FI75099B - Blandningsanordning. - Google Patents

Description

1 75099

Sekoituslaite - Blandningsanordning

Keksinnön kohteena on laite käsittelyaineen sekoittamiseksi suspensioihin, esimerkiksi astian läpi liikkuvaan massaan.

/

Laite muodostuu pyörivästä rungosta, jota käyttää akseli, jonka ontelo on liitetty käsittelyaineen lähteeseen ja jonka ontelo on yhteydessä rungon onteloon.

Keksinnön mukainen laite on sen tyyppinen sekoituslaite, jossa massa kulkee käsittelyaineen yhden tai useamman liikkuvan poistoaukon ohi, kuten on esitetty esimerkiksi patenttijulkaisussa SE 172.981 ja SE 354.789. Molemmissa tapauksissa poistoaukot muodostavat spiraalimaiset "urat " massaan, koska massa virtaa enemmän tai vähemmän suoraan ja aukot tekevät kiertoliikettä, jolloin haittapuolena näissä laitteissa on se, että osa massaa kulkee melkoisen välimatkan päästä pois-toaukoista, mikä merkitsee sitä, että tietyt osat massaa eivät saa omaa osaansa käsittelyainetta. Koska aukot näissä molemmissa viitatuissa tapauksissa on järjestetty siivekkeiden tai varsien yhteyteen, jotka pyörivät massan läpivirtaussuun-taan nähden poikittain, esiintyy lisäksi huomattava vastus ja tästä seuraa voimankäyttö, joka vielä lisääntyy massan väkevyyden lisääntyessä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tästä syystä saada aikaan jakautuminen ja sekoittuminen mahdollisimman tehokkaasti, eli että käsittelyaine tai aineet ensinnäkin jakautuvat tasaisesti massasuspensioon ja toiseksi että tasainen jakautuma varmistetaan pakottamalla kaikki masssasuspensio ohittamaan sekoitus- tai lisäyskohta siten, että suspensioon saadaan lisätyksi myös suhteellisen vähäinen määrä käsittely-väliainetta tehokkaalla tavalla.

2 75099 Tällaisen jakautuman ja sekoituksen teho riippuu monista tekijöistä, joita ovat esimerkiksi massan väkevyys verrattuna lisättävään neste- tai kaasumäärään, suspen-sionesteeseen lisätyn nesteen tai kaasun liukenevuus sekä lisättyjen aineiden reaktionopeus massasupsension ainesosiin. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että mitä suurempi on massasuspension kiinteiden aineiden tai kuitujen väkevyys, eli ts. mitä vähemmän vettä on läsnä suspensiossa, sitä vaikeampi on sekoittaa siihen käsittelyaineita siten, että ne jakautuvat tasaisesti suspensioon. Yleisesti ottaen voidaan myös todeta, että mitä nopeammin lisätyt aineet reagoivat massaan, sitä tärkeämpää on se, että aineet jakautuvat ja sekoittuvat mahdollisimman nopeasti ja tasaisesti. Tällainen tapaus esiintyy esimerkiksi sekoitettaessa massaa klooriin massan valkaisun yhteydessä. Kloorilla on massaan erityisen nopea alku-reaktio ja jotta massaa ei laimennettaisi epäedullisella määrällä nestettä, lisätään kloori usein kaasuna, joka on dispergoitu suhteellisen pieneen määrään nestettä, mikä kuitenkin puolestaan merkitsee sitä, että esiintyy helposti ongelmia saatettaessa tämä suhteellisen vähäinen määrä jakautumaan ja sekoittumaan tasaisesti. Keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on tästä syystä ratkaista tämä ja muut ongelmat sekä ratkaista myös ne ongelmat, joita esiintyy silloin, kun massasuspensiolla on suhteellisen suuri kuitupitoisuus. Koska muissa käsittelyvaiheissa teollisissa valkaisulaitoksissa pidetään massan väkevyys normaalisti noin 10 ?i:na, on edullista kyetä suorittamaan muukin käsittely kuin kloorikäsittely samassa väkevyydessä, jotta valkaisulaitoksessa voidaan käyttää yhtenäisiä laitteita. Erityisesti tällä on merkitystä siinä mielessä, että käsittelyvaiheiden välillä voidaan käyttää samoja pesulaitteita. Esillä olevalla keksinnöllä saadaan mainitut ongelmat ratkaistuiksi. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.

3 75099

Keksintöä selvitetään seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, jotka kaaviomaisesti esittävät esimerkkejä sen sovellutuksesta.

Kuvio 1 esittää pitkittäisleikkauksen laitteesta, joka muodostuu pääasiallisesti akselista ja pyörähdys-rungosta, joka on sijoitettu putken mutkan muodossa olevaan astiaan.

Kuvio 2 esittää leikkauksen pyörivästä rungosta, jossa on massan läpivirtausaukko.

Kuviot 3-7 esittävät läpivirtausaukon eri suoritusmuotoja .

