FI56415C - Siktanordning foer klassificering av en utspaedd pappersmassauppslamning - Google Patents

Description

FSSFH [B] (H) UUUTUSJ U LKAISU rr^r

MA l J 1 ' UTLÄGGNINGSSKMFT

+ C (45) Patentti myönnetty 10 01 1930

Am&rnrJ Patent oeddelat N (51) Kv.lk.'/Int.CI.* D 21 D 5/06 SUOMI —FINLAND (21) PM»nttlhik«mui-P«t.nM«ttöknln* 21+87/73 (22) Hak.mltpllvl — An*aknlnj*d«* 08.08.73 * * (23) Alku pilvi — Glltl|h«t*da( 08.08.73 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt off«ntlig ^3 Q3 7I4

Patentti* i« rekisterihallitus /44) NihtMksIpuKm |« kuuL|ulk*un pvm.-

Patent- och reglsteratyrelaen AnsBkan uthgd och utl.skrlften publlcerad 28.09.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 12.09.72 USA(US) 288293 (71) The Black Clawson Company, 605 Clark St., Middletown, Ohio 1*50^2, USA(US) (72) Peter Seifert, Middletown, Ohio, USA(US) (7^+) Berggren Oy Ab (5I+) Sihtilaite laimean paperimassalietteen lajittelemiseksi - Siktanordning för klassificering av en utspädd pappersmassauppslamning

Paperitehtaat ovat monien vuosien ajan laajalti käyttäneet paperinvalmistukseen tarvittavan massan puhdistukseen lajittelu- tai sihtilaitetta, jossa on sylinterinmuotoinen rei'itetty sihtilevy- tai lajitinlevyosa, joka rajoittaa, suljetun vaipan sisällä, vastakkaisille puolilleen syöttö- ja saaliskammiot ja joka on varustettu root-toriosalla, joka toimii toisessa kammiossa pitääkseen sihtilevyn lävistyksen auki ja vapaana kiinteistä aineista, jotka pyrkivät tahmau-tumaan sihtilevyn pinnalle. Yleensä syötetään massa tai paperin raaka-aine syöttökammioon sihtiosan pään lähellä ja aineosat, joita sihti-osa ei päästä lävitseen, kerätään ja poistetaan sihtiosan toisesta päästä.

Aikaisemmin tunnetaan patenttien 2 347 716 ja 2 835 173 mukaiset sihdit. Patentin 2 835 173 mukaiselle rakenteelle on tunnusomaista roottori, joka käsittää kantopinnan muotoiset tangot tai siivet, jotka ovat hyvin lähellä sihtiosan pintaa, mutta eivät kosketa sitä. Lisäksi oli tunnusomaista se, että siipiä liikutettiin sihtilevypintaa myöten suhteellisen alhaisella nopeudella, esim. 380-760 m/min, välyk-

2 5 ö 41S

sen sihtiosan syöttöpuolen ja siipien sitä lähinnä olevan osan välin ollessa 0,76-1,52 mm.

Alalla on tehty laajalti kokeiluja muuntamalla yllämainitun-tyyppisten sihtien yksityiskohtia, kuten siiven muotoa ja roottorin mallia sekä erikoisesti sihtiosan rei'itysten kokoa, jakoa sekä muotoa. Viime vuosina on ollut tarjolla sihtejä, joissa roottori on seinämäinen osa, jossa on pullistumia tai muita ulkonevia osia tarkoituksella aikaansaada paikallisia tilavuuden muutoksia, joista olisi seurauksena sekoittumista, roottorin ja sihtiosan välissä olevassa rengasmaisessa tilassa, jollainen rakenne on esitetty US-patentissa 3 363 759.

