CN101680164A - 净化纤维悬浮液的理想浮选机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种浮选机(1；30)，浮选机通过散布空气微泡(22)来净化纤维悬浮液，浮选机包括：容器(2；31)；供给管(4；34)，其用于将悬浮液(3)输送进入容器(2；31)；用于截取净化过的悬浮液的装置(5；35)；用于汲取净化过的悬浮液的装置(6)；用于排放悬浮液(3)中含有的杂质产生的泡沫的装置(7)；旋转叶片(19；36)，其布置在容器(2；31)内。浮选机(1；30)包括空气散布器(10；32；42)，其用于产生空气微泡(22)并将它们散布在悬浮液(3)中，在各个空气散布器中，能够设置一个轴流式转子(11；45)和一个导管(13；40；46)，转子与驱动装置(12；47)关联，导管用于在转子(11；45)的高度处输送外部空气。
Description
技术领域
本发明涉及一种尤其适于在再生纸处理中使用的、用于净化纤维悬浮液的浮选机。
背景技术
众所周知，再生纸是由纤维悬浮液的含水混合物制造的，所述纤维悬浮液还含有必须从混合物中去除的杂质，主要是油墨。
根据已知技术，在基本上由容器构成的合适浮选机中对悬浮液进行净化，在所述容器中纤维悬浮液混合有大量朝着悬浮液表面向上自发移动的空气微泡，这些空气微泡将杂质带到表面。
杂质以泡沫形式在混合物表面积聚，所述泡沫可以从容器中清除，同时净化过的纤维悬浮液朝向容器底部行进，而且从一个点或多个点对其进行汲取以继续处理循环。
在一些情况下，会将净化过的悬浮液再导入容器中，由此在悬浮液中进行多次净化循环。
在多个专利文献中详细描述了已知的浮选机的多种结构变型。
专利US 5571422描述了一种浮选机，也称为“反应器”，包括容纳待净化的纤维悬浮液的容器，所述容器的内部设置有旋转叶片，所述旋转叶片使悬浮液保持运动并因而有助于悬浮液与空气微泡紧密接触。
根据该专利，通过适当的供给管将悬浮液导入容器，所述供给管中的每一个都设置有文氏管，所述文氏管从外部吸入空气并将空气散布悬浮液中，从而以微泡的形式进行净化。
根据相同申请人提交的专利WO 98/54403保护的变型方案，各个旋转叶片设置有带槽的盘，该盘的作用是使容器内的流动稳定，由此改善净化工序。
上述专利通过专利WO 98/54402得以进一步改进，专利WO98/54402也是由提交专利US 5571422的申请人拥有，其中在多个点对净化过的悬浮液进行汲取和再导入，因而获得比上述情况的结果更优良的、更加提纯的净化循环。
由于存在大量管道，所以该结构形式极为复杂，而且带来浮选机的制造成本高昂的缺陷，以及维修成本相当可观的缺陷，因为必须定期执行的清洁操作需要更多的劳动力。
为了克服这个问题，以相同申请人名义提交的专利申请VI2004A000181中描述了已经开发出另一种结构变型，所述结构变型具有比先前描述的结构变型更少的供给管。
在该结构变型中，各个供给管在容器内延伸，在该容器内各个供给管分支进入多个径向布置的喷射器。
上述所有结构形式的共同点在于各个供给管都包括吸入大量空气微泡并将其散布在导入容器中的悬浮流中的文氏管。
此外，各个供给管与泵吸装置相连，所述泵吸装置产生使相应文氏管运行所必需的压头。
与文氏管相连的所述泵吸装置带来的缺陷在于该泵吸装置消耗了大量的功率，因为它们必须克服文氏管引起的流动阻力，结果是浮选机的运行成本高昂。
上述浮选机带来的另一个缺陷在于维修复杂以及因文氏管和相应的泵吸装置的存在而需要的维修时间。
发明内容
本发明的目的是克服上述所有缺陷。
具体而言，本发明的第一个目的是构造理想的浮选机，所述浮选机消耗的功率小于设置有将空气导入悬浮液的文氏管的浮选机，同时确保相同的净化效果。
本发明的另一个目的是与已知类型的浮选机相比，降低执行维护保养操作的复杂度。
上述目的是通过根据主要权利要求来施行理想的浮选机而实现的。
本发明的其它细节在相应的从属权利要求中加以描述。
根据这里描述的本发明的优选实施方式，本发明主题的浮选机包括用于待净化悬浮液的容器，所述容器设置有导入悬浮液的供给管，而且包括在净化工序期间搅拌悬浮液的内部旋转叶片。
根据本发明，浮选机包括空气散布装置，所述空气散布装置适于产生大量空气微泡并将这些空气微泡散布在悬浮液中。
在各个空气散布装置中，可以设置轴流式转子和导管，所述转子与适于设定其旋转的驱动装置关联，所述导管在转子高度处将外部空气输送进入悬浮液。
在相同的悬浮液流量下，上述轴流式转子消耗的功率小于与文氏管关联的、用在已知类型的浮选机中的泵吸装置所需的功率。
因此，有利地，本方面的浮选机的总装机功率小于具有文氏管的、净化效果相同的已知类型的浮选机的总装机功率，使得所使用的马达更小，设备费用更低。
更有利地，更小的装机功率意味着更少的能量消耗和因而更低的允许成本。
更有利地，空气散布器所需维修的复杂程度小于已知类型的浮选机的文氏管和相应泵吸装置。
而且，空气散布器适于布置在容器内部和外部，因而确保在浮选机的设计上具有更大的灵活性。
更有利地，与已知的解决方案相比，省略文氏管使得整体更简单且实施成本更低。
最后，散布器能够方便地替代已知类型的浮选机中的文氏管和相应泵吸装置。
这有利于改造现有系统，从而以低于制造全新浮选机所需的成本来获得与本发明的浮选机相同的上述益处。
附图说明
在以下参照附图、作为非限制性的示例给出的描述中，上述目的和优点将更为详细地显现出来，其中：
-图1图示的是本发明的浮选机的、根据图3中所示平面I-I的横截面中的侧视图；
-图2图示的是图1中所示浮选机的局部的剖视图；
-图3图示的是图1中所示浮选机的平面图；
-图4图示的是本发明的结构变型；
-图5图示的是本发明的局部的结构变型。
具体实施方式
图1中图示了本发明主题的浮选机，其中附图标记1整体表示浮选机，在图1中可以看到，该浮选机包括用于待净化悬浮液3的容器2，所述容器2优选但非必须是圆筒形。
通过供给管4将悬浮液3导入容器2，在本发明的不同实施方式中，所述供给管4的数量和出口位置可以根据容器2内产生的流动进行变化。
为了简化起见，图1图示了仅仅三个左方的供给管4，然而，如图3的平面图所示，所述供给管4布置在容器2的整个周边上。
本发明的浮选机1还包括用于截取因重力而朝着容器2底部向下流动的净化过的悬浮液的装置5，所述装置5与用于从容器2中汲取悬浮液的装置6关联。
根据本发明，在各个供给管4设置中有空气散布器10，所述空气散布器10在供给管4内流动的待净化的悬浮液中产生并散布大量的空气微泡22。
在本发明的其它实施方式中，在各个供给管4中设置有一个以上的空气散布器10。
在本发明的又一个实施方式中，如下所述，除了布置在供给管4中的空气散布器10以外，或者替代布置在供给管4中的空气散布器10，空气散布器10还可以布置在容器内。
同时设置有排放装置7，所述排放装置7用于清除积聚在悬浮液表面3a上的泡沫，所述泡沫含有空气微泡22在通过悬浮液自发地向上移动时捕获或携带的杂质。
如图2所示，各个空气散布器10包括轴流式转子11，所述转子浸在悬浮液中且优选与由电动马达构成的驱动装置12关联，而且驱动装置12适于将转子设置为按照轴线X旋转，所述轴线X优选与相应的供给管4同轴。
在本发明的结构变型中，各个空气散布器10可以根据流过供给管4必须获得的流速设置一个以上的轴流式转子11。
