FI79394C

FI79394C - A method for sealing the end piece of a late screen rotary member and sealing system used in the method.

Info

Publication number: FI79394C
Application number: FI882434A
Authority: FI
Inventors: Risto Ljokkoi; Hannu Roenkoenharju; Pertti Wathen
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1989-12-11
Also published as: SE8901799D0; SE8901799L; FI79394B; FI882434A0

Description

1 793941 79394

Menetelmä lajittimen pyörivän elimen päädyn tiivistämiseksi ja menetelmässä käytettävä tiivistyssovitelmaA method of sealing the end of a rotating member of a screen and a sealing arrangement used in the method

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä selluloosa-5 ja paperiteollisuudessa kuitujen ja vastaavien lajitteluun käytettävien pyörivien sihtirumpujen tai roottorien päätyjen tiivistämiseksi ja menetelmässä käytettävä tiivistyssovitelma.The present invention relates to a method for sealing the ends of rotating screen drums or rotors used for sorting fibers and the like in the pulp and paper industry, and to a sealing arrangement for use in the method.

10 Tekniikan tason osalta viitataan US patenttijulkaisuun 4.234.417, jossa pyörivänä osana on roottori, jonka alapäähän on sijoitettu tiivistys, jonka tarkoituksena on estää roottorin pinnan kanssa tekemisissä olevan materiaalin joutuminen roottorin sisätilaan. Tiivistys on ratkaistu 15 järjestämällä eräässä sovellutusmuodossa portaittainen labyrinttitiivistys pyörivän roottorin ja kiinteän laitteen pohjaosan välille. Toisena vaihtoehtona on järjestää tavanomaisempi labyrinttitiivistys, joka koostuu kummankin tiivistettävän kappaleen päätypintoihin järjestetyistä 20 aksiaalisuuntaisista sylinterimäisistä ulokkeista, jotka kappaleiden yhteensovituksen jälkeen sijoittuvat toistensa lomiin.Referring to the prior art, reference is made to U.S. Patent No. 4,234,417, in which the rotating member is a rotor having a seal at the lower end to prevent material in contact with the surface of the rotor from entering the interior of the rotor. The sealing is solved by providing, in one embodiment, a stepped labyrinth sealing between the rotating rotor and the bottom of the fixed device. Another alternative is to provide a more conventional labyrinth seal, consisting of 20 axial cylindrical projections arranged on the end faces of each body to be sealed, which, after the bodies have been matched, are located in the recesses of each other.

Esitetyllä ratkaisulla on kuitenkin omat haittansa, koska 25 ensinnäkin se vaatii mahdollisimman pienet välykset tiivistettävien kappaleiden välille, josta edelleen seuraa, että pyörivän kappaleen, tässä tapauksessa roottorin, täytyisi kaikissa olosuhteissa pyöriä ilman pienintäkään radiaalista heittoa, mikä ei suinkaan ole varmaa. Mainitusta syystä on 30 käytännössä labyrinttitiivisteiden välykset pitänyt jättää kohtalaisen suuriksi, jotta roottorin jonkinasteiset värähtelyt eivät aiheuttaisi heti laitteen rikkoutumista. Toisaalta edellä esitetty labyrinttitiivistys on myös täysin passiivinen tiiviste-elin, jonka tiivistyskyky 35 riippuu täysin tiivistettävien pintojen välisestä välyksestä ja tiivisteen yli vaikuttavasta paine-erosta. Siten tiivis- 2 79394 tyksen läpi tapahtuu aina jonkin verran vuotoa, jolloin myös erilaisia epäpuhtauksia joutuu tiivistyksen sisälle aiheuttaen enemmän tai vähemmän vaikeuksia. On esimerkiksi mahdollista, että jokin juuri ja juuri välykseen sopiva 5 kappale joutuu tiivistykseen, jolloin se pyrkii poikkeuttamaan pyörivän roottorin suuntaa aiheuttaen värähtelyä, joka puolestaan voi johtaa kappaleiden pintojen väliseen kosketukseen ja laitteen rikkoutumiseen.However, the proposed solution has its own drawbacks, because firstly it requires the smallest possible clearances between the bodies to be sealed, which further implies that the rotating body, in this case the rotor, would have to rotate under all conditions without the slightest radial throw. For this reason, in practice, the clearances of the labyrinth seals have had to be left moderately large so that some vibrations of the rotor do not immediately cause the device to break. On the other hand, the labyrinth seal described above is also a fully passive sealing member, the sealing capacity 35 of which depends entirely on the clearance between the surfaces to be sealed and the pressure difference acting over the seal. Thus, there is always some leakage through the seal 2 79394, whereby various impurities also enter the seal, causing more or less difficulties. It is possible, for example, for a piece 5 which is just right for the clearance to be sealed, in which case it tends to deflect the direction of the rotating rotor, causing vibration, which in turn can lead to contact between the surfaces of the pieces and breakage of the device.

