CN103857473A - 旋风器的关闭阀单元 - Google Patents

Abstract

用于离心清洁器设备(1)的关闭阀单元(9)，所述单元(9)能够借助在离心清洁器组(1)的进给导管(3)和旋风器(2)的进给导管之间的、以及在所述离心清洁器组(1)的合格通道(4)和所述旋风器(2)的合格导管之间的连接构件(14、15)进行连接。所述关闭阀单元(9)包括用于关闭进给流和合格流两者的关闭构件。

Description

旋风器的关闭阀单元

技术领域

本发明涉及一种利用旋风器来分开并清洁气态和液态物质的设备，特别地，涉及一种用于纸张和板材生产中处置液态悬浮物的设备。

背景技术

为了净化纸浆工业中的较粗糙和／或较细的杂质以及尘土颗粒的悬浮物，主要使用离心清洁设备，例如水力旋风器(hydrocyclones)，或者在后文中，当提到单独的旋风器时，简称为旋风器(cyclone)。

纤维悬浮物的通过流在传统的造纸厂或纸浆厂中是庞大的，并且相应地需要大量的旋风器。离心清洁设备可包括甚至数百个组合起来形成离心清洁器组的旋风器。旋风器组可串联连接，或者它们能够并联连接地工作。各个旋风器会堵塞，或者需要定期清洁或者其它维修。在那种情况下，旋风器必须从清洁器组卸下或者拆下。

离心清洁装置的旋风器易于堵塞，特别地是在不合格端处，且单独的旋风器必须可移除、可拆除或者可替换。此外，旋风器在工作中会磨损并且需要定期替换。在现有技术的离心清洁器组中，旋风器的方便拆卸和连接已经以许多方式解决。US4572787公开了离心清洁器组的进给和合格通道的相互连接利用推入式联接(这非常易于拆卸和连接)得以实现。此外，旋风器可相互替换。然而，在拆卸旋风器时，入口、出口和不合格通道保持打开。因而，整个旋风器组的工作要停止，并且设备的内含物甚至可能大量地泄漏。此外，包含在旋风器组中的物质可能是加压的、热的或者对正进行维修工作的人员是有害的甚至是危险的。

在处理中，在不干扰其它之前或者之后生产阶段的情况下，或者在不引起产量显著下降的情况下，单独的旋流器的拆卸以及因此整组的停止不总是可能的。在开始阶段，旋风器的工作仅在旋风器达到其完全速度之后才是正常的，使得当将要重新启动所有旋风器时，整组的停止也会引起相当大的质量问题。

关闭阀可安装在旋风器和离心清洁器组之间，诸如在US3989628的公开中，由此对于单独的旋流器的维修工作通常可在不引起对处理的必要干扰的情况下进行。

然而，这些单个关闭阀占空间，其难以充分绕着紧密容纳的旋风器。此外，关闭阀的操作和致动器需要空间，以便允许接触关闭阀并保证其操作。特别地，当使用水平定位的双旋风器时，空间的缺乏常常阻止阀的关闭，特别地相对于入口和出口通道的关闭。因为阀的需要成本及其安装，所以在离心清洁器组中使用关闭阀来关闭旋风器并不很常见。

通常，能够更容易地完成不合格通道的关闭，这是因为在较窄的不合格端具有相对较多的空间。加压的排出系统常常额外地提供有用于调节排出比率的调节阀，在大多情况下，该调节阀也能够用作关闭阀。在自由排出系统中，不合格导管未加压，使得取决于其结构，甚至能够在不造成任何重大泄漏或者干扰处理的情况下保持导管不关闭。

通常，关闭阀按一定顺序使用，从而不会使由处理产生的各种碎料混合。通常，进给流和合格流的同时关闭是有利的。至少具有最高压力的入口连接应该首先关闭，而出口连接立即随后关闭，以避免过压。定位在不同方向上的单独的阀，诸如例如US3989628中公开的，在错误顺序或者其它故障时，会引起重大操作风险，且关闭阀中的一些可因为错误而保持打开，且因此在处理中引起干扰。在旋风器的替换或者重新安装之后，各个分开的关闭也可以是易于保持未打开的，由此旋风器将不运行或者不正确地运行。当旋风器的数目巨大时，人为错误的可能性增加。

