FI114043B - Sihti - Google Patents

Description

1 114043

Sihti

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on sihti, jolla suodatetaan kiinteän aineen hiukkasia nestemäisen aineen joukosta.

5 Keksinnön tausta

Prosessiteollisuudessa on tarve suodattaa nestettä ja kiinteän aineen hiukkasia sisältävää suspensiota näytteenottoa varten. Esimerkiksi paperi- ja selluteollisuudessa massasulpusta otetaan suodosnäytteitä prosessin valvontaa ja ohjausta varten. Massasulppu sisältää nestettä, pieniä määriä 10 kaasua ja kiinteän aineen hiukkasia kuten kuituja ja mahdollisesti tikkuja. Kun massasulpusta halutaan mitata nesteen ominaisuuksia, kiinteän aineen hiukkaset suodatetaan näytteestä pois mahdollisimman hyvin. Tätä varten on kehitelty erilaisia sihtejä, jollaisia on kuvattu esimerkiksi patenttijulkaisuissa Fl 57663 ja SE 511069, jotka otetaan tähän viitteeksi.

15 Julkaisussa Fl 57663 esitetyssä ratkaisussa näytettä suodatetaan sihdillä, joka käsittää kapeita rakoja. Kun näytettä otetaan, raot estävät kuitumaisten hiukkasten etenemisen, neste pääsee virtaamaan mittauksiin. Sihdin puhdistusvaiheessa sihtiin jääneet kuidut ja tikut pyritään palauttamaan takaisin prosessiin puhaltamalla paineilmaa kohti prosessia. Suurena ongelmana • # 20 on kuitenkin se, kuidut ja tikut kuitenkin jäävät tavallisesti niin tiukasti kiinni ; ! sihdin rakoihin, että puhdistus jää epätäydelliseksi. Tästä syystä sihti tukkeu- tuu liian nopeasti ja sihti pitää vaihtaa. Tukkoisesta sihdistä näytettä saadaan *; ·’ hitaasti.

v.: Julkaisussa SE 511069 on esitetty näytteenotin, jossa sihtinä on * - « .·’ 25 kolmikulmaisesta langasta valmistettu rakopinta. Tässäkin kuidut ja tikut jäävät sihdin rakoihin nesteen virratessa mittaukseen. Sihti puhdistetaan kaapimalla. Myös tässä ratkaisussa on samat ongelmat kuin edellisessä julkaisussa. Puh-I· distus jää epätäydelliseksi, sihti tukkeutuu melko nopeasti kuiduista ja tikuista . ’ . ja sihti pitää vaihtaa usein. Tukkoisesta sihdistä näytettä saadaan hitaasti.

30 Keksinnön lyhyt selostus * i i

Keksinnön tavoitteena on siten toteuttaa suodosnäytteenottoa var-. !>. ten sihti, joka on helppo huuhtoa eikä tukkeudu helposti. Tämän saavuttaa t”\ sihti suodosnäytteen ottamista varten kiinteitä hiukkasia sisältävästä neste mäisestä aineesta. Edelleen sihti käsittää kaksi suodatinosaa ja suodatinosien 2 114043 välisen ainakin yhden suodatusraon; ja suodatinosat on sovitettu liikkumaan toistensa suhteen huuhtelupaineen avulla ainakin huuhdottaessa siten, että mainitun ainakin yhden suodatusraon leveys muuttuu suodatinosien liikkuessa toistensa suhteen.

5 Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti vaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu siihen, että sihdin ainakin yksi suodatusrako on muuttuvaleveyksinen. Kapeaa suodatusrakoa käytetään näytteen suodattamiseen ja sihdin huuhtelun aikana suodatusrako avataan leveäksi, jotta sihtiin 10 takertuneet kiinteän aineen hiukkaset irtoaisivat sihdistä tehokkaasti.

Keksinnön mukaisella sihdillä saavutetaan useita etuja. Sihdin vaihto- ja huoltovälit pitenevät, koska sihti pysyy puhtaana. Puhtaana pysyvä sihti mahdollistaa myös suuren näytteen virtausnopeuden.

Kuvioiden lyhyt selostus 15 Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää sihdin räjäytyskuvaa, kuvio 2A esittää leikkauskuvaa sihdin suodattaessa näytettä, kuvio 2B esittää sihdin leikkauskuvaa sihtiä huuhdeltaessa, 20 kuvio 2C esittää suodatusraon poikkileikkausta, ja , , kuvio 3 esittää sihdin kytkentää massaputkeen.

I * I

: Keksinnön yksityiskohtainen selostus • » · ‘•y Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu käytettäväksi prosessiteolli- ..: suudessa, jossa nestettä ja kiinteän aineen hiukkasia sisältävästä suspensios- • i * 25 ta halutaan erottaa nestettä näytteeksi. Erityisen hyvin keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu sellu- ja paperiteollisuuteen, jossa massasulpusta halutaan ottaa suodosnäyte. Keksinnön mukainen ratkaisu ei kuitenkaan ole rajoittunut ··. näihin sovelluksiin.

• * « » .···. Kuvio 1 esittää sihdin yhtä mahdollista rakennetta. Näytteen virtaus- 30 suunta prosessista mittaukseen on esitetty kuviossa 1 nuolilla. Näyte otetaan I » * · ·: esimerkiksi sellu- ja paperimassoista, joissa on tikkuja ja kuituja. Sihdin perus- I 1 f rakenteen muodostavat kaksi suodatinosaa 100, 102. Suodatinosat 100, 102 : .·. sijaitsevat runko-osassa 116, joka sovittaa sihdin näytteenottoputkeen 120.

Runko-osa 116 on helposti avattavissa huoltoa varten. Suodatinosien 100, · 35 1 02 toisiaan kohti olevat päädyt on sovitettu tosiinsa siten, että kun suodatin osat 100, 102 painetaan mahdollisimman hyvin toisiaan vasten, suodatinosi- 114043 3 en 100, 102 päätyjen välille jää ainakin yksi rako 108, joka toimii näytteen suodattimena. Suodatinosien 100, 102 sisällä on ontto tila, johon säiliöosasta 116 raossa 108 suodattunut näyte virtaa. Suodatinosien 100, 102 sisältä suodatettu näyte virtaa päätyosan 110 ainakin yhden reiän 112 kautta putkisovit-5 timen 118 läpi putkeen (ei esitetty kuviossa 1) kohti näytteen mittausta. Pääty-osassa 110 olevat reiät 112 mitoitetaan siten, että reikien 112 läpi voi virrata vähän vähemmän näytettä kuin suodatusrakojen 108 kautta. Tämä vähentää kiinteän aineen ahtautumista liian tiukkaan suodatusrakoihin 108.

Kumpikin suodatinosa 100, 102 käsittää ainakin yhden ohjainulok-10 keen 104 ja ohjainpesän 106, joiden avulla suodatinosat 100, 102 on sovitettu keskittymään toisiinsa. Näin vähennetään suodatinosien 100,102 keskiakselin avulla aikaansaatavaa tukemis- ja keskittämistarvetta kuvion 1 mukaisessa rakenteessa. Kunkin ohjainulokkeen 104 kärkiosa koskettaa ohjainpesän 106 kapeaa pohja-aluetta, mutta koska ohjainuloke 104 on edullisesti tylppä, ohjai-15 nuloke 104 ei välttämättä kosketa aivan ohjainpesän 106 terävimmässä kärjessä olevaa pohjaa. Vaikka suodatinosien 100, 102 välinen rajapinta ei olekaan suora, kukin suodatinrako on ainakin likimain suora ja tasalevyinen. Mutkiteleva rajapinta kuitenkin tuottaa pitkän suodatusraon 108, mikä mahdollistaa suuren näytevuon suodatusraon 108 läpi. Selluteollisuuden massasulpusta 20 saadaan esitetyllä ratkaisulla näytettä jopa 10 l/min. Tällöin suodatinosien 100, 102 välinen suodatusrako 108 on ollut 0.5 mm, suodatusosien 100, 102 hal-; kaisija 50 mm ja päätyosan 110 reikien määrä 4 kpl, joista rei’istä kukin on ol- .· ·. lut halkaisijaltaan 4 mm. Suodatinosat 100, 102 on tuettu suodatinosien kes- .· ·, kellä olevalla akselilla, jota päätyosan 110 kohta 114 suojaa. Suodatinosat • * * !,! 25 100, 102 liikkuvat akselin suuntaisesti toistensa suhteen, mikä mahdollistaa sen, että suodatusraon 108 leveys muuttuu suodatinosien 100, 102 liikkuessa toistensa suhteen, mutta liikkeen pituus on lyhempi kuin ohjainpesän 104 sy-vyys, jotta suodatinosien 100, 102 itseohjautuvuus säilyisi koko ajan.

