FI82495C - Foerfarande och anordning foer separering av tunga foeroreningar fraon fibersuspensioner i samband med pumpning. - Google Patents

Description

Menetelmä ja laite raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi kuitususpensioista pumppauksen yhteydessä 1 82495 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi kuitususpensioista keskipakopumpussa. Erityisesti keksinnön mukainen menetelmä ja laite soveltuvat puunjalostusteollisuuden kuitususpensi-oiden käsittelyyn. Sellu- ja paperiteollisuudessa joudutaan 10 useimmissa tapauksissa käsittelemään massaa, joka sisältää raskaita epäpuhtauksia, jotka voivat olla esimerkiksi metallipaloja tai hiekkaa. Hiekkaa tulee usein tehtaaseen raaka-aineen; puun tai keräyspaperin mukana. Metalli voi olla itse tehtaasta sen eri käsittelylaitteista irronnutta 15 tai itse raaka-aineen mukana tullutta. Metalliromua tulee paperitehtaisiin keräyspaperin mukana esimerkiksi niitteinä ja klemmareina.

Yhteistä kaikille tällaisille raskaille ja koville kap-20 peleille on se, että ne ovat erittäin haitallisia prosessille ja ne on poistettava. Hiekka ja metalli aiheuttavat haittaa kuluttamalla prosessilaitteita ja kerääntymällä laitteisiin aiheuttaen tukkeumia.

25 Raskaat partikkelit pyritään erottamaan massasulpusta erilaisissa pyörre-erottimissa, joita on kehitetty erilaisia sovellutuskohteesta riippuen. Käymme tässä läpi esimerkinomaisesti kaksi tyyppiä.

30 Tavallinen matalasakeuspuhdistin toimii yleensä sakeus-alueella alle 1 % ja on kuvan 1 mukainen pyörre-erotin 10. Massa syötetään suurella nopeudella tangentiaalisesta yhteestä 12 erottimen lieriöosaan 14, jossa raskaat kappaleet hakeutuvat seinämälle ja valuvat spiraalimaista rataa 35 alaspäin erottimen kartio-osaan 16, jonka alapään yhteestä 18 ne poistetaan rejektinä. Puhdistettu kevyempi massa P754 2 82495 kerääntyy erottimen 10 akselin ympärille, kohoaa ylöspäin ja poistetaan erottimen 10 yläpään yhteestä 20. Tällainen pyörre-erotin 10 on sinänsä hyvä Ja tehokas puhdistin, mutta sillä on kaksi heikkoutta: matala toimintasakeus ja suuri 5 energiankulutus. Energiankulutus on suuri, koska pyörrepuh-distimen läpi joudutaan pumppaamaan suuri vesimäärä matalasta toimintasakeudesta johtuen ja painehäviö laitteessa on suuri.

10 Toinen yleisesti käytössä oleva laite romun ja hiekan erottamiseen on sakeamassapuhdistin. Kuviossa 2 esitetty sakeamassapuhdistin 30 on muuten samanlainen kuin tavallinen pyörre-erotin, mutta siihen on järjestetty roottori 32. Roottori 32 pyörii yleensä erottimen 30 kartiomaisen osan 15 34 yläpäässä lähellä syöttöä 36 ja akseptinpoistoa 38.

Roottorilla 32 on kaksi tehtävää. Toinen on nostaa sakean massan liikenopeutta ja sen mukana suspension turbulenssi-tasoa niin korkealle, että romu ja hiekka pystyvät liikkumaan kuitujen suhteen, toisin sanoen romu ja hiekka eivät 20 ole kuituihin ja kuituflokkeihin sitoutuneena. Mikäli turbulenssitaso on liian alhainen, kuituverkosto tekee massasulpusta puolijähmeän, jossa sulpussa romu- ja hiekka-partikkeleiden on vaikea liikkua. Roottorin 32 toinen tehtävä on aikaansaada massasulppuun nopea kiertoliike ja 25 siten synnyttää keskipakovoima, joka pakottaa raskaat partikkelit erottimen kehälle. Tällaisella puhdistimella voidaan toimia sakeusalueella 3 - 5 %. Puhdistimen epäkohtina on suuri koko ja suuri energiankulutus silloin, kun pyritään riittävään erotustehokkuuteen. Toisaalta kyseinen 30 puhdistin roottoristaan huolimatta ei pysty kehittämään painetta eli toisin sanoen ei pysty siirtämään käsiteltävää materiaalia edelleen, vaan puhdistettava materiaali on syötettävä puhdistimeen niin suurella paineella, että se riittää myös poistamaan materiaalin laitteesta.

35 P754 3 82495

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoitus on ratkaista tekniikan tason mukaisten laitteiden ongelmat hiekan ja romun erottamisessa massasta. Keksinnön mukainen laite on pienikokoinen ja sen energiankulutus on pieni.

5

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on mm. tunnusmerkillistä, että pumpun kuitususpensioon aiheuttamaa kiertoliikettä hyväksikäyttäen pumpattavasta suspensiosta erotetaan raskaat epäpuhtaudet kiertävän virtauksen ulkokehälle, josta ne 10 poistetaan pumpusta erillään muusta suspensiosta.

Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on tunnusmerkillistä, että pumpun pesään on järjestetty ainakin yksi poistoaukko pesän seinämälle kerääntyneiden raskaiden 15 epäpuhtauksien poistamiseksi pumpusta.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joista

Kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaista matalissa sakeuk-20 sissa käytettävää pyörre-erotintä,

Kuvio 2 esittää tekniikan tason mukaista korkeammissa sakeuksissa käytettävää pyörre-erotinta, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä edullista suoritusmuotoa, 25 kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä toista edullista suoritusmuotoa.

Kuvio 3 esittää keskipakopumppua 40, jossa on pumpun pesä 42, juoksupyörä 44, massanpoistoyhde eli paineaukko 46 ja 30 raskaiden partikkeleiden poistoyhde 48. Pumpun juoksu-pyörä 44 pyöriessään suurella nopeudella pumpun pesässä 42 aiheuttaa pumpattavaan massaan nopean kiertoliikkeen. Kiertoliikkeen ja siitä aiheutuvan keskipakovoiman seurauksena raskaat partikkelit hakeutuvat pumpun pesän 42 ulkoke-35 hälle. Muotoilemalla kehä niin, että raskaat partikkelit kerääntyvät poistoyhteeseen 48 saadaan erotustapahtuma P754 4 82495 aikaiseksi ilman, että erotusta varten erikseen Joudutaan synnyttämään keskipakovoimakenttä jossakin erillisessä laitteessa. Siten sekä raskaiden partikkelien erotus että massan paineistaminen toisin sanoen paineen nosto siirtoa 5 varten pystytään suorittamaan samassa laitteessa. Kuvion 3 esittämää pumppua voidaan käyttää monissa paperi-ja selluloosatehtaiden osaprosesseissa.

Toisena keksinnön mukaisen keskipakopumpun edullisena 10 suoritusmuotona 50 esitetään kuviossa 4 ratkaisu, jossa pumpun pesä 52 koostuu ensimmäisestä osasta 54, jonka sisälle juoksupyörä 56 on järjestetty, ja toisesta osasta 58, jonka sisälle on järjestetty pumpun akselin tiivistys ja laakerointi 60. Pesän 52 ensimmäinen osa 54 vastaa 15 muodoltaan pääasiassa tavanomaisen keskipakopumpun pesää sillä poikkeuksella, että kyseiseen pesän osaan 54 ei ole järjestetty pumpun paineaukkoa, vaan pesän 52 ensimmäinen osa 54 jatkuu joko kiertyvänä spiraalina tai toisiaan seuraavina rengasmaisina vyöhykkeinä pesän 52 toiseksi 20 osaksi 58, joka päättyy pumpun tangentiaaliseen paineaukkoon 62. Pumpun pesän 52 ensimmäiseen osaan 54 on järjestetty tavanomaiseen tapaan imuaukko/-yhde 64. Pumpun pesän 52 osille 54 ja 58 on ominaista, että niiden virtauspoikkipin-ta-ala pienenee hieman kohti paineaukkoa 62 siten, että 25 puhdistettavan/pumpattavan materiaalin kiertonopeus spiraalissa kiihtyy, jolloin pumpun erotustehokkuus paranee ja paine säilyy massassa olennaisesti ennallaan huolimatta siitä, että raskasta materiaalia poistetaan spiraaliin järjestettyjen poistoaukkojen 66 kautta. Edellä mainittu 30 virtauspoikkipinta-alan pienentäminen käy joko kuviossa 4 esitetyllä tavalla, jolloin pumpun tiivistys ja laakerointi on koteloitu olennaisesti sylinterimäisen kuoren sisälle, jolloin spiraalin halkaisija pienenee kohti paineaukkoa tai siten, että kyseinen laakerit ja tiivistyksen sisältävä 35 kotelo on pumpun käyttömoottorin 68 suuntaan aukeneva P754 5 82495 kartio, jolloin pumpun spiraali voi säilyä halkaisijaltaan olennaisesti samana koko pituudeltaan.

Kuviossa 4 esitetty suoritusmuoto on tietenkin mahdollista 5 korvata myös aivan käänteisellä ratkaisulla, jossa pumpun spiraalipesä on järjestetty pumpun imuaukkoa ympäröiväksi. Tällöin imuaukko voidaan haluttaessa jättää joko sylinteri-mäiseksi tai tehdä kartiomaiseksi edellä kuvatulla tavalla. Kyseinen järjestely on perusteltu myös siinä mielessä, 10 että pumpun laakeroinnin ja tiivistyksen huoltaminen ja toiminnan tarkastelu on huomattavasti helpompi suorittaa pumpussa, jossa ne ovat helposti käsiksi päästävissä, eivätkä pumpun spiraalipesän sisällä.

15 Eräänä ratkaisuvaihtoehtona tulee kyseeseen myös ratkaisu, jossa spiraalimaisesti etenevä pesä on korvattu useammasta rengasmaisesta osasta, jolloin pesän seinällä kiertävä raskaampi jae ei pysty etenemään juoksupyörältä kohti paineaukkoa, vaan jää kiertämään mainittuihin renkaisiin, 20 joista se on helposti poistettavissa.

Raskaamman jakeen poistamiseksi pesän spiraaliin tai renkaisiin on järjestetty poistoaukkoja/-yhteitä, joista karkeita partikkeleita sisältävä jae poistetaan päävirrasta 25 ja johdetaan joko toiseen samantyyppiseen erotuslaitteeseen tai esimerkiksi tekniikan tason mukaiseen sykloniin. Tällöin mainitun toisiolajittimen aksepti voidaan palauttaa joko ensiövaiheen erottimen syöttöön tai, mikäli toisiovaiheen poistopaine on riittävä, suoraan ensiövaiheen akseptivir-30 taan. Järjestämällä poisto sopivasti joko riittävään vastapaineeseen tai riittävän ahtaan aukon kautta voidaan varmistaa, että pumpun kehittämä paine ei pääse merkittävässä määrässä "vuotamaan” kyseisestä poistoaukosta.

35 Seuraavassa käydään läpi joitakin esimerkkejä.

P754 6 82495

Keräyspaperin pulpperolnnissa tulee pulpperiin paperin mukana hiekkaa ja metallia. Pulpperoinnin jälkeen massa yleensä pumpataan seuraavaan prosessivaiheeseen. Kun tähän pumppausvaiheeseen sovelletaan hiekan- ja romunerotus 5 keksinnön esittämällä tavalla, saadaan poistettua ongelmat, jotka muuten esiintyisivät pumppauksessa seuraavan prosessi-vaiheeseen .

Toinen sovellutusesimerkki on massan syöttö pumpulla 10 lajittimeen. Lajittimessa pyörii roottori lähellä sihtipin-taa ja molemmat kuluvat voimakkaasti, mikäli hiekkaa Ja metalliromua pääsee niille saakka. Erottamalla hiekka ja romu lajittimen syöttöpumpussa kulumista voidaan vähentää.

15 Kolmas sovellutusesimerkki on massan syöttö jauhimeen. Jauhimessa massa käsitellään kahden pyörivän metalliteräpin-nan välissä. Teräväli on usein hyvin pieni, jopa alle yhden millimetrin. On selvää, että romun ja hiekan erottaminen jauhimen syöttöpumpussa vähentää jauhinterien kulumista.

20

Neljäs esimerkki on massan syöttö massapesuriin, varastosäiliöön tai muuhun tilaan, jossa virtausnopeudet ovat vähäiset. Näissä tiloissa raskaat partikkelit pyrkivät laskeutumaan pohjalle ja tukkivat siten vähitellen laitetta. 25 Erottamalla raskaat partikkelit syöttöpumpussa voidaan näitä ongelmia vähentää.

Yhteistä yllämainituille esimerkeille on se, että massan-syöttöpumpulla pyritään poistamaan tai vähentämään niitä 30 ongelmia, mitä raskaat kappaleet aiheuttavat laitteelle. Näiden esimerkkien lisäksi löytyy metsäteollisuudesta lisää sovellutusesimerkkejä.

Kuten edellä esitetystä huomataan, on keksinnön mukaisella 35 laitteella ja menetelmällä pystytty poistamaan hyvin monissa tekniikan tason järjestelmissä havaitut puutteet siten, P754 f 82495 että massan käsittelyjärjestelmät ovat tulleet yksinkertaisemmiksi ja järjestelmän laitteiden kestoikää on samalla pystytty huomattavasti lisäämään.

P754

Claims (10)

1. Menetelmä raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi 5 kuitususpensiolsta pumppauksen yhteydessä, jossa menetelmässä kuitususpensio syötetään keskipakopumppuun, sen painetta pumpussa kohotetaan ja kuitususpensio poistetaan pumpusta syöttöpainetta korkeammassa paineessa, tunnettu siitä, että pumpun kuitususpensioon aiheuttamaa kiertoliikettä 10 hyväksikäyttäen pumpattavasta suspensiosta erotetaan raskaat epäpuhtaudet kiertävän virtauksen ulkokehälle, josta ne poistetaan pumpusta erillään muusta suspensiosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että pumpattavaa materiaalia kierrätetään pumpun pesässä ainakin yhden kierroksen verran.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pumpattavaa suspensiota kierrätetään pumpun 20 pesässä ainakin kahden kierroksen verran.

4. Menetelmä raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi kuitususpensiolsta pumppauksen yhteydessä, jossa menetelmässä kuitususpensio syötetään keskipakopumppuun, sen painetta 25 pumpussa kohotetaan ja kuitususpensio poistetaan pumpusta syöttöpainetta korkeammassa paineessa, tunnettu siitä, että kuitususpensio syötetään keskipakopumppuun pulpperista, josta suspension mukana tulleet hiekka ja muut raskaat epäpuhtaudet erotetaan keskipakovoiman avulla pumpun 30 spiraalin seinämälle, josta mainitut epäpuhtaudet poistetaan samanaikaisesti, kun suspension painetta kohotetaan suspension siirtämiseksi seuraavaan prosessivaiheeseen.

5. Menetelmä raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi 35 kuitususpensiolsta pumppauksen yhteydessä, jossa menetelmässä kuitususpensio syötetään keskipakopumppuun, sen painetta P754/8902 9 82495 pumpussa kohotetaan ja kuitususpensio poistetaan pumpusta syöttöpainetta korkeammassa paineessa, tunnettu siitä, että pumpulle syötetystä suspensiosta erotetaan pumpun spiraalin seinämälle raskaita epäpuhtauksia, jotka poiste-5 taan pumpusta samanaikaisesti, kun pumpulla kohotetaan suspension painetta suspension syöttämiseksi lajittimeen.

6. Menetelmä raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi kuitususpensioista pumppauksen yhteydessä, jossa menetelmäs- 10 sä kuitususpensio syötetään keskipakopumppuun, sen painetta pumpussa kohotetaan ja kuitususpensio poistetaan pumpusta syöttöpainetta korkeammassa paineessa, tunnettu siitä, että pumpulle syötetystä suspensiosta erotetaan pumpun spiraalin seinämälle raskaita epäpuhtauksia, jotka poiste- 15 taan pumpusta samanaikaisesti, kun pumpulla kohotetaan suspension painetta suspension syöttämiseksi jauhimeen.

7. Menetelmä raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi kuitususpensioista pumppauksen yhteydessä, jossa menetelmäs- 20 sä kuitususpensio syötetään keskipakopumppuun, sen painetta pumpussa kohotetaan ja kuitususpensio poistetaan pumpusta syöttöpainetta korkeammassa paineessa, tunnettu siitä, että pumpulle syötetystä suspensiosta erotetaan pumpun spiraalin seinämälle raskaita epäpuhtauksia, jotka poiste- 25 taan pumpusta samanaikaisesti, kun pumpulla kohotetaan suspension painetta suspension syöttämiseksi massapesuriin, massasäiliöön tai muuhun vastaavaan tilaan, jossa raskaat epäpuhtaudet painuisivat pