FI120483B - Förfarande och arrangemang vid avgasning samt användning därav - Google Patents

Claims (7)

1. 30 Sälunda anger t.ex. US-patentet 6,096,120 ett arrangemang omfattande en vätsketank med ett flertal inlopp, en fri horisontell vätskeyta, ett flertal överlöp, utlopp för avgasad vätska samt och ett utsug för gas. Avsikten med arrangemanget är att utnyttja en och samma avgasande tankvolym för ett flertal vätskeströmmar, men faktum kvarstär att mängdema vätska som respektive befinner sig i tanken för avluftning omöjliggör en snabb styrning av processen och exempelvis ett snabbt byte av kvaliteten i en pappersmaskin. 5 US-patentet 2,757,581 visar äter ett cyklonarrangemang för att avlägsna gas ur en pappersmassa. Arrangemanget bestär av ett nedät nägot avsmalnande kärl med ett tangentiellt inlopp i Övre änden och ett centralt utlopp i nedre änden. Vätska som genom inloppet pumpas tangentiellt in vid kärlets övre ände kommer av centrifugalkraften att pressas mot kärlets vägg samtidigt som vätskan rör sig 10 nedät med hjälp av tyngdkraften. I kärlets centrum bildas da ett axiellt utrymme fritt frän vätska, och frän detta utrymme sugs gas ut med hjälp av undertrycket i ett centralt rör i kärlets övre ände. För att anordningen skall kunna fungera krävs mycket noggrann dimensionering, vilket gör anord-ningen föga lämpad för sädana varierande vätskeflöden som uppstär vid en snabb ändring av kör-parametrama vid ett kvalitetsbyte. 15 Man känner även ett arrangemang som ingär som en del av ett större koncept som marknadsförs under handelsnamnet OptiFeedTM. Detta arrangemang omfattar ett större uppsamlingskärl tili vilket processvatten frän olika delar av processen leds via cylindriska rör tangentiellt för att sedan centraliserat pumpas vidare för avgasning. Även om en viss passiv avluftning sker i en sädan tank 20 visar praktiska prov att avgasningen blir ofullständig, bl.a. eftersom de tjocka vätskesträlar som leds in i tanken tenderar att breda ut sig och inte hälls samlade i kärlet. Pumpning av gashaltig vätska är normalt problematisk, och därför är det önskvärt att den primära avgasningen sker innan vätskan pumpas.
2. 25 Avsikten med föreliggande uppfinning är att anvisa ett enkelt avgasningsarrangemang som längt-gäende automatiskt anpassar sig tili varierande flöden och där en och samma anordning sälunda medger även mycket Stora variationer i vätskeflödet. Uppfinningen avser även att anvisa ett arrangemang där uppkömingen av gasavskiljningen kan ske 30 snabbt och väsentligen automatiskt. För att uppnä dessa mäl föresläs ett förfarande som kännetecknas av det som anges i patentkravet 7 och ett arrangemang vars kännetecken är angivna i patentkravet 1. Fördelaktiga utföringsformer är beskrivna i de osjälvständiga patentkraven.
3. 5 Allmänt innefattar uppfinningen att gas som ingär i den processvätska som leds in i kärlet bringas i rotation med höghastighet. Vätskan leds in tangentiellt och tätt längs med kärlets yta via minst ett inlopp som fördelaktigt har en avsevärd vertikal utsträckning längs kärlytan. Genom detta arrangemang kommer vätskan i snabb rotation längs kärlets innervägg. Centrifugalkraften som verkar pa vätskemassan pressar vätskan med kraft mot kärlets väsentligen enhetliga cylinderformade inner-10 yta. Virvelns vätskeyta erhäller en form som kan styras att exempelvis allmänt mots vara formen hos en paraboloid. Ifall dimensioneringen respektive körparametrama är sädana att vätskan fär be-halla sin hastighet och g är ~l/r uppstar ater en virvel som blir brantare inät, varvid vätskeytan mera far formen av en omvänd hyperboloid, vilket lämpligen motverkas genom en centralkropp eller vortexfinnare. 15 Gas som inte i nämnvärd grad päverkas av centrifugalkraften separeras aktivt ut i det fria utrymmet som bildas i form av virveln i kärlets mitt, frän vilket utrymme gas kan avlägsnas med i och för sig kända medel. Pä grund av gravitationen sjunker vätskan smäningom nerät i kärlet och leds bort via ett tangentiellt anordnat utlopp. Pä detta sätt upprätthälls i kärlet en stabil kontinuerlig vätske-20 rotation där gashaltig vätska tillförs uppe längs kärlets yta och avgasad vätska pa motsvarande vis leds bort i kärlets nedre del. I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning tili nägra fördelaktiga utföringsformer och bifogade ritning där 25 Figur 1 i tvärsnitt visar en utföringsform omfattande en enda enhetlig tillförselkanal, Figur 2 i tvärsnitt visar en altemativ utföringsform med ett flertal tillförselrör,
4. 30 Figur 3 visar anordningen enligt Figur 2 i tvärsnitt vid A-A, Figur 4 uppifrän visar hur arrangemanget enligt uppfinningen ändamälsenligt kombineras med ett särskilt arrangemang för att leda in vätska frän olika delar av processen, Figur 5 i tvärsnitt frän sidan visar arrangemanget enligt figur 4, och 5 Figur 6 visar ett ändamälsenligt arrangemang för att reglera spalten och vätsketillförseln till kärlet. Hänvisande till Figur 1 omfattar anordningen ett väsentligen cylindriskt kärl 1 som i Övre änden 2 10 till och med kan vara helt öppet, eller lämpligen försett med i och för sig kända medel säsom huvar och fläktar (ej visade) för att avleda gas som avskiljts. Inloppet till kärlet 1 omfattar en tillförsel 3 som kan vara utformad som en öppen ränna 3 a, som ett eller flere rör 16, 16a eller pä ett annat sätt sälunda att processvätska 4 frän exempelvis pappersframställning kan ledas med tryck in i kärlet 1 tangentiellt längs ytan av kärlets 1 vägg 5. För att stabilisera funktionen är det ändamälsenligt att 15 ätminstone inloppets nedre del är utformad som en inloppskammare 19, för vilken figurema 4 och 5 visar en särskilt fördelaktig utformning med separata tilloppsrör 16a som leds in via respektive vattenläs. För inledning av vätska utmynnar tillförseln 3 eller inloppskammaren 19 lämpligen i en enhetlig 20 spalt 6 eller ett antal ovanför varandra belägna separata munstycken 7, vilka i den utföringsform som visas i Figur 2 med fördel är nägot längsträckt utformade för att tätt ansluta sig tili ytan av kärlets 1 innervägg 5. Processvätskan 4 i tillförseln 3 hälls under ett sädant tryck att vätskan med hög hastighet, fördel-25 aktigt minst 2 m/sek, lämpligen 4...6 m/sek, strömmar in i kärlet 1 i form av en vätskeström 17 längs kärlets 1 väggyta 5. Spalten och/eller munstyckena är dimensionerade sä att inströmningen bibehälls väsentligen laminär och genom den höga hastigheten i kombination med den tangentiella införseln tätt längs ytan ästadkommer man en stabil rotation där respektive vattenelement allmänt strömmar utät-nedät för att i sinom tid nä det tangentiellt anordnade utloppet 8. 