Tämän keksinnön kohteena on sihtilaite laimean paperimassa-lietteen lajittelemiseksi, jossa on säiliö, lieriön muotoinen sihti-levy säiliössä, joka jakaa säiliön sisäosan syöttökammioon ja sihti-levyn vastakkaisella puolella olevaan akseptikammioon, syöttölaite massalietteen syöttämiseksi syöttökammion toiseen päähän kulkemaan sihtilevyn rakojen läpi akseptikammioon, roottorilaite siipineen, jotka on sovitettu liikkumaan ympyränmuotoista rataa pitkin saman-keskeisesti sihtilevyn kanssa, elimiä siipien kannattamiseksi sellaisella etäisyydellä sihtilevyn pinnasta, että tälle pinnalle muodostuu paksuudeltaan määrätty jatkuva putkimainen massakerros, käyttölaite roottorin käyttämiseksi suhteellisen suurella nopeudella ja elimiä massalietteen osan poistamiseksi jatkuvasti syöttökammion siitä päästä, joka on syöttöelimestä poispäin. Keksinnön mukainen sihtilaite tarjoaa tärkeitä käytännön etuja verrattuna aikaisemmin saatavana olleisiin samankaltäisiin sihtilaitteisiin, erikoisesti seuraa-vissa suhteissa: a) suuri lämpimenomäärä sihdin sylinterin pintayksikköä kohti, esim. niinkin korkea kuin 3,63 tonnia/m päivässä; b) korkeat syöttökonsistenssit, esim. aina 5 % saakka; c) suhteellisen vähäinen herkkyys syöttökonsistenssin vaihteluille, paperiraaka-aineen tyypille ja/tai virtausmäärälle; d) kyky poistaa saastetyypit, jotka ovat pääasiallisesti kaksiulotteisia, esim. lastut ja liuskat, jotka muutoin voisivat päästä reikien läpi; e) siivilän tehokas toiminta yli koko rei'itetyn sihtilevyosan pinnan niin, että raaka-aine pyrkii mahdollisimman vähän puuroutumaan sihtilevyosan siihen päähän, josta hylky poistetaan; f) kunnossapidon ja käytön taloudellisuus huomioonottaen erikoisesti tehontarpeet verrattuna läpimenoon; ja 3 5641s g) mekaaninen luotettavuus huomioonottaen erikoisesti työsken televien osien mahdollisimman vähäisen vahingoittumisen.

On tärkeää pitää huolta hylkyosasten jatkuvasta poistamisesta sihtilevyosaa lähinnä olevasta rengasmaisesta raaka-aineker-roksesta, koska ne muutoin aiheuttaisivat konsistenssin jatkuvan nousun kerroksessa. Varsinkin, kun hylkyaineen poistoaukko on kammiossa sisääntuloaukon vastaisessa päässä, voi hylkyosasien kertyminen sihdin poistoaukkoa lähellä olevaan päähän nostaa sulppumassan konsistenssia siinä määrin, että kuituja ei pääse siitä sihtilevy-reikien läpi juuri lainkaan. Tämä pulma ratkaistaan keksinnön mukaan kierrättämällä raaka-ainetta suunnilleen sihtilevyosan akselin suuntaisesti syöttökammion poistopäätä lähimpänä olevasta rengasker-roksen osasta takaisin vastakkaiseen suuntaan kammion lävitse, sen tulopäätä kohti.

Eräs keino, jolla äsken kuvatun kaltainen kiertäminen saadaan aikaan, on käyttää roottorin siipiä, jotka ovat yleensä kierukka-maisesti taivutettuja, kuten US-patentissa 2 835 173 on esitetty. Patentissa ilmoitetaan tämän siipimuodon aiheuttavan hylkyosasten siirtymisen kunkin siiven jättöreunan synnyttämän imuvaikutuksen johdosta, ja näin tapahtuu, kun siivet on sijoitettu lähelle sihtilevyosaa. Jos siivet on kuitenkin sijoitettu kauemmaksi sihtilevy-osasta, on hylkyosasten siirtymiseen kammion poistopäätä kohti vaikuttavana primäärivoimana se alaspäinsuuntautuva komponentti jonka rengasmainen massakerros kokonaisuutena on saanut eteenpäinkallis-tettujen siipien suuren nopeuden ansiosta.