Kuviossa 2A on esitetty tarkemmin sihdin rakennetta leikkauskuvan 30 avulla. Nuolet osoittavat näytteen kulkusuuntaa. Suodatinosat 100 ja 102 ovat tässä kuviossa painettu mahdollisimman tiukasti toisiaan vasten, jolloin suo-‘.t datusrako 108 on pienimmillään. Tämä vastaa tilannetta näytettä otettaessa.

;;; Akseli 200 on kiinni suodatusosassa 100, mutta voi vapaasti liikkua suodatus- t · osan 102 suhteen, koska suodatinosa 102 käsittää putkimaisen rakenteen 35 202, jonka sisällä akseli 200 on. Suodatinosaa 100 ei edullisesti ole tiivistetty ·:*· millään tavalla putkimaisessa rakenteessa 202 ja siksi suodatinosa 100 akse- 114043 4 leineen 200 on herkkäliikkeinen. Akseli 200 on edullisesti kuusiotanko, mikä mahdollistaa hiukkasten huuhtoutumisen paremmin pois putkimaisen rakenteen 202 ja akselin 200 välistä. Suodatusosan 100 liikkeen pituutta rajoittaa akselissa 200 oleva kynnys, joka ei mahdu suodatinosassa 102 olevan putki-5 maisen rakenteen 202 päädystä läpi. Akselin 200 kynnyksen ja putkimaisen rakenteen 202 päädyn väli L on suodatinosan 100 ja akselin 200 suurin mahdollinen liikkeen pituus. Suodatettaessa esimerkiksi selluteollisuuden massa-sulppua liikkeen pituus L voi olla millimetriluokassa (esim. 4 mm). Akselin 200 ympärillä olevassa putkimaisessa rakenteessa 202 on aukot molemmissa 10 päissä, jotta putkimaiseen rakenteeseen 202 päässyt neste valuisi tehokkaasti pois. Otettaessa näytettä prosessista prosessipaine on sovitettu painamaan suodatinosia 100, 102 toisiaan kohti, jolloin suodatinosien 100, 102 välinen ainakin yksi suodatinrako 108 on pienimmillään. Tällöin suodatinosan 100 pai-neenalaisen pinta-alan on oltava riittävän suuri, jotta suodatinosan 100 yli ole-15 va paine-ero pystyy liikuttamaan suodatinosan 100 mahdollisimman lähelle suodatinosaa 102 ja kaventamaan suodatusraon 108 pienimmilleen.

Kuviossa 2B suodatinosat 100 ja 102 ovat mahdollisimman kaukana toisistaan ja suodatusrako 108 on suurimmillaan. Tämä vastaa tilannetta sihtiä huuhdeltaessa sihtiä puhtaaksi kiinteästä aineesta, joka on kertynyt 20 suodatusrakoon 108 ja suodatusraon ympärille. Nuolet osoittavat huuhtelun suuntaan kohti prosessia. Huuhdottaessa sihtiä näytteenottosuuntaa vastaan : suodatinosat 100, 102 etääntyvät toisistaan huuhtomispaineen avulla. Jos huuhtominen suoritetaan prosessiin takaisin, huuhtomispaineen on oltava suu-.·.·. rempi kuin prosessipaine, jotta huuhtomispaine jaksaisi työntää suodatinosan .*··. 25 1 00 poispäin suodatinosasta 102. Tällöin suodatinosan 100 paineenalaisen /il pinta-alan on oltava riittävän suuri, jotta suodatinosan 100 yli oleva paine-ero I" pystyy liikuttamaan suodatinosan 100 mahdollisimman kauas suodatinosasta ***’ 102 ja leventämään suodatusraon 108 suurimmilleen.