离心清洁设备的操作者可以例如希望改动设备，使得旋风器可更容易地且没有上述问题地移除或者进行其它维修。在这种情况下，不是足够有利的是，在离心清洁器组的通道和其旋风器之间的每个连接中完成改动以及安装单独的关闭阀，因为这耗费劳力且价格昂贵。由于有限的空间，关闭阀的尺寸或者旋风器的几何形状也可导致阻止改动。

发明内容

本发明的目的在于，针对这些问题提供最广泛最通用的解决方案。通过根据独立权利要求的特征部分完成在独立权利要求的前序部分中提及的离心清洁设备来实现该目的。本发明的优选实施例可对应于所附的从属权利要求。

根据本发明的关闭阀单元的目的在于，通过将在旋风器和离心清洁器组的进给及合格通道之间的关闭阀组合成单个单元，提供如下一种解决方案，该方案有助于旋风器或其部件的拆卸、替换和维修。然后，离心清洁器组的生产不受到显著的干扰，且离心清洁器组的空间需求不大大增加。

为了避免关闭阀的误用并且为了节省空间，优选的是组合致动器。至少致动器应布置成以便使得可视地、容易的控制错误。相互临近定位的致动器帮助在替换操作中断时避免错误的发生，且紧密定位引起连续的关闭操作，如自然行为一样。特别地，当进给通道和合格通道，有时候还有不合格通道随着一个的关闭运动而基本同时地关闭和打开时，错误得到避免。

如果关闭阀单元具有统一的连接元件，其尺寸对应于旋风器和离心清洁器组的通道的尺寸，则该单元能之后便利地在旋风器和离心清洁器组之间安装。此外，该单元在故障的情况下易于替换成新的单元。于是，未受损的关闭阀不需要进行替换，因为旋风器在没有关闭阀单元的情况下装配在合适位置，尽管它因此缺少关闭的可能性。

相互一致的流通道(flow channel)以及关闭阀单元的连接构件也以其它方式增强了该单元的可维修性和安装的灵活性。当密封件磨损时，对称的、更好密封的通道能够改变为加压进给通道，或者打开所需要的空间能够更灵活地布置成可以获得更多空间的那一侧。管件中使用的任何已知的连接方式，诸如焊接、软焊、螺纹联接、凸缘连接或者更优选的带有可能的固定和密封构件的各种密封推入式连接，能够用作关闭阀单元的连接构件。

当目标仅在于提供阀的打开和关闭状态而不在于流控制时，球阀、瓣阀和滑动型阀及其变型是最适宜的。它们也能够连接在一起工作，且其状态易于指示出来。

滑动型关闭阀的特别优势在于，当直径增加时，实践上不需要在重要的纵向方向上增加其流通道的纵向尺寸。此外，在一个且相同的滑动阀中及在滑动阀的壳体内，易于实施第二流通道，或者甚至更多的流通道。假如关闭阀单元在外面密封，则当关闭阀磨损或者密封件以其它方式失效时，可能的内部微小泄漏不是问题。这对于密封件及其在结构中的位置的设计赋予一定的自由度。特别节省空间、简单和安全、而且经济的解决方案是采用可旋转的滑动阀，其同时关闭所有两个或者更多个的流通道。

当使用相当大的流通道直径时，球阀带来的问题是，随着直径尺寸的增加，其在流通道的纵向方向上需要的空间以相同比率增加。例如，在旋风器中常见的大约80mm的直径自动地引起关闭单元的结构明显得长。球阀仍然具有这样的优势，即：甚至在标准阀中，开或关的指示通常从致动器的位置或者指示(诸如手柄)清晰见到。特别地，当阀分开致动时，这些指示器应该定位为使得可以从相同的观看方向上见到它们，更为优选地，从操作关闭阀的致动器所沿的那个方向上见到。对应的指示也能够自然地与其它类型的阀一起使用。

由于瓣阀有利的短结构，也可以使用瓣阀，但特别地在纤维悬浮物的情况下，该结构可能是不可靠的，因为纤维粘附到瓣阀的突起部分。瓣阀也已经设置为使得可拆卸导管的运动引起关闭运动，并且当导管安装回去时，导管自身用作致动器。从保证阀的正确状态的角度来看，这会是最好的解决方案。

由于关闭阀单元的短结构，对旋风器的连接构件的大量改动可以避免，甚至在关闭阀单元因为改造而安装在离心清洁器组中的时候也是这样。由改动工作引起的旋风器进给端位置的微小改变不应该引起不合格端或其它连接的密封件发生泄漏或者其它问题，或者引起旋风器的固定或操作的问题。

如果旋风器导管的中心轴线平行于旋风器的纵轴线，则由增加关闭阀单元引起的结构的长度增加可以是至关重要的，因为不合格端总是在旋风器轴线的方向上移动相同的程度。对于旋风器的紧固来说，主要的改动也可以是需要的。当进给导管和合格导管的中央轴线相对于旋风器的纵轴线交叉地定向时，改动需要将是小的或者是可避免的。

关闭阀单元可包括多个单个的关闭阀，其通过单独的紧固、支撑和连接构件进行布置，以对应于一个紧凑的单元。于是，关闭阀单元可由例如至少两个或更多个相互附接起来的分开的阀组成，诸如带有其连接和致动构件的球阀。因而，为了关闭第三关闭阀，例如旋风器的不合格导管和离心清洁器组的不合格通道，任选地添加更多的关闭阀到相同的关闭阀单元中更为容易。

有利地，在关闭阀单元和旋风器的进给导管之间的、以及在关闭阀单元和旋风器的合格导管之间的连接构件，在其中心轴线的方向上是平行的。然后，旋风器进给端的拆卸和连接能够通过一个运动来执行。

通常，不合格流的关闭或打开可以在不与进给导管和合格导管的打开或者关闭基本同时进行的情况下执行。为了避免错误的情况，关闭阀单元可包括也关闭不合格物连接的关闭阀。

在一些离心清洁器组中，额外地使用供给到旋风器中的冲洗流，或者通常供给到不合格端中的另一个流，以便提高设备的性能。关闭阀单元可包括也关闭这些特殊流通道的关闭阀。为了处理需要，可存在逐步而不是基本同时地执行该流的打开和关闭的理由。然而，冲洗流或者另一个流可以不总是适合于同时关闭和打开，并且于是对于那些阀，可使用分开的致动器。将致动器划分成分开的原因也可以是打开和关闭运动需要的极高作用力。

当离心清洁系统中的旋风器的数目最高时，本发明的优势最佳地体现出来。在单独的旋流器的情况下，存在所述主要优势中的一些，但是在关闭关闭阀期间停止设备的清洁处理是不能避免的。

附图说明

本文参考附图来描述本发明，其中：

图1图示了连接到上游和下游处理设备的离心清洁装置的主要现有技术示例。该设置包括具有紧密安装的双旋流器的离心清洁器组。所述生产装置图示了造纸机流浆箱的通入系统；

图2a和2b图示了在由四个分开的旋流器形成的离心清洁器组和各个单独的旋流器之间的连接的示例；

图3a图示了本发明的实施例的侧视图，该实施例利用可旋转滑动阀实施；

图3b图示了图3a的侧视图的在关闭阀单元的位置处、在滑动阀极限位置处的截面图；以及

图4图示了滑动阀型实施例的一些实施例的原理图，该实施例使用常见的致动器来实施。

具体实施方式

图1的离心清洁装置包括若干双旋风器，它们尽可能紧密地组装(packed)成若干组1，旋风器2连接到入口(即进给通道3)、出口(即合格(accept)通道4以及不合格(reject)通道5)。额外地，附图图示了清洁阶段上游和下游的生产设备的示例。通常，之前和后续的处理是连续的，且造纸机的通入系统是良好的示例，其可以包括相当较大数目的旋风器2，且比示例性附图中更紧密地放置。

图2a和2b更详细地图示了离心清洁器组和旋风器之间的连接。从两个方向图示四个旋风器构成的组，且关闭阀单元连接到旋风器中的一个。旋风器2的进给导管6和合格导管7的中心轴线相对于旋风器的纵轴线交叉地定向。在图2b中，合格导管7在相同位置处位于进给导管6之后。

经由进给通道3和进给导管6，待清洁的悬浮物被进给到旋风器2。由于离心力，最轻的碎料、合格物，经由合格导管7从漩涡中心离开到达通常排放已清洁悬浮物的合格通道4。最重的组分，即，通常包含杂质的不合格物，经由不合格导管8排放到不合格通道5。从生产处理和最终产品的角度看，当然可能的是，从离心清洁器组的不合格通道5获得的悬浮物在稍后用做处理原材料，且从合格通道4排放的悬浮物作为排出碎料或者副产品进行处置。

通常，离心清洁器组1的旋风器2并行地相互连接，即相同悬浮物被进给到所有的旋风器2，并且合格流和不合格流也连接到相关的通道。因此，移除一个旋风器2不需要明显地干扰处理，因为当离心清洁器组1和该旋风器之间的通道关闭时，其它的旋风器继续正常工作。旋风器如果顺序工作，即串联连接，由此引导合格流或不合格流作为接连的旋风器的进给流，则与并行连接一样的不停产的优势将不会获得，除非其它旋风器与串联连接的旋风器并行地工作。

图2b中左边的旋风器2在没有关闭阀的情况下被安装到离心清洁器组1中。根据本发明的关闭阀单元9和影响不合格流的阀10被安装在右手侧的旋风器2和组1的通道3-5之间。

合格导管7和不合格导管8两者都可以是未加压的，或者甚至在负压下。当使用未加压的不合格导管8时，其是自由排出的。从旋风器2进入到不合格通道5的不合格流可利用阀10进行调节，从而控制旋风器的工作。

图3a和3b图示了本发明最有优势的实施例，其具有旋转滑动阀13。图3a的上部视图图示了旋风器2在离心清洁器组1中的连接，而没有关闭阀单元。在图3b的下部视图中，具有旋转滑动阀13的关闭阀单元9在旋风器2和离心清洁器单元的通道4和5之间连接。

关闭阀单元基于以下三个基础元件：

-内端部12，该内端部12利用连接构件15连接到离心清洁器组1的进给通道3和合格通道4；

-外端部11，该外端部11利用连接构件14连接到旋风器2的进给导管6和合格导管7；以及

-可旋转滑动阀13，该可旋转滑动阀13能够关闭进给通道3和合格通道4。其可利用放置在滑动阀13和端部11和12之间的密封件进行密封。

这些可以组合以形成关闭阀单元9，例如，利用在端部11和12的凸缘处的螺栓将它们相互固定。

如果通道和连接构件平行，并具有相同尺寸和形状，则根据图3a和3b的解决方案关于进给流和合格物使用的是哪一个通道方面没有任何不同。因此，该单元允许安装到两个位置，即旋转180。的位置。

例如，能够通过位于平行于滑动阀13的半径的孔18中的固定的或者可拆卸的杆，诸如图4中杆19，来旋转滑动阀13，该杆用作致动器。滑动阀13也能够设置有其它类型的突起，诸如固定杆或者方形或者六边形的外形，用于连接分开的致动器。如果两个或更多个的非同时的关闭利用一个且相同的关闭阀单元9来执行，则多个滑动阀13能够一个定位在另一个上，并为它们和端部11和12提供适宜的狭槽和密封件。

滑动阀13应该精确地在打开位置对齐，如图3b中的左侧所示，以便防止对在关闭阀的槽中的流或者颗粒积聚物的干扰。优选地，如图3b中的右侧所示的关闭位置也应该精确定位。这能够得到保证，例如利用滑动阀13中的槽16以及适于端部11和12之间的限位器17，并且限制滑动阀13的运动。

使连接密封的有利解决方案是使用密封推入式连接构件14和15，它们被广泛使用并对应于从专利US4572787中已知的那种连接构件。也能够利用在导管的槽中定位的O型环简单地完成。连接构件14和15可以仅仅是密封件，或者它们也能够提供紧固功能。能够使用将管件连接起来的其它已知方法，诸如螺纹或者凸缘连接。出于生产和密封的原因，通常，带有其连接构件的通道和导管是旋转对称的，且因此它们具有连接构件14的中心轴线X以及连接构件15的中心轴线Y。

通常，通道的同时关闭是最容易且最安全的解决方案。当关闭阀单元9的关闭阀的致动器相互连接时，能够使得关闭阀单元以阶段模式的关闭和打开间隔来进行工作。于是，关闭阀的开口的位置和／或其形状或者致动器相互连接的方式为这样的，即：关闭逐步发生，即一个通道在另一个通道之前。

