CN103147336A - 用于蒸炼器顶部分离器的具有斜槽的筛篮 - Google Patents

Abstract

一种用在纤维素材料处理容器顶部分离器中的筛篮，所述筛篮包括：圆柱形板，该圆柱形具有连接板的相对置的边缘的垂直接缝，以及延伸穿过板的数行狭槽，每个狭槽具有邻近板的内表面的弧形或倒角入口角边缘并且相对于筛篮的垂直轴线是倾斜的。

Description

用于蒸炼器顶部分离器的具有斜槽的筛篮

技术领域

本发明总体上涉及制造纸浆，更具体地，涉及用于纸浆蒸炼器系统的顶部分离器，所述纸浆蒸炼器系统包括蒸炼器、浸渍容器或者用在纤维素材料加工例如纸浆生产中的其他处理容器。

背景技术

木碎屑和其他纤维素纤维材料在例如蒸炼器容器和浸渍容器的处理容器中受到处理。这些处理容器可以是连续的或者分批的，并且包括在容器顶部附近的节段，在此处热水汽（例如蒸汽）或其他热的气态物质被用于加热进入到容器的纤维素材料或木碎屑，通常被称作为蒸汽相容器（蒸炼器），或者他们可以是液体填充的容器，在此处液体被用于加热纤维素材料，通常其被称作为液压容器（蒸炼器）。在此应用中，术语“木碎屑（woodchips）”指的是所有纤维素材料并且其不限于真的“木”基材料。浸渍容器典型地被用于将液体和化学制品浸渍木碎屑的纤维中。蒸炼器以化学方法通过移除木质素将碎屑和材料中的纤维分离。在木质素移除后碎屑被称作为纸浆。在此应用中，浸渍和蒸炼器容器均为处理容器，并且他们中一个或两个可以使用所述的分离器。

在蒸炼器容器中通过热、液体和化学制品处理木碎屑从而将碎屑转化成纸浆。连续的蒸炼器容器典型地为直立式圆柱状物，其具有上侧开口以接收连续流动中的碎屑。所述碎屑在大体向下的方向上缓慢地流动通过100到300英尺（30到100米）高的蒸炼器容器。蒸炼器容器可以是液压或蒸汽相容器。

浆料中的木碎屑典型地通过例如泵或经由其他压力传输装置通过例如导管的管道运输到处理容器，所述管道将木碎屑喂入到处理容器的顶部。用于运输碎屑的浆料的液体含量倾向于实质上高于处理容器的必需或想要的液体含量。当浆料进入处理容器时液体被移除。被移除的液体可以被重新引入到将被运输到处理容器的木碎屑中。在液体的一部分移除后，木碎屑和被减量的液体的浆料被从顶部分离器排放并且向下移动通过处理容器。

用于顶部分离器的传统筛篮由被狭窄缝隙隔开的平行杆形成。传统的顶部分离器在美国专利（USP）6,325,889、USP7,105,076、USP7,309,401和USP7,658,818中有记载。杆垂直延伸并形成环形的杆阵列，其中，环是水平的剖面。杆通过一个或多个水平的线材、水平金属环或撑杆被保持在一起。

传统顶部分离器的杆之间的缝隙易于于被纤维和例如石块的其他碎片所阻塞。因为杆之间的缝隙被阻塞，从浆料中移除的液体的量被减少并且不利地影响到处理容器的所有操作。这些不利影响可以包括被顶部分离器移除的液体减少的量、可以从由顶部分离器所提取的液体中提取的热能降低的可用性、为将木碎屑运输到处理容器的外部供给液体的更大需求和处理容器中对木碎屑的非最佳处理。长期以来认为需要一种用于顶部分离器的筛篮，其能够降低筛篮中狭槽被阻塞或堵住的趋向性。

发明内容

一种新颖的筛篮已经被开发出来，其包括坚固的筛板，该筛板被轧制以形成篮，所述板在具有倾斜狭槽的板上具有开口，所述倾斜狭槽具有弧形或倒角入口边缘以使得碎屑被绊在边缘上最小化并且使碎屑转向进入木团块中。弧形或倒角入口狭槽边缘邻近筛板的内表面并且面向木碎屑或纸浆流。弧形入口狭槽边缘可以是圆形的、坡面的、倒角的或倾斜的。例如，入口可以具有等于板厚度的三分之一到三分之二的足够的曲率半径。弧形或倒角入口可以仅仅位于狭槽的下侧表面上或者位于上侧和下侧狭槽表面上。弧形或倒角入口仅仅位于下侧表面上适合于在其中木碎屑或纸浆流大体向下并且碎屑易于撞击在狭槽下侧入口边缘上的连续的蒸炼器。弧形或倒角入口同时位于狭槽的上侧和下侧表面上适合于连续的和间歇的蒸炼器。另外，狭槽的下侧表面在截面上可以是水平的或者从板的内表面到外表面向上倾斜。这样一种水平的或向上倾斜的下侧狭槽表面倾向于使狭槽中的碎屑转向出狭槽并进入纸浆流中。

用于纤维素材料处理容器顶部分离器的筛篮，所述筛篮包括：圆柱形板，其具有连接板的相对置的边缘的垂直接缝，及延伸穿过板的数行狭槽，其中，每个狭槽具有邻近板的内表面的弧形或倒角入口角边缘并且每个狭槽相对于篮的垂直轴线是倾斜的。所述弧形入口角边缘可以是圆形的、倒角的、坡面的或倾斜的中的至少一种。所述弧形或倒角入口角边缘具有范围在板厚度的三分之一到三分之二的曲率半径。所述弧形或倒角角边缘仅仅位于每个狭槽的下侧边缘或上侧边缘中的一个上。

狭槽可以沿着从板的内表面到外表面的轴线以5度到45度、或者5度到30度、或者5度到15度之间的角度或者在此的任何变量偏置。狭槽可以以1度到75度的角度、或者30度到60度的角度或者较佳地40度到50度或45度的角度相对于垂直轴线倾斜。数行狭槽可以在狭槽的高度和定向上统一或者每一行上的狭槽可以在形状和尺寸上统一，然而狭槽的尺寸在行到行之间是不同的。

一种从处理容器的顶部分离器中提取液体的方法已经被构思出来，所述方法包括：将纤维素材料和液体的浆料喂入容器的顶部分离器筛篮中，其中，纤维素材料和液体的浆料流入筛篮中；通过筛篮组件提取纤维素材料和液体的浆料中的液体的一部分，其中，筛篮由顶部分离器内的筛篮板形成并且围绕着传送器螺旋设备形成，筛篮板包括狭槽，所述狭槽具有邻近筛篮板的内表面并且面向纤维素和液体的浆料的流的弧形或倒角入口角边缘，以及利用弧形或倒角入口角边缘使流动通过顶部分离器的纤维素材料转向以避免材料在筛篮的狭槽中被绊住。

一种用于处理容器的顶部分离器已经被构思出来，所述顶部分离器包括：形成圆柱形筛的轧制板；形成在所述板中并水平定向的数行斜的狭槽；在所述板的相邻接的边缘之间垂直延伸的单一焊接接缝；位于圆柱形筛内部的传送器螺旋，其中，螺旋的外边缘与圆柱形筛的内表面之间的缝隙为千分之三十英寸；外壳，所述外壳支撑圆柱形筛并且在外壳与筛之间形成液体腔，以及支撑螺旋并且垂直延伸穿过圆柱形筛的垂直轴。

附图说明

图1为示意性示出并部分切除的传统的连续蒸炼器的前视图。

图2为图1中示意性示出的蒸炼器在剖面图中示出的传统的顶部分离器的前视图。

图3为用于顶部分离器的新颖筛篮的前视图，其以剖面示出筛篮。

图4、5和6分别示出了新颖筛篮的一部分的内表面、筛篮一部分的剖面和筛篮一部分的外表面。

图7示出了新颖筛篮中的狭槽的剖面。

图8示出了用于新颖筛篮的供选择的狭槽的剖面。

具体实施方式

图1为用于将木碎屑加工成纸浆的连续垂直蒸炼器容器10的侧面视图。虽然示出的是垂直连续蒸炼器，但是在此描述的筛篮和筛槽可适用于其他类型的蒸炼器、浸渍容器或其他处理容器。在图1中示出的蒸炼器被典型地称作为蒸汽相蒸炼器。本领域的技术人员所理解的是顶部分离器（如在本发明中所描述的）可以被用在蒸汽相和液压相（hydraulic phase）处理容器、例如浸渍容器或蒸炼器的处理容器中或者甚至用在如US5,413,677中所描述的分离器位于处理容器外部的系统中。蒸炼器容器10可以包括圆柱形壁12，其典型地构成例如100英尺（30）高的柱状物。熔炼器容器的顶部和底部被罩住。顶部分离器14可以安装到容器的顶部罩16上。排放出口18可以安装到底部罩20上。

