecer forças centrifugas sobre a dita pasta na dita primeira zona (200) produzindo deste modo uma separação de contaminantes pesados de contaminantes leves na dita primeira zona (200), alimentar fibras de pasta e contaminantes leves ao longo de um primeiro trajeto de fluxo (202) localizada na base do tampo de rotor (110), tampo de rotor (110) e alojamento retentor de tela (111) que produzem uma abertura anular muito estreita (122) na entrada do trajeto de fluxo (202) que permite que toda fibra de pasta entre no trajeto de fluxo (202) mas que previne o ingresso de grandes contaminantes; g) trajeto de fluxo este (202) que leva a fibra de pasta a uma zona de filtração de tela altamente turbulenta (123) que, a partir da rotação do rotor (110), faz com que a fibra de pasta atravesse a tela (116) de modo que a suspensão filtrada seja escoada para a dita segunda zona (204) para posterior retirada através do dito segundo orifício (124) da dita segunda zona (204); h) os contaminante leves e menores sendo dirigidos no sentido da tela (116) e recolhidos sob o rotor de tela (113) e cavidade da base de rotor (114) mediante alimentação de mais fibra de pasta na zona de fiítração de tela (123).
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui uma etapa i) de avaliar as partículas contaminantes recuperadas como uma determinação de partículas contaminantes na dita pasta aquosa de fabricação de papel.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita pasta aquosa de fabricar papel na etapa (b) é um fluxo de amostra contínuo extraído em linha de um fluxo de pasta na fabricação de papel ou pasta, e incluindo emitir uma instrução quanto ao dito fluxo de fabricação de papel ou de pasta em resposta à dita avaliação em (i).
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que as ditas etapas (b) e (c) são realizadas em uma base contínua com um fluxo contínuo da dita pasta aquosa de fabricação de papel para o interior da dita primeira zona (200) e um fluxo contínuo de suspensão filtrada da dita segunda zona (204) por um período de 0,75 a 24 horas, após o que as etapas (d) e (e) são realizadas em sucessão por um período de 1 a 5 minutos cada uma.
5. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato da dita tela (116) é uma tela cilíndrica e a dita segunda zona (204) está disposta voltada para fora da tela cilíndrica (116), a dita tela cilíndrica (116) tendo um furo (125) que faz parte do dito primeiro trajeto de fluxo (202), e submeter a dita pasta aquosa no dito furo (125) a pulsações de pressão eficazes para impedir que as fibras de pasta obstruam a dita tela (116).
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito furo (125) da dita tela cilíndrica (116) tem uma abertura de entrada anular estreita (122) para a pasta no primeiro trajeto de fluxo (202) que impede o ingresso no dito furo (125) de grandes partículas contaminantes na dita pasta, enquanto permite a passagem de fibras de pasta e pequenas partículas contaminantes.
7. 7. Conjunto de tela de filtro para uso no método de determinar partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel como definido na reivindicação 1, o conjunto incluindo: i) um alojamento (100) de tela; ii) uma tela (116) montada no interior do dito alojamento (100) e as primeira (200) e a segunda (204) zonas no alojamento (100) definidas entre o alojamento (100) e a dita tela (116), de tal forma que a primeira dita zona (200) define uma zona a montante e a dita segunda zona (204) define uma zona a jusante em relação à dita tela (116); iii) um primeiro orifício (118) no dito alojamento (100) comunicante com a dita primeira zona (200) e um segundo orifício (124) no dito alojamento (100) comunicante com a dita segunda zona (204); iv) um fluxo de trajeto (202) localizado na base do tampo de rotor (110) , tampo de rotor (110) e alojamento retentor de tela (111) que produzem uma abertura anular muito estreita (122) na entrada do trajeto de fluxo (202); v) trajeto de fluxo este (202) que leva a fibra de pasta a uma zona de filtração de tela altamente turbulenta (123) que, a partir da rotação do rotor (110), faz com que a fibra de pasta atravesse a tela (116) de modo que a suspensão filtrada seja escoada para a dita segunda zona (204) para posterior retirada através do dito segundo orifício (124) da dita segunda zona (204); vi) zona de filtração de tela (123); vii) rotor de tela (113); viii) cavidade da base de rotor (114); ix) orifício de água fresca (117) no topo do alojamento (100); x) eixo de rotor de tela filtro (119); caracterizado pelo fato de que xi) o primeiro orifício (118) é posicionado tangencialmente em relação à parede (121) do alojamento (100); xii) a abertura anular muito estreita (122) posicionada na entrada do trajeto de fluxo (202), de modo a reter partículas de maior dimensão; xiii) o terceiro orifício (11) é conectado a orifícios de lavagem de ventilação radial inclinados (115) dirigidos na cavidade base do rotor (114) para fluxo de fluido de enxágue.
