FI64822C - Fraktioneringsapparat - Google Patents

Description

r Ί KUULUTUSJULKAISU ,.λλλ yasr· LBJ (11) uTLAGG NINGSSKRI FT 6 4Ö22 C (45) rat or. til aye.::.- tty ID 01 1934 ^ ^ (51) Kv.lk.3/lnt.CL3 D 21 D 5/02, 5/26 SUOMI —FINLAND (21) P»fntt>h*k«mu« — Pfntwftknlnx 773583 (22) HakumUpilYt— AmMcnlngsdaf 25-11.77 (23) AlkupiM—Glltl*h*t»d*t 25.11.77 (41) Tullut JulkiMfcal — Blhrit off«ntllj 31.05.78

Patentti- ja rekisterihallitut /44) NihUviluipanon ja kuuLjulkaiaun pvm. — 30.09.83

Patent- och registerstyrelsen Ana6kan uthgd oeh utl.*krlft*n publkand (32)(33)(31) Pyri-ey «wIImm -β-χίπΐ prlorltut 30.11.76

Ruotsi-Sverige(SE) 7613^10-5 (71)(72) Bengt Gotthard Janson, 31 Woddbridge Terrace, South Hadley, Massachusetts 01075» USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5l) Fraktiointilaite - Fraktioneringsapparat

Esillä olevan keksinnön kohteena on seuraavan pääpatenttivaa-timuksen lajimääritelmässä esitettyä lajia oleva fraktiointilaite.

Tällaisten laitteiden eräs tärkeä käyttöalue on selluloosana paperiteollisuus, jossa kuitujen talteenotto kiertovedestä ja veden uudelleen käyttö mahdollisimman suuressa määrin lopputuotteen laatua huonontamatta on erittäin tärkeää. Samalla on läheisiin vesistöihin laskettavan veden oltava mahdollisimman puhdasta ja sen tilavuus on pidettävä pienenä. Useita tunnettuja menetelmiä ja laitteita käytetään erottamaan kuitususpensiosta suhteellisen karkeita kuituja karkeafraktioksi ja hienompia kuituja, kuitufragmentte ja, krylliä ja täyteaineita hienofraktioksi. Mikään näistä tunnetuista menetelmistä ja laitteista ei kuitenkaan ota erityisesti huomioon niitä ongelmia, joita saattaa syntyä kuitususpensioon tavallisesti sisältyvästä ilmasta johtuen. Näiden ongelmien laajuutta selitetään lähemmin seuraavassa.

2 64822

Nykyaikaiset sihtilaitokset ja paperitehtaat toimivat suljetuilla järjestelmillä, joihin kuuluu mm. painesihtejä. Tällöin pyritään muun muassa välttymään ilman sekoittumiselta. Kaikkiin sanomalehti-paperitehtaiden uudisrakennuksiin asennetaan ilmanpoistojärjestelmiä hydrosyklonien yhteyteen ilman poistamiseksi kuitususpensiosta. Ilmanpoistojärjestelmät mitoitetaan 1-1,5 % ilmatilavuudelle. Nämä järjestelmät ovat kuitenkin suhteellisen kalliita.

Ilma esiintyy kuitumassoissa kolmessa eri muodossa: 1) vapaata ilmaa tai kaasua, joka poistuu suspensiosta, jos se saa seisoa riittävän kauan, esiintyy ilmakuplina vapaassa nestepinnassa, kuiduissa ja kuitujen välissä. Vapaan ilman määrä on suuressa määrin riippuvainen massatyypistä ja kiertojärjestelmän rakenteesta. Nykyaikainen paperikone käsittelee massaa, jonka ilmapi-toisuus normaalisti on 0,2 - 1 %. Tietyissä vanhemmissa koneissa ilmapitoisuus voi nousta 4-5 %:iin.