Kuviossa 2C on esitetty suodatusraon poikkileikkaus. Suodatinosi-30 en 100, 102 välissä oleva suodatusrako 108 on näytteen virtaussuunnassa (esitetty nuolella) edullisesti avartuva, mikä edelleen helpottaa kiinteän aineen .:. irrottamista sihdistä.

/··. Kuvio 3 esittää sihdin edullista sijaintipaikkaa esimerkiksi sellun keittoprosessin yhteydessä. Massasulppu virtaa putkessa 300 paperin pinnan 35 normaalin suunnassa. Jatkuvassa prosessissa sihdin 306 kautta näytettä ote-taan tavallisesti jaksottaisesti siten, että näytteenottojaksojen välissä sihti 5 114043 huuhdellaan prosessiin päin. Kun halutaan ottaa näyte massasulpusta, avataan venttiilit 302, 304 ja 308. Tällöin massasulppu virtaa putkesta 300 venttiilien ja sihdin 306 läpi kohti näytteen mittausta. Kun näyte on otettu ja näyte on analysoitavana, voidaan putkiin 310 ja 312 ja sihtiin 306 jäänyt näyte ja mas-5 sasulppu huuhtoa takaisin prosessiputkeen 300. Huuhtominen suoritetaan esimerkiksi vedellä, jonka paine ylittää putkessa 300 olevan paineen. Putkeen 312 ja sihtiin 306 jäänyt näyte ja massasulppu voidaan myös huuhtoa pienemmällä paineella muualle kuin prosessiin, jos venttiili 304 on kolmitieventtiili, joka ohjaa huuhteluvaiheessa huuhtelunesteen putkeen 314. Sihti voidaan 10 asentaa myös suoraan prosessiputkeen ilman sulkuventtiiliä 302. Sulkuventtii-lin 302 käyttö kuitenkin mahdollistaa sihdin huollon myös prosessin käydessä.

Esitetyssä ratkaisussa suodatusrako on edullisesti suora ja tasalevyinen koko matkaltaan, vaikka keksinnöllinen ratkaisu toteutuu myös käyttämällä kaarevaa ja leveydeltään vaihtelevaa suodatusrakoa. Suodatusraon le-15 veys voidaan sovittaa tarpeen mukaan. Suodatettaessa massasulpusta karkeita tikkuja pois (keittimen alkupää), sihdin suodatusraot voivat olla isompia kuin otettaessa näytettä massasulpusta, joka sisältää paljon kuituja mutta vähän tikkuja (keittimen loppupää).

Sihti mahdollistaa näytteen ottamisen keittovaiheesta aina perälaa-20 tikkoon asti kaikista paperi- ja kartonkimassan valmistusvaiheista. Sihtiä voidaan käyttää myös sellu-, hiomo- ja hiertämömassojen suodattamiseen. Kai-ken kaikkiaan sihti sopii kaikkien paperiteollisuuden massojen suodattami- .·. seen.

* » ·

Sihti voidaan valmistaa mistä tahansa materiaalista, joka kestää M 25 mitattavan aineen ominaisuudet ja käyttöolosuhteet (happamuus, lämpötila, ;;; paine etc.). Tyypillisesti sihti on valmistettu korroosiota kestävästä metallista kuten ruostumattomasta teräksestä tai titaanista näihin kuitenkaan rajoittu-matta.