在根据图3b的解决方案中，不合格流的同时关闭功能将意味着关闭阀单元9可具有三个流通道。优选地，它们可借助具有三个对应的开口的常见的滑动阀13来关闭。

从本发明的操作来看，最为关键的是，关闭阀单元9至少在离心清洁器组1的进给通道3和合格通道4与和它们连接的旋流器2之间连接，且旋风器2在其进给导管6和合格导管7处借助可拆卸的连接构件14连接到单元9。如果旋风器2能够因维修或者部件替换而另外拆除，则可拆卸性并不是不可避免的。

关闭阀单元9可包括分开的、相互紧紧固定的关闭阀部件，例如紧紧固定在一起的两个球阀。优选地，在关闭阀部件与旋风器2的进给导管6和合格导管6之间的连接构件14定位为，使得旋风器能够(例如通过密封推入式连接)适当地连接。

图4图示了基于使用组合致动器来执行关闭阀单元9的滑动阀结构的各种替代性方案。阀单元的致动器20利用连接到孔18的实心或者分开的杆19来操作。在下方视图中，滑动阀13的形状优选地用作极限位置的限位器，而没有单独的部件。清楚的是，这些结构也能够可以结合多于两个同时打开或关闭操作对应地实施，或者结合分开的致动器实施。

关闭阀单元9和离心清洁器组1的通道之间的连接构件15，以及关闭阀单元和旋风器2之间的连接构件14不需要彼此相似，而且甚至不需要相对于流动方向处于同一侧，并且它们不需要相似地定向。产生永久接头的接合方法，诸如上胶、软焊或者焊接也能够用作连接构件，但是通常仅仅在关闭阀单元9和离心清洁器组1之间的接头中使用。由于旋风器2应是可维修的，以便获得尽可能多的优势，所以导管或者旋风器要能够从关闭阀单元9移除，或者旋风器是可拆卸的，以便维修或者替换部件。虽然可拆卸的接头的连接构件14最为优选地直接定位为与关闭阀单元结合，但是本发明的紧凑性和许多优选实施例提供了有限的优势，甚至是关闭阀单元9和旋风器2不是直接相互连接，而是经由它们之间的管子等(通道)连接。

优选地，关闭阀单元9的进给通道和合格通道两者的关闭阀相互连接，使得两者随着一个的关闭或者打开运动而关闭和打开。对于滑动阀，关闭阀的相互连接实现为，使得滑动阀13的流通道及端部11和12通常在相同位置，且因此完全打开，并且当滑动阀13移动时，将如图3b所示的那样同时关闭，或者有意地逐步关闭。在逐步关闭中，滑动阀中做出的孔在运动的方向上是伸长的，而不是端部11和12的流通道的形状，使得两个通道会同时完全打开，但是关闭和打开在滑动阀的不同位置处进行。逐步关闭也导致打开以相反的顺序发生。

利用其它类型的关闭阀，例如，能够组合关闭阀的致动器或者其它致动器的轴，以便提供同时或者逐步的关闭操作。在逐步关闭中，与致动器组合的构件，或者例如球阀的轴线相对于彼此的定位布置为，使得关闭以预期的顺序以适宜的逐步模式进行。

在优选的实施例中，这也包括了根据图3a、3b和4的解决方案，旋风器2的进给导管6的中心轴线X、旋流器2的合格导管7的中心轴线X以及其连接构件14的中心轴线X相互平行。因而，旋风器2的进给端的移除和连接能够通过一个直的运动执行。

从关闭阀单元9的改造、移除、可替换性和维修的角度来看，以下是特别有利的，即：如果关闭阀单元9和进给通道3的、以及关闭阀单元9与合格通道4的连接构件15与旋风器的进给导管6和旋风器的合格导管7的连接构件14具有相同的尺寸和相同的相互距离，如图3a所示的那样。于是，关闭阀单元9装配在离心清洁器组1的进给通道3和合格通道4的相同连接构件15中，而旋风器2也能够在其进给导管6和合格导管7处连接到关闭阀单元9。