木碎屑21作为浆料通过顶部分离器14进入蒸炼器容器。浆料由木碎屑和例如蒸煮用化学制品和水的液体（多次被称作为溶液）形成。浆料通过管道22流到顶部分离器，所述管道22可以连接到泵、高压喂料机、碎屑供给容器或预处理容器。流入顶部分离器14入口的浆料具有的溶液碎屑比率比用于蒸炼器容器中的加工处理所需要的溶液碎屑比率高。顶部分离器从进入到处理容器的浆料中提取溶液。被提取的溶液流动通过出口管道24并且可以被添加到将浆料喂入顶部分离器的入口管道22。

当已经位于处理容器中的碎屑被加工并且纸浆26从容器的底部排放时，木碎屑21被持续地添加到连续处理容器中。可以通过例如向容器顶部内喷射蒸汽28而向容器中添加热能和压力。随着碎屑和液体蒸煮用化学制品向下移动通过处理容器，容器内的热量、压力和化学反应溶解或分解将纤维结合在碎屑中的木质素。木质素的移除将被结合在碎屑内的纤维释放出来并且将碎屑转化为纸浆。

碎屑可以在容器内形成堆（虚线23表示堆的顶部），其至少部分地浸泡在通常被称作为蒸煮用溶液的蒸煮用化学制品的液体中（参看表示液体表面的虚线25）。在蒸汽相容器10内，蒸汽填充区域可以是碎屑堆和蒸煮用溶液表面之上的容器上部部分。在液压容器（hydraulic vessel）中，溶液可以充满容器以使得在容器中没有蒸汽填充区域。

筛组件18可以位于蒸炼器容器10内的一个或多个隆起处。筛组件通常由环形阵列的筛板30形成并且其被安装到容器的壁上。每个筛板典型地为矩形金属板，其具有稍微的弧形以与圆柱形容器的曲度相一致。筛板中的狭槽可以是垂直的或倾斜的。通过筛板的狭槽从容器内的木碎屑中提取蒸煮用溶液。纤维状纸浆26和剩余的用过的蒸煮用溶液作为纸浆从蒸炼器容器底部20的出口18排放。

根据分离器是否被颠倒，木碎屑进入顶部分离器14的底部或顶部。颠倒的顶部分离器，例如图1和2所示的，可以用在蒸汽相蒸炼器容器中。随着碎屑的浆料进入顶部分离器，螺旋传送器32移动碎屑通过分离器。螺旋传送器可以通过齿轮和马达装置34驱动转动，齿轮和马达装置34由用于螺旋传送器的垂直轴35（图2）连接。筛篮36形成围绕螺旋传送器的外边缘的圆柱形壁。筛篮具有狭槽以允许溶液从浆料流入到环形腔38并且流入溶液出口管道24。随着木碎屑移动通过分离器，碎屑从顶部分离器排出（参见箭头40）并且向下流到容器10中的碎屑堆23。

图2为顶部分离器14的示意图，其示出剖面的筛篮36。筛篮36包括圆柱形壳。用于筛篮的支撑结构可以包括圆柱形外壳42，该外壳安装到熔炼器容器的顶部罩16并支撑筛篮。外壳42还可以限定用于通过筛篮提取的溶液的腔38。

筛篮具有圆柱形内壁，其邻近于螺旋传送器的外边缘44。螺旋传送器的边缘44与筛篮的壁之间的缝隙46是狭窄的，例如小于千分之三十英寸。由于狭窄的缝隙46和螺旋的旋转，螺旋的边缘移动越过（move across）筛篮内壁的表面。筛篮可以具有结构刚性并且被建造到紧密公差(tighttolerance)，以确保当传送器的边缘44扫过(swipe across)筛篮内表面时缝隙46保持恒定。

图3是示例性筛篮36的侧视图，其为形成圆柱形壳的金属板。筛篮可以具有36到96英寸的直径和48到120英寸的垂直长度。这些尺寸是示例性的。

狭槽48延伸穿过筛篮的板并且其尺寸被设计成允许溶液通过并且阻挡纤维和木碎屑。狭槽相对于垂直和水平方向是倾斜的。狭槽被成行50布置，其可以是完全地围绕筛篮圆柱体延伸的水平的行。

筛篮36可以由金属板形成，该金属板被轧制以形成圆柱体，其中，板的边缘沿着垂直的接缝51焊接。除了金属材料，筛篮可以由另一种材料形成，该另一种材料适于用在典型地包含具有酸性和碱性化学制品的环境的处理容器中。由于筛篮的狭窄的直径和螺旋传送器的接近，形成筛篮的板的厚度将倾向于比用在处理容器内别处的筛板30例如图1中所示的蒸炼器容器内的提取筛的厚度要厚。相对更大的厚度和筛篮的单一的垂直焊缝有助于使得由于传送器螺旋设备的连续机械作用对筛篮内表面造成的损害最小化。