各个空气散布器10还包括将外部空气输入悬浮液中的导管13，所述导管13设置有与供给管4外部连通的、这里未图示的进气口，而且设置有布置于供给管4内、接近转子11的输送口13a。
优选地，空气输送导管13的输送口13a布置在相应转子11的中心部高度上。
具有轴向转子的空气散布器10使得浮选机1消耗的功率小于具有文氏管的、净化效果相同的浮选机。
实际上，在本发明的浮选机1中，来自外部的空气因转子11旋转期间产生的漩涡运动而与待净化的悬浮流体混合。
反之亦然，在具有文氏管的浮选机中，当空气经过文氏管时因悬浮液中产生的压力下降而吸入空气，必须由高压泵推动空气通过文氏管，所述高压泵消耗的功率比上述空气散布器多得多。
优选地，空气散布器10的转子11是螺旋桨型，只要转子适于使相应的供给管4内的纤维悬浮液产生大致轴向运动，同时消耗的功率有限，就可以采用甚至任何类型的转子。
截取装置5包括两个截取箱，第一箱14布置于容器2的底部，第二箱15布置在同一容器2的中间位置。
这里未图示的本发明的其它实施方式包括仅仅一个布置于容器2底部的截取箱14，如果需要的话，可以在容器的中间位置增加两个或多个截取箱。
各个截取箱14、15包括向上渐缩的盖罩形元件16、17，所述元件16、17防止截取箱14、15产生的流动与容器2中的净化工序发生干扰。
汲取装置6包括与各个箱14、15关联的出口管23，这里仅对第二箱15以示例方式进行了图示。
出口管23设置有这里未图示的泵吸装置，所述泵吸装置吸入净化过的悬浮液并将其输送至容器2外部。
在这里未图示的、本发明的其它实施方式中，可以设置一个或多个出口管23与至少一个上述供给管4连通，从而可以使悬浮液再循环，并使其经历多次连续的净化循环。
排放装置7包括旋转撇沫叶片8，所述旋转撇沫叶片布置在容器2中悬浮液表面3a的正上方，图3中也有图示。
排放装置7还包括收集箱9，所述收集箱布置在容器2内悬浮液表面3a的下方，所述收集箱与收集导管18关联，所述收集导管18与容器2的外部连通。
显然，本发明的其它实施方式可以包括一个以上的旋转撇沫叶片8和/或一个以上的收集箱9。
本发明主题的浮选机1还包括一系列旋转叶片19，所述旋转叶片19沿着轴20布置在容器2内，所述轴20的旋转由驱动装置21设定，而且所述轴20优选竖直取向，所述叶片对待净化的悬浮液3进行搅拌。
优选地，如图1所示，旋转叶片19布置在容器2中的各个高度，虽然在本发明的结构变型中，旋转叶片19可以呈现为任意数量和任意位置。
优选地，各个叶片19包括具有一系列槽的盘19a，所述槽有利于稳定悬浮液的运动以及获得悬浮液与空气微泡22的更好接触。
在图4中示意性图示并以附图标记30表示的根据本发明的结构变型，空气散布器32布置在容器31内，其中空气散布器32由支承结构33支撑。
各个空气散布器32与输送外部空气的导管40关联，并设置有与容器31外部连通的进气口以及布置在散布器32的转子11本身附近、优选处于中部高度的输送口。
图4还图示了将待净化悬浮液3导入容器31的供给管34，从容器31中收集悬浮液的截取装置35和通过轴38与驱动装置37关联的旋转叶片36。
明显地，空气散布器32可以呈现为如制造商根据准备获得的空气微泡22的流动所确定的任意数量和任意配置。
同样明显地，在本发明的结构变型中，空气散布器32可以由容器31的内壁替代支承结构33来支撑。
根据图5中所示的示例，空气散布器42的马达47优选借助于法兰44固定至容器的外壁43，而且具有布置在容器内且浸于悬浮液3中的转子45。
同样在这种情况下，输送空气的导管46设置有输送口46a，所述输送口46a布置在转子45的中部高度上。
