FI73762C

FI73762C - ANORDING FOR THE PREPARATION OF GAS FREON AND FIBERSUSPENSION.

Info

Publication number: FI73762C
Application number: FI842386A
Authority: FI
Inventors: Toivo Niskanen; Voitto Reponen; Johan Gullichsen; Jaakko Kujala; Esko Haerkoenen
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1987-11-09
Also published as: FI842386A; FI842386A0; FI73762B

Description

Laite kaasua erottamiseksi kuitususpensiostaApparatus for separating gas from a fiber suspension

Anordning för separering av gas fran en fibersuspension 7 3 7 6 2Anordning for separation from gas fran en fibersuspension 7 3 7 6 2

Jakamalla erotettu hakemuksesta 810795 inatentti 67591) - Avdolad fran arsökningen 810795 (patent 67591)Separated from application 810795 inatent 67591) - Avdolad fran arsökningen 810795 (patent 67591)

Esillcä oleva keksintö koskee laitetta kaasun, kuten ilman, erottamiseksi kuitususpensiosta. Laite on tarkoitettu erityisesti suursakeuksisia, esim. 8-12 prosenttisia massoin varten.The present invention relates to an apparatus for separating a gas, such as air, from a fiber suspension. The device is especially designed for high-density, e.g. 8-12% by mass.

s a s 55 a o.eva ilma haittaa erityisesti satorir τ ? c c> 3 n puiri*'* pr.amistr keskipakopumpulla. Mitä suurempi massan ilnanitol-suus on, sitä suuremman tulopa ineen pumppu tarvitsee to im1-akseen hyvin. Mikäli käytettävissä oleva tul opaine on lii -n alhainen, massassa oleva ilma muodostaa kuplia, jotka kerääntyvät juokeupyörän tulopuolelle, jolloin. pumpun toiminta häiriintyy.s a s 55 a o.eva air harm especially satorir τ? c c> 3 n puiri * '* pr.amistr with centrifugal pump. The higher the viscosity of the pulp, the higher the inlet pump needs well. If the available inlet pressure is too low, the air in the mass forms bubbles which accumulate on the inlet side of the impeller, whereby. the pump malfunctions.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut vaikeudet käyttämällä laitetta, lonka avulla erotetaan tehokkaasti ilmaa massasta., ennen kuin se hohdetaan pumpun juoksupyörään. Laitetta voidaan myös käyttää ilman pumppu!, jos käytettävissä oleva paine-ero on riittävä massan paikasta toiseen siirtämiseen.The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned difficulties by using a device, the Hipka effectively separating air from the pulp before it is flushed into the impeller of the pump. The device can also be used without a pump! If the available pressure difference is sufficient to move the mass from one place to another.

Keksintö kohdistuu laitteeseen kaasun erottamiseksi suursa-keuksisesta kuitususpensiosta, johon kuuluvaan pesään on muodostettu kuitususpension tulokanava, lohen tulokanavan kanssa samankeskeinen roottori, joka on varustettu roottori-siivillä kuitususpension saattamiseksi pyörimisliikkeeseen, on sovitettu, kaasunpoistoaukolla varustettu kaasutila, sekä kaasutilan ja roottorin välinen väliseinä, jossa on kaasun-poistoaukke, joka sijaitsee tuloaukkoon nähden vastakkaisella puolella pesää, jolloin tulokanavan sisään tunkeutuvien siipien muodostamalla kaasunerotusalueelln roottori on keskeltä avoin.The invention relates to a device for separating gas from a high-density fiber suspension, in the housing of which a fiber suspension inlet channel is formed, a rotor concentric with the salmon inlet channel provided with rotor blades for rotating the fiber suspension. a gas outlet located on the side of the housing opposite to the inlet, the rotor being open in the middle in the gas separation zone formed by the vanes penetrating into the inlet duct.

2 737622 73762

Keksinnön tunnusmerkit on esitetty tarkemmin oheisissa patenttivaatimuksissa .The features of the invention are set out in more detail in the appended claims.

Eras Keksinnön mukainen laitteen edullinen suoritusmuoto käsittää kaasutilaan sovitetut roottorin akseliin kiinnitetyt siivekkeet.Eras A preferred embodiment of the device according to the invention comprises vanes mounted on a rotor shaft arranged in a gas space.

