FI122912B - Laitteisto ja menetelmä ilmanpoistossa massasulputusta - Google Patents

Description

Laitteistoja menetelmä ilmanpoistossa massasulpusta 5 Keksinnön kohteena on laitteisto ja menetelmä ilmanpoistossa massasulpusta.

Ilmaa on luontaisesti aina jonkin verran, 0,25...8,0 til-%, sulpun mukana. Vaah-toutuessaan ilma kerää epäpuhtauksia, jotka likaavat laitteita ja saattavat kulkeutua viiralle. Ilma on haitaksi myös lukuisille pumpuille. Ilma ylläpitää aerobista 10 limankasvua, jolloin pesutarve lisääntyy ja pesukemikaalien käyttötarve kasvaa. Ilmaa sitoutuu sulppuun, kun ilman ja nesteen välinen rajapinta joutuu nopeiden muutosten kohteeksi, kuten esim. sekoituksissa ja turbulenteissa virtauksissa.

Ilma esiintyy sulpussa kolmena eri muotona: vapaana, sitoutuneena ja liuenneena. 15 Näiden muotojen osuudet riippuvat massan laadusta, lämpötilasta ja pH:sta. Vapaa ilma esiintyy suurina kuplina ja vaahtona. Suuri osa tästä muodosta poistuu spontaanisti putkissa ja säiliöissä, mikä tulee ottaa suunnittelussa huomioon. Osa on kuitenkin stabiilia vaahtoa, joka ei poistu spontaanisti. Vapaa ilma saattaa kehittyä sitoutuneeksi mekaanisesti esimerkiksi pumppauksessa. Sitoutunut ilma 20 esiintyy pieninä kuplina. Tämän ilmatyypin poistaminen on erityisen tärkeää, sillä sitoutunut ilma on tiukasti kiinnittynyt kuitujen kostumattomille pinnoille sitoen kuituja toisiinsa aiheuttaen formaatio-ongelmia. Liuennut ilma ei sinällään vaikuta c\j formaatioon eikä veden poistumiseen viiralla, mutta se pyritään poistamaan, kos- ka sillä on taipumus muuttua sitoutuneeksi, kuplamaiseksi ilmaksi esim. paineen i o 25 laskiessa tai lämpötilan muuttuessa, oo g Yleisesti ilmanpoistotavat jaotellaan kemialliseen ja mekaaniseen ilmanpoistoon.

Kemiallisella poistolla voidaan vähentää lähinnä vapaan ilman määrää, ja sillä LO pyritään estämään ilmamäärän kohtuuton kasvu. Huomattavaa passiivista ilman- o o 30 poistoa tapahtuu viirakaivossa (nyk. viiravesikanavassa) ja viiraosalla. Kaikkea ilmaa ei voida poistaa pelkästään laitesuunnittelulla ja kemikaaleilla. Ainoa tapa 2 saavuttaa lähes täydellinen ilmanpoisto on mekaaninen ilmanpoisto ilmanpois-tosäiliön avulla.

Ilmanpoistimessa ilmanpoisto saavutetaan kiehuttamalla kuitususpensiota alipai-5 neessa. Kuitususpensio johdetaan säiliöön syöttöputkien kautta, joiden yläpäät ovat säiliön nestepinnan yläpuolella. Säiliössä vallitsee alipaine, joka vastaa veden kiehumispistettä ko. lämpötilassa. Suihkutessaan voimakkaasti säiliön kattoon kuitususpensio hajoaa putoaviksi pisaroiksi sekä muodostaa alasvaluvan nestekal-von säiliön katon sisäpinnalle. Kiehumista tapahtuu pisaroissa, nestekalvossa säi-10 liön seinällä sekä nesteosan pinnalla. Syvemmällä suspensiossa vesi ei enää kiehu. Kuitususpensio viipyy säiliössä keskimäärin 10 s ja tänä aikana ehtii vapaan ilman ohella myös osa kuitususpensioon sitoutuneesta ilmasta poistua. Tyypillinen lyhyen kierron ilmanpoistosäiliö on esitetty kuvassa 1.

