FI110490B - Pyörre-erotin - Google Patents

Description

110490

Pyörre-erotin Cyklonseparator

Keksintö kohdistuu pyörre-erottimeen, jonka tarkoituksena on erottaa aineksia kuitunestesuspensiosta, erityisesti paperi-massasuspensioista, ja joka määritellään jäljempänä patenttivaatimuksen 1 johdannossa.

Sen tyyppiset syklonit, joita käytetään paperiteollisuudessa puhdistamaan paperimassasuspensiosta epäpuhtauksia ja epäkelpoja osasia, kuten hiekkajyvät, metallipalaset, lastut, sirut sekä suuremmat metallikappaleet, kuten jätepaperista valmistetun paperimassan usein sisältämät paperiliittimet ja paperiniitit, käsittävät tyypillisesti pitkänomaisen syk-loonikammion, joka suppenee toista päätään kohti ja joka on varustettu leveämmässä päässään tangentiaalisen suuntaisella puhdistettavan suspension tuloaukolla, sekä aksiaalisen suuntaisella puhdistetun suspension eli akseptin poistoau- • ;* kolia, ja joka edelleen on varustettu toisella aksiaalisen : suuntaisella osasten tai epäpuhtauksien eli rejektin pois- ____: toaukolla.

Tämän tyyppinen pyörre-erotin toimii seuraavalla tavalla: '·' ' Puhdistettava suspensio johdetaan suurella nopeudella kam mioon, läpi tangentiaalisesti suunnatun tuloaukon, jolla kammion ylempi, leveämpi pää on varustettu. Tämän seurauksena syötetty suspensio liikkuu kierukkamaisesti tai spiraalisesti erottimen seinämän sisäpinalla, kohti vastakkaista kammion » · kapeampaa päätyä, ts. kohti toista aksiaalisen suuntaista • · » poistoaukkoa. Suspensiossa olevat raskaammat partikkelit, ts.

··· epäpuhtaudet, pyrkivät kerääntymään syklonin seinämää vasten, kun taas kevyemmät partikkelit, ts. kuidut, kerääntyvät ·;··· syklonin keskustaan. Epäpuhtaudet siirretään alas suppenevaan tai kapenevaan erottimen päähän ja ne poistuvat aksiaalisen 2 110490 suuntaisen toisen poistoaukon läpi. Toisaalta pyörteen sisempi osa kääntyy syklonin suppenevan osan alemmassa päässä ja liikkuu aksiaalisesti päinvastaiseen suuntaan muodostaen kierteisen tai spiraalisen pyörteen, sekä poistuu erottimen yläosan kautta kevyenä, puhtaana fraktiona, jota kutsutaan akseptiksi. Siten, puhdistettaessa paperimassasuspensioita, aksepti sisältää oleellisesti halutunlaisia kuituja.

Tähän asti tunnettujen paperimassasuspension puhdistukseen tarkoitettujen pyörre-erottimien syklonikammiossa on sisäseinällä, joka on joko sileä tai on varustettu kierukkamaisesti ulottuvalla ruuviuralla helpottamaan karkeampien ja raskaampien epäpuhtauksien liikettä alas kohti syklonin pohjan poistoaukkoa, kuten on esitetty esimerkiksi aikaisemmassa US-A 3,399, 770 julkaisussa.

Karkean puhdistuksen ja epäpuhtauksien erottamisen kuitu-suspensiosta aikana yksittäinen partikkeli liikkuu ympyrä-mäistä rataa kartiomaisen kammion sisäseinämällä siirtymättä aksiaalisesti. Partikkelia pitävät suspensiossa nostevoima . sekä sitä poistavat voimat (engl. entraining forces). Partik-J'V keliin vaikuttavat nostevoimat pyrkivät vastustamaan sitä t · · poistavia ja aksiaaliseen suuntaan liikuttamaan pyrkiviä • t voimia, ja siten pitävät partikkelin suspensiossa. Partikkeli '•:·· siis liikkuu jatkuvasti samalla tasolla. Partikkeliin koh-distuu myös kaskipakovoima siten, että partikkeli pysyy vasten V * kammion sisäseinämää ja liikkuu seinämää pitkin suljettua ympyrämäistä rataa. Niinpä partikkeli naarmuttaa sisäseinämän ·;· pintaa liikkuessaan sen ympäri. Näiden kammion sisäseinämällä olevien partikkelien vaikutus on se, että seinä kuluu asteit-.* . tain siihen tilaan, että se on korjattava tai vaihdettava.