On ennestään tunnettua käyttää nesteen pyörimisliikettä kaasujen erottamiseen. Niinpä US patentista 3r597,904 on tunnettu keskipakopumppu, jossa kaasurpoistoputki ulottuu pumpun tulo-kanavan läpi juoksupvörän tuloaukkoon asti. Pumpun juoksu-pyörään on asennettu roottori]! siivekkeet, jotka ulottuvat pituussuunnassa kaasunpoistoputkeen sen avoimen Dään lähellä. Siivekkeiden pyöriessä muodostuu nesteen ympäröimä sijainniltaan keskeinen ilmasydän, josta poistetaan kaasua tyhi«lähteeseen yhdistetään kaasunpo: stoputken kautta.It is already known to use the rotational motion of a liquid to separate gases. Thus, U.S. Pat. No. 3r597,904 discloses a centrifugal pump in which the degassing pipe extends through the inlet channel of the pump to the inlet of the impeller. The impeller of the pump is fitted with a rotor]! vanes extending longitudinally into the exhaust pipe near its open south. As the vanes rotate, an air core of central location is formed, surrounded by the liquid, from which the gas is removed to the vacuum source and connected to the gas outlet.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa ei ole kaasun-poistoputkea, joka aiheuttaisi virtausta haittaavaa kitkaa pumpun tulokanavassa. Koska laitteen tuloaukossa ei ole kaa-sunpoistoputkea, tuloaukko voi olla suoraan yhteydessä massa-säiliöön. Sitä voidaan käyttää minkä tahansa vakioiakenteisen pumpun sijasta ilman, että putkistoa tarvitsee mitenkään muuttaa.The device according to the present invention does not have a gas outlet pipe which would cause flow-impeding friction in the pump inlet duct. Since there is no degassing pipe at the inlet of the appliance, the inlet can be in direct connection with the pulp tank. It can be used instead of any standard pump without the need to change the piping in any way.

US patentista 3,323,465 on tunnettu tapa säätää pumppua, ^onka kaasunooistoputki ulottuu pumpun tulopuolelle muodostuneeseen ilmasydämeen ja jonka jueksupyerän siivekkeet ulottuvat pumpun tuloaukkoon. Paine-ero tuloaukon seinämää lähellä olevan nesteen ja keskiviivaa lähellä olevan nesteen välillä mitataan. Paine-eroa säädetään pumpun paineputkessa olevalla venttiilillä. Tämän viitejulkaisun esittämän säätömenetelmän tarkoituksena on riittävän imukorkeuden aikaasaaminen, jotta varmistettaisiin juoksupyörän pysyminen nesteellä täytettynä. Virtaus kuitenkin vaihtelee, eikä sitä voida säätää prosessin vaatimuksia vastaavaksi.U.S. Pat. No. 3,323,465 discloses a method of controlling a pump in which a degassing tube extends into an air core formed on the inlet side of the pump and whose impeller vanes extend into the inlet of the pump. The pressure difference between the liquid near the inlet wall and the liquid near the center line is measured. The pressure difference is controlled by a valve in the pump pressure pipe. The purpose of the adjustment method presented in this reference is to obtain a sufficient suction head time to ensure that the impeller remains filled with liquid. However, the flow varies and cannot be adjusted to meet the requirements of the process.

3 737623,73762

Sveitsiläisestä patentista 571,655 tunnetaan )·eskipakepumppu, jonka j uoksupyörän takalevyyn on ki-'nnitettv useita siipiä, takalevyssä on myös juoksupyörän akselin lähellä useita aukkoja, joiden kautta vaahtona oleva neste ja kaasu johdetaan. Vaahdosta erotetaan toisistaan juoksupyörän takapuolella neste ja kaasu, jotka poistetaan erikseen.Swiss patent 571,655 discloses a · gasket pump having a plurality of vanes attached to the rear plate of the impeller, the rear plate also having a plurality of openings near the axis of the impeller through which the foamed liquid and gas are led. Liquid and gas are separated from the foam on the back of the impeller and removed separately.