2) Sidottu ilma tai kaasu, joka pieninä kuplina liittyy kuitujen vettä hylkiviin osiin ja joutuu kuitujen kapillaareihin. Sidotun ilman määrä on normaalisti 0,05 - 0,2 % ja se on suureksi osaksi riippuvainen jauhatusasteesta. Jauhatuksen lisäys suuremman määrän vettä hylkiviä pintoja kuituihin.

3) Liuennut ilma tai kaasu on se ilma, jonka vesi voi imeä itseensä. Määrä on riippuvainen paineesta, lämpötilasta ja pH-arvosta.

Vapaa ilma voi aiheuttaa mm. seuraavia ongelmia: - vaahdotusvaikutuksia - vaahtoamista tulolaatikossa ja viiralla - neulareikiä paperiin - epävakavuutta putkijohdoissa, sihdeissä, venttiileissä ja pumpuissa - huonompaa veden poistoa viiralla ja suodattimissa.

Sidottu ilma voi aiheuttaa mm. seuraavia ongelmia: - suurempia vedenpoisto-ongelmia - kuidut liittyvät toisiinsa ja muodostavat höytäleitä, joiden rikkominen saattaa olla vaikeaa.

- paperin kapillaarisuuden lisäystä - viiralla tapahtuva muovaus huononee,mikä johtaa vikoihin paperin pintarakenteessa.

3 64822

Liuennut ilma ei yleensä muodosta suurempaa ongelmaa edellyttäen, että se ei voi muuttua sidotuksi ilmaksi esim. paineen muutosten vaikutuksesta.

Voimakas ilman sekoittuminen, joka joissakin tunnetuissa menetelmissä ja laitteissa on johtanut jopa 20 %:iseen kuitususpensioiden tilavuuden kasvuun, on haitallinen tavanomaisessa tekniikassa. Tähän tulee lisäksi ilman sekoittumisen bakteerien kasvua edistävä vaikutus putkijohdoissa ja laitteissa sekä paperikoneissa ja kokoojakoneissa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on sen tähden saada aikaan fraktiointilaite, joka yksinkertaisin ja huokein keinoin saa aikaan tehokkaan ilman poiston sihtielintä kohti suihkutettavasta nesteestä, kuten kiitususpensiosta, ja joka lisäksi huomattavasti vähentää ilman sekoittumista nesteen siihen osaan, joka kulkee sih-tielimen läpi hienompien hiukkasten kuten hienompien kuitujen kanssa, kun kuitususpensiot ovat kysymyksessä, kun taas nesteen muu osa yhdessä karkeampien hiukkasten kuten suhteellisen ]<arkeiden kuitujen kanssa työnnetään pois sihtielimeltä.

Tämä saadaan aikaan fraktiointilaitteella, jolla on keksinnön mukaisesti seuraavissa patenttivaatimuksissa esitetyt tunnusmerkit. Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa on ainakin yksi sih-tikangas sovitettu oleellisesti vaakasuoraan sijoittamalla se suljetun säiliön yläpäähän. Myös säiliön yläpää on suljettu seinällä, jossa on aukko sihtikangasta varten. Kunkin sihtikankaan alapuolelle on säiliön sisään sovitettu suihkutussuutin, johon kuitususpen-siota syötetään paineen alaisena tunnetulla tavalla. Suutin on edullisesti tunnettua rakennetta, joka suihkuttaa nestettä erittäin hienojakoisen nesteen muodostamana täyskartiona sihtikankaan alapintaa vasten. Sihtikangas pullistuu tällöin ylöspäin siihen osuvan nesteen paineen vaikutuksesta ja sihtikankaan molemmin puolin vallitsevien ilman paineiden erosta johtuen.Sihtikankaan poistopuolella olevassa ilmatilassa vallitsee muuttumaton ilmakehän paine. Säiliön nestetaso on säädettävissä, niin että suljetun säiliön vapaata ilmatilaa voidaan suurentaa tai pienentää. Suljetussa säiliössä oleva neste voi poistua poistoaukon kautta, joka on vesilukkotyyppise1-lä johdolla liitetty nostettavaan ja laskettavaan ylijuoksuaukkoon, joka sijaitsee suljetun säiliön ulkopuolella. Kun laite on käynnissä, saadaan suljetun säiliön ilmatillaan automaattisesti ylipaine siitä johtuen, että suurinosa kuitususpension sisältämästä ilmasta poistuu nesteestä, kun sitä suihkutetaan suuttimesta hienojakoisessa muodossa. Kun suljetun säiliön nestepinta saatetaan ylipaineen 14 64822 alaiseksi, laskee nestepinta, kunnes ylijuoksuaukkoon johtavassa johdossa oleva neste on noussut niin korkealle, että neste alkaa valua ylijuoksuaukon yli. Ylijuoksuaukkoa nostamalla tailaskemalla voidaan siis erittäin yksinkertaisin keinoin säätää suljetun säiliön ylipainetta ja siten ohjata jakotis1austa.

Veden poisvaluminen kuperalta sihtikankaalta voi tapahtua vapaasti sihtikankaan reunoilla, jolloin neste koetaan ulompaan säiliöön, johon suljettu eli sisempi säiliö on sovitettu. Ulomman säiliön nes-tetaso säädetään tällöin sihtikankaan reunan tasolle tai edullisesti hyvin pienelle korkeudelle sihtikankaan reunan alapuolella. Tämän sovitelman ansiosta neste, joka kulkee sihtikankaan läpi yhdessä hienompien kuitujen kanssa ja osa ilmasta valuvat alas kuperan sihtikankaan sivuja pitkin ohuen nestekerroksen muodossa.Sisemmästä säiliöstä tuleva ilma voi niin ollen kulkea käytännöllisesti katsoen vapaasti ohuen nestekerroksen läpi, jolloin se poistuu ympäröivään ilmakehään sihtikankaan jälkeen. Valuttuaan alas sihtikankaalta neste kootaan ulompaan säiliöön. Neste on tällöin vapaa hiukkasista, jotka voivat aiheuttaa suihkutussuuttimien ja tiivistysvesijärjestelmien tukkeumia.Samoin se on vapaa eri muodossa olevasta ilmasta, joka saattaisi aiheuttaa bakteerien kasvua putkijohdoissa ja laitteissa. Talteenotetut kuidut ja hyvät fragmentit voidaan palauttaa tuotantoon.

Keksinnön mukainen laite mahdollistaa niin ollen yksinkertaisin keinoin tehokkaan ilman poiston esimerkiksi kuitususpensioista ja paine-eron säädön sihtikankaan yli.

Eräs keksinnön mukaisen laitteen sopiva suoritusmuoto esitetään kaaviollisesti oheisessa piirustuksessa.

Kuvio 1 esittää kaaviollisena pitkittäisleikkauksena keksinnön mukaista laitetta, jossa sisempi säiliö on sovitettu ulompaan säiliöön ja kuvio 2 esittää kaaviollista poikkileikkausta hivion 1 viivaa 2-2 pitkin.

Ulommassa säiliössä 10 on kaksi sivuseinää 11, 12,kaksi pääty-seinää 13, 14 ja pohja 15. Se on yläpäästään avoin tai muulla tavoin yhdistetty ympäröivään ilmakehään. Ulompaan säiliöön on yhdistetty poistoputki 16, joka voi sinänsä tunnetulla tavalla olla yhdistetty esittämättä jätettyyn poistopumppuun nestetason 17 pitämiseksi halutussa kohdassa.

5 64822

Esitetyssä esimerkissä sisempi säiliö 18 muodostuu kahdesta sivuseinästä 19, 20 ja pohjasta 21, jotka on tiivistävästi yhdistetty ulomman säiliön päätyseiniin 13, 14. Sisempi säiliö on suljettu siten, että sen yläpää on suljettu yläseinällä 21, jossa on viisi aukkoa, jotka on suljettu sinänsä tunnetuilla sihtikankailia 22.

Kunkin sihtikankaan 22 alle on sovitettu suihkutussuutin 23 hienojakoisen nesteen kuten veden suihkuttamiseksi täyskartiona 24 suoraan ylöspäin viereisen sihtikankaan alapintaan. Suuttimet on sovitettu syöttöpptken 25 pinnalle, josta hienompia ja karkeampia hiukkasia kuten hienompia ja karkeampia kuituja sisältävää nestettä syötetään paineen alaisena suuttimiin. Kuitususpensio sisältää ilmaa. Suurin osa tästä ilmasta vapautuu tunnetulla tavalla, kun nestettä suihkutetaan hienojakoisena sihtikangasta päin. Koska sisenapi säiliö on suljettu, ei sen ilmatilassa ole muuta ilmaa kuin nesteestä tuleva ilma.

Suljetun tai sisemmän säiliön pohjassa on poistoaukko 26, joka ulottuu ulomman säiliön ulkopuolelle ja muodostaa kääntyvän laakeroinnin ylöspäin suunnatulle poistoputkelle 27. Tämä putki 27 voidaan siten sijoittaa eri kulmiin, kuten kavion 2 nuoli 28 osoittaa .

Neste voi poistua poistoputken 27 yläpäästä, joka siten muodostaa ylijuoksuaukon 29. Kääntämällä putkea 27 voidaan ylijuoksu-aukkoa 29 niin ollen joko nostaa tai laskea halutulle tasolle. Muita eri korkeusasentoihin aseteltavia ylijuoksuaukkojen rakenteita voidaan tietysti myös käyttää.

Tietylle tasolle sisempään säiliöön on sovitettu poistoputki 11a, joka estää ulomman säiliön nestetasoa nousemasta korkeammalle kuin sisemmän säiliön yläseinän 21 tai sihtikankaiden 22 kiinnitys-reunojen tason läheisyyteen. Tämä takaa sen, että sihtikankaiden poistopuoli pysyy vapaana ja ainoastaan ilmakehän paineen alaisena.

Käytön aikana saavutetaan jatkuvuustila, joka vaihtelee ahtaiden rajojen puitteissa. Kun nestettä hajotetaan tai sumutetaan suihkuttamalla sitä suuttimista, suurin osa nesteestä olevasta ilmasta vapautuu, niin että se kertyy sisemmän säiliön ilmatilaan. Osa nestettä, jossa on hienompia hiukkasia, kulkee ylöspäin kuperien sihtikankaiden läpi ja valuu näiltä pois ohuena nestekerroksena ulompaan säiliöön, joka tyhjennetään poistoaukon 16 kautta säilyttämällä edullisesti kuviossa 2 esitetty nestetaso 17.

6 64822

Nesteen se osa, joka työnnetään pois sihtikankailta, kootaan sisempään säiliöön, jossa se muodostaa nestetason 30, jonka sijainti on riippuvainen ylipaineesta, joka voi muodostua sisempään säiliöön nesteen pinnan ja sihtikankaiden väliseen ilmatilaan.

Tämän ylipaineen suuruutta voidaan säätää ylijuoksuaukon 29 kor-keusasentoa asettelemalla, ts. kääntämällä poistoputki 27 haluttuun asentoon. Ylipaine vaikuttaa nestepintaan 30 sisemmässä säiliössä ja sitä tasoittaa nestepylväs H, joka on ylijuoksuaukon 29 tason ja nestepinnan 30 tason välinen korkeusero.

Kun ilma on vapautunut nesteestä sisemmän säiliön ilmatilassa, se kulkee sihtikankaan ja sihtikankaan poistopuolelta pois valuvan ohuen nestekerroksen läpi. Koska nestekerros voidaan pitää suhteellisen ohuena ei tähän kerrokseen sekoitu käytännöllisesti katsoen lainkaan ilmaa , vaan ilma poistuu pääasiassa vapaasti ympäröivään ilmakehään.