Eri pyörre-erottimet, joita on kuvattu edellämainitussa : : : patenttijulkaisussa, on tarkoitettu poistamaan tämä haitta- puoli.

3 110490

Aikaisemmin tunnettu konstruktio on kuitenkin tarkoitettu poistamaan tyypillisestä paperimassasuspensiota löytyviä epäpuhtauksia, kuten hiekkaa, kuoria ja vastaavia.

Tämä keksintö on toisaalta tarkoitettu poistamaan tehokkaasti ensisijaisesti esimerkiksi kierrätyspaperista valmistetusta paperimassasta löytyvät epäpuhtaudet kuten paperiliittimet, niitit ja muut raskaammat partikkelit. Tällaisten epäpuhtauksien erotus asettaa täysin erilaiset vaatimukset erottimen rakenteelle.

Keksinnön päätavoite on saada aikaan pyörre-erotin, joka poistaa tehokkaasti raskaat partikkelit kuitususpensiosta.

Keksinnön muuna tavoitteena on saada aikaan pyörre-erotin, jolla on pitkä hyödyllinen käyttöikä.

Edelleen keksinnön tavoitteena on saada aikaan pyörre-erotin, jossa esiintyy vähän käyttöhäiriöitä.

Keksinnön vielä eräänä tavoitteena on saada aikaan pyörre- !”.* erotin, jolla saadaan täysin tyydyttävä puhdis tus tulos.

• « ·

Keksinnön vielä eräänä lisätavoitteena on saada aikaan pyörre-erotin, joka mahdollistaa sekä raskaan rejektin että kevyen rejektin erottamisen entistä tehokkaammin, esimerkiksi erotin, ·’.·*·' joka voidaan helposti valmistettaessa konstruoida raskaiden osasten erottamista tai kevyiden osasten erottamista varten.

t Nämä tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisella pyörre-,· # erottimella, jonka ominaispiirteet on esitetty patenttivaa-’· timuksen 1 tunnus merkki osassa sekä seuraavien alivaatimuksien * ' tunnusmerkkiosissa.

• » ♦ : Eräs toinen myönteinen tällä keksinnöllä saavutettava vaikutus on se, että suurentamalla kulmaa aja nousua S, nestevirtaus 4 110490 kaltevalla tasolla sisäänpäin voidaan pakottaa lähemmäksi kammion keskustaan muodostuvaa kaasusydäntä. Tämä on erittäin hyödyllistä haluttaessa erottaa kevyitä partikkeleita eli niin sanottua kevyttä rejektiä. Näihin partikkeleihin kohdistuu keskihakuvoima, ja ne vedetään kammion keskustaan. Kieruk-kamaisen ruuviuran kylki auttaa näiden kevyiden partikkeleiden "työntämisessä" sisään kohti keskustaa, jossa ne erottuvat.

Keksintö kuvataan nyt yksityiskohtaisemmin viitaten ohessa oleviin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 on pystytason leikkauskuvanto keksinnön mukaisesta pyörre-erottimesta; ja

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisessa pyörre-erottimessa muodostuvien voimien eri voimakomponenetteja.