Tällaisella pumpulla el voida kuitenkaan pumpata suursakeuk-sisia kuitususpensioita, sillä kuidut, tukkisivat pumpun tulo-aukon .However, with such a pump, it is not possible to pump high-density fiber suspensions, since the fibers would block the inlet of the pump.

Ruotsalaisesta patentista 363,363 tunnetaan kaasunpoistc- m.enetelmä, -iossa käytettävä pumppu on samanlainen kuin US patentissa 3,597,904 esitetty pumppu. Purrun tuloansassa oleva kaasutila on yhteydessä tyhjiölaitteen kanssa.A degassing method is known from Swedish patent 363,363, in which the pump used is similar to the pump disclosed in U.S. patent 3,597,904. The gas space in the inlet of the bite is in communication with the vacuum device.

Tässä, Julkaisussa ei kuitenkaan esitetä m; tään sellaisia laitteita, joilla pystytään sä<ätämään tyhjiö tulopaineen mukaiseksi.However, this publication does not disclose m; devices capable of adjusting the vacuum to the inlet pressure.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä suoritus-muotoa pitkittäisleikkauksena, kuvio 2 esittää kuvion 1 läpileikkausta kuvion 1 viivaa A-A pitkin, kuvio 3 esittää kuvion 1 läpileikkausta kuvion 1 viivaa B-R pitkin, kuvio 4 esittää erästä toista laitteen suoritusmuotoa, kuvio 5 esittää kolmatta, suoritusmuotoa, ia kuviot 6, 7 ja R esittävät erästä keksinnön mukaisen laitteen säätöjärjestelmää.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention in longitudinal section, Figure 2 shows a section of Figure 1 along the line AA in Figure 1, Figure 3 shows a section of Figure 1 along the line BR in Figure 1, Figure 4 shows another an embodiment of the device, Fig. 5 shows a third embodiment, and Figs. 6, 7 and R show a control system of the device according to the invention.

Kuvioissa 1-3 esitetty laite kcäsittäa pesän 1, jossa on roottorikannio 2 ja sen vieressä kaasutila 3. Näiden välisessä väliseinässä 4 on korko:sesti sijoitettu aukko 5, äonka 4 73762 kautta roottorikammio ja kaasutti a ovat yhteydessä keskenään. Pesässä on tuloaukko 6, jonka läpi kuitususpensio virtaa rootto1" ikammioon, sekä poistoaukko 7. Kaasutilasra on kaasun-poistoaukko 8. Roottorikammiossa on siivillä 9 varustettu roottori 10. Roottorissa on putkimainen sisäosa 11, johon siivet on kiinnitetty, ja jossa on aukkoja 1? . Sisäosan tulo-aukon puoleinen pää on suitettu kartiomaisella kärkiosalla 13, ja sen toisessa päässä on roottoriakselia vastaan kohtisuora levy 14, jossa on aukkoja 15. Roottorilevy 14 on kiin-nitettv laakeripesään 16 tässä ei lähemmin määritellyllä tavalla laakeroituun akseliin 17. Akseliin kiinnirecyt siivet 18 on sovitettu kaasutilaan. Akselia kävttcäviä käyttöolimjä ei ole esitetty kuvissa.The device shown in Figures 1-3 comprises a housing 1 with a rotor canister 2 and an adjacent gas space 3. The partition wall 4 between them has an heeled opening 5, an opening 4 73762, the rotor chamber and the carburettor a are in communication with each other. The housing has an inlet 6 through which the fiber suspension flows into the rootto1 "chamber and an outlet 7. The gas space is a gas outlet 8. The rotor chamber has a rotor 10 with vanes 9. The rotor has a tubular inner part 11 to which the vanes are attached and has openings 1?. The inlet side end of the inner part is molded by a conical tip portion 13, and at its other end there is a plate 14 perpendicular to the rotor shaft with openings 15. The rotor plate 14 is fixed to the bearing housing 16 on a shaft 17 not mounted as defined herein. Shaft-operated drive oils are not shown in the figures.