10 Mainitut ongelmat tiedostaen on esimerkiksi FI patenttihakemuksessa 870190 esitetyssä laitteessa tyydytty jättämään pyörivän sihtirummun päätytason ja sen alapuolisen laitteen pohjapinnan välille tietty välys, jolloin edes välykseen joutuva materiaali ei saa aikaan vaaratilanteita, vaikka 15 se aiheuttaisikin pyörivään rumpuun värähtelyjä. Tällaisen tiivistyksen yhteydessä ei ole ollut mitään ongelmia niin kauan, kun on pysytty oksanerottajassa, jossa sihtirummun läpäisevien kappaleiden halkaisija on saanut olla reilusti yli tiivistysvälyksen eli suuruusluokaltaan muutamia 20 millimetrejä. Kuitenkin tiivistyksen vuotaminen alkaa aiheuttaa ongelmia silloin, kun siirrytään astetta tarkempaan seulontaan, toisin sanoen, kun akseptiin ei enää saisi joutua ainakaan halkaisijaltaan yli 3 mm:n partikkeli leita. Koska sihtirummun ja pohjan välisen välyksen tulee 25 edellä kuvatuista syistä olla vähintään parin mm:n luokkaa, on täysin mahdollista, että syöttöpaineen vaikutuksesta välyksen kautta puristuu sihtipinnan muuten jo rejektoimaa materiaalia akseptin puolelle.Aware of said problems, for example, in the device disclosed in FI patent application 870190, it is sufficient to leave a certain clearance between the end plane of the rotating screen drum and the bottom surface of the device below it, so that even the material does not cause danger, even if it causes vibrations in the rotating drum. There have been no problems with such a seal as long as a branch separator has been kept, in which the diameter of the pieces passing through the sieve drum has been allowed to be well above the sealing gap, i.e. in the order of a few 20 millimeters. However, leakage of the seal begins to cause problems when moving to a degree of more accurate screening, i.e., when the acceptor should no longer be exposed to particles of at least 3 mm in diameter. Since the clearance between the screen drum and the base must be in the order of at least a couple of mm for the reasons described above, it is entirely possible that the material already already routed by the screen surface is compressed on the accepting side by the clearance pressure.