Esillä olevan keksinnön mukaan aikaansaadaan haluttu kiertoliike sijoittamalla sihtilevyosan tulopuolelle yksi tai useampi kie-rukkamainen ripa, jonka säteensuuntainen mitta on lähes sama, mutta riittävän paljon pienempi kuin siipien ja sihtilevyn välinen etäisyys välyksen muodostamiseksi siipien ja rivan pinnan väliin. On erimerkiksi saavutettu erittäin tyydyttäviä tuloksia kahdella sellaisella rivalla, joiden kummankin säteensuuntainen paksuus oli 6,35 mm sihtilevyosan ja siipien välisen tilan ollessa 7,9 mm. Sellaiset rivat kanavoivat massan, joka on putkimaisessa kerroksessa välittömästi sihtilevyosan pinnassa niin, että se pakotetaan virtaamaan sekä sihtilevyosan kehän että sen akselin suunnassa ja siten kiertämään syöttö-kammiossa suhteellisen suurella nopeudella riippuen roottorin kierros-luvusta. Edelleen, jotta saataisiin putkimaisen kerroksen leikkaus-voimakentän häiriintyminen mahdollisimman vähäiseksi, pitäisi ripojen 4 56416 kierukkakulman olla suhteellisen pienen ja suosittuja tuloksia on saavutettu kulmalla, joka on noin 10°-20°.

On myös tärkeätä, että roottorin kierrosluku on olennaisesti suurempi verrattuna tavanomaiseen käytäntöön, jotta siipien kehäno-peutta saataisiin vastaavasti kohotettua. On esimerkiksi saavutettu, verrattuna US-patentissa 2 835 173 määrättyyn nopeuteen 380-670 m/min, erinomaisia tuloksia siipien nopeuden ollessa luokkaa 1500 m/min.

Tämä on käytännön asettama raja taloudellisista syistä, vaikka periaatteessa voidaan käyttää huomattavasti korkeampia nopeuksia (esim. 3500 m/min), jolloin voidaan toimia vastaavasti korkeammilla konsis-tensseilla sekä läpimenomäärillä.

Eräs toinen keksinnön erityisen tärkeä ominaisuus on se, että siipien etäisyyden läheisen sihtilevyosan pinnasta tulee olla olennaisesti suuremman kuin aikaisemmassa käytännössä. Tätä valaisee se, että kun US-patentissa 2 835 173 määrättiin etäisyydeksi 0,76-1,52 mm, on keksintöä käytäntöön sovellettaessa saavutettu erinomaisia tuloksia, kun tämä etäisyys on ollut 4,8-12,7 mm. Yleensä on saavutettu parhaat mahdolliset tulokset lajittelun tehokkuuden suhteen suurilla konsistensseilla ja läpimenoilla, käytettäessä mahdollisimman korkeata roottorin kierroslukua sekä tässä ilmoitettuja siipien etäisyyksiä. Pienempää sihtilevyn ja siipien välistä etäisyyttä voidaan menestyksellä käyttää alhaisemmilla silpinopeuksilla, jolloin suurin sallittu konsistenssi, kapasiteetti ja läpitulo vastaavasti pienenevät, lajittelun vielä pysyessä tehokkaana.

Toimittaessa näillä mitta- ja käyttöalueilla, saavutetaan monia tärkeitä tuloksia. Ensimmäinen on se, että välittömästi sihtilevyosan syöttöpuolen pinnalle muodostuu putkimainen raaka-ainekerros, jolla on olennainen paksuus, aina suurimpaan paksuuteen saakka, jonka määrittelee etäisyys roottorin siipien ja sihtilevyosan välillä. Kuitujen liike rakojen läpi tapahtuu tästä kerroksesta käsin, mutta johtuen muutamista tekijöistä, kuten erityisesti rakojen reunojen kitka-vastuksesta niiden läpi meneviin kuituihin nähden, virtaa vesi rakojen läpi nopeammin kuin kuidut. Koska tämän veden korvaa syöttökon-sistenssissa oleva raaka-aine, on kerroksen konsistenssi yleensä korkeampi kuin muun syöttökammiossa olevan raaka-aineen. Tähän konsis-tenssin kasvuun vaikuttavat luonnollisesti myös rengasmaisessa pinnassa olevat hylkyosat.