Laite voidaan kiinnittää massasäiliön 19 pohjaan siten, että roottori 10 on osittain säiliön sisällä, kuten kuviossa 1. Roottorin pyöriessä sen läheisyydessä oleva massa fluidisoi-tuu ja virtaa poistoaukon 6 kautta roottorikammioon. 2. Root-torikammiossa saattaa roottori 10 massan pyörimisliikkeeseen siten, että ilma ja massa erottuvat, ^olioin muodostuu keskeinen massan ympäröimä ilmasydän. Ilma voidaan poistaa toisiinsa yhteydessä olevien aukkojen 12, 15 ja 5 kautta kaasu- tilaan 3, josta se voidaan johtaa pois kaasunpoistoaukon 8 kautta. Massa, josta ilma on erotettu, poistetaan poisto-aukon. 7 kautta.The device can be attached to the bottom of the pulp tank 19 so that the rotor 10 is partially inside the tank, as in Fig. 1. As the rotor rotates, the pulp in its vicinity fluidizes and flows through the outlet 6 into the rotor chamber. 2. In the root market chamber, the rotor 10 is made to rotate the mass so that air and mass are separated, forming a central air core surrounded by the mass. The air can be removed through the interconnected openings 12, 15 and 5 to the gas space 3, from where it can be led out through the degassing opening 8. The mass from which the air has been separated is removed from the outlet. 7 through.

Kaasutilassa olevien siipien 18 tehtävänä on hajottaa ja poistaa seisokin aikana kaasutilaan kerääntynyt massa.The purpose of the vanes 18 in the gas space is to disintegrate and remove the mass accumulated in the gas space during downtime.

Kuviossa 4 esitetyssä suoritusmuodossa on roottorin 10 levyn 14 takapuolelle kiinnitetty siivet 23.In the embodiment shown in Figure 4, vanes 23 are attached to the rear of the plate 14 of the rotor 10.

Siipien tarkoituksena on erottaa ilman mukana levyn 14 aukoista 15 tuleva massa. Erotettu massa poistetaan levyn 14 ja väliseinämän 4 muodostaman kanavan kautta, jolloin aukon 5 kautta kaasutilaan virtaava ilma on lähes massatonta. Siipien 23 ulkoreunojen 24 snteet.f r.1' scr etäisyyden pv'Jr" ntaakselista li 5 73762 on oltava suurempi kuin siipien 9 ulkoreunojen 26. Tällöin ilmasydämen halkaisija suurenee ennen seinämän 4 aukkoa 5, ja massan pääsy kaasutilaan estyy.The purpose of the wings is to separate the mass coming from the openings 15 of the plate 14 with the air. The separated mass is removed through a duct formed by the plate 14 and the partition wall 4, whereby the air flowing into the gas space through the opening 5 is almost massless. The distance of the outer edges 24 of the wings 23 snteet.f r.1 'scr from the axial axis li 5 73762 must be greater than the outer edges 26 of the wings 9. In this case the diameter of the air core increases before the opening 5 of the wall 4 and the mass is prevented from entering the gas space.

Kuviossa 5 esitetyssä keksinnön suoritusmuorossa roottori, joka fluidisoi massan ja erottaa siitä ilmaa, on sovitettu keskipakopumpun tulokanavaan 27 ennen juoksupyörää 28 ;a kiinnitetty siihen siten, että muodostuu yhtenäinen roottori, ioka käsittää tuloaukon 6 kanssa yhteydessä olevan ensimmäisen osan 10A, jonka siipien 9A ulkoreunojen 28 säteettäinon etäisyys roottorin pyörintäakselista on pieni, ja poiste-aukon 7 kanssa yhteydessä olevan toisen osan 10B, jonka siipien 9B ulkoreunojen 29 säteettäinen etäisyys pyörintäakselista on suuri. Roottorin ensimmäisessä osassa 10A massa liikkuu pääasiallisesti aksiaalisessa, ja toisessa osassa 10B radiaalisessa suunnassa.In the embodiment of the invention shown in Fig. 5, a rotor which fluidizes the pulp and separates air therefrom is arranged in the inlet duct 27 of the centrifugal pump before the impeller 28, forming a unitary rotor comprising a first part 10A communicating with the inlet 6. the radial distance from the axis of rotation of the rotor is small, and the second portion 10B communicating with the outlet opening 7 has a large radial distance from the axis of rotation of the outer edges 29 of the vanes 9B. In the first part 10A of the rotor, the mass moves mainly in the axial direction, and in the second part 10B in the radial direction.