30 Genom rotationen kommer den vätska 9 som cirkulerar i kärlet att pressas mot väggama 5 respektive sjunka mot kärlets 1 botten 10 varvid i kärlets centrum bildas en virvel vars vätskeyta 11 har formen av en krökt rotationskropp. Ovanför vätskeytan 11 bildas ett fritt utrymme 12 som sträcker sig frän vätskeytan 11 upp till kärlets 1 Övre del 2. De gasbubblor som frigörs pa grund av 5 centrifugalkraften kommer att söka sig till detta fria utrymme 12 frän vilket gas kan avlägsnas utan att kärlet 1 i sig behöver utsättas för undertryck, vilket i jämförelse med kända gasavskiljnings-arrangemang ger en märkbart enklare konstruktion. Endast som ett exempel kan konstateras att om inloppshöjden, dvs. höjden av den vätskepelare som 10 matar tillförseln 3 i medeltal är t.ex. 2 meter, erhälls vid väggytan 5 en genomsnittlig hastighet om (2gh)1/2 = 6,3 m/sek. Vid en kärldiameter pä 0,8 m erhälls dä vinkelhastigheten 15,75 s'1 och en centrifugalacceleration pä n2*r = 99,2 m/sek2 eller ca 10 g. Detta är tillräckligt mycket för att ur vätskan rätt snabbt separera Stora gasbubblor. Den krökta formen som vätskeytan 11 erhäller gör att Stora bubblor enkeli avgär högre upp i kärlet medan mindre bubblor smäningom söker sig tili det 15 fria utrymmet 12 frän det inre av vätskemassan 9 i kärlets nedre del. Pä detta sätt erhälls med syn-nerligen enkla medel en avgäende vätska som för de fiesta ändamäl är tillräckligt väl avluftad. För stymingen av processen och särskilt för att kunna undvika ett oändamälsenligt stort djup kan kärlet 1 vara försett med en vortexfmnare, exempelvis en central nivägivare 13 anordnad pä en 20 stabilisator 14 i kärlets 1 nedre ände, varvid man erhäller uppgifter om virvelns position och särskilt hur högt virvelns bottenpunkt 18 befmner sig. Ett sädant arrangemang visas i Figur 1. Altemativt kan kärlet ha ett centralt överfallsrör 15, varvid luftbubblor i kärlets 1 nedre del samlas runt röret 15 och leds upp längs det. Vidare omfattar arrangemanget lämligen ett i kärlets 1 sida anordnat kon-ventionellt överlöp 15a, vilket schematiskt angivits i figur 5 och via vilket man kan leda bort ett 25 eventuellt vätskeöverskott. Med fördel leder detta överlöp 15a vidare tili inloppet för ett motsva-rande ytterligare avgasningsarrangemang (ej visat). Pä detta sätt kan ett flertal avgasningsarrange-mang enligt uppfinningen vara kopplade i serie varvid avgasad vätska även kan ledas tili olika delar av processen. 30. nedanstäende tabell är angivet nägra parameterkombinationer vilka som exempel beskriver inbör-des förhällanden mellan vissa centrala faktorer vid dimensioneringen: A B C D E F Q 100 200 300 100 200 500 0 500 500 500 1000 1000 1000
5. 5 S0 50 50 50 25 50 100 Sh 1000 1000 1000 1000 1000 1000 0vf 200 200 200 400 400 400 Vi 2,0 4,0 6,0 4,0 4,0 5,0 h, 0,2 0,8 1,8 0,8 0,8 1,3
6. 10 G 16 64 144 32 32 50 gp 1,6 6,5 14,7 3,3 3,3 5,1 gv 4,1 16,3 36,7 8,2 8,2 12,7 vv 0,6 1,0 1,5 0,1 0,3 0,6 15 varvid Q anger flödet i liter/sekund, 0 anger kärlets diameter i millimeter, S0 anger spaltens öpp-ningsvidd i millimeter, Sh anger spaltens höjd i millimeter, 0vf anger vortexfinnarens diameter i millimeter, v, anger vätskans inloppshastighet i meter/sekund, hi anger inloppets hydrauliska höjd i meter, G beskriver centrifugalkraften i m/sek2 varvid gp anger accelerationen i periferin och gv anger accelerationen vid vortexfinnaren samt vv anger den vertikala flödeshastigheten. 20 Ifall inloppet 3 är en öppen ränna säsom visas i Figur 1 kommer dess nivä att ställa sig i en balans som beror av inströmningen och utströmningshastigheten, som är en funktion av trycket. Figur 2 visar äter en utföringsform där inloppet omfattar ett flertal rör 16 som leds tili en inloppskammare
7. 19. I vartdera fallet är systemet självreglerande och om mängden tillströmmande vätska är liten 25 kommer vätskeytan att ställa sig pä en balanserad nivä längs inloppsspalten 6 och/eller inloppsrören 7. Vid dimensioneringen av systemet beaktas att det byggs upp ett tryck mot vortexens periferi, vilket gör att inströmningsmotstandet ökar mot vortexens botten. 30