8. 8. Conjunto de tela de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro orifício (118) é o único orifício para pasta aquosa para fabricação de papel e o único orifício para remoção de partículas contaminantes do alojamento (100).
9. 9. Conjunto de tela de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pelo fato de que a dita tela (116) é uma tela cilíndrica tendo um furo (125), o dito furo tendo uma abertura de entrada anular estreita (122) para a pasta aquosa, a abertura de entrada anular estreita (122) sendo efetiva para impedir o ingresso no dito furo (125) de grandes partículas contaminantes na dita pasta, enquanto permite a passagem de fibras de pasta e pequenas partículas contaminantes.
10. 10. Conjunto de tela de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito terceiro orifício (11) comunica-se com uma pluralidade de passagens (115) de fluido de enxágue dispostas para injeção radial de fluido de enxágue em uma região de base (114) do dito furo (125).
11. 11. Conjunto de tela de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que é adaptada para ser operável em uso em: i) uma modalidade de operação de separação de contaminantes na qual a primeira zona (200) define uma zona a montante e a segunda zona (204) define uma zona a jusante, em relação à dita tela (116), e o primeiro orifício (118) compreende dito orifício de alimentação; e ii) em uma modalidade de operação de amostragem de contaminantes na qual o primeiro orifício (118) consiste do dito orifício de saída.
12. 12. Conjunto de tela de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o segundo orifício (124) é para extração de suspensão de pasta aquosa filtrada da segunda zona (204) durante a modalidade de operação de separação e durante uma modalidade de operação de enxágue, e o dito primeiro orifício (118) representa um único orifício de alimentação designado para a pasta aquosa de fabricação de papel na dita modalidade de operação de separação e um único orifício de saída designado para partículas contaminantes separadas na modalidade de operação de amostra de contaminante.
13. 13. Conjunto de tela de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a dita tela (116) é uma tela cilíndrica e a dita segunda zona (204) é disposta voltada para o exterior da dita tela cilíndrica; a dita tela cilíndrica tendo um furo (125) e um rotor (113) montado para rotação no dito furo (125), o dito rotor (113) munido de dispositivos (112) para desenvolver pulsações de pressão na pasta aquosa no dito furo (125) eficazes para prevenir que as fibras de pasta obstruam a tela (116).
14. 14. Conjunto de tela de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito furo (125) tem uma abertura de entrada anular estreita (122) para a pasta aquosa, a abertura de entrada anular estreita (122) sendo eficaz para prevenir o ingresso no dito furo (125) de grandes partículas contaminantes, enquanto permitindo a passagem de fibras de pasta e de pequenas partículas contaminantes.
15. 15. Conjunto de tela de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito terceiro orifício (11) comunica-se com uma pluralidade de passagens (115) para fluxo de fluido de enxágue dispostas para injeção radial de fluido de enxágue no interior da região base (114) do dito furo (125).
16. 16. Conjunto monitor de contaminantes para determinação de partículas contaminantes em uma pasta aquosa de fabricação de papel caracterizado pelo fato de que inclui: A) um conjunto de tela (7) como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 15; uma primeira linha de fluxo (4) controlada por válvula comunicante (5) com o dito primeiro orifício (118), a dita primeira linha de fluxo (4) tendo primeira e segunda linhas (6, 3) de ramificação controladas por válvula comunicantes (5) com a mesma, a dita primeira linha de ramificação (6) comunicando-se com uma fonte de pasta aquosa durante a modalidade de operação de separação de contaminação do conjunto de tela (7), e a dita segunda linha de ramificação (3) comunicando-se com um dispositivo (15) coletor de partículas contaminantes durante a modalidade de operação de amostragem de contaminantes do conjunto de tela (7).