On havaittu, että kuitususpension tuloaukon ja kaasunpoisto-kanavan välisen paine-eron suuruus vaikuttaa oleellisesti laitteen toimintaan. Liian pienen paine-eron vallitessa muodostuu ilmasvdän niin suureksi, että se haittaa pumpun toimintaa. Jos taas paine-ero on liian suuri, ilmasydän pienenee niin, että osa massasta poistuu ilman mukana aukkojen 12, 15 ja 5 kautta. Käytettäessä laitetta massan poistamiseen säiliöstä pumpun tulopaine muuttuu massan pinnan korkeuden muuttuessa. Pumpun nostokorkeuden ja ilman poiston paine-eron vakioimiseksi laite on varustettu kuvioiden 6-8 mukaisilla paineensäätölaitteilla. Ilmanpoiston optimaalipaine-ero riippuu massan sakeudesta ja lämpötilasta. Kokeellisesti on todettu, että sen pitäisi olla 0 - 0,7 baaria, sopivimmin - 0,2 - 0,5 baaria.It has been found that the magnitude of the pressure difference between the inlet of the fiber suspension and the degassing channel substantially affects the operation of the device. If the pressure difference is too small, the airflow will become so large that it will interfere with the operation of the pump. If, on the other hand, the pressure difference is too large, the air core decreases so that part of the mass escapes with the air through the openings 12, 15 and 5. When using a device to remove pulp from a tank, the inlet pressure of the pump changes as the height of the pulp surface changes. In order to standardize the pressure difference between the pump head and the air outlet, the device is equipped with pressure control devices according to Figures 6-8. The optimum pressure difference for deaeration depends on the consistency and temperature of the pulp. It has been found experimentally that it should be from 0 to 0.7 bar, preferably from -0 to 0.5 bar.

Kuviossa 6 esitetyssä järjestelmässä on massasäiliön pohjaan kiinnitetty kuvion 5 mukainen ilmanerotin-pumppu merkitty viitenumerolla 30. Sen poistoaukkoon kiinnitetyssä poisto-putkessa on virtausmittari 31 ja säätöventtiili 32, joiden avulla pumpun virtausmäärää voidaan säätää. Pumpun tuloaukon _____ - TT- ------ 6 73762 ja poistoaukon välinen paine-ero (pumpun nostokorkeus) mitataan. paine-eromittarilla 33. Laitteen kaasunpoistoaukkoon liitettyyn poistojohtoon 34 on sovitettu ilmasäiliö tai laajennusosa 35, tyhj»pumppu 36 ja säätöventtiili 37. Ilman-poiston paine-ero mitataan ja säädetään pumpun tuloaukkoon ja ilmasäiliöön sekä paine-erom:.ttariin 33 ja säätöventtii-liin 37 kytketyllä DP-säätimellä. 38. Ilmanpoiston paine-ero-säätö säätää pumpun tulokanavassa olevan ilmakuplan suuruuden säätöventtiilin 37 avulla siten, että pumpun nostokor-keuden asetusarvo saavutetaan. Järjestelmään kuuluu lisäksi kaasuillaan liitetty vesijohto 39 huuhtelua varten, sekä ilmasäiliöön 35 liitetty paineilmajohto 40, jolla voidaan syöttää paineeltaan ja määrältään säädettyä ilmaa käyntiin-ajovaiheessa ja tarvittaessa paine-eron muuttamiseksi nopeasti.In the system shown in Fig. 6, the air separator pump according to Fig. 5 attached to the bottom of the pulp tank is indicated by reference numeral 30. The exhaust pipe attached to its outlet has a flow meter 31 and a control valve 32 by means of which the pump flow rate can be adjusted. The pressure difference (pump head) between the pump inlet _____ - TT- ------ 6 73762 and the outlet is measured. An outlet line 34 connected to the gas outlet of the device is fitted with an air tank or expansion part 35, an empty pump 36 and a control valve 37. The air outlet pressure difference is measured and adjusted at the pump inlet and the air tank and the differential pressure line 33 and the control valve 37 with connected DP controller. 38. The differential pressure control of the deaeration regulates the size of the air bubble in the pump inlet duct by means of the control valve 37 so that the setpoint of the pump head is reached. The system further includes a water line 39 connected to its gases for flushing, and a compressed air line 40 connected to the air tank 35, which can supply air of controlled pressure and volume during the start-up phase and, if necessary, to change the pressure difference quickly.