筛篮在几个方面不同于安装到蒸炼器容器侧壁的传统的筛板30，由于狭窄的缝隙46和螺旋传送器的边缘的接近，本发明的筛篮（例如用在处理容器的顶部分离器中）要求坚固的结构刚性。进一步地，筛篮可以由轧制成圆柱体的单一金属板形成，然而筛板30是与其他板组装以形成筛组件。每个板30需要具有与容器壁相一致的相对小的弧度。由于传送器螺旋设备与筛篮表面之间缝隙的紧密公差（close tolerances），筛篮可以形成为具有精密（narrow）加工公差的精密件。

狭槽48可以成行50布置在筛篮上。每个狭槽可以具有例如三（3）到十四（14）英寸（8mm到36mm）的长度。每行50的垂直高度可以是2到10英寸（5mm到25mm）。每行中狭槽的数量取决于筛篮的圆周。对于每行中狭槽的数量和尺寸例如垂直高度，筛篮上的各行可以是一致的或者行到行是变化的。在任一行50内，狭槽尺寸（狭槽宽度、后角（relief angle）和相对于水平线的倾斜角）可以从狭槽到狭槽保持恒定。行的数量可以取决于筛篮上所需要的敞开区域以允许从顶部分离器中的碎屑浆料提取所需要的溶液流。

为了帮助支撑筛篮，数行水平的环52、肋或其他加固物可以在篮的狭槽行之间的实体环形区域附接到篮上。位于筛篮顶部和底部的凸缘54、56为将筛篮安装到外壳42和蒸炼器或处理容器的顶部罩上提供支撑。凸缘可以是托住圆柱形筛板的顶部和底部的金属环。

图4到7详细地示出了筛篮。图4示出了筛篮的一部分的外表面60。图5为沿着图3中所示的线5-5的筛篮的剖面视图。图6示出了筛篮的内表面62。图7为沿着图4中所示的线7-7的筛篮的剖面视图。

筛篮中数行50狭槽中的狭槽48被配置成使筛中纤维素材料的堵塞最小化。每个狭槽可以具有3到9mm的宽度（窄口（throat））和25到100mm的长度。狭槽可以在筛篮的外表面60处宽并且向着内表面62变窄。狭槽可以从筛篮的内表面到外表面以5°到45°、或者5°到30°、或者5°到15°或在此的任何变量的后角（relief angle）呈锥形（taper）。进一步地，狭槽可以偏置以使得每个狭槽的开口64从出口66轴向地偏置。所述偏置可以大体上与传送器螺旋的边缘的扫过运动匹配（align with）。选择这种偏置以增强由于传送器螺旋的扫过运动将溶液泵过狭槽的效果。所述偏置可以将狭槽的轴线定向在例如10到25度或15度的角度。所述偏置与螺旋传送器的边缘的扫过方向相反。通过使狭槽的轴线的指向远离碎屑流动通过顶部分离器的方向，所述偏置减少了纤维进入狭槽的趋向。类似地，狭槽48可以被定向在45度或者在范围为40到50度或者零度（垂直）到75度的角度68。狭槽的角度可以被布置成在与螺旋传送器旋转的相反方向上使得狭槽倾斜。

图8以剖面示出了用于顶部分离器的筛篮中的另一个示例性的狭槽70，其中，该狭槽在入口开口74处具有弧形或倒角边缘72。狭槽延伸穿过筛篮的板76。板的厚度（T）可以是9到10mm、8到11mm或7到12mm。窄口(throat)（X），其是狭槽的最窄的部分，可以具有的宽度为3mm到8mm，例如6mm。

狭槽可以以15到45度例如30度的后角（β）从入口开口74扩张到出口开口90。狭槽的轴线（参见流动箭头80）可以在与螺旋传送器边缘的运动（参见箭头82）相反的方向偏置。偏置可以在例如30度的角度，其由狭槽一边的角度（ω）和用于狭槽的后角的一半所形成。

狭槽的上侧和下侧边缘可以是弧形的，例如相同的的曲率半径，或者倒角。狭槽上尖角的消除降低了纤维在狭槽边缘被切割或被绊住的趋向。在开口74处狭槽的边缘可以是圆形的、倒角的、坡面的（sloped）或倾斜的（inclined）。例如，开口74可以具有等于板厚度的三分之一到三分之二的足够的曲率半径。

弧形或倒角边缘72可以仅仅位于狭槽面向螺旋传送器边缘的运动方向82的一侧。对于具有上侧入口的顶部分离器，狭槽可以在狭槽开口的下侧边缘具有弧形或倒角边缘。对于颠倒的顶部分离器，弧形或倒角边缘可以位于狭槽开口的上侧边缘。弧形或倒角边缘72可以较少地绊住流动通过顶部分离器的浆料中的纤维（纤维素材料）。狭槽上的弧形或倒角入口倾向于使纤维素材料转向进入流体中并离开狭槽。狭槽入口的弯曲度可以由曲率半径限定。半径可以是例如板厚度的三分之一到三分之二。

虽然本发明结合目前被认为是最实用且较佳的实施例进行了描述，但是其应该被理解为本发明不受到所公开实施例的限制，相反，本发明意图包含包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修正和等效布置。

Claims (19)

1.一种用于纤维素材料处理容器顶部分离器的筛篮，所述筛篮包括：

圆柱形板，其具有连接板的相对置的边缘的垂直接缝，及

延伸穿过板的数行狭槽，其中，每个狭槽具有邻近板的内表面的弧形或倒角入口角边缘，并且每个狭槽相对于筛篮的垂直轴线是倾斜的。

2.如权利要求1所述的筛篮，其中，所述弧形入口角边缘是圆形的、倒角的、坡面的或倾斜的中的至少一种。

3.如权利要求1所述的筛篮，其中，所述弧形入口角边缘具有范围在板厚度的三分之一到三分之二的曲率半径。

4.如权利要求1所述的筛篮，其中，所述弧形或倒角入口角边缘仅仅位于每个狭槽的下侧边缘。

5.如权利要求1所述的筛篮，其中，狭槽各自沿着从板的内表面到外表面的轴线以5度到45度之间的角度偏置。

6.如权利要求1所述的筛篮，其中，所述弧形或倒角入口角边缘限于上侧角边缘或下侧角边缘。

7.如权利要求1所述的筛篮，其中，狭槽相对于垂直轴线以1度到75度的角度倾斜。

8.如权利要求1所述的筛篮，其中，数行狭槽在狭槽的高度和定向上是相同的。

9.如权利要求1所述的筛篮，其中，每一行上的狭槽在形状和尺寸上是相同的，并且狭槽的尺寸在行到行之间是不同的。

10.一种从处理容器的顶部分离器中提取液体的方法，所述方法包括：

将纤维素材料和液体的浆料喂入容器的顶部分离器筛篮中，其中，纤维素材料和液体的浆料流入筛篮中；

通过筛篮组件提取纤维素材料和液体的浆料中的液体的一部分，其中，筛篮由顶部分离器内的筛篮板形成并且围绕着传送器螺旋设备形成，筛篮板包括狭槽，所述狭槽具有邻近筛篮板的内表面并且面向纤维素和液体的浆料的流的弧形或倒角入口角边缘，以及

利用弧形或倒角入口角边缘使流动通过顶部分离器的纤维素材料转向以避免材料在筛篮的狭槽中被绊住。

11.一种用在处理容器中的顶部分离器，所述顶部分离器包括：

形成圆柱形筛的轧制板；

形成在所述板中并水平定向的数行斜的狭槽；

在所述板的相邻接的边缘之间垂直延伸的单一焊接接缝；

位于圆柱形筛内部的传送器螺旋，其中，螺旋的外边缘与圆柱形筛的内表面之间的缝隙不大于千分之十英寸；

外壳，所述外壳支撑圆柱形筛并且在外壳与筛之间形成液体腔，以及

支撑螺旋并且垂直延伸穿过圆柱形筛的垂直轴。

12.如权利要求11所述的顶部分离器，其中，斜的狭槽包括弧形入口角边缘，其是圆形的、倒角的、坡面的或倾斜的中的至少一种。

13.如权利要求12所述的顶部分离器，其中，所述弧形入口角边缘具有范围在板厚度的三分之一到三分之二的曲率半径。

14.如权利要求12所述的顶部分离器，其中，弧形或倒角角边缘仅仅位于每个狭槽的下侧边缘。

15.如权利要求11所述的顶部分离器，其中，狭槽各自沿着从板的内表面到外表面的轴线以5度到45度之间的角度偏置。

16.如权利要求11所述的顶部分离器，其中，弧形或倒角入口角边缘限于上侧角边缘或下侧角边缘。

17.如权利要求11所述的顶部分离器，其中，狭槽相对于垂直轴线以1度到75度的角度倾斜。

18.如权利要求11所述的顶部分离器，其中，数行狭槽在狭槽的高度和定向上是相同的。

19.如权利要求11所述的顶部分离器，其中，每一行上的狭槽在形状和尺寸上是相同的，并且狭槽的尺寸在行到行之间是不同的。

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