Ylläkuvatuista olosuhteista johtuva erityisen merkittävä tulos on, että putkimaisessa raaka-ainekerroksessa syntyy roottorin siipien 5 564 li, radan ja raostetun sihtilevyosan tulopuolen välille tangentin suuntainen, jatkuva hydraulinen leikkausvoimakenttä. Tällöin on tämän putkimaisen kerroksen sen osan nopeus, jöka rajoittuu sihtilevyn pintaan, lähes nolla, joska olennaiset osat siitä menevät rakojen läpi, ja niiden nopeus on pääasiallisesti säteen suuntainen. Lisäksi vaikuttaa tähän kerrokseen sihtilevyn rei'ittämättömän osan pinta-kitka. Toisaalta liikkuu kerroksen siipiä lähinnä oleva osa suurella kehänopeudella, joka lähentelee siipien itsensä nopeutta. Välissä oleva osa liikkuu sen vuoksi nopeudella, joka vaihtelee suurimmasta arvostaan lähellä siiven rataa pienimpään arvoonsa lähinnä sihtilevyä olevassa osassa, jonka nopeus on melkein nolla.

Äskenkuvatulla tavalla syntyneiden leikkausvoimien tärkeys johtuu siitä vaikutuksesta, joka niillä on raaka-aineessa oleviin, pääasiallisesti kaksiulotteisiin saasteosiin, nimittäin lastuihin ja liuskoihin. Nämä osaset saadaan asettumaan yleensä sihtilevyn tangentin suuntaisesti riviin. Tällaisten pitkänomaisten osasten järjestäytyminen tangentin suuntaisiksi aiheuttaa sen, että ne kulkevat reikien ohi ja jäävät hylkypuolelle, kun taas säännötömästi suuntautuneina moni pääsisi reikien läpi.

Tälle keksinnölle käytännössä on tärkeätä varmistaa se, että siiven radan ja sihtilevyosan väliin jäävässä leikkausvoimakentässä on mahdollisimman vähän häiriötä. Täten saavutetaan, vastoin US-patentissa 3 363 759 korostettua pakollisten sekoittumisten vaikutus-periaatetta, parhaat tulokset, jos siivet ovat tasaiset ja ulottuvat akselin suunnassa sihtilevyosan päästä päähän aikaansaadakseen tasaisen aaltovaikutuksen paikallisen pyörteilyn sijasta, mikä olisi seurauksena lyhyempien siipien päistä. Samalla tavoin pitäisi sihtilevyosan tulosivun olla tasainen ja vapaa ulkonemista, jotka olisivat omiaan hajoittamaan virtauksen.

Erästä haluttua seurausta, joka keksinnön avulla lisäksi aikaansaadaan, voidaan parhaiten selvittää toteamalla ensin, että tavanomaisessa käytännössä US-patentin 2 835 173 mukaan, roottorin-siipien kulkiessa lähellä sihtilevyosan pintaa, pyrkii painesysäys, kunkin siiven johtoreunan ja sihtilevyosan läheisen pinnan välillä, aiheuttamaan liiallisen virtauksen reikien läpi, joka voi johtaa siinä välittömässä läheisyydessä veden poistumiseen kuiduista haitallisessa määrin ja kuitujen mekaaniseen tahmaantumiseen lajittelua suorittavan sihtilevyn pinnan päälle. Keksinnön mukainen suuresti kasvanut etäisyys siivistä sihtilevyn pintaan poistaa nämä haitalliset 6 56415 vaikutukset, mutta samanaikaisesti aiheuttaa keksinnön määräämä siipien korkea nopeus riittävän imusysäyksen kunkin siiven jättöreunan ja sihtilevyosan välillä pitämään sihtilevyn pinnan puhtaana.

Äsken käsitellyn kohdan yhteyteen kuuluu, että näissä yleisesti esiintyvissä sihti- tai lajitintyypeissä, joissa roottorin siivet toimivat lähellä sihtilevyosaa, kuten US-patentissa 2 835 173/ pyrkivät sihtilevyosat murtumaan, ilmeisesti liikkuvien siipien aiheuttamien painesysäysten vuoksi. Tuntuisi todennäköiseltä, että tämän keksinnön määräämät, olennaisesti korkeammat roottorinopeudet aiheuttaisivat suurempia sihtilevymurtumaongelmia, mutta on käynyt päinvastoin. Olennaisesti suurempi etäisyys siipien ja sihtilevyosan välillä on ilmeisesti merkittävällä tavalla pienentänyt sihtilevy-osaan kohdistuvien sysäysten voimakkuutta.

Piirustus on osittain leikattu perspektiivikuva sihtilait-teesta, joka käsittää keksinnön.

Piirustuksessa esiintyvä sihtilaite on rakenteeltaan pääasiassa US-patentin 2 835 173 mukainen, tietyin keksinnön mukaisin poikkeuksin. Se käsittää pääsäiliön 10 alustalla 11, ja säiliön yläpäässä on tulokammio 12, jossa on tangentin suuntainen tuloaukko 13, johon paperimassa syötetään paineen alaisena, kuten tällaisia sihtilaitteita käytettäessä on tavanomaista. Sylinterinmuotoinen sihtilevyosa 15 jakaa säiliön sisäosan, kammion 12 alapuolella, keskellä sijaitsevaan syöttökammiooon 16 sekä saaliskammioon 17, jossa on menoaukko 18.

Sihtilevyosassa 15 on lukuisia reikiä 20, jotka voivat olla kooltaan ja jaoltaan tavanomaisia, jolloin tyypilliset mitat ovat 1,57 mm:n halkaisija, lukumäärän ollessa niin suuren, että avoin pinta tulee olemaan 10-15 %.

Syöttökammion 16 pohjassa 22 on kouru 23, joka johtaa poisto-aukkoon 24, joka on varustettu ohjausventtiiliasennelmalla 25, joka voidaan asettaa ennakolta niin, että sen kautta pääsee jatkuvasti valumaan haluttu määrä hylkyä runsaasti sisältävää massaa. Raskaat osaset, jotka pysähtyvät kouruun 23, putoavat sieltä raskaan jätteen keräyslaatikkoon 26 käsikäyttöisen venttiilin 27 kautta. Aukosta 24 tuleva nestevirta lajitellaan tai sihdataan yleensä uudelleen laimennuksen jälkeen tai se voidaan osittain johtaa uudelleen tuloaukkoon, kuten yllä on selitetty.

Roottori 30 on syöttökammion 16 keskellä sijaisevalla veto-akselilla 31, ja sitä käyttää tarkoitukseen sopivien hammaspyörien tai hihnojen välityksellä moottori 33, joka on myös asennettu alustalle 11.

‘if 7 56415

Siivet tai litteät sauvat 35, jotka on esitetty samanmuotoisina kuin US-patentissa 2 835 173, on kiinnitetty roottoriin 30 tukitankojen 36 avulla. Säädettävät liitokset 37, tankojen 36 sisäpään ja roottorin 30 välillä, tekevät mahdolliseksi pitää siivet 35 oikealla etäisyydellä sihtilevyosan 15 sisäpinnasta, jolloin on suosittua käyttää etäisyyttä 4,8-12,7 mm kehänopeudesta riippuen aikaisemmin esitetyistä syistä johtuen. Siivet 35 ulottuvat yli koko sihtilevyosan 15 lajittelevan pinnan, ja ne on kierukkamaisesti taivutettu ja sijoitettu niin, että kunkin siiven yläpää on edellä alapäätä roottorin pyörimissuunnassa, joka on myötäpäivään.

Sihtilevyosan 15 sisäpinnalla ovat rivat, joista kukin on niin pitkä, että ulottuu osan 15 päästä päähän. Kuten edellä on todettu, pitäisi näiden ripojen säteen suuntaisen paksuuden olla melkein saman kuin sihtilevyosa ja siipien 35 välissä olevan massa-kerroksen. Kun siivillä oli suosittu nopeus 1500 m/min ja suosittu väli, 7,9 mm, saavutettiin erittäin hyviä tuloksia kunkin rivan ollessa poikkipinnaltaan suorakaiteen muotoinen niin, että säteensuun-tainen paksuus oli 6,35 ja leveys 12,7 mm. Näitä mittoja käytettäessä ei siivillä ja rivalla pyri olemaan suhteellista leikkaavaa vaikutusta eivätkä rivat pyri hajottamaan osassa 15 olevan massakerrok-sen virtausta, vaan rivat kanavoivat tämän massan niin, että se kiertää suunnilleen kierukkamaista rataa syöttökammiossa.

Sihdillä, jonka sihtilevyosa on halkaisijaltaan 380-610 mm, on saavutettu kapasiteetin kannalta erinomaisia tuloksia massan kon-sistenssin ollessa 2-3 % ja roottorin toimiessa kierrosluvulla 800 kierr/min, jolloin siipien kehänopeus on noin 1500 m/min, mutta jos halutaan toimia taloudellisemmin, sikäli kun ajatellaan tarvittavaa moottoritehoa, voidaan alhaisemmilla nopeuksilla saavuttaa hyviä tuloksia, jolloin roottorin alhaisin käytössä kysymykseen tuleva nopeus on mieluummin vähintään noin 500 kierr/min, joka antaa siivelle nopeuden noin 900 m/min. Suurempi kapasiteetti voidaan saavuttaa oivallisin tuloksin käyttämällä korkeampia nopeuksia aina 2000 kierr/min eli noin 3600 m/min saakka, jolloin myös on mahdollista käsitellä massaa, jonka konsistenssi on suurempi, aina 5 prosenttiin saakka.

Claims (3)

8 564 H

1. Sihtilaite laimean paperimassalietteen lajittelemiseksi, jossa on säiliö (10), lieriön muotoinen sihtilevy (15) säiliössä (10), joka jakaa säiliön (10) sisäosan syöttökammioon (16) ja sihtilevyn (15) vastakkaisella puolella olevaan akseptikammioon (17), syöttölaite massalietteen syöttämiseksi syöttökammion (16) toiseen päähän kulkemaan sihtilevyn (15) rakojen (20) läpi akseptikammioon (17), rootto-rilaite (30) siipineen (35), jotka on sovitettu liikkumaan ympyränmuotoista rataa pitkin samankeskeisesti sihtilevyn (15) kanssa, elimiä (36) siipien (35) kannattamiseksi sellaisella etäisyydellä sihtilevyn (15) pinnasta, että tälle pinnalle muodostuu paksuudeltaan määrätty jatkuva putkimainen massakerros, käyttölaite (33) roottorin (30) käyttämiseksi suhteellisen suurella nopeudella ja elimiä (24, 25) massalietteen osan poistamiseksi jatkuvasti syöttökammion (16) siitä päästä, joka on syöttöelimestä (13) poispäin, tunnettu ainakin yhdestä kierukkamaisesta rivasta (40) sihtilevyn (15) pinnalla, jonka rivan säteensuuntainen mitta on lähes sama,mutta riittävän paljon pienempi kuin siipien (35) ja sihtilevyn (15) välinen etäisyys välyksen muodostamiseksi siipien ja rivan pinnan väliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sihtilaite, tunnettu siitä, että mainittu säteensuuntainen etäisyys siipien (35) ja sihtilevyn (15) välillä on olennaisesti 4,8-12,7 mm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtilaite, tunnettu siitä, että käyttölaite (33) on sovitettu liikuttamaan siipiä (35) nopeudella 914-3658 m/min.