Edellistä hieman yksinkertaisempi järjestelmä, jossa ilmanpoiston paine-erosäätö on eliminoitu, on esitetty kuviossa 7. Tässä pumpun tuloaukon ja poistoaukon välinen paine-ero mitataan ja säädetään ilmanpoiston säätöventtiiliin 37 kytketyllä DP-säätimellä 41. Myös tämä järjestelmä toimii hyvin. Tyhjöjärjestelmän esiasetus on kuitenkin hieman hankalampi ja käyntiinajo häiriöalttiimpi kuin kuviossa 6 esitetty ratkaisu, joka siis on parempi, mutta kalliimpi.A slightly simpler system than the previous one, in which the differential pressure control of the deaeration is eliminated, is shown in Fig. 7. Here the pressure difference between the pump inlet and the outlet is measured and controlled by a DP controller 41 connected to the deaeration control valve 37. However, the pre-setting of the vacuum system is slightly more cumbersome and the start-up is more susceptible to interference than the solution shown in Fig. 6, which is thus better but more expensive.

Kuviossa 8 on esitetty ratkaisu, joka soveltuu käytettäväksi tapauksissa, joissa pumpun tulopaine on vakio. Kuvion esittämässä suoritusmuodossa pidetään tornissa olevan massan pinnan korkeus vakiona torniin kytketyn tasausmittarin 42 ja pumpun poistoputkeen sovitetun säätöventtiilin 43 avulla. Paine pumpun poistoputkessa mitataan painemittarilla 44 ja säädetään ilmanpoiston säätöventtiilillä 37.Figure 8 shows a solution suitable for use in cases where the inlet pressure of the pump is constant. In the embodiment shown in the figure, the height of the surface of the pulp in the tower is kept constant by means of a compensating meter 42 connected to the tower and a control valve 43 arranged in the outlet pipe of the pump. The pressure in the pump outlet pipe is measured with a pressure gauge 44 and controlled by a deaeration control valve 37.

Claims

7 73762

An apparatus for separating gas from a high-density fiber suspension, the housing (1) of which comprises a fiber suspension inlet passage (21) fitted with a rotor (10) concentric with the inlet and provided with a rotor blade (9) for rotating the fiber suspension; (8) equipped with a gas space (3), and a partition wall (4) between the gas space and the rotor, with a gas outlet (5) located on the opposite side of the housing (1) from the inlet (6), whereby the vanes penetrating the inlet duct (27) (9), the rotor (10) is open in the middle, characterized in that a central gas separation space free of the wings (9) is formed inside the substantially inner edges of the radial blades (9), with a gas discharge opening of the partition (4) with an axial extension. (5) is located.

Device according to Claim 1, characterized in that vanes (18) arranged in the gas space (3) are fastened to the rotor shaft (17).

Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the rotor (10) is provided with a plate (14) arranged substantially transversely to the axis, the side facing the inlet opening (6) having rotor blades (9) on the rear side of which other wings · 23).

Device according to Claim 3, characterized in that the radial distance of the outer edges (25) of the blades (23) arranged on the rear of the plate from the axis of rotation is greater than the radial distance of the outer edges (26) of the rotor blades (9) from the axis of rotation. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radial distance from the outer edges (28) of the rotor blades (9a) in the first part of the rotor chamber in connection with the inlet opening (6) is less than the radial distance of the outer edges (29) of the vanes (9B) in the second part of the rotor chamber connected to the outlet opening C7) from the axis of rotation.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that, when connected to the outlet of the pulp tank (19), its rotor (10) extends inside the pulp tank.

Device according to claim 6, rotated in that the axis (17) of the rotor (10) is vertical. 9,73762