30 Edellä esitetyn ongelman poistamiseksi on eräässä sihtilait-teessa sen pyörivän elimen radiaalisen päätyreunan ja tämän vastinpinnan välille keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti järjestetty olennaisesti radiaalisuuntainen virtaus, „ jolla estetään rejektoituneen materiaalin, kuten myös 35 ylipäätänsä minkään materiaalin joutuminen käsittelemättömän massan/rejektin puolelta akseptin puolelle. Laajemmin 3 79394 ajateltuna keksinnön mukainen menetelmä ja tiivistyssovi-telma soveltuvat estämään lajittimen korkeamman paineen puolelta tapahtuva vuotovlrtaus lajittimen matalamman paineen puolella olevaan tilaan. Olkoonpa mainittu virtaus-5 suunta sitten käsittelemättömän materiaalin puolelta akseptin puolelle, akseptin puolelta roottorin sisälle tai mikä muu mahdollinen suunta tahansa.To overcome the above problem, in one screen device a substantially radial flow is provided between the radial end edge of its rotating member and this abutment surface in accordance with an embodiment of the invention to prevent the subjected material, as well as any material in general, from entering the untreated pulp / reject side. More broadly, 3,739,394, the method and sealing arrangement of the invention are suitable for preventing leakage flow from the higher pressure side of the screen to the space on the lower pressure side of the screen. Whether said flow-5 direction is then from the untreated material side to the acceptor side, from the acceptor side to the rotor, or any other possible direction.

Eräänä edullisena suoritusmuotona kannattaa mainita ratkai-10 su, jossa slhtirummun päädyn yhteydessä olevaan pintaan on järjestetty siipimäislä ulkonemia, joilla akseptin puolelta pumpataan materiaalia sihtipinnan vastakkaiselle puolelle. Ulkonemien mitoituksella on tietenkin mahdollista päästä optimitilanteeseen, jolloin ulkonemien aiheuttaman radiaali-15 voiman suuruus vastaa käsittelemättömän massan paineen aiheuttamaa vastakkaissuuntaista voimaa, jolloin virtausta välyksestä ei oleellisesti tapahdu kumpaankaan suuntaan.As a preferred embodiment, it is worth mentioning a solution in which wing-shaped protrusions are arranged on the surface in connection with the end of the screen drum, with which material is pumped from the accepting side to the opposite side of the screen surface. By dimensioning the protrusions, it is of course possible to reach an optimum situation, in which case the magnitude of the radial force caused by the protrusions corresponds to the opposite force caused by the pressure of the untreated mass, whereby the flow from the clearance does not occur in either direction.

Esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnus* 20 merkillistä, että pyörivän elimen tiivistysplnnan ja sen vastinpinnan väliin synnytetään volmakenttä, joka estää vuodon mainittujen pintojen välistä lajittimen korkeammassa paineessa olevalta puolelta vastakkaiselle puolelle.It is characteristic of the method according to the present invention that a volume field is generated between the sealing surface of the rotating member and its abutment surface, which prevents leakage between said surfaces from the higher pressure side of the sorter to the opposite side.

25 Esillä olevan keksinnön mukaiselle tiivistyssovitelmalle puolestaan on tunnusmerkillistä, että pyörivä elin on ainakin toisen päätynsä yhteydessä olevalta pinnaltaan tiivistetty lajittimen vaipan tai päädyn yhteydessä olevan tasoplnnan suhteen järjestämällä ainakin toiseen mainituista 30 pinnoista elimiä, joilla aiheutetaan vuotovlrtauksen virtaussuuntaa vastaan oleva voima-/painekomponentti, joka kumoaa vuotovlrtauksen aiheuttavan paineen vaikutuksen.The sealing arrangement according to the present invention, in turn, is characterized in that the rotating member is sealed at least at one end surface with respect to a flat surface adjacent to the screen housing or end by providing means in at least one of said surfaces for causing a force / pressure component against leakage flow the effect of the pressure causing the leakage flow.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja tlivistyssovi-35 telmaa selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista 4 79394 kuvio 1 esittää yleiskuvan laitteesta, jonka yhteydessä keksinnön mukaista menetelmää ja tlivistyssovitelmaa käytetään, 5 kuviot 2a ja 2b esittävät keksinnön mukaisen tiivistyssovi-telman erään edullisen suoritusmuodon, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen tiivistyssovitelman erään toisen edullisen suoritusmuodon, ja kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen tiivistyssovitelman 10 erään kolmannen edullisen suoritusmuodon.In the following, the method and the sealing arrangement according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures, of which 4 79394 Fig. 1 shows an overview of the device in which the method and the sealing arrangement are used. Figures 2a and 2b show a preferred embodiment of the sealing arrangement according to the invention. shows another preferred embodiment of the sealing arrangement according to the invention, and Figure 4 shows a third preferred embodiment of the sealing arrangement 10 according to the invention.