15 Paljon epäpuhtauksia sisältävillä massoilla, kuten mekaaniset ja kierrätyskuitu-massat, ilmapitoisuus voi nousta paljon sellupohjaista paperikonemassaa suuremmaksi. Ilmanpoistosäiliön toimintaperiaatteen mukaan paineen muutos (alipaine) saa aikaan sen, että liuennut ilma muuttuu vapaaksi ja poistuu. Isku edesauttaa kuituun sitoutuneen ilman vapautumista ja pisarointi taas kasvattaa ominaispinta-20 alaa (helpottaa poistumista ja liuenneen muodostumista kuplaksi). Koeajotulosten perusteella iskulla ei ole ilmanpoistoa tehostavaa vaikutusta massailmanpoistossa suuren ilmapitoisuuden omaavilla massoilla.

C\J

° Tässä hakemuksessa ilmanpoistosäiliö suunnitellaan korkean ilmapitoisuuden o 25 omaaville massasuspensioille, siten että massaa ei suihkuteta ilmanpoistosäiliön ” kattoon, vaan annetaan massan purkautua nestepinnan alapuolelle. Massasuspen- | sio voidaan ohjata nestepinnan alapuolelle jättämällä suihkuputket kokonaan pois ja ohjaamalla massavirta jakotukin sivuilta nestepinnan alle.

LO

CO

o o 30 Edullisesti kokoomatila käsittää väliseinämän, jolloin massasulpun pinnan ylittä essä väliseinämän yläpinnan tason massa johdetaan ylivuotoputkeen. Ilmanpois- 3 tosäiliöön ulottuva massanjakotukki kapenee päätyään kohti ja käsittää sivullaan putken tai putket tai virtausaukon, joka/jotka avautuvat ilmanpoistosäiliön pohjaa kohti.

5 Keksinnön mukaiselle laitteistolle ja menetelmällä ilmanpoistossa massasulpusta on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei ole 10 tarkoitus kuitenkaan yksinomaan raj oittaa.

Kuviossa 1 on esitetty tekniikan tason mukainen ilmanpoistosäiliö paperikoneen lyhyessä kierrossa perälaatikon yhteydessä.

15 Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen ilmanpoistosäiliö ja ratkaisu ilman poistamiseksi massasulpusta.

Kuviossa 3 on esitetty perälaatikon lyhytkierto.

20 Kuviossa 4 on esitetty graafisesti vertailu tekniikan tason mukaisten rakenteiden ja keksinnön mukaisen ilmanpoistosäiliön ja menetelmän välillä.

cm Kuviossa 1 on esitetty tekniikan tason mukainen ilmanpoistosäiliö ja ratkaisu il- cm man poistossa massasulpusta. Kuviossa esitetysti massa syötetään jakotukin kaut- i cp 25 ta suihkuputkiin j a suihkutetaan ilmanpoistosäiliön kattoon. Massasulppu pidetään ” ilmanpoistosäiliön tilassa Vi väliseinän E erottamana ylivuototilasta F. Tilan Vi g pohjalta johdetaan käsitelty massasulppu, josta ilma on poistettu, paperikoneen tai vastaavan perälaatikkoon. Ilmaa imetään tyhjöpumpulla yhteen J kautta tilasta Oi g massasulpun eli nestepinnan rajapinnan Ti yläpuolelta. Näin ollen tila Oi ali- o o 30 paineistetaan tekniikan tason ratkaisuissa. Säiliön yläseinämään suihkutettu massa 4 pisaroituu, jolloin tekniikan tason ratkaisussa kyseisestä pisaroidusta massasta poistetaan tilassa Oi ilmaa.