有利地，刚刚描述的配置尤其适于在现有系统的改造中使用，因为它不需要对导管或者容器内部进行重大变更。
更有利地，马达47的维护保养尤其简单，因为马达47布置在容器外部。
同理，有利地，马达47所处的操作条件不太苛刻。
然而，显然，在这里未图示的本发明的另一种结构变型中，空气散布器42可以固定至容器的内壁而非外壁。
到目前为止所图示的浮选机1、30的实施方式的空气散布器10、32的位置也可以彼此相结合，比如通过将一些空气散布器10、32布置在供给管4、34中，将其它空气散布器布置在容器2、31内。
显然，不管空气散布器10、32如何布置，上述描述都是有效的。
在实践中，尤其参照图1中所示的浮选机1，借助于空气散布器10中的转子11将待净化的纤维悬浮液3通过供给管导入容器2。
连接至各个空气散布器10的空气输送导管13在悬浮液中导入来自外部的空气流，由于转子11附近悬浮液的湍流的缘故，所述空气流以微泡22的形式散布在悬浮液中。
在容器2内与悬浮液一起输送的微泡22朝着表面3a自发地向上运动，在其向上流动Fa中，微泡22捕获含在其中的杂质并以泡沫的形式将它们输送至表面。
使用适当溶入悬浮液3中的化学物质有利于捕获杂质，同时旋转叶片19有助于微泡22与悬浮液3之间的紧密接触。
悬浮液3以向下流动Fd的形式朝着容器2的底部行进，而且在各个截取箱14、15的高度处被收集，在所述截取箱14、15处汲取装置6将悬浮液3输送到容器2外部。
净化过的悬浮液可以全部或部分地、连续或间歇地再次导入容器2中以经历进一步的净化循环。
显然，用空气散布器10替代文氏管和相关泵可以实现限制浮选机1的复杂程度的目的。
因此，本发明还实现了使对浮选机1的维护保养和清洁相比于已知类型的、净化效果相同的浮选机而言更加容易的目的。
而且，散布器10处于外部，因而非常容易够到，从而有利于维护保养简单化。
上述给出的描述也适用于图4中所示的浮选机30，唯一的区别在于这里空气散布器32布置在容器31内部，在该处所述空气散布器32产生和散布空气微泡22。
在这种情况下，设置泵吸装置39以将悬浮液3输送至容器31中，由于泵吸装置39不必供应文氏管，所以有利的是消耗的功率小于具有文氏管的已知类型的浮选机。
根据上述理由，本发明实现所有前述目的。
具体而言，本发明实现了制造理想浮选机的目的，所述理想浮选机的装机功率小于已知系统的装机功率。
有利地，所述较小的装机功率还意味着更有效率，也就是，减少了能量消耗率。
这通过发明者实施的实验检验得到证实，与具有文氏管的、净化效果相同的浮选机每吨处理产品的消耗率大约为50KW相比，本发明的浮选机显示的每吨处理产品的消耗率大约为20KW。
本发明还实现了制造如下浮选机的目的：其中以空气散布器替代文氏管，并且所需维护保养的复杂程度小于已知类型的浮选机。
在实施中，本发明主题的浮选机可以进行修改，虽然这里没有图示或描述，但是这些修改应当仍然被本发明所涵盖，只要它们落入所附权利要求的范围内。
在任一权利要求中提及的技术特征都跟随有附图标记，那些附图标记仅仅是为了增强权利要求的可理解性这一唯一目的而添加的，因此这些附图标记对各个以这些附图标记举例标明的元件不具有任何解释上的限制作用。
Claims (15)
1.一种浮选机(1；30)，所述浮选机通过散布空气微泡(22)来净化纤维悬浮液，所述浮选机包括：
-容器(2；31)，用于容纳待净化的所述悬浮液(3)；
-一个或多个供给管(4；34)，用于将待净化的悬浮液(3)输送进入所述容器(2；31)；
-用于在所述悬浮液在重力作用下朝着所述容器(2；31)的底部向下流动(Fd)期间截取净化过的悬浮液的装置(5；35)；
-与所述截取装置(5；35)关联并用于从所述容器(2；31)汲取净化过的悬浮液的装置(6)；
-用于排放所述悬浮液(3)中含有的杂质产生的泡沫的装置(7)，在所述空气微泡(22)朝着所述悬浮液(3)的表面(3a)向上流动(Fa)期间，所述杂质由所述空气微泡(22)捕获；
-一个或多个旋转叶片(19；36)，所述旋转叶片布置在所述容器(2；31)内用于在净化工序期间搅拌所述悬浮液(3)；
其特征在于，所述浮选机包括多个空气散布器(10；32；42)，所述空气散布器用于产生所述空气微泡(22)并将它们散布在所述悬浮液(3)中，在各个空气散布器中，能够设置至少一个轴流式转子(11；45)和至少一个导管(13；40；46)，所述转子与适于设定其旋转的驱动装置(12；47)关联，所述导管用于在所述转子(11；45)的高度处输送外部空气。
2.根据权利要求1所述的浮选机(1；30)，其特征在于，所述空气输送导管(13；40；46)设置有一个进气口和一个输送口(13a；46a)，所述进气口与外部环境连通，所述输送口布置在所述空气散布器(10；32；42)的所述转子(11；45)的所述中部的高度处。
3.根据权利要求2所述的浮选机(1；30)，其特征在于，所述转子(11；45)是螺旋桨型。
4.根据权利要求3所述的浮选机(1)，其特征在于，所述空气散布器(10)中的一个或多个布置在所述供给管(4)中。
5.根据权利要求3或4所述的浮选机(30)，其特征在于，所述空气散布器(32)中的一个或多个布置在所述容器(31)内。
6.根据权利要求5所述的浮选机(30)，其特征在于，所述空气散布器(32)中的一个或多个由支承结构(33)支撑。
7.根据权利要求5所述的浮选机(30)，其特征在于，所述空气散布器(32)中的一个或多个由所述容器(31)的内壁支撑。
8.根据权利要求5所述的浮选机，其特征在于，所述空气散布器(42)中的一个或多个由所述容器的外壁(43)支撑。
9.根据权利要求1所述的浮选机(1；30)，其特征在于，所述容器(2；31)是圆筒形。
10.根据权利要求1所述的浮选机(1；30)，其特征在于，所述截取装置(5；35)包括至少一个布置在所述容器(2；31)内的截取箱(14，15；41)。
11.根据权利要求10所述的浮选机(1)，其特征在于，所述截取装置(5)包括布置于所述容器(2)的底部的第一截取箱(14)和布置于所述容器(2)中的中间位置的第二截取箱(15)。
12.根据权利要求10或11所述的浮选机(1；30)，其特征在于，各个所述截取箱(14，15；41)包括向上渐缩的盖罩形元件(16，17；41a)。
13.根据权利要求10至12中任一所述的浮选机(1；30)，其特征在于，所述汲取装置(6)包括至少一个出口管(23)和泵吸装置，所述出口管(23)与所述截取箱(14，15；41)中的每一个都关联，所述泵吸装置与所述出口管(23)关联。
14.根据权利要求1所述的浮选机(1；30)，其特征在于，所述排放装置(7)包括至少一个旋转撇沫叶片(8)和至少一个收集箱(9)，所述旋转撇沫叶片(8)布置在所述悬浮液(3)的表面(3a)的正上方，所述收集箱(9)布置在所述容器(2；31)内并处于所述表面(3a)下方，而且所述收集箱(9)与至少一个连通所述容器(2；31)的外部的收集导管(18)关联。
15.根据权利要求1所述的浮选机(1；30)，其特征在于，所述旋转叶片(19；36)与轴(20；38)关联，所述轴(20；38)的旋转由驱动装置(21；37)设定。
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