Kuvio 1 esittää pystysuuntaan asetettua keksinnön mukaista pyörre-erotinta, ja on pystytason leikkauskuvanto erottimesta. Pyörre-erotin sisältää runko-osan 3 (engl. main part), jossa on kartiomainen kammio 4 sisältäen oleellisesti tangentiaa-!".* lisen tuloaukon kammion leveämmässä päässä 5. Kammio 4 suppe- i » I f · · # nee alaspäin ja sen sisäseinämällä on ruuvimainen muoto. Tämä * · · · ruuvimainen muoto käsittää ensimmäisen ylemmän pinnan, tai kyljen 1, sekä toisen alemman pinnan tai kyljen 2. Viitemerkki et osoittaa kulmaa, joka muodostuu ensimmäisen pinnan tai • · · V ·’ kyljen 1, toisin sanoen kyljen, jonka pinta osoittaa kammion 4 leveämpää päätä 5 kohti ja syklonin runko-osan keskiviivan ··· kanssa yhdensuuntaisesti ulottuvan viivan väliin. Viitemerkki 0 osoittaa kulmaa, joka muodostuu sykioonin runko-osan keski - .* , viivan kanssa yhdensuuntaisesti ulottuvan viivan ja kier- *· teisen, ruuvimaisen muodon huippujen kautta kulkevan kar- 1 ‘ tiomaisen sisäpuolisen kuvitteellisen pinnan A väliin.

» • · ·

Toisen kyljen 2 pinta osoittaa sykloonikammion kapeampaa päätä 6 kohti, ja muodostaa kulman τ ensimmäisen kyljen 1 kanssa.

5 110490

Tämä kulma τ on edullisesti välillä (90' - a) - 90’. Viite S

osoittaa kierukkamaisen kierteen nousun. Nousu voi vaihdella käytön vaatimusten ja kohteen mukaan.

Toinen kylki 2 sekä sen jatke muodostavat yhdessä lähimmän alla olevan ruuvin kierteen ensimmäisen kyljen 1 kanssa kolmion, jossa on linja A, joka kulkee lähimmän alla sijaitsevan kierukkamaisen ruuvikierteen huipun tai harjan kautta yhdensuuntaisesti kammion keskiviivan kanssa.

Kuvio 2 esittää eri voimia, joita muodostuu keksinnön mukaisessa pyörre-erottimessa. CF kuvaa keskipakovoimaa, joka kohdistuu kammion sisäseinämän ensimmäisen kyljen äärellä sijaitsevaan partikkeliin. Tämä voima voidaan jakaa kahteen komponenttiin, CFn ja CFu, joille on voimassa CF = CFn + CFu. CFn vaikuttaa kylkeä vasten kohtisuoraan, ja CFu vaikuttaa suuntaan, jossa partikkeli painuu ylös vasten kierukkamaisen ruuvikierteen tai kierukan "kattoa", toisin sanoen vasten toista kylkeä 2. HF kuvaa nestevirrassa alaspäin vaikuttavaa voimaa, mikä voima vaikuttaa kammion leveämmästä päästä , ,·, päinvastaiseen suuntaan kuin CFu. Partikkeliin vaikuttaa myös • · · !‘V painovoima G. Painovoima on kuitenkin merkityksetön tässä . yhteydessä.

• · · « « · · ‘•h* Jos HF = CFu, niin partikkeli kulkeutuu pitkin horisontaalista kehää iskeytyen ennemmin tai myöhemmin kierukkamaisen ruuvi- * » t V ’ kierteen "kattoon" ja seuraa ruuvikierrettä alaspäin, sillä ruuvikierteellä on alaspäin viettävä kierukkamainen muoto.

Jos CFu on suurempi kuin HF, partikkeli saavuttaa katon » , aiemmin, kun partikkeli liukuu tällöin ylöspäin pitkin ensim- t I « ‘ I mäistä kylkeä. Jos CFu on pienempi kuin HF, partikkeli liukuu alaspäin kaltevalla pinnalla 1 ja lopulta saavuttaa kyljen 2 : : : kärjen, minkä jälkeen partikkeli painuu "katon" alle. Tämä tarkoittaa sitä, että ruuvikierteen "kattoa" vasten olevat raskaat partikkelit ovat paremmin suojatut kaasusydämen 6 110490 takaimuvaikutusta vastaan, sillä paine on alhaisin syklonin keskustassa ja suurin syklonin seinämillä. Jos partikkeli kiertää pienemmällä nopeudella, tämä painejakautuma aiheuttaa sen, että partikkeli liikkuu imun vaikutuksesta keskustaan ja liittyy ylöspäin virtaavaan akseptiin.