Hakemuksessa on esitetty kuvion 1 ratkaisuun nähden uusi menetelmä ja laitteisto 5 ilmanpoistossa. Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen ilmanpoistosäiliö 10. Ilmanpoistosäiliö 10 käsittää tuloputken 11, joka liittyy päätyään kohti kapene-vaan jakotukkiin 12, joka on sovitettu massasulpun M kokoomatilaan Vi, johon massa johdetaan, jolloin massasulpun M jakotukin eli massanjakotukin 12 putki tai putket 12ai, 12a2... 12an tai virtausaukko on sovitettu avautumaan kokoomati-10 lassa Vi massasulpun M yläpuoliseen alipainetilaan Oi rajoittuvan rajapinnan eli nestepinnan Ti alapuolelle. Tuloputki 11 tuodaan ilmanpoistosäiliön 10 sisälle edullisesti säiliön sivusta tai pohjasta. Näin ollen massasulppua M ei missään vaiheessa suihkuteta ilmanpoistosäiliön 10 alipainetilan Oi seinämiin, vaan mas-sasulppu M johdetaan jouhevasti rajapinnan Ti alapuolelle ja vapautetaan tilaan 15 Vi massasulpun M joukkoon. Edullisesti putki tai putket 12ai, 12a2... 12an tai vir-tausrako on sovitettu avautumaan kohti alapuolista ilmanpoistosäiliön 10 seinämää 10b. Edullisesti jakotukki 12 sijaitsee kokonaan nestepinnan Ti alapuolella, mutta joissakin sovelluksissa se voi sijaita alipainetilassa Oi ja putken tai putkien 12ai. .. kautta massasulppu M johdetaan nestepinnan Ti alapuolelle. Massasulpul-20 le M käytetään yleisiä arvoja, kuten: - massasulpun kuitusakeus on 0,5 - 2 %, - massasulpun lämpötila-alue on 30 - 60 °C.

«m Lisäksi ilmanpoistosäiliön 10 alipainealue on 70 - 99 kPa.

δ

(M

co cp 25 Kuviossa 2 esitetyssä keksinnön mukaisessa ilmanpoistosäiliössä 10 käsittää säiliö oo -1- väliseinämän 13, jonka ylitse ylijuoksu Li tilasta Vi massasulpusta M siirtyy ja £ edelleen ylivuotoputkeen eli poistoyhteeseen 14. Akseptina tilasta Vi johdetaan ^ massasulpun M virtaus, josta massasulpusta M ilmaa on poistettu ja olennaisesti g ilmaton massasulppu johdetaan yhteeseen 15 ja edelleen paperikoneen tai vastaa- o ^ 30 van perälaatikkoon. Alipainetilaan Oi rajapinnan Ti yläpuolelle imetään alipaine tyhjöpumpulla Pi yhteen 16 kautta. Kuviossa 2 esitetysti johdetaan paperikoneen 5 perälaatikon jakotukin ohikierrosta yhde 17 kokoomatilan Vi yhteyteen siten, että yhde 17, kuten putki, avautuu ilmanpoistosäiliön 10 alapuolisesta seinämästä eli pohjasta 10b kokoomatilaan Vj eli rajapinnan Ti alapuolelta. Kuviossa 2 esitetysti jakotukki 12 on sovitettu avautumaan massasulppua M poisjohtavilta putkiltaan 5 12ai, 12a2...12an massasulpun M pintatason Ti alapuolelle. Putket 12ai, 12a2. . . 12an on suunnattu avautumaan kohti ilmanpoistosäiliön 10 pohjaa 10b. On osoittautunut, että edellä mainittu ratkaisu poistaa massasulpusta M tehokkaammin ilmaa kuin suihkuputkiratkaisu, joka on esitetty kuviossa 1.