Käytännön kokeet ovat osoittaneet, että ylijuoksuaukosta poistuvan karkeafraktion laatu vaihtelee huomattavasti silloinkin, kun sisemmän säiliön ylipaineen vaihtelut ovat suhteellisen pieniä. Yli-juoksuaukon 29 nostaminen poistoputkea 27 ylös kääntämällä aiheuttaa siis sisemmän säiliön ilmatilan ylipaineen nousun, kun taas ylijuoksuaukon laskeminen aiheuttaa mainitun ilmatilan ylipaineen alenemisen. Ylipaineen säätö voidaan siis suorittaa erittäin yksinkertaisin ja halvoin keinoin halutun paine-eron aikaansaamiseksi sihtikankaiden yli.

Claims (4)

7 64822

1. Fraktiointilaite hienompien hiukkasten erottamiseksi karkeammista hiukkasista, kuten hienompien kuitujen erottamiseksi karkeammista kuiduista tietyn ilmamäärän sisältävässä nesteessä kuten vedessä, jolloin laitteeseen kuuluu ainakin yksi säiliöön (18) sovitettu suihkutussuutin (23), joka on suunnattu vaakasuoraan, kaltevasti tai pystysuoraan sovitettua sihtielintä (22) kuten sih-tikangasta, rei’itettyä tai uurrettua levyä kohti, joka kuuluu osana yhteen säiliön (18) seinistä (21) ja joka on poistopuolellaan sovitettu hienompien hiukkasten ja sihtielimen läpi sen poistopuo-lelle kulkevan nesteen osan vapaata valumista varten, kun taas karkeammat hiukkaset ja nesteen toinen osa työnnetään pois sihti-kankaan tulopuolella ja kootaan säiliöön ennalta määrättyyn neste-tasoon (17), jota ylläpidetään antamalla nesteen poistua poisto-aukon kautta, jolloin on ryhdytty toimenpiteisiin halutun paine-eron ylläpitämiseksi sihtielimen yli, t u n n e t tu siitä, että säiliö (18) on suljettu lukuunottamatta kohtia, joissa sihtielin (22) sijaitsee ja joihin poistoaukko (26.) on sovitettu, että sihtielimen poistopuoli on ilmakehän paineen alaisena, kun taas sen tulopuoli on säiliön (18) nestepinnan (30) ja sihtielimen (22)välisessä ilmatilassa käytön aikana vallitsevan ylipaineen alaisena, jonka saa aikaan suuttimesta suihkutetusta nesteestä vapautunut ilma ja että poistoaukko (26) säiliöstä (18) sijaitsee säiliön alaosassa ja on johdolla (27) yhdistetty säiliön ulkopuolella sijaitsevaan ylijuok-suaukkoon (29), joka on nostettavissa ja laskettavissa säiliön ylipaineen säätöä varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnet tu siitä, että suljettu säiliö (18) muodostaa sisemmän säiliön, joka on sovitettu ylhäältä ympäröivään ilmakehään yhdistettyyn säiliöön (10) sihtielimen (22) poistopuolelta virtaavan nesteen kokoamiseksi, jolloin ulomman säiliön nestetasoa (17) rajoitetaan poistoaukon (29,16) avulla sihtielimen alapuolella sijaitsevalle tasolle (17).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että sihtielin muodostuu ainakin yhdestä vaakasuoraan sovitetusta sihtikankaasta (22) joka käytön aikana asettuu kuperaan asentoon sihtikankaan yli vallitsevan paine-eron sekä suuttimen kartio- 8 64822 maisesta nestesuihkusta (2*4) tulevan paineen vaikutuksesta.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnet tu siitä, että ylijuoksuaukko (29) muodostuu poisto-putken (27) yläpäästä, jolloin poistoputken alapää on laakeroitu kääntyvästä vaaka-akselille poistoputken asettelemiseksi haluttuun kulmaan ja siten ylijuoksuaukon asettelemiseksi halutulle korkeudelle. 9 64822