FI77481C - Sil. - Google Patents

Description

1 77481 Läjitin - Sil

Esillä oleva keksintö koskee lajitinta, joka on ensisijai-5 sesti tarkoitettu käytettäväksi massan, erityisesti paperimassan, lajitteluun ja puhdistukseen. Läjitin käsittää pesän, sen sisällä olevan sylinterimäisen sihtielimen, sihtipinnan lähellä liikkuvan elimen, lajiteltavan massan tuloaukon, rejektinpoistoaukon ja lajitellun massan eli 10 akseptin poistoaukon.

FI-patentissa nro 67588 esitetään sihtirumpu, jonka toisessa päässä on lajiteltavan massan syöttöaukko ja toisessa päässä rejektinpoistoaukko. Sihdissä on lisäksi laitteet 15 lajiteltavan massan saattamiseksi pyörimisliikkeeseen. Sihtirummun sihtipinnassa on syöttöpuolella uria; virtauksen suunta tässä kohden on uriin nähden oleellisesti kohtisuora. Urat muodostuvat ylävirranpuoleisesta sivutasosta, alavir-ranpuoleisesta sivutasosta ja pohjatasosta. Pohjataso on 20 oleellisesti samansuuntainen kuin sihtipinnan verhopinta. Urien pohjatasot on rei'itetty. Urien ylävirranpuoleinen sivutaso on verhopintaa vastaan oleellisesti kohtisuora ja alavirranpuoleinen sivutaso muodostaa 60° - 5°:n kulman verhopinnan kanssa. Edullisessa suoritusmuodossa sihtilevyn 25 verhopinnan ja urien alavirranpuoleisen sivutason muodostama kulma on noin 30°.

Paperinvalmistusprosessissa massa valmistetaan keittämällä puuta, jolloin puu hajoaa kuiduiksi. Koska jopa saman puun 30 puuaines on ominaisuuksiltaan erilaista, jotkut kuidut eivät erotu ja ne poistetaan kuitukimppuina, joita yleensä kutsutaan jätteeksi tai tikuiksi. Nämä muodostavat rejektin. Myös muut epäpuhtaudet, kuten esimerkiksi kuori, täytyy poistaa. Lajittimen täytyy erottaa epätoivotut epäpuhtaudet ja jät-35 teet, eli rejekti, hyväksytystä jakeesta. Jotta vältettäisiin huomattava kuituhäviö Jätteiden mukana rejektiin, on epäpuhtaudet poistettava tehokkaasti ja valikoiden.

2 77481

On tärkeää huomata, että eri sovellutuksilla on erilaiset vaatimukset. Joissakin sovellutuksissa on tärkeää saavuttaa hyväksytyn jakeen korkea pitkien kuitujen, erityisesti toisiokuitujen, pitoisuus, sillä pitkät kuidut vahvistavat 5 lopputuotetta, esim. paperia. Toisissa sovellutuksissa asia on päinvastoin. Kun kyseessä ovat esimerkiksi ensiökuidut tai sellutehtaiden kuidut, on toivottavaa keskittää pitkät kuidut rejektiin jatkokäsittelyä varten.

10 Sihtilevyjä ja roottoreita on tutkittu paljon ja on todettu, että luomalla pulsaatioita roottorilla saadaan laitteen tehoa nostettua. US-patenteissa 3,363,795 ja 4,318,805 on esitetty rumpuroottori, jonka kohoumainen pinta saa aikaan pulsaatioita. US-patentin 4,318,805 mukaisessa sovellutuk-15 sessa roottorin pinnasta ulkonevat kohoumat ovat puikkoja, joiden laajenevat päät saavat aikaan sysäyksiä ja joiden varret eivät paljoakaan vastusta virtausta.