Kuvion 1 mukaisesti koostuu laite, jonka yhteydessä keksinnön mukaista menetelmää ja tlivistyssovitelmaa käytetään, olennaisesti syllnterlmäisestä ulkovaipasta 1, jossa on 15 massan tuloyhde 2, akseptin poistoyhde 3 ja rejektin poistoyhde 4, slhtirummusta 5 ja sihtirummun 5 sisäpuolisesta lähelle sihtirummun pintaa ulottuvasta palkallaan pysyvästä yhdestä tai useammasta siivestä 6. Sihtirumpu 5 on kiinnitetty elimillä 12 akselille 7, jota käytetään 20 esimerkiksi hlhnavedolla (ei esitetty). Sihtirummun 5 ja ulkovaipan 1 välinen tila 8 on muodoltaan rengasmainen ja tiivistetty päädyistään ulkovaipasta 1 akselia kohti suuntautuvilla radiaalisilla levyillä 9 ja 10. Tiivistykseen on yleisesti viitattu viitenumerolla 11.According to FIG. from the wing 6. The screen drum 5 is fastened by means 12 to a shaft 7 which is driven 20, for example by a belt drive (not shown). The space 8 between the screen drum 5 and the outer jacket 1 is annular in shape and is sealed at its ends by radial plates 9 and 10 extending from the outer jacket 1 towards the axis. Sealing is generally referred to by reference numeral 11.

2525

Kuvioissa 2 esitetyn suoritusmuodon mukaisesti koostuu tiivistys 11 sihtirummun 5 päätyyn järjestetystä radiaali-sesta laipasta 13, jonka vastintasoa 10 kohti olevalle puolelle on järjestetty ulokkeita 14, jotka voivat kuvion 30 1 mukaisessa suoritusmuodossa, jossa akseptin vlrtaussuunta on ulkoa sisällepäln, olla joko radiaalisia, jolloin ulokkeiden 14 väleihin joutunut materiaali tulee keskipakovoiman vaikutuksesta heitetyksi ulospäin, tai jossakin määrin pumppaavia, toisin sanoen haluttuun suuntaan 35 materiaalia siirtäviksi taivutettuja. Laitteen toiminnan s 79394 ollessa päinvastainen; akseptin liikkeen ollessa sisältä ulospäin; on ulkonemien 14 suuntaa muutettava vastaavasti.According to the embodiment shown in Figs. 2, the seal 11 consists of a radial flange 13 arranged at the end of the screen drum 5, on the side facing the counter-plane 10 of which projections 14 are arranged, which in the embodiment of Fig. 30 1 with the acceptance direction from the outside to the inside The material trapped between the spaces 14 is thrown outwards by the action of centrifugal force, or pumped to some extent, i.e. bent to move the material in the desired direction. Device operation s 79394 in reverse; the movement of the accept being from the inside outwards; the direction of the protrusions 14 must be changed accordingly.

Kuviossa 2b on esitetty laippa 13 alhaaltapäin kuvattuna, 5 jolloin kuviosta nähdään selvästi ulkonemien 14 suunta verrattuna sihtirummun pyörintäsuuntaan A. Kuvion tapauksessa halutaan estää vuotovirtaus sihtirummun 5 ulkopuolelta rummun sisäpuoliseen tilaan.Fig. 2b shows the flange 13 shown from below, 5 showing clearly the direction of the protrusions 14 compared to the direction of rotation A of the screen drum. In the case of the figure it is desired to prevent leakage flow from outside the screen drum 5 to the interior of the drum.

