CN102575424B - 液压系统中的额定功率较小的压力扩散器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纸浆处理装置，如压力扩散器。该装置包括滤筛，其具有相当的重量，该滤筛通过连接杆(5)以往复运动的方式在较高与较低的位置之间移动。连接杆(5)由液压缸(61)操纵，以使所述滤筛在第一慢速冲程中顺着纸浆的流动方向沿竖向移动，并且使所述滤筛在第二快速冲程中逆着纸浆的流动方向移动。根据本发明，压力扩散器在容器的底部具有入口，而在容器的顶部具有液压缸(61)。通过该设计，可以在液压缸中增加致动压力面积以用于滤筛的快速冲程，因此限制液压系统的额定功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种纸浆处理操作，尤其涉及一种用于洗涤纸浆的压力扩散器，其中，液压系统使滤筐在慢速冲程中以纸浆的速度移动，在快速冲程中倒退返回起始位置。典型的压力扩散器是由Kamyr AB(现在被称为MetsoFiber Karlstad AB)设计的，并且已经在美国专利US 4,944,167中公开。
背景技术
通常，在纸浆行业中使用的压力扩散器包括长形的、大致竖向直立的容器，其安装有在容器内沿竖向移动的长形的环形滤筛。处于压力下的纸浆流入容器的一端，然后进入滤筛与外部容器壁之间的环形空间，接着流过容器另一端附近的出口。当加压的纸浆穿过容器的高度时，置换液体(displacementliquid)通过多个沿竖向隔开的集管装置引入环形室。置换液体大致径向向内地流过纸浆，从而处理纸浆，然后穿过滤筛进入设有液体出口的容器的内部。滤筛在慢速冲程中顺着纸浆的方向移动有限的距离，然后在快速冲程中迅速地返回以通过擦拭和反冲洗的联合作用来清洁滤筛。滤筛的上端和下端的不同直径造成滤液压缩，从而进行反冲洗(例如，参见美国专利No.4,396,509)，因此在滤筛移动期间迫使液体穿过滤筛孔来反向冲洗滤筛。
尽管这种压力扩散器已经得到成功地应用，但是用于使滤筐移动的这种类型的液压系统的缺点是液压系统上的负载太大。从1980年开始，已经有不同尺寸的压力扩散器被交付使用，并且总量大于100单位的压力扩散器已经在世界范围内安装。中等尺寸的压力扩散器(即，洗涤能力在1000ADMT/24h以上的TD70型压力扩散器)具有的滤筐的总重量为大约16吨，并且用于生产能力更高的纸浆厂的最新式压力扩散器(例如洗涤能力在2000ADMT/24h以上的TD140型压力扩散器)具有的滤筐的总重量为大约40吨。除了滤筐的这些重量以外，还必须对获取的洗涤滤液的量(volume，体积)进行控制，对于TD70/TD140这些尺寸而言，分别达到大约4.6吨和大约8.1吨。用于TD70型压力扩散器的液压系统的标准设计压力在150到250巴之间。因此，安装额定功率和能耗都相当高。
发明内容
根据本发明，上述缺点可通过这样的方式克服，该方式为将纸浆入口设置在容器的底部，并且将内部具有可移动活塞的液压缸设置在容器的顶部。通过这种设计，可以在滤筛的快速冲程中增加液压缸中的致动压力面积，由于在滤筛的快速冲程期间出现了峰值功率的需求，所以限制了液压系统的额定功率。
根据另一详细的方案，液压缸内的可移动活塞还通过连接杆连接到滤筛，从而使得被所述连接杆穿过的环形液压室设置在液压缸的活塞下方。因此，优选地，没有被连接杆穿过的全尺寸液压室设置在液压缸的活塞上方。
因此，本发明的主要目的是提供一种新颖且改良的、在压力扩散器中洗涤纸浆的装置，其在一定程度上减少了必要的安装额定功率，并且减少了连续操作的能耗。还有另一个目的是能够减少液压单元所需的顶部压力(toppressure)，这将减少对部件的磨损，同时也减少容量较低的液压单元的安装花费，但是仍然能够执行预期的功能。
当参考以下的说明书、附图和权利要求书时，本发明的这些和其他的目的和优势将变得更加明显。
附图说明
图1是根据现有技术设计(即，由Kamyr AB公司最初开发、目前由Metso公司出售的设计)的压力扩散器的、穿过其中心线看到的竖向剖视图；
图2是根据另一现有技术设计(即，由Kamyr INC公司最初开发、目前由Andritz INC公司出售的设计)的压力扩散器的、穿过其中心线看到的竖向剖视图；
图3是根据本发明的、用于控制滤筛单元移动的压力扩散器的、穿过其中心线看到的竖向剖视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图3中示出。
图1和图2中所示的现有技术实施例的压力扩散器的纸浆流方向(图中的深灰色流动箭头)显示为，图1中从顶部移到底部，或者如图2所示沿相反的流动方向。
图1中所示的现有技术实施例的压力扩散器显示为具有设置在顶部的液压单元，其克服重力而将滤筛单元沿着平行于纸浆流的方向缓慢地向上升起。
图2中所示的现有技术实施例的压力扩散器显示为具有设置在底部的液压单元，其克服重力而将滤筛单元8沿着平行于纸浆流的方向缓慢地向上推动。
通常，还在扩散器的相反端设置排放刮板(discharge scraper)3，其目的是帮助洗涤过的纸浆排出。因此，按照惯例，在排出端的相反端设置液压缸，并使该液压缸与排放刮板相连。
根据这两个现有技术设计，通过对环绕连接杆5的环形缸增压来启动快速返回冲程，所以对于快速冲程而言，有效的致动活塞的面积可以较小。
现在参考所有附图的共同特征，示出的压力扩散器包括大致沿竖向直立的压力容器。除了靠近容器的顶部或底部的纸浆入口1和靠近容器的相反端部的纸浆出口2以外，该容器是密闭的。
通常，在出口附近还设置排放刮板3。
长形的环形滤筛单元8通常略微呈圆锥形，并且沿纸浆供给方向径向向内地逐渐变小。因此，如图1中所示，纸浆通过纸浆入口1进入容器并且向下经过环形的内部空间(该内部空间限定在朝向内部的压力容器壁与滤筛8的朝向外部的表面之间)而通过纸浆出口2流出容器。多个集管7(此处示出了10个集管，每个集管均具有入口)被设置在容器壁的外部附近，用于沿着贯穿被拦截在压力容器壁的内侧与滤筛单元表面之间的纸浆床(pulpbed)的径向(图中的浅灰色流动箭头)来添加液体(即，洗涤液WL)。因此，液体由沿竖向隔开的所述集管引导并通过位于压力容器壁中的各个竖向位置处的喷嘴孔而穿过所述壁，所述壁定位成大致沿周向包围内部空间。滤筛单元8优选地借助于液压缸61而沿大致竖向的轴向往复运动。液压缸61的活塞60通过连接杆5连接到滤筛单元8，该连接杆5根据需要使滤筛单元8沿竖直向上或者向下的方向移动。应当明白，在正常的操作中，滤筛一般沿纸浆流动的方向移动，然后逆着纸浆的流动方向快速移动，从而既让滤筛得到反冲洗，也让滤筛回转到新一轮洗涤冲程的起始位置。滤筛单元中的整个滤筛高度以附图标记SH表示。在操作中，应当明白，纸浆通过入口1供给，然后进入压力容器壁与滤筛单元8之间的环形室，随后通过出口2从容器向外流出。置换液体WL通过集管7被引入，并大致径向向内地穿过纸浆，然后通过滤筛单元8的外部滤筛表面，在该处，置换过的液体与纸浆分离并积聚在滤筛单元8内的内部空间中。使用过的置换液体FL通过出口导管4被排离内部空间。通常，在洗涤移动冲程期间，滤筛单元8沿纸浆流动的方向被推动，并且移动速度与纸浆流动的速度相当。这是通过液压缸61将连接杆5推入压力容器中以使滤筛单元8顺着纸浆流动的方向移动而实现的。
现在参考如图3中所示的本发明，作为替代，纸浆入口1被设置在容器的底部，并且内部具有可移动活塞60的液压缸61被设置在容器的顶部。位于液压缸内部的可移动活塞60通过连接杆5连接到滤筛8，从而使得被所述连接杆5穿过的环形液压室设置在液压缸61的活塞60的下方。
因此，没有被连接杆穿过的全尺寸的液压室被设置在液压缸的活塞的上方。
与图1和图2中所示的具有中央驱动轴的单排放刮板不同，作为替代，设置多个排放刮板3a、3b，它们的驱动轴偏离压力扩散器的中心线。这些排放刮板在数量上可以被安装为三个单元，优选地被安装为四个单元，并且沿周向分别以120度或90度的角度位置设置。所以，液压缸61和排放刮板可以被设置在压力扩散器的同一端。
如所示，滤筛单元8的内部还可以装备至少一个分隔壁10(由虚线表示)，该分隔壁可以将洗涤滤液(wash filtrate)FL分隔成两个或者多个部分，其中第二部分可以通过第二洗涤滤液出口4b(由虚线表示)排空。通过这种配置结构，可以实现对滤液进行物理分离的多步骤的洗涤功能。这种物理壁在如图1中所示的压力扩散器中不是必要的，因为较热的洗涤滤液会积聚在滤筛单元的上部，同时较冷的洗涤滤液会不断地积聚在滤筛单元的下部，所以滤液将因温度和比重的不同而分离，因而热对流不会导致滤液混合。
实施例
如果发明的原理是应用在TD140型号(洗涤能力为2000ADMT纸浆/24h)的压力扩散器中，那么主液压缸61的直径为380mm，液压缸中的连接杆的直径为180mm。于是，环形室中的活塞的有效的致动力作用面积仅为大约879cm2，而全尺寸室中的活塞的致动力作用面积为1133cm2。所以，全尺寸室中的致动力作用面积比环形室中的致动力作用面积大约要大28％。这种用于快速冲程的大得多的致动力作用面积(设定了必要的峰值压力和液压泵的容量的最终条件)可替代性地用于在更适度的额定功率下来选择更小的标准泵。
尽管结合目前被认为最有效和优选的实施例来描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于所公开的实施例，相反，本发明应涵盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的多种改型方案和等效配置。例如，在宽泛的主权利要求下，可以采用与图3中所示的排放刮板不同的排出装置，即，采用横向安装的输送螺杆等等。还可以采用如待审查的专利文献PCTSE2009/050367中所示的、用于进一步减少液压系统中的能耗的并行蓄能缸(parallel accumulator cylinder)。
Claims (4)
1.一种用于洗涤纸浆的压力扩散器，包括：大致直立的、不透液的、加压的容器，该容器限定了第一内部空间，该内部空间用于容纳处于压力下的待处理的纸浆；通向该容器的纸浆入口(1)；从该容器离开的纸浆出口(2)，纸浆大致沿竖向在所述纸浆入口(1)与所述纸浆出口(2)之间流动通过限定在朝向内部的压力容器壁与滤筛(8)的朝向外部的表面之间的环形的内部空间；所述滤筛(8)在该容器内限定了直立的回转表面，并且部分地限定了容纳纸浆的所述内部空间，该内部空间具有截面面积不同的上端和下端；洗涤液体(WL)供应装置(7)，其用于将洗涤液体加入到纸浆流；提取装置，其用于从纸浆流中回收通过所述滤筛(8)的液体(FL)；液压缸装置，其包括至少一个液压缸(61)，该液压缸(61)用于通过连接杆(5)而在第一慢速冲程中顺着纸浆流的方向、以纸浆流的速度沿竖向移动所述滤筛(8)，并且在第二快速冲程中逆着纸浆流的方向移动所述滤筛，其特征在于，该纸浆入口(1)被设置在该容器的底部，并且该液压缸(61)被设置在该容器的顶部，该液压缸(61)的内部具有可移动的活塞(60)，位于该液压缸内部的所述可移动的活塞(60)通过该连接杆(5)被连接到该滤筛(8)，从而使得被所述连接杆(5)穿过的环形液压室设置在该液压缸(61)的活塞(60)的下方，没有被连接杆(5)穿过的全尺寸液压室设置在该液压缸(61)的活塞(60)的上方，因而限制了液压系统的额定功率。
2.根据权利要求1所述的压力扩散器，其特征在于，在设有该液压缸(61)的同一端设有至少一个排放刮板(3a/3b)。
3.根据权利要求2所述的压力扩散器，其特征在于，设有至少三个排放刮板，这些排放刮板的驱动轴偏离该压力扩散器的中心线。
4.根据权利要求3所述的压力扩散器，其特征在于，这些排放刮板沿周向以均匀的角度位置设置，即，如果使用的是三个排放刮板，则所述三个排放刮板沿周向相隔120度，或者如果使用的是四个排放刮板，则所述四个排放刮板沿周向相隔90度。
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