Kuviossa 1 esitetty laite muodostuu levymäisestä pyöräh-dysrungosta 1, joka on kiinnitetty akseliin, joka puolestaan ulottuu tiivistysholkin 3 läpi laakeri- ja käyttölaitteeseen 4. Tiivistysholkki 3 on sovitettu taivutettuun astiaan tai koteloon 5 ja liitetty kiinnityslaipoilla 6 tuloputkeen ja laipoilla 7 poistoputkeen. Viimeksi mainittuja putkia ei ole esitetty. Runko 1 täyttää pääastian 3 läpivirtauspoikkileikkauksen siten, että sen kehä liittyy liikkuvasti astian sisäseinämää vasten. Akselissa 2 on pitkittäissuuntainen sisäontelo 11, joka on avoimesti yhteydessä pyörähdysrunqossa olevaan onteloon 12, joka puolestaan päättyy yhteen tai useampaan annostusaukkoon 22 läpivirtausaukossa 20. Aukon tai ontelon 12 muoto on esitetty lähemmin kuviossa 2. Akselin ontelon tai reiän toiseen päähän on järjestetty yksi tai useampia aukkoja 13, jotka akselin pyöriessä tulevat avoimeen yhteyteen käsittelyaineen tulokanavan 14 kanssa.

Kuviossa 2 on käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1 ja sektorimainen läpivirtausaukko 20 on esitetty aksiaalisessa suunnassa poikittain pyörähdysrunkoon nähden. Rungon reiän 12 ja aukon 20 välillä on seinässä 4 75099 useita aukkoja 22, jotka voivat olla pyöreitä reikiä tai rakoja. Tietyissä tapauksissa voi olla edullista järjestää koko seinä 21 avoimeksi siten, että reikä 12 päättyy säteettäisesti ulottuvaan rakoon aukon 20 koko säteettäismitalta. Tällöin reiän tai ontelon laajeneva muoto toimii kuviossa esitetyllä tavalla seisahtumisen tapahtuessa siten, että massa ei pääse tunkeutumaan pidemmälle sisään ja siten tukkimaan käsittelyaineen tulokanavaa. Laajeneva muoto saa aikaan sen, että tukkeutuma on helppo poistaa kohdistettaessa painetta käsittely-aineeseen. Sijoittamalla poistoaukot 22 esitetyllä tavalla pääsee runko pyörimään akselin ympäri myötäpäivään, kuten nuolella 23 on esitetty.

Muihin kuvioihin on lisätty myös vastaavat viitenumerot. Kuviot 3-6 esittävät kuvion 2 mukaisen pyörähdysrungon muuta osaa, jossa on seuraavat läpivirtausaukon 20 suoritusmuodot .

Kuviossa 3 on esitetty suorakulmainen ja säteettäin ulottuva aukko 20.

Kuvio 4 esittää suorakulmaista ja säteettäin ulottuvaa aukkoa 20, joka lisäksi ulottuu rungon kehään asti ja katkaisee sen.

Kuvio 5 esittää pyöreätä läpivir-tausaukkoa 20.

Kuviossa 6 on esitetty kaksi läpivirtausaukkoa 20, joihin kumpaankin liittyy sisäontelo 12 .

Kuvio 7 esittää osaa akselista 2 sekä pyörähdysrungon 1 ja läpivirtausaukon 20 kuvion 4 tapaan, mutta mukana on kulmittaiset säteittäiset sivupinnat 25, 26, jolloin pyörimisen tapahtuessa nuolen 23 suuntaan nämä kiihdyttävät massan kulkua oikealle aukon läpi antamalla pienen työntö- 5 75099 vaikutuksen. Kuviossa 1 ja kuviossa 7 esitetyissä suoritusmuodoissa on massan ajateltu virtaavan vasemmalta oikealle, mutta myös päinvastainen suunta on mahdollinen. Kuvion 7 mukaisessa roottorilla varustetussa esimerkissä pitää tällöin luonnollisesti pyörimissuunnan olla nuolta 23 vastaan.

Voidaan todeta, että kun läpivirtausaukkoja 20 on kuviossa 6 esitettyyn tapaan useampia, on selvää, että aukkojen määrä voidaan valita tarpeen mistä tahansa esitetystä vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta. Kaikkein edullisin suoritusmuoto on kuitenkin rako, jonka mitta säteettäis-suunnassa on suurempi kun kehän suunnassa.

Tällä tavoin muodostuu lisätyn aineen poistosuiden ja osasten välinen etäisyys mahdollisimman yhtä suureksi kaikkien osasten kohdalla samanaikaisesti, kun erityisen kapeissa läpivirtausaukoissa esiintyy turbulenssi koko aukossa, mikä edistää sekoittumista ja läpivirtausta.