US-patentit 4,447,320 ja 4,200,537 esittävät roottoreita, 20 joiden siivet liikkuvat sihtipinnan lähellä ja aikaansaavat suuria positiivisia sysäyksiä . Toisenlaisia roottoreita kuvataan muissa patenteissa; esimerkiksi US-patentissa 3,726,401 on kuvattu roottori, jonka pinnan kohoumat tai ulkonemat saavat aikaan suunnilleen yhtä suuria positiivisia 25 kuin negatiivisiäkin sysäyksiä. Tämän patentin mukaan voidaan käyttää millaisia tahansa kohoumia, mikäli näin saadaan aikaan haluttuja sysäyksiä, sillä kohoumat ja niiden väliset painaumat tuottavat positiivisia painesysäyksiä lajittelua varten ja negatiivisia painesysäyksiä sihdin 30 puhdistusta varten.

US-patentin 3,400,820 esittämä pyörivä elin koostuu useista yhteenliitetyistä erillisistä kappaleista, joiden muodostama valikoitu aaltomainen rakenne saa aikaan miltei yhtä suuria 35 positiivisia ja negatiivisia sysäyksiä.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on:

II

3 77481 - Saada aikaan pyörivä elin, joka nostaa aukkojen - sihti-levyssä olevien reikien tai rakojen - lähellä tuotettujen sysäyksien voimakkuutta, jotta saadaan aikaan sihdin vastavirtahuuhteluun tarvittavia ja tukkeutumisen estäviä 5 negatiivisia sysäyksiä. Tällöin kuitususpension virtaus sihdin aukkojen läpi kasvaa.

- Saada aikaan pyörivä elin, jonka sysäystaajuus on korkea ja sysäyssuuruus riittävä.

10 - Saada aikaan pyörivä elin, joka tuottaa teräviä ja jyrkkiä negatiivisia sysäyksiä ja täten korkean intensiteetin.

- Vähentää tehon tarvetta.

15 - Saada aikaan roottori, joka sallii pienempien reikien käytön sihdissä, jolloin lajittelutehokkuus paranee.

- Saada aikaan sakeudeltaan mahdollisimman tarkoin syöttö-20 aukosta sisääntulevan massan sakeutta vastaava akseptijae.

- Saada aikaan siipimäisiä kappaleita, joita käytetään roottorin sijasta tietyissä sovellutuksissa, joissa roottorin pinnan jatkuvuus ei ole toivottava; esimerkiksi halut- 25 taessa välttää pitkien kuitujen paloittelemista ja kun suurempi syötön laj itteluvyöhyke on suotavampi.

- Saada aikaan roottori ja siipimäisiä kappaleita, joita voidaan edullisimmin käyttää FI-patentin nro 68588 kuvatun sihtilevyn yhteydessä.

30

Esitetyt tavoitteet saavutetaan laitteella, jolle on tunnusomaista se, että pyörivän elimen pinta on muotoiltu siten, että siinä olevat urat muodostuvat ensimmäisestä, mainitun pinnan verhopinnan kanssa samansuuntaisesta tasosta, ensim-35 mäisen tason kanssa 30° - 60°:n kulman muodostavasta kaltevasta tasosta, ensimmäisen tason kanssa samansuuntaisesta ylätasosta ja ensimmäistä tasoa vastaan oleellisesti kohtisuorassa olevasta sivutasosta.

4 77481

On todettu, että keksinnön mukainen roottoripinnan ja siipi-mäisten kappaleiden erityinen muoto on erittäin edullinen voimakkaiden sysäyksien ja sihdin tukkeutumisen minimointiin 5 riittävien negatiivisten sysäyksien tuottamisessa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää tunnettua painesihtiä, jossa käytetään 10 pyöriviä siipielimiä sysäyksien tuottamiseen, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisten pyörivien siipielimien sihtiin kohdistamia sysäyksiä, kuviot 3 ja 3a esittävät keksinnön mukaista roottorin pinnan muotoa, 15 kuviot 4 ja 4a esittävät sysäyksiä, jotka on tuotettu keksinnön mukaisella uritetulla roottorilla tai siipimäi-sillä kappaleilla, kuten on esitetty kuvissa 3 ja 5, kuvio 5 esittää suoritusmuotoa, jossa roottorin sijasta on käytetty siipimäisiä kappaleita ja jossa on keksinnön 20 mukainen pinnan muoto, kuvio 6 esittää FI-patentin nro 67588 mukaista sihtilevyä, kuvio 7 esittää intensiteettikerrointa, joka on taajuuden muutoksen ja ajan yksikön suhde käytettäessä tunnettua pyörivää elintä, 25 kuvio 7a esittää intensiteettikerrointa käytettäessä keksinnön mukaista pyörivää elintä, kuvio 8 on tunnetun roottorin ja keksinnön mukaisen roottorin sysäysprofiilin vertailu.

30 Kuten kuviossa 2 on esitetty, tuottavat pyörivät siipielimet sekä negatiivisia että positiivisia sysäyksiä. Symboli 0 osoittaa paineen arvon sihtipinnan lähellä tai lajitteluvyö-hykkeessä pyörivän siipielimen ja sihtirummun välissä. Kun massan paine on suurempi kuin vertailukohta 0, paineella 35 on positiivinen arvo, jonka maksimi on kohdassa A, ja kun se on pienempi kuin vertailukohta, paineella on negatiivinen arvo, jonka maksimi taas on kohdassa B.

Il 5 77481

Kuvion 1 mukaiset ennestään tunnetut pyörivät siipielimet tuottavat kuviossa 2 esitettyjä sysäyksiä. Kuten kuviosta ilmenee, siipielimen etupinta saa aikaan positiivisen sysäyksen, jonka suurin arvo tai amplitudi saavutetaan juuri 5 elimen ja sihtirummun välisessä minimivälyskohdassa. Positiivinen sysäys edistää virtausta lajitteluvyöhykkeessä sihtirummun aukkojen läpi, sillä virtaus tapahtuu aina korkeamman paineen vyöhykkeestä matalamman paineen vyöhykkeeseen. Kuitenkin siipielimen minimivälyskohdan jälkeen 10 saavutetaan suurin negatiivinen sysäys, sillä siipielimen kaltevuus muuttuu minimivälyskohdan jälkeen. Kuten kuviosta 1 nähdään, tämä kaltevuuskulma on useimmissa siipielimissä n. 30° tai jopa pienempi. Kun negatiivisen sysäyksen maksimiarvo on saavutettu, paine kasvaa jälleen kohden 15 viitekohtaa 0. Pyörivän siipielimen aiheuttamat negatiiviset sysäykset aiheuttavat ajoittaista takaisinvirtausta sihtirummun aukkojen läpi ja siten estävät kuitujen kerääntymisen aukkoihin. Tämä itseaiheutettu vastavirtahuuhtelu on sitä suurempaa, mitä suurempaa on negatiivinen värähtely.

20

Ennestään tunnettujen roottorien ja siipimäisten kappaleiden siivekkeiden tai ulkonemien etupinnat kaartuvat kohden sihtirumpua, kunnes roottorin minimivälyskohta saavutetaan ja niiden takapinnat kaartuvat poispäin sihdistä. Roottorin 25 minimivälyskohdassa kaartuvan pinnan kaltevuuden muutos on 0. Pian tämän kohdan jälkeen negatiiviset sysäykset alkavat kasvaa kohti maksimiaan, jonka jälkeen sysäykset alkavat jälleen pienentyä, kerraten näin kuviossa 2 esitetyn kierron.

30

Esillä olevan keksinnön keskeinen idea on se, että saadaan aikaan roottori ja siipimäisiä kappaleita, joissa olevien urien pinnan muodon määräävät ensimmäinen, roottorin verho-pinnan suuntainen taso, ensimmäisen tason kanssa 30° - 60° :n 35 kulman muodostava kalteva taso, ensimmäisen tason kanssa yhdensuuntainen ylempi taso ja sivutaso, joka on oleellisesti ensimmäistä tasoa vastaan kohtisuora. Eräässä edulli- 6 77481 sessa suoritusmuodossa ensimmäisen tason ja kaltevan tason välinen kulma on n. 45°.

Kuvioissa 3 ja 3a viitenumero 1 on ensimmäinen taso ja 5 numero 2 kalteva taso. Numero 3 viittaa ylätasoon ja numero 4 ensimmäistä tasoa vastaan pystysuoraan sivutasoon. Viitenumero 6 on roottorin verhopinta j a 7 roottori.