Suodatinosat 100, 102 voidaan myös magnetoida toisiaan puoleen-30 sa vetäviksi, jolloin suodatinosat 100, 102 pysyvät mahdollisimman lähellä toi-siaan muulloin paitsi sihtiä huuhdottaessa, jolloin huuhtomispaine etäännyttää suodatinosat toisistaan. Suodatinosat voidaan saada pysymään mahdollisim-*::: man lähellä toisiaan myös suodatinosia toisiinsa vetävän jousen tms. avulla.

*·”1 Esitettyä sihtiä ei tarvitse työntää näytteen sisään, vaan näyte virtaa 35 sihtiin ja edelleen näytteen mittaukseen venttiilien kautta. Näin vältytään mo-·:··· niitä ongelmilta. Kun kyse on putkessa viilaavasta massasulpusta, sihdin 114043 6 työntäminen näytteeseen häiritsisi massan virtausta ja sihtiin kohdistuisi suuria voimia. Pahimmillaan vihaavassa massasulpussa oleva sihti voi taipua tai jopa katketa.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten 5 mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. 1 ·

Claims (9)

1. Sihti suodosnäytteen ottamista varten kiinteitä hiukkasia sisältävästä nestemäisestä aineesta, joka sihti käsittää kaksi suodatinosaa (100, 102) ja suodatinosien (100, 5 102) välisen ainakin yhden suodatusraon (108), tunnettu siitä, että suodatinosat (100, 102) on sovitettu liikkumaan toistensa suhteen huuhtelupaineen avulla ainakin huuhdottaessa siten, että mainitun ainakin yhden suodatusraon (108) leveys muuttuu suodatinosien (100, 102) liikkuessa toistensa suhteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sihti, tunnettu siitä, että otettaessa näytettä prosessista suodatinosien (100, 102) välinen mainittu ainakin yksi suodatinrako (108) on pienimmillään, ja suodatinosien (100, 102) välinen mainittu ainakin yksi suodatusrako (108) on sovitettu suodattamaan näytteen mitattavan nestemäisen aineen virratessa prosessista mittaukseen; 15 ja huuhdottaessa sihtiä näytteenottosuuntaa vastaan suodatinosat (100, 102) on sovitettu etääntymään toisistaan, jolloin mainittu ainakin yksi suodatinrako (108) levenee.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sihti, tunnettu siitä, että : 20 kumpikin suodatinosa (100, 102) käsittää ainakin yhden ohjainulokkeen (104) .· ;·. ja ohjainpesän (106), joiden avulla suodatinosat (100,102) on sovitettu keskit- tymään toisiinsa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sihti, tunnettu siitä, että suodatinosat (100, 102) on muotoiltu toisiinsa sopiviksi siten, että suoda- [: 25 tinosien ollessa painettuna tiukasti toisiaan vasten, jolloin kukin ohjainuloke (104) painuu vastaavaan ohjainpesään (106), suodatinosien (100, 102) välillä .:. on halutun kaltainen suodatusrako (108).

'·;·* 5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sihti, tunnettu siitä, että *:· otettaessa näytettä prosessista prosessipaine on sovitettu painamaan suoda- 30 tinosia (100, 102) toisiaan kohti, jolloin suodatinosien (100, 102) välinen mainittu ainakin yksi suodatinrako (108) on pienimmillään; ja ’·:·] huuhdottaessa sihtiä näytteenottosuuntaa vastaan suodatinosat * : (100,102) on sovitettu etääntymään toisistaan huuhtomispaineen avulla. 8 114043

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sihti, tunnettu siitä, että suodatinosat (100, 102) on magnetoitu toisiaan puoleensa vetäviksi, jolloin suodatinosat (100, 102) pysyvät mahdollisimman lähellä toisiaan muulloin paitsi sihtiä huuhdottaessa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sihti, tunnettu siitä, että suodatusrako (108) on näytteen virtaussuunnassa avartuva sihdin huuhtomi-sen helpottamiseksi.

7 114043

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sihti, tunnettu siitä, että kiinteitä hiukkasia sisältävä nestemäinen aine on paperin ja kartongin valmis-10 tuksessa käytettävää massaa.

9 114043