FI101247B - Fluidisoiva keskipakopumppu - Google Patents

Description

1 101247

Fluidisoiva keskipakopumppu

Esillä oleva keksintö kohdistuu keskipakopumppuihin, erityisesti fluidisoiviin keskipakopumppuihin, joita käyte-5 tään yleisesti keskisakeiden ja sakeiden kuitususpensioi-den, kuten hienoksi jauhettujen selluloosapitoisten kui-tususpensioiden, toisin sanoen paperimassan pumppaamiseen.

Tähän asti tunnettujen keskisakeita ja sakeita kuitususpen-10 sioita, yleisesti sovellutusalueena 6-20-prosenttinen massa, pumppaavien keskipakopumppujen ongelmana on ollut puutteellinen toiminta, mikä huomattavasti heikentää pumppauksen tehoa ja pumpun kapasiteettia. Massan flui-disointi pyörivien siipien avulla pumpun imukanavassa saa 15 aikaan voimakkaan pyörteisen, fluidisoidun rengasmaisen massakerroksen lähelle imukanavan ympärysseinää. Tällaisten :·. keskipakopumppujen imuvaikutus saa tämän rengasmaisen kerroksen virtaamaan olennaisesti aksiaalisesti kohti pumpun sisällä olevia työsiipiä, etenkin, jos pumppu toimii 20 suhteellisen korkealla kapasiteetilla. Alhaisemmilla : kapasiteeteilla lähinnä imukanavan sisäseinämää olevassa fluidisoidussa massakerroksessa kehittyy kuitenkin vastakkaissuuntainen virtaus vähentäen siten suspension tilavuus-virtaa keskipakopumpun läpi ja vastaavasti alentaen yksikön 25 hyötysuhdetta.

Vastaavasti esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan keskipakopumppu keskisakeille ja sakeille massoille, • · • · jossa suspension vastakkaissuuntainen virtaus imukanavas- 30 sa olisi olennaisesti eliminoitu. Keksinnön erityisenä * ‘ tavoitteena on saada aikaan sellainen pumppu, jonka hyö- tysuhde on merkittävästi lisääntynyt ilman huomattavia pumpun perusrakenteen muutoksia.

35 Esillä olevan keksinnön muita tavoitteita ja piirteitä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

P702/F3 2 101247

On kuitenkin huomattava, että kuvat ovat vain esimerkinomaisia, eikä niillä ole millään muotoa pyritty rajoittamaan keksinnön suojapiiriä siitä, mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

5

Kuvioissa viitataan samoilla viitenumeroilla vastaaviin elimiin eri suoritusmuodoissa.

Kuvio 1 esittää poikkileikkausta keksinnön mukaisen flui-10 disoivan keskipakopumpun eräästä edullisesta suoritusmuodosta; kuvio 2 esittää poikkileikkausta keksinnön mukaisen flui-disoivan keskipakopumpun eräästä toisesta edullisesta suoritusmuodosta; ja 15 kuvio 3 esittää poikkileikkausta keksinnön mukaisen flui-disoivan keskipakopumpun eräästä kolmannesta edullisesta suoritusmuodosta.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on kehittää keskipako-20 pumppu, jota yleisesti käytetään pumppaamaan keskisakeita ja sakeita kuitususpensioita, esimerkiksi hienoksi jauhettuja selluloosakuitususpensioita, toisin sanoen paperimassaa. Tällaisten suspensioiden sakeus, massakonsentraatio, on tyypillisesti noin 6 - 20 %. Keksinnön mukaisella pumpulla 25 saadaan aikaan huomattava hyötysuhteen kasvu verrattuna perinteisiin tunnettuihin tämän tyyppisiin fluidisoiviin pumppuihin. Siten keksinnön mukaisesti on mahdollisuus saavuttaa samalla pumppausteholla helposti 20 %:n, jopa * * ylikin, kasvu suspension tilavuusvirrassa. Karkeasti ottaen ] 30 esillä oleva keksintö muuttaa fluidisoivia keskipakopumppuja * * verrattuna yleisesti tunnettuihin fluidisoiviin keskipako- :*·.· pumppuihin siten, että pumpun syötöstä tulevan kuitususpen- sion fluidisoinnin kanssa samanaikaisesti suspensioon kohdistetaan aksiaalisia voimia, jotka edistävät kuitusus-35 pension virtausta pumpun pesään ja sen läpi. Toisin sanoen keksinnön mukainen keskipakopumppu huolehtii samanaikai- P702/F3 3 101247 sesti suspension fluidisoinnista ja aksiaalisesta syötöstä pumpun imukanavan kautta kohti työsiipiä ja pumpun poisto-kanavaa .

5 Kuten edellä on kuvattu, keksintö voidaan soveltaa juoksu-pyörään, pumpun pesän kiinteään pintaan tai sekä juoksu-pyörään että pumpun pesään, ja/tai muihin elimiin tai keskipakopumpun osiin, kuten on selvää alan asiantuntijoille esillä olevasta tekstistä. Keksinnön erityisen edullisissa 10 suoritusmuodoissa, kuten äskeisessä selvitettiin, muutos on yhden tai useamman spiraalimaisen tai kierteisen pinnan muodossa, jotka voivat olla järjestetty kiinteästi tavanomaisesti pyörivän juoksupyörän suhteen ja/tai sijoitettu pyörimään juoksupyörän mukana pumpun normaalin toiminnan 15 aikana. Kummassakin tapauksessa nämä spiraalimaiset tai kierteiset pinnat toimivat ruuvikulj ett imien tapaan, jolloin ne samanaikaisesti tapahtuvan kuitususpension fluidisoinnin kanssa tehokkaasti estävät flokkien muodostumisen ja olennaisesti eliminoivat vastakkaissuuntaisen virtauksen, 20 joka on luontainen piirre tunnetuille keskipakopumpuille : suspensiota pumpatatessa.

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen flui-disoivan keskipakopumpun 10 erästä edullista suoritusmuotoa. 25 Tässä suoritusmuodossa keksintöä on sovellettu ainoastaan juoksupyörään 12. Siten muu osa pumpusta 10 voi olla missä tahansa tavanomaisessa tai muussa halutussa muodossa ja • · · sen kuviossa kuvattu rakenne on siten annettu vain esimerkiksi ja helpottamaan kuvausta.

·····: 30

Pumppu 10 käsittää vaipan 14, jonka toisessa päässä on

• I

.·. : imukanava 16 pumpattavan suspension vastaanottamiseksi ja • « .···. poistokanava 18, jonka kautta suspensio poistetaan pumpusta.

Vaippa 14 voidaan haluttaessa rajata yhdistetyllä ensimmäi-35 sellä vaippaosalla 20 ja toisella vaippaosalla 22, kuten on tunnettua. Imukanava 16, joka on yleensä olennaisesti P702/F3 4 101247 pyöreä poikkileikkaukseltaan, rajoittuu sisäseinään tai-pintaan 24. Seinällä 24 on edullisesti, mutta ei välttämättä, suhteellisen sileä sisäpinta, joka edistää suspension virtausta eteenpäin imuputkessa 16.

5

Pumpun vaipassa 14 on joukko laakereita 26, 28 ja akselitiiviste 30 kannattamaan pitkänomaista pyörivää akselia 32, johon juoksupyörä 12 on kiinnitetty. Moottorin tai muun käyttölaitteen tai voimanlähteen (ei esitetty) pyörittämä 10 akseli 32 pyörii nuolen 33 osoittamaan suuntaan ja pyörittää vastaavasti juoksupyörää 12, joka pumppaa suspensiota imukanavan 16 ja poistokanavan 18 välillä. Pyörivän akselin 32 jatke määrittelee pumpun, pumpun vaipan ja juoksupyörän akselin 34.

15

Juoksupyörä 12 käsittää, kuten tavanomaisesti tunnettua, yhden tai useamman, edullisesti lukuisia, työsiiven/siipiä 36, joka/jotka on kiinnitetty juoksupyörän takalevyyn 37 ja jotka ovat pitkänomaisia, yleensä radiaalisesti pumpun 20 akselilta 34 ulospäin suuntautuvia, ja jotka pumpun pyöriessä saavat ensi sijaisesti aikaan imukanavasta 16 tulevan suspension keskipakopumppauksen poistokanavan 18 kautta. Juoksupyörän takalevyssä 37 voi olla reikiä 38 edistämään keskipakopumpun fluidisoinnin avulla sisään tulevasta 25 kuitususpensiosta keskipakopumpun erottuvan ilman poistoa.

;'·*· Juoksupyörä 12 käsittää lisäksi useita fluidisoivia siipiä .v. 40, jotka on sijoitettu pitkin imukanavaa 16 ja jotka « · • · ulottuvat olennaisesti aksiaalisesti ulospäin tai eteenpäin 30 työsiivistä 36. Kuvion 1 keskipakopumppu 10 sisältää neljä • ' tällaista fluidisoivaa siipeä, vaikka jo yksi siipi on • · :*·,· riittävä keksinnön mukaisen pumpun tehokkaaseen toimintaan, • · .*··. ja pumpussa olevien fluidisoivien siipien määrä voidaankin valita esimerkiksi pumpun mittojen ja kapasiteetin ja 35 juoksupyörän halutun pyörimisnopeuden perusteella. Juoksu-pyörän erityisen edullisessa suoritusmuodossa aukko 42, ja P702/F3 101247 erityisen edullisesti olennaisesti keskeisesti sijoitettu aukko, rajoittuu vastakkaisiin fluidisoiviin siipiin 40, toisin sanoen fluidisoivien siipien väli on keskeltä avoin. Aukon 42 lisääminen edistää ilman erottamista sisään 5 tulevasta kuitususpensiosta keskipakopumpun 10 toiminnan aikana.

Siivet 40 ovat olennaisesti litteitä tankoja, jotka on järjestetty siten, että ne työntyvät olennaisesti radiaali-10 suuntaisesti keskeisestä aukosta 42. Kuitenkin, kuten on selvää, siipien 40 muoto ja rakenne voi vaihdella esimerkiksi siten, että keskeinen aukko 42 jätetään kokonaan pois, jolloin jokainen siipi on sijoitettu radiaalisesti ulospäin keskiakselista 34, tai että jokainen siipi on loiva tai 15 muutoin ennalta määrätysti kaareva koko pituutensa matkalta, tai että se on kaareva tai, esimerkiksi spiraalimainen muodoltaan pitkin työsiipien 36 aksiaalisia jatkeita. Jälkimmäisessä tapauksessa siipien spiraalimaiset tai • · muunlaiset kaarevuudet ovat sellaisia, että ne saavat aikaan 20 aksiaalisen liikkeen massan syöttämiseksi imukanavan 16 läpi joko kohti työsiipiä tai niistä poispäin. Kaikki v ' tällaiset järjestelyt, ja muutkin, mitä ei ole nimenomaises- :.v ti mainittu tässä, mutta mitkä ovat ilmeisiä tämän selostuk sen pohjalta, kuuluvat keksinnön suojapiiriin.

25

Juoksupyörässä 12 on lisäksi esillä olevan keksinnön mukaisesti yksi tai useampia syöttävästi suunnattuja .·.·. spiraalimaisia elimiä 44, jotka on järjestetty ainakin • · « *·*. osalle matkaa fluidisoivien siipien 40 aksiaalista jatketta.

• · 30 Syöttävästi suunnatut elimet on sijoitettu radiaalisesti *·**·’ ulospäin f luidisoivista siivistä ja ulottuvat pitkin • · imukanavan 16 sisäpintaa keskimääräisesti 1-89°:n kulmassa • · ,···. akseliin 34 nähden. Kuviossa 1 kuvatussa pumpussa jokainen elinpari 44 rajaa olennaisesti kierteisen tai spiraali-35 maisen pinnan, joka on järjestetty siten, että kun elin pyörii akselin 34 ympäri siipien 40 ja juoksupyörän 12 P702/F3 6 101247 loppuosan kanssa, se toimii ruuvlkuljettlmen tapaan saaden aikaan voimakkaan aksiaalisen voiman lmukanavassa 16 olevaan suspensioon työsiipien 36 suuntaan, toisin sanoen kohti pumpun sisäosaa ja poistokanavaa 18. Tämä aksiaalisesti 5 sisäänpäin suunnattu voima estää tehokkaasti suspension aksiaalisen vastakkaissuuntaisen virtauksen, joka on olennaista tunnetuille keskipakopumpuille, erityisesti (mutta el ainoastaan) matalilla ja keskisuurilla pumppauska-pasiteeteilla. Tämän vastavlrtauksen olennainen eliminoi-10 mlnen johtaa huomattavaan, tyypillisesti 20 %:n luokkaa olevan kasvuun suspension pumppaustehossa.

Toinen keksinnön mukaisen fluidisoivan keskipakopumpun 50 suoritusmuoto on kuvattu kuviossa 2. Pumppu 50 on tai voi 15 olla rakenteellisesti identtinen, tai lähes identtinen, vastaavilta osiltaan kuviossa 1 kuvatun pumpun 10 kanssa, kuten ilmenee samojen viitenumeroiden käytöstä vastaavien elinten osoittamisessa. Merkittävin ero pumppujen 10 ja 50 välillä on se, että jälkimmäisessä juoksupyörään 12' ei / 20 ole järjestetty syöttävästi suunnattua elintä fluidisoi- viin siipiin 40 tai muun juoksupyörän osalle. Sen sijaan yksi tai useampi - kuvion pumpussa kaksi - yleensä spiraali-•.v maista tai kierremäistä elintä 52 on järjestetty kiinteästi imukanavan 16 sisäseinään 24. Siten elimet 52 ulottuvat 25 seinästä 24 sisäänpäin kohti imukanavan sisäosia ja päätyvät radiaalisesti fluidisoivien siipien 40 ulkopuolelle sallien siipien 40 vapaan pyörimisen juoksupyörän 12' kanssa.

* Tässä harjanteet 52 on suunnattu l-89e:n kulmaan akseliin • · · *· · 34 nähden.

30

Keskipakopumpun 50 toimiessa pyörivä liike, olennaisesti « · akselin 34 ympäri, on fluidisoivien juoksupyörän siipien • · .···. 40 pyörimisestä johtuen siirtynyt imuputkessa 16 olevaan I · suspensioon. Siten liikkuvan suspension ja kiinteiden 35 elinten 52 välillä on suhteellinen pyörivä liike, jolloin fluidisoivat siivet saavat liikkeelle ruuvlkuljettlmen P702/F3 7 101247 tapaan aksiaalisesti suunnatun voiman suspensioon, mikä siirtää suspension kohti työsiipiä 36 ja pumpun poisto-kanavaa 18. Näin ollen kuvion 1 pumppusovellutuksessa, jossa elimet 44 oikeastaan pyörivät juoksupyörien siipien 5 40 kanssa, imukanavassa 16 oleva suspensio pyörii samanai kaisesti olennaisesti akselin 34 ympäri juoksupyörän siipien 40 fluidisoivasti pyöriessä ja kulkeutuu aksiaalisesti imu-kanavaa pitkin kohti pumpun sisäpuolta kiinteiden harjanteiden 52 avulla, mikä on seurausta suhteellisesta liikkeestä 10 pyöritetyn suspension ja kiinteiden harjanteiden 52 välillä. Suspension vastavirtaus imukanavassa vastaavasti estetään tässä tapauksessa erittäin tehokkaasti, koska harjanteet 52 rajoittuvat kiinteästi seinään 24, jota pitkin tunnetuille keskipakopumpuille tyypillinen suspension vastakkais-15 suuntainen on kaikkein huomattavin.

;-a Kuviossa 3 on esitetty vielä eräs keksinnön mukainen

* I I

keskipakopumpun 60 suoritusmuoto. Tämä kolmas pumpun suoritusmuoto on itse asiassa pumppujen 10 (kuvio 1) ja « i 20 50 (kuvio 2) pääasiallisten rakenteellisten piirteitten i 1 « yhdistelmä, joiden avulla edullinen hyötysuhteen kasvu « · · ' saadaan aikaan. Siten keskipakopumppu 60 sisältää juoksu- :,v pyörän 12, johon on kiinnitetty yksi tai useampia syöttäväs- ti suunnattuja spiraalimaisia elimiä 44, jotka on sijoitettu 25 radiaalisesti ulospäin fluidisoivista siivistä 40 elinten pyörittämiseksi juoksupyörän kanssa. Lisäksi pumppuun 60 kuuluu yksi tai useampia kiinteitä apuelimiä 52, jotka on kiinnitetty ja rajoittuvat kiinteästi imukanavan 16 seinään « 1 i V· 24. Syöttävästi suunnatut elimet 44 ja 52 voivat olla 30 minkä tahansa yllä mainitun muotoisia ja ne voivat olla ’·1’· järjestetty millä tahansa yllä mainituista tavoista, jotka • · .·. : on kuvattu pumppujen 10 ja 50 yhteydessä eikä näitä kuvauk- • 1 .·1·. siä toisteta tässä siitä syystä. Joka tapauksessa, kuten huomataan, sekä juoksupyörällä 12 olevien pyörivien syöttä-35 västi suunnattujen elinten 44 että seinään 24 kiinnitettyjen kiinteiden syöttävästi suunnattujen elinten 52 sisällyt- P702/F3 e 101247 täminen pumppuun on erityisen tehokas tapa estää suspension vastakkaissuuntainen virtaus, joka on olennaista tunnetuille keskipakopumpuille, ja joka estäminen, kuten edellä huomattiin, lisää hyötysuhde huomattavasti.

5

Yllä on esitetty ja kuvattu olennaisia uusia piirteitä keksinnössä siinä muodossa kuin niitä on sovellettu lukuisiin edullisiin suoritusmuotoihin ja asiantuntijalle on selvää, että kuvattujen laitteiden yksityiskohtia, muotoa 10 ja toimintaa voidaan muunnella ilman, että hakemuksen keksinnöllisestä ajatuksesta poiketaan. Tarkoituksena on, että keksintöä ra jaavat ainoastaan oheiset patenttivaatimukset.

• · · ♦ « · 1 P702/F3 · • ·

Claims (18)

1. Fluidisolva pumppu keskisakean ja sakean kuitususpension pumppaamiseksi, pumppu käsittää vaipan (14), jossa on 5 akseli (34), aksiaalinen imukanava (16), jonka kautta kultususpensio tuodaan pumppuun, ja poistokanava (18), jonka kautta kultususpensio poistetaan; vaipassa (14) pyörivän juoksupyörän (12), joka koostuu ainakin yhdestä työsiivestä (36) ja ainakin yhdestä fluidisoivasta siivestä 10 (40), joka ulottuu olennaisesti aksiaalisesti pitkin imukanavan sisäpuolta; tunnettu ainakin yhdestä syöttävästi suunnatusta spiraalimaisesta elimestä (44, 52), joka ulottuu pitkin imukanavan (16) sisäpuolta ja on 1-89°;n kulmassa vaipan akseliin (34) nähden, elimen (44, 52) ollessa 15 sijoitettu radiaalisesti ulospäin fluidisoivasta siivestä (40) ja ulottuen ainakin osan matkaa fluidisoivan siiven (40) suunnassa.

2. Vaatimuksen 1 mukainen fluidisolva pumppu, tunnettu 20 siitä, että syöttävästi suunnattu elin (44, 52) käsittää ainakin yhden ruuvikierteen, joka on järjestetty kohdistamaan aksiaalinen voima kuitususpensioon kanavassa (16), joka voima on suunnattu kohti mainittua työsiipeä (36) edistämään olennaisesti aksiaalista kuitususpensiovirtausta 25 pitkin imukanavaa (16) juoksupyörän (12) pyöriessä.

3. Vaatimuksen 1 mukainen fluidisolva pumppu, tunnettu ... siitä, että juoksupyörä (12) koostuu lukuisista fluidisoi- vista siivistä (40) ja aksiaalisesta aukosta (42), joka on • · · '·'·] 30 olennaisesti keskeisesti sijoitettu vastaavien siipien (40) ·;·*: väliin. •

4. Vaatimuksen 1 mukainen fluidisolva pumppu, tunnettu siitä, että mainittu syöttävästi suunnattu elin (44) on 35 sijoitettu fluidisoivalle siivelle (40) ja radiaalisesti P702/F3 101247 10 siltä poispäin suuntautuvaksi elimen (44) pyörittämiseksi juoksupyörällä (12).

5. Vaatimuksen 1 mukainen fluldlsolva pumppu, tunnettu 5 siltä, että imukanavalla (16) on sisäpuolinen pinta (24) ja elin (52) on kiinnitetty mainitulle pinnalle.

6. Vaatimuksen 5 mukainen fluldlsolva pumppu, tunnettu siitä, että syöttävästi suunnattu elin (44, 52) on kiinteäs- 10 ti järjestetty imukanavan (16) sisäpinnalle.

7. Vaatimuksen 1 mukainen fluldlsolva pumppu, tunnettu siitä, että imukanavalla (16) on sisäpinta (24) ja elin käsittää syöttävästi suunnatun spiraalimaisen kierteen (44), 15 joka on sijoitettu pyörimään juoksupyörän kanssa.

8. Vaatimuksen 7 mukainen fluldlsolva pumppu, tunnettu siitä, että mainittu pumppu käsittää edelleen syöttävästi suunnatun elimen (52), joka on sijoitettu imukanavan (16) 20 sisäpinnalle (24).

9. Vaatimuksen 8 mukainen fluldlsolva pumppu, tunnettu siitä, että elin (52) on sijoitettu kiinteästi imukanavan (16) sisäpinnalle (24). 25

9 101247

10. Vaatimuksen 9 mukainen fluldlsolva pumppu, tunnettu siitä, että ensisijainen syöttävästi suunnattu elin (44) on ... järjestetty fluidisoivalle siivelle (40). • · · • · » • · · ·/’ 30

11. Juoksupyörä keskisakeaa ja sakeaa kuitususpensiota käsittelevälle fluidisoivalle pumpulle, jolla juoksupyörällä *:·*: (12) on akseli (34), jonka ympäri juoksupyörä (12) pyörii .' ’. ainakin yksi työsiipi (36), ainakin yksi olennaisesti aksiaalinen työsiivestä (36) ulospäin suuntautuva flui-35 disoiva siipi (40), tunnettu ainakin yhdestä syöttävästi suunnatusta spiraalimaisesta elimestä (44), joka on asennet- P702/F3 101247 11 tu fluidisoivalle siivelle (40) siltä radlaalisesti ulospäin ulottuen vähintään osan matkaa pitkin siiven (40) aksiaalista jatketta, syöttävästi suunnattujen elinten ollessa asennettu 1-89°:n kulmaan juoksupyörän akseliin (34) nähden 5 näin edistäen olennaisesti kuitususpension aksiaalista virtausta pumpussa kohti työsiipeä (36).

12. Vaatimuksen 11 mukainen juoksupyörä, tunnettu siitä, että syöttävästi suunnattu elin (44) on ruuvikierre. 10

13. Vaatimuksen 11 mukainen juoksupyörä, tunnettu siitä, että juoksupyörä (12) käsittää lisäksi useita fluidisoivia siipiä (40) ja aksiaalisen aukon (42), joka rajoittuu vastaavien siipien (40) väliin. 15

14. Vaatimuksen 11 mukainen juoksupyörä, tunnettu siitä, että juoksupyörä (12) käsittää lisäksi useita £luidisoivla siipiä (40) ja aksiaalisen aukon (42), joka olennaisesti rajoittuu vastaavien siipien (40) väliin. 20

15. Vaatimuksen 11 mukainen juoksupyörä, tunnettu siitä, että juoksupyörä (12) käsittää useita syöttävästi suunnattuja elimiä (44), jotka on järjestetty fluidisoivalle siivelle (40) siitä radlaalisesti ulospäin. 25

16. Vaatimuksen 11 mukainen juoksupyörä, tunnettu siitä, että juoksupyörä (12) käsittää lisäksi useita fluidisoivia .·;·. siipiä (40) ja useita syöttävästi suunnattuja elimiä (44), I . jotka on järjestetty mainituille fluidisoiville siiville • · · 30 (40) niistä radlaalisesti ulospäin.

*:**: 17. Vaatimuksen 16 mukainen juoksupyörä, tunnettu siitä, että juoksupyörä (12) käsittää lisäksi aksiaalisen aukon (42), joka rajoittuu vastaavien siipien (40) väliin. 35 P702/F3 12 101247

18. Vaatimuksen 16 mukainen juoksupyörä, tunnettu siitä, että juoksupyörä (12) käsittää lisäksi aksiaalisen aukon (42) , joka on keskeisesti vastaavien siipien (40) välissä. 5