Kuviossa 5 samoja viitenumeroita 1, 2, 3 ja 4 on käytetty 10 viittaamaan ensimmäiseen tasoon, kaltevaan tasoon, ylätasoon ja ensimmäistä tasoa vastaan pystysuoraan sivutasoon.

Kuten kuviosta 3a ilmenee roottorin pinnassa on verhopinnan kanssa samansuuntainen ensimmäinen taso 1. Tämän jälkeen se 15 kaltevoituu muodostaen kaltevan tason 2, kunnes se saavuttaa ylätason 3. Ylätason 3 pituuden tulee olla 1,2 - 7,6 cm. Ylätason jälkeen ura käsittää sivutason 4, joka on kohtisuora ensimmäistä tasoa 1 vastaan. Ensimmäisen tason 1 pituus voi vaihdella 0 - 7,6 cm:iin.

20

Jotta tuotettaisiin sysäyksiä, joiden avulla sihdin tukkeutuminen voidaan estää tehokkaammin kuin kaarevapintaisten roottorien avulla, on olennaista, että sivutaso 4 on oleellisesti pohjatasoa vastaan kohtisuora.

25

Kuvio 4a esittää sysäyksiä, joita synnyttää keksinnön mukaisella uritettu pyörivä elin 7 (kuvio 4). Roottorin pinnan tai siipimäisten kappaleiden 90°:n kulma tuottaa hyvin jyrkän negatiivisen sysäyksen. Tämä johtuu nesteen virtaus-30 suunnan nopeasta muutoksesta sekä Bernouilli-ilmiöstä, jonka aiheuttaa nesteen kasvava nopeus roottorin tai siipimäisen kappaleen minimivälyskohdassa. Tämä jyrkkä tai nopea sysäyksen muutos tekee roottorista tai siipimäisestä kappaleesta tehokkaamman sihtirummun 10 vastavirtahuuhtelussa. Selitys 35 tähän ilmiöön on se, että aukkojen 11 läpi kulkevan nesteen maksiminopeus ja kiihtyvyys vastavirtahuuhtelun aikana on suurempi kuin tunnettujen sysäyksiä aiheuttavien elinten

II

7 77481 aikaansaamana, sillä sysäyksien tai sysäyssuuruuden muutos suhteessa aikaan on suurempi käytettäessä muotopintaa.

Esillä olevassa keksinnössä termi "sysäysintensiteetti" 5 tarkoittaa sysäyssuuruuden muutoksen ja aikayksikön suhdetta. Toisin sanoen intensiteetti ei johdu pelkästään sysäys-suuruudesta vaan se riippuu myös nopeasta ja jyrkästä muutoksesta. Intensiteettikerroin, IF, on sysäyssuuruuden muutoksen suhde aikayksikköön: 10 sysäyssuuruus/aika = amp./ t * IF (kuvat 7 ja 7a)

Verrattaessa kuviota 4a kuvioon 2 huomataan esillä olevan keksinnön mukaisen uritetun, pyörivän elimen paremmuus 15 verrattuna tunnettuihin roottoreihin tai siipimäisiin kappaleisiin. Lisäksi kaltevuus ja uritettujen pyörivien elinten etupinnat aiheuttavat positiivisia sysäyksiä, jotka edistävät kuitususpension virtausta läpi sihdin aukkojen. Yläpintaa 3 tarvitaan juuri sivutason 4 edellä aikaansaa-20 daan nopea sysäysmuutos.

Kuvio 5 esittää keksinnön suoritusmuotoa, jossa tarvitaan hyvin suurella avoimella tilalla varustettu suuri lajit-teluvyöhyke 8, jotta sisäänsyötetty massa virtaa koko lajit-25 teluvyöhykkeelle. Tällöin minimoidaan pitkien kuitujen kerääntyminen rejektiin ja saavutetaan mahdollisimman pieni rejektin sakeus, eli enemmän pitkiä kuituja aksep-tiin. Tässä suoritusmuodossa käytetään roottorin sijasta uritettuja siipimäisiä kappaleita 9.