10 Kuviossa 3 on esitetty havainnollisesti ja kaavioesityksenä perälaatikon 100 ly-hytkierto ja massasulpun syöttöjäijestelmä 200. Putkia, kanavia tai vastaavia nimitetään ohessa linjoiksi tai yhteiksi. Viirakaivosta 50 johdetaan pumpun P2 avulla linjaa tai yhdettä ei pitkin massasulppua pyörrepuhdistukseen 20 ja edelleen pyörrepuhdistimesta linjan 11 kautta tulona ilmanpoistosäiliöön 10. Ilmanpois-15 tosäiliöstä 10 johdetaan ilmanpoistosäiliön ylijuoksuna massasulppua linjan 14 kautta takaisin viirakaivoon 50. Massasulppua M, josta ilma on poistettu, siirretään linjaa 15 pitkin ja pumpun P3 aikaansaamalla kierrolla konesihdin Q kautta perälaatikkoon 100. Viirakaivosta 50 johdetaan laimennusvettä linjan e2 kautta ja pumpun P4 aikaansaamalla kierrolla konesihdille C2 ja edelleen laimennusvedeksi 20 perälaatikkoon 100 rainan neliöpainon säätämiseksi rainaleveydeltä. Perälaatikon 100 ohikiertona ohjataan massasulppu linjaan 17 ja edelleen tilaan Vi ilmanpoistosäiliöön 10 massasulpun joukkoon massasulpun rajapinnan Ti alapuolelle. Lin-cvi jän 16 kautta imetään alipaine ilmanpoistosäiliön 10 sisäpuoliseen alipainetilaan w Oi tyhjöpumpullaPi.

o 25 ^ Kuviossa 4 on esitetty graafisesti keksinnön mukaisella rakenteella saavutetut ϊ koearvot ilmanpoistossa ja eri alipainetasoilla tilassa Oi.

00 ίο Edellä esitetyllä ilmanpoistosäiliön 10 konstruktiolla päästiin tehdasmittakaavan o o 30 koeajoissa suurempaan kuplamaisen ilman reduktioon kuin nykyisellä rakenteella.

Kuvassa 4 on esitetty kuvaajalla fi keksinnön mukaisella järjestelyllä saavutettu 6 ilmanpoisto. Kuvaaja ΐι on tekniikan tason mukainen kuvaajajossa massa suihkutetaan alipainetilaan Oi ja seinämiin. Kuvan 4 mukaisesti ilmanpoisto tehostuu, kun massasulppu M syötetään ilmanpoistosäiliön 10 nestepinnan eli rajapinnan Ti alle. Suihkuputkien poistamisen ansiosta ilman poistamiseen riittää pienempi ali-5 paine, jolloin ilmanpoistosäiliö voidaan laskea hieman alemmas ja säästää investointi- ja käyttökustannuksissa. Lisäksi keksinnön mukaisen ratkaisun ilmanpoistosäiliö on valmistuskustannuksiltaan edullisempi kuin tekniikan tason ratkaisut.

Paperikoneella tai vastaavalla tarkoitetaan paperi-, kartonki- pehmopaperi- tai 10 sellunkuivauskonetta.

c\j δ

CM

CO

o

CO

X

cc

CL

00 δ co o o

CM

Claims (5)