Syklonin sisäseinämän tämän muodon vuoksi raskaat partikkelit liikkuvat ylös vasten syklonin sisäseinämästä kierukkamaisesti ulottuvan ruuvin kylkeä ja liukuvat alas pitkin kierukkamaisen ruuviviivan tai kierukan kaltevaa pintaa saavuttaakseen lopulta syklonin alemman poistoaukon 7 samalla kun akseptin poistoaukko 8 sijaitsee kammion 4 leveämmän pään 5 keskustassa.

Siten tämä uusi syklonin seinämän muoto toimii kuten salvan koukku, joka salliessaan liikkeen yhteen suuntaan kuitenkin estää liikkeen päinvastaiseen suuntaan. Tämä on erityisen tärkeää alemman poistoaukon 7 läheisyydessä, jossa etäisyydet ovat pieniä ja kaasusydän on lähellä kammion seinämää.

, Kun kulmaa a ja nousua S suurennetaan, kaltevalla tasolla tai • · t !’V pinnalla sisäänpäin suuntautuva nestevirtaus painuu lähemmäksi

• » · t · I

, kohti kaasusydämen keskustaa. Tämä on edullista, kun halutaan * * * * poistaa kevyitä partikkeleita, niin sanottua kevyttä rejektiä.

Näihin partikkeleihin vaikuttaa keskihakuvoima, ja ne vedetään .,,Γ laitteen keskustaa kohden. Kartiomainen seinämä aiheuttaa sen, * * · V : että nämä kevyet partikkelit liikkuvat kohti keskustaa, jossa ne erottuvat.

« · · % :*·*; On ymmärrettävä, että keksintö ei rajoitu tässä kuvattuihin ja ,· , esitettyihin suoritusmuotoihin, ja että seuraavien patenttivaa-* · » ’· timusten piirissä olevat muutokset ovat selviä.

\ I t · « I · » » »

• * I

I > · • *

Claims (5)

1. 7 110490 l. Pyörre-erotin aineksien erottamiseen kuitunestesuspen-siosta, erityisesti paperimassasuspensiosta, joka erotin käsittää runko-osan (3) , joka sisältää sisäpuolisen kartio-maisen kammion (4) , jolla on yleisesti tangentiaalisen suuntainen tuloaukko kammion leveämmässä päässä (5) , joka kammio (4) suppenee kartiomaisesti alaspäin, ja jonka kammion sisä-seinämässä on ruuvimainen muoto, tunnettu siitä, että sisäpinnan ruuvimainen kierukka sisältää ensimmäisen ylemmän pinnan tai kyljen (1) sekä toisen, alemman pinnan tai kyljen (2); että kylki (l) , joka osoittaa kammion leveämpää päätä kohti, muodostaa kulman a kammion keskiviivan kanssa,· että toinen kylki (2) osoittaa kohti kammion kapeampaa päätä (6) ja muodostaa kulman τ ensimmäisen kyljen (l) kanssa,* jolloin kulma a on pienempi kuin 45° ja kulma τ on alueella (90°-o?) -90°, jolloin mainittu toinen kylki määrittää kaltevan tason sellaisten alaspäin kulkevien hiukkasten nopeuttamiseksi, jotka liikkuvat kohti kammion (4) sisäpintaa ; : ja mainitun alemman kyljen pinnan alla.
2. *: 2 . Patenttivaatimuksen l mukainen pyörre-erotin, tunnet - ; t u siitä, että kammion keskiviivan kanssa yhdensuuntaisesti ·· ulottuva viiva sekä kierukkamaisesti ulottuvan ruuvikierteen , huippua sivuava sisäpuolinen kuviteltu pinta (A) määrittävät välilleen kulman δ. I · • » »
3. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen pyörre-erotin, tunnet - ♦ · · '*, * t u siitä, että kulma a on suurempi kuin kulma S. : * ♦ • · ·
4. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1...3 mukainen pyörre-erotin, » · \ tunnettu siitä, että ruuvikierteenmuotoisella pinnalla Ί”. on yksi tai useampi sisääntulo kammion (4) laajemmassa päässä ’· (5) . 8 110490
5. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1...5 mukainen pyörre-erotin, tunnettu siitä, että toisella kyljellä (2) on vakio leveys sen koko pituudella. » * · IMI 9 110490