30

Pyörivän elimen, keksinnön mukaisen roottorin tai siipi-mäisen kappaleen, muotopinta saa aikaan korkeataajuuksisia sysäyksiä. Esimerkiksi käytettäessä 600 rpm:n kierros-nopeutta voidaan saavuttaa jopa yli 200 Hz:n sysäystaajuus. 35 Korkea taajuus on edullinen, sillä tällöin kuidut eivät niin helposti tuki aukkoja ja koska sysäyksillä on myös riittävä suuruus, tapahtuu vastavirtahuuhtelua. Korkeampaa β 77481 taajuutta käytettäessä läjitin voi käsitellä sakeampia massoja.

Kuvioiden 7 ja 7a vertailu osoittaa keksinnön mukaisen 5 pyörivän elimen intensiteettikertoimen paremmuutta verrattuna tunnettuun pyörivään elimeen. Kuviossa 8 tunnetun sii-pielimen sysäysprofiili on esitetty katkonaisella viivalla ja keksinnön mukaisen, uritetun roottorin sysäysprofiili on esitetty yhtenäisellä viivalla.

10

Muita keksinnön mukaisen roottorin ja siipimäisten kappaleiden etuja on se, että ne mahdollistavat sekä sihdin reikien koon huomattavan pienentämisen ilman suurempaa tehonkulutuksen kasvua tai pitkien kuitujen häviötä että korkean aksep-15 tisaannon. Akseptin sakeus voidaan pitää suurin piirtein samana kuin sisäänsyötetyn massan sakeus.

Kuviossa 3 esitettyä roottoria ja kuviossa 5 esitettyä siipimäistä kappaletta voidaan käyttää tunnetuissa sihti-20 levyissä sekä myös yhdessä kuviossa 6 esitetyn, Fl-patentin nro 67588 mukaisen uritetun sihtilevyn kanssa.

Claims (9)

9 77481

1. Laite massan lajittelemiseksi, joka käsittää pesän, sen 5 sisällä olevan sylinterimäisen urilla varustetun sihtielimen (10), jonka sihtielimen reiät olennaisesti sijoittuvat mainittujen urien pohjaosaan, lähellä sihtielintä (10) sen uritetulla puolella ennakolta määrätyllä nopeudella liikkuvan pyörivän elimen (7, 9), lajiteltavan massan tuloaukon, 10 josta massa johdetaan sihtielimen (10) ja pyörivän elimen (7, 9) muodostamalle lajitteluvyöhykkeelle, rejektinpois-toaukon ja lajitellun massan poistoaukon, tunnettu siitä, että pyörivän elimen (7, 9) pinta on muotoiltu siten, että siinä olevat urat muodostuvat ensimmäisestä, mainitun 15 pinnan verhopinnan (6) kanssa samansuuntaisesta tasosta (1), ensimmäisen tason kanssa 30° - 60°:n kulman muodostavasta kaltevasta tasosta (2), ensimmäisen tason kanssa samansuuntaisesta ylätasosta (3) ja ensimmäistä tasoa vastaan oleellisesti kohtisuorassa olevasta sivutasosta (4). 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että pyörivä elin on roottori (7).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, 25 että pyörivä elin koostuu siipimäisistä kappaleista (9).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaltevan tason (2) ja ensimmäisen tason (1) välinen kulma on noin 45“. 30

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen tason (1) pituus on 0 - 7,6 cm.

6. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu 35 siitä, että pyörivä elin (7, 9) ulottuu sihtipinnan yläpuolelle. 10 7 7481

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sihtielin (10) on lieriömäinen sihtilevy, jonka sihtipinnassa syöttöpuolella olevat pohjatasostaan rei'ite-tyt urat muodostuvat ylävirranpuoleisesta, sihtipinnan 5 verhopintaa vastaan oleellisen kohtisuorasta sivutasosta, alavirranpuoleisesta, verhopinnan kanssa 60° - 5®:n kulman muodostavasta sivutasosta ja sihtilevyn verhopinnan kanssa oleellisen samansuuntaisesta pohjatasosta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että urien alavirranpuoleinen sivutaso muodostaa n. 30° :n kulman sihtipinnan verhopinnan kanssa.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, 15 että urien alavirranpuoleisen sivutason ja ylävirranpuolei-sen sivutason yhdistää toisiinsa verhopinnan kanssa oleellisen samansuuntainen taso. 20 II 11 77481