1. 7
2. 1. Ilmanpoistosäiliö (10) paperikoneen tai vastaavan massasulpun syöttöjärjestel-mään (200), jossa massasulppu (M) johdetaan ilmanpoistosäiliön (10) tuloputkeen 5 (11) ja sen kautta ilmanpoistosäiliön (10) sisätilaan, joka käsittää massasulpulle (M) kokoomathan (Vi), johon massasulppu (M) ensin kerätään siten, että se muodostaa tilassa (Vi) rajapinnan (Ti) yläpuoliseen alipaineillaan (Oi) nähden, johon alipainetilaan (Oi) tuotetaan alipaine ja josta kokoomatilasta (Vi) massasulppu (M), josta ilmaa on poistettu, johdetaan poistoyhteeseen (15), tunnettu siitä, että 10 massasulppu (M) tuloputkesta (11) ilmanpoistosäiliöön (10) tultuaan vapautetaan massasulpun (M) kokoomatilaan (V)) massasulpun (M) yläpuolisen rajapinnan (Ti) alapuolelle, jolloin putki/putket (12ai, 12a2... 12an) massasulpun (M) ulosvirtaukselle tilaan (Vj) avautuu/avautuvat rajapinnan (Ti) alapuolelle, ja että kokoo-matila (Vi) käsittää väliseinämän (13), jolloin massasulpun (M) pinnan (Ti) ylit-15 täessä väliseinämän (13) yläpinnan tason massa (M) johdetaan ylivuotoputkeen (14).
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmanpoistosäiliö (10), tunnettu siitä, että massanjakotukin (12) putki/putket (12ai, 12a2...12an) avautuvat päädystään mas- 20 sasulpun (Mi) rajapinnan (Ti) alapuolelle, jolloin massaa ei suihkuteta alipainetilaan (Oi). cvi 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ilmanpoistosäiliö, tunnettu siitä, että ° ilmanpoistosäiliöön (10) ulottuva massanjakotukki (12) kapenee päätyään kohti ja i cp 25 käsittää sivullaan putken tai putket (12ai, 12a2... 12an) tai virtausaukon, joka/jotka ” avautuvat ilmanpoistosäiliön (10) pohjaa (10b) kohti. CC CL
4. 4. Ilmanpoistosäiliö (10) paperikoneen tai vastaavan massasulpun syöttöjärjestel- lÖ mään (200), jossa massasulppu (M) johdetaan ilmanpoistosäiliön (10) tuloputkeen o o 30 (11) ja sen kautta ilmanpoistosäiliön (10) sisätilaan, joka käsittää massasulpulle (M) kokoomathan (Vi), johon massasulppu (M) ensin kerätään siten, että se muo- 8 dostaa tilassa (Vi) rajapinnan (Ti) yläpuoliseen alipainetilaan (Oi) nähden, johon alipainetilaan (Oi) tuotetaan alipaine ja josta kokoomatilasta (Vi) massasulppu (M), josta ilmaa on poistettu, johdetaan poistoyhteeseen (15), tunnettu siitä, että massasulppu (M) tuloputkesta (11) ilmanpoistosäiliöön (10) tultuaan vapautetaan 5 massasulpun (M) kokoomallaan (Vi) massasulpun (M) yläpuolisen rajapinnan (Ti) alapuolelle, jolloin putki/putket (12ai, 12a2... 12an) massasulpun (M) ulosvirtaukselle tilaan (Vi) avautuu/avautuvat rajapinnan (Ti) alapuolelle, ja että ilmanpoistosäiliöön (10) ulottuva massanjakotukki (12) kapenee päätyään kohti ja käsittää sivullaan putken tai putket (12ai, 12a2...12an) tai virtausaukon, joka/jotka 10 avautuvat ilmanpoistosäiliön (10) pohjaa (10b) kohti.
5. 5. Menetelmä ilmanpoistossa massasulpusta paperikoneen tai vastaavan perälaati-kon (100) syöttöjärjestelmässä (200), jossa syöttöjärjestelmässä (200) massasulppu (M) johdetaan ilmanpoistosäiliöön (10) tuloputken (11) kautta ja jossa jäijes-15 telmässä imetään alipaine ilmanpoistosäiliön (10) sisäpuoliseen tilaan (Oi) massasulpun kokoomathan (V)) yläpuolisen rajapinnan (Ti) yläpuolelle ja jossa järjestelmässä kokoomatilasta (Vj) johdetaan massasulppu (M), josta ilmaa on poistettu, edelleen paperikoneen tai vastaavan perälaatikkoon (100), tunnettu siitä, että menetelmässä johdettaessa massasulppu (M) ilmanpoistosäiliöön (10) se va-20 pautetaan ilmanpoistosäiliön (10) sisäpuoliseen massasulpun (M) kokoomatilaan (Vi) alipainetilaan (Oi) rajoittuvan massasulpun (M) rajapinnan (Ti) alapuolelle ja että menetelmässä johdetaan massasulppu (M) putken (11) kautta massanjakotuk-c\j kiin (12), joka avautuu massasulpun (M) kokoomatilaan (Vi) massasulpun (M) ° yläpuolisen rajapinnan (Ti) alapuolelle, jolloin massanjakotukin (12) massan put- 0 25 ki/putket (12ai, 12a2...12an) tai virtausaukko massasulpun (M) ulosvirtaukselle 00 >- tilaan (Vi) massasulpun (M) jakotukista (12) avautuu/avautuvat rajapinnan (Ti) £ alapuolelle ja edullisesti siten, että virtaus massasulpun (M) jakotukista (12) g suunnataan tilan (Vi) alapuolista seinämää (10b) kohti, in CO 1 30 9