Laite toimii seuraavasti: Tiettyä väkevyyttä, esimerkiksi noin 8 - 12 % olevaa massaa syötetään laitteeseen jatkuvana virtauksena esittämättä jätetyn vaakasuuntaisen putken kautta, joka putki on liitetty kuviossa 1 tulolaippaan 6. Käyttölaite 4 pyörittää akselia 2 ja pyörähdysrunkoa 1 kierrosluvun ollessa mahdollisesti säädettävä, esimerkiksi noin 300 - 1500 kierr./min. Massavirtaa kohti oleva rungon 1 pinta on sileä, joten minkäänlaista mainittavaa voimaa ei suuntaudu massan pyörittämiseksi. Massa pakotetaan putkipaineella virtaamaan aukon tai aukkojen 20 läpi samanaikaisesti, kun haluttua käsittelyainetta syötetään tulokanavan 14, aukkojen 13 ja onteloiden 11 ja 12 läpi aukkojen 20 etuseinässä olevaan annostusaukkoon tai aukkoihin 22 pyörimissuuntaan 23 nähtynä. Pyörähdysrungon 1 kehä sulkeutuu tiiviisti koteloon 5 raon ollessa esimerkiksi 0,5 mm, jolloin kotelon ja rungon välistä työntyvä massa on merkityksetön. Aukon 20 läpivirtaava massa 6 75099 jatkaa kotelon 5 läpi ja poistuu siitä esittämättä jätetyn putken kautta, joka on liitetty poistolaippaan 7. Virtauksen tapahtuessa aukon tai aukkojen 20 läpi tapahtuu suhteellisen voimakas nopeuden lisääntyminen ja siihen liittyvä paineen väheneminen, jotka yhdessä runqon pyörimisen kanssa kehittävät massaan turbulenssin ja luovat siten parhaat mahdolliset edellytykset aukkojen 22 läpi virtaavan käsittelyaineen tehokkaalle sekoittumiselle. Aukon 20 koko voidaan valita siten, että massan nopeus on kyseisen tyyppisen ja kyseistä väkevyyttä olevan massan fluidisoitumisalueella. Tällöin saavutetaan pienin mahdollinen vastus ja minimoidaan se mahaollisuus, että aukon eteen muodostuisi paksunnos ja tulppa. Säännön mukaisesti aukon 20 ei pitäisi olla suurempi kuin sellainen, että se mahtuu 45° kulman puitteisiin mitattuna rungon poikkileikkauksesta .

Suoritetuissa kokeissa on todettu, että laite käyttää vain vähän voimaa verrattuna tunnettuihin laitteisiin. Pääasiallisseti voimankäyttö aiheutuu paineen alenemisesta pyörähdysrungon ensimmäisen ja toisen sivun välillä, joka on ollut välillä 1,0 ja 1,5 kg/cm . Käytön ollessa säädettävä ja kierroslukualueen 300 - 1500 kierr./min. on voimankäyttö osoittautunut olevan yleensä alle 40 HK riippumatta siitä, kuinka paljon massaa menee laitteen läpi. Käsittelyaineena voidaan lisätä nestettä, kaasua, jauhetta tai niiden seoksia. Voimankäyttö on osoittaunut hyvinkin vähäiseksi, mikä voidaan katsoa johtuvaksi siitä, että massavirta saatetaan pyörivään liikkeeseen vain sekunnin murto-osaksi. Tapahtuva sekoittuminen tapahtuu pääasiallisesti sillä yhdistelmällä, että käsittelyaine leviää yhtenäisesti läpivirtausaukon läpi nopeasti virtaavaan massaan ja toisaalta muodostuu turbulenssi välittömästi sen läpivirtauksen jälkeen.

Keksintö ei rajoitu esimerkkeinä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan se voi vaihdella seuraavien patenttivaatimusten rajoissa.

Claims (5)

75099

1. Laite käsittelyaineen sekoittamiseksi suspensioihin, esimerkiksi massaan, joka liikkuu astian (5) läpi, joka laite muodostuu pääasiassa pyörivästä rungosta (1), jota käyttää akseli (2), jonka ontelo (11) on liitetty käsittelyaineen lähteeseen (14), joka ontelo (11) on yhteydessä rungon (1) onteloon (12), tunnettu siitä, että runko on kiekkomainen akseliin (2) kohtisuorassa olevassa tasossa, että se täyttää olennaisesti astian läpivirtauspoikkileikkauksen ja sen kehä sulkeutuu liikkuvasti astian sivuseinämää vasten ja että rungossa (1) on ainakin yksi suspension läpivirtausaukko (20), joka mahtuu noin 45° alueelle rungon poikkileikkauksesta, ja että aukon tai aukkojen (20) seinämässä on yksi tai useampi annostusaukko (22), joka on yhteydessä rungon (1) ja akselin (2) onteloihin (11,12).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että läpivirtausaukko (20) on raon muotoinen ja sen mitta säteittäissuunnassa on suurempi kuin kehän suunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että läpivirtausaukon (20) säteittäispinnat (25, 26) on järjestetty pyörimisakseliin nähden kulmaan siten, että nämä pinnat rungon pyöriessä kiihdyttävät suspension liikettä aukon läpi.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaaimuksen mukainen laite tunnettu siitä, että rungon ontelo (12) päättyy ainakin yhteen läpivirtausaukossa (20) olevaan annostusaukkoon (22), joka pyörimissuuntaan nähtynä on etusivupinnassa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että annostusaukko (22) on säteittäisesti ulottuva rakoina i ne n aukko.