如果在关闭阀单元和离心清洁器组1的进给通道之间的、以及在关闭阀单元和离心清洁器组1的合格通道之间的连接构件15的中心轴线Y基本上与在关闭阀单元和旋风器的进给导管之间的、以及在关闭阀单元和旋风器2的合格导管之间的连接构件14的对应的中心轴线X位于相同的直线上，则旋风器在改造的情况下装配在紧密的离心清洁器组1中的相同的地方，仍然比没有该兼容性的情况更好。然后，不合格通道5和不合格导管8的相互位置也通常以最小可能的程度改变。

如果不合格流、冲洗流或其它特殊流额外地供给到旋风器2中，则关闭阀单元9可包括用于关闭该流的关闭阀。因处理需要，可能有原因来执行该流的逐步的打开和关闭，而非基本上同时进行。这种类型的解决方案的结果能够容易地是这样的，即：冲洗连接或者其它别的不总是适于同时关闭和打开，且使用分开的致动器，代替连接在一起的致动器。当待关闭的通道的总数目为四时，通常能够优选地使用两个类似的关闭阀单元9，例如图3a、3b和4的那些，它们以分开的单元的形式，由此例如不合格流和另外的流能够相互同时或者逐步打开和关闭。

尽管上述描述涉及本发明实施例，它们从现有技术的角度来看是最为优选的，但是显然的是，对于本领域技术人员来说，在仅由所附权利要求书限定的最宽泛的范围内，本发明能够以许多种不同的方式进行变型。

Claims (11)

1.一种用于离心清洁器设备的关闭阀单元(9)，所述关闭阀单元(9)能够经由在离心清洁器组(1)的进给导管(3)和旋风器(2)的进给导管之间的、以及在所述离心清洁器组(1)的合格通道(4)和所述旋风器(2)的合格导管之间的连接构件(14、15)进行连接，其特征在于，所述关闭阀单元(9)包括用于关闭进给流和合格流两者的关闭阀。

2.根据权利要求1所述的关闭阀单元，其特征在于，所述关闭阀单元(9)的所述关闭阀是滑动阀。

3.根据权利要求1所述的关闭阀单元，其特征在于，所述关闭阀单元(9)的所述关闭阀是球阀。

4.根据权利要求1所述的关闭阀单元，其特征在于，所述关闭阀单元(9)的所述关闭阀是瓣阀。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的关闭阀单元(9)，其特征在于，所述关闭阀单元(9)的用于所述进给流和所述合格流的所述关闭阀相互连接，使得两个流随着一个的关闭或打开运动而关闭或者打开。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的关闭阀单元(9)，其特征在于，滑动阀(13)在所述关闭阀单元(9)中旋转并具有流通道，用于至少使得进给流流入到所述旋风器(2)中以及使得合格流从所述旋风器(2)中流出，所述滑动阀用作关闭元件。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的关闭阀单元(9)，其特征在于，在所述关闭阀单元(9)和所述旋风器的所述进给导管(6)之间的、以及在所述关闭阀单元(9)和所述旋风器的所述合格导管之间的所述连接构件(14)的中心轴线X是平行的。

8.根据权利要求7所述的关闭阀单元(9)，其特征在于，在所述关闭阀单元和所述离心清洁器组(1)的所述进给通道之间的、以及在所述关闭阀单元(9)和所述离心清洁器组(1)的所述合格通道之间的所述连接构件(15)的中心轴线Y基本上与在所述关闭阀单元和所述旋风器的所述进给导管之间的、以及在所述关闭阀单元和所述旋风器(2)的所述合格导管之间的所述连接构件(14)的对应的中心轴线X位于相同的直线上。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的关闭阀单元(9)，其特征在于，将所述关闭阀单元(9)连接到所述离心清洁器组(1)的所述连接构件(15)的尺寸与将所述关闭阀单元(9)连接到所述旋风器的所述进给导管(6)和所述合格导管(7)的所述连接构件(14)的尺寸一致。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的关闭阀单元(9)，其特征在于，非同时操作的致动器的状态指示器布置为，打开和关闭状态被一致地表示并且是能够感知的。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的关闭阀单元(9)，其特征在于，所述关闭阀单元(9)包括关闭阀，用于关闭所述旋风器(2)的不合格流或者冲洗流或者某个其它流。

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