10 Kuviossa 3 esitetään puolestaan suoritusmuoto, jossa ulkonemat 15 on järjestetty kiinteästi paikallaan pysyvään rengasmaiseen levyyn 10, jolloin ulkonemien suunta on valittava aivan edellistä suoritusmuotoa vastaavin perustein.Fig. 3, on the other hand, shows an embodiment in which the protrusions 15 are arranged fixedly in a stationary annular plate 10, in which case the direction of the protrusions must be chosen on the basis of criteria corresponding to the previous embodiment.

1515

Kuviossa 4 esitetään vielä eräs vaihtoehto, jossa ulkonemat on korvattu urilla 16, jotka kuviossa on sijoitettu sihti-rummun laippaan 13, mutta jotka aivan vastaavalla tavalla voitaisiin sijoittaa myös vastlnpintaan 10.Fig. 4 shows another alternative, in which the protrusions have been replaced by grooves 16, which in the figure are placed on the flange 13 of the sieve-drum, but which in a similar manner could also be placed on the mating surface 10.

2020

Edelleen on syytä todeta, että ei ole mitään estettä käyttää mitä tahansa edellä esitettyjen vaihtoehtojen kombinaatiota tai variaatiota, sillä keksinnön mukaiselle menetelmälle, joka lähinnä kuvaa keksinnön henkeä, on pelkästään ominais-25 ta, että tiivistystä kaipaavaan välykseen järjestetään akseptipuolelta käsittelemättömän materiaalin puolelle suunnattu paine, jonka suuruus on vähintään yhtä suuri kuin materiaalin tulopalneen ja akseptipuolen paineen erotus. Siten on täysin mahdollista, että laippaan 13 30 järjestetään ulkonemat 14, toiminnaltaan esimerkiksi kuten keskipakopumpun siivet, ja vastlnpintaan, tasoon 10 urat 16. Edelleen on tietenkin mahdollista, että elimet 14, 15 ja 16 järjestetään aksiaalisuuntaisille pinnoille, toisin sanoen ulkonemat tai urat järjestetään sihtirummun päädyn 35 yhteydessä olevaan syllnterlmälseen pintaan, joko sen 6 79394 sisä- tai ulkopuolelle, jolloin vastinpintana on levyyn 10 Järjestetty aksiaalisuuntainen sylinteripinta, johon tietenkin myös voidaan järjestää mainitut siipimäiset ulkonemat tai urat.It should further be noted that there is no obstacle to using any combination or variation of the above alternatives, as the method according to the invention, which mainly illustrates the spirit of the invention, is characterized only by applying pressure to the untreated material from the acceptance side, the amount of which is at least as large as the tulopalneen material and separating the accept pressure. Thus, it is entirely possible for the flange 13 30 to be provided with protrusions 14, acting for example as centrifugal pump blades, and a counter-surface, grooves 16 in the plane 10. It is of course further possible that the members 14, 15 and 16 are arranged on axial surfaces, i.e. projections or grooves on a cylindrical surface in connection with the end 35, either inside or outside it, the abutment surface being an axial cylindrical surface arranged on the plate 10. Of course, said wing-like projections or grooves can also be arranged.

55

Edellä esitetyn laitteen toiminta, vaikka jo edellä onkin siihen jo jonkin verran viitattu, on seuraava: Lajittimen liikkuvan elimen, roottorin tai sihtirummun pyöriessä aiheuttaa elimen pyöriminen pumppaavan vaikutuksen päätyn-10 sä/päätyjensä tiivistyksen alueella. Elimen päätyyn tai vastaavasti vastinpinnalle on järjestetty ulkonemia tai uria, jotka suuntaavat sihtirummun akseptipuolelta käsittelemättömän materiaalin/rejektin (sihtirummun alapään aluella oleva massa on suurimmalta osaltaan sihtirummun rejektoimaa 15 materiaalia) puolelle suuntautuvia voimia mainittujen pintojen välissä olevaan tai kiertävään massaan. Muuttamalla liikkuvan elimen pyörintänopeutta voidaan vaikuttaa mainittujen voimien suuruuteen. Samoin myös laitteen valmistusvaiheessa voidaan kyseisiä voimia kasvatta suurentamalla £ 20 ulkonemien tai urien kulmaa säteis-/aksiaalisuunnasta.The operation of the above device, although already somewhat referred to above, is as follows: As the movable member, rotor or screen drum of the sorter rotates, the rotation of the member causes a pumping effect in the region of the end seal (s). Protrusions or grooves are provided at the end of the member or on the abutment surface, respectively, which direct forces from the acceptance side of the screen drum to the untreated material / reject (the mass in the region of the lower end of the screen drum) to or between said surfaces. By varying the speed of rotation of the moving member, the magnitude of said forces can be affected. Likewise, during the manufacturing phase of the device, these forces can be increased by increasing the angle of the protrusions or grooves from the radial / axial direction by £ 20.

Lopuksi on syytä todeta, että, vaikka edellä on keskitytty selvittämään tiivistyssovitelman käyttöä pyörivän sihtirummun tiivistykseen, on keksinnön mukaista tiivistyssovitelmaa 25 mahdollista soveltaa korvaamaan myös tekniikan tasossa mainitun pyörivän roottorin alapään tiivistys. Siten edellä esitettyjä suoritusmuodoilla ei ole millään muotoa pyritty rajoittamaan keksinnön suojapiiriä siitä, mitä on esitetty ; oheisissa patenttivaatimuksissa, jotka yksin määrittelevät 30 keksintömme suojapiirin laajuuden. Siten on myös mahdollis- ! ta, että vaikka edellä on kerrottu lähemmin tiivistyspinto-jen olevan joko aksiaalisia tai radiaallsia, voivat mainitut pinnat tietenkin muodostua myös kartiopinnoista. Edelleen on syytä huomata, että keksinnön mukainen menetelmä ja 35 tiivistyssovitelma soveltuvat käytettäviksi myös esimerkiksi mainitun teollisuuden alan saostimissa ja suodattimissa.Finally, it should be noted that although the above has focused on the use of a sealing arrangement for sealing a rotating screen drum, it is possible to apply the sealing arrangement 25 according to the invention to replace the sealing of the lower end of a rotating rotor mentioned in the prior art. Thus, the embodiments set forth above are in no way intended to limit the scope of the invention from what is set forth; in the appended claims, which alone define the scope of our invention. Thus, it is also possible-! that although it has been stated in more detail above that the sealing surfaces are either axial or radial, said surfaces can of course also consist of conical surfaces. It should further be noted that the method and the sealing arrangement according to the invention are also suitable for use in, for example, precipitators and filters in said field of industry.

Claims

A method of sealing the end piece of a rotary member in a screen, characterized in that a force field is generated between the rotating member and its counter surface, which prevents leakage between these surfaces from the side of the screen having higher pressure to the opposite side. .

2. A method according to claim 1, characterized in that the pressure of said force field directed towards the side of the screen having higher pressure from the side having lower pressure is equal to or greater than the pressure traveling on that side. of the strainer having higher pressure. 15

3. A sealing system for a screen, which screen consists of a sheath (1), bounces (2, 3, 4) arranged in its wall for the fed mass, the acceptance and the reject, a screen surface (5) arranged inside the mane and a member (6), which cooperates with the former, at least one of which is rotating, characterized in that the rotating means is sealed at least at one end surface (13) against a plane surface (10) in the sheath or end piece by arranging eating at least in one of said surfaces (13, 10) means 25 (14, 15, 16) which provide a force / pressure component directed against the leakage flow, which component cancels the effect of the pressure which causes the leakage flow. 30

4. The sealing system according to claim 3, characterized in that the sealing member (14) is a protrusion arranged in the surface (13) at the end piece of the rotating member, which is projected in the direction where the rotating member is in motion, a flow directed towards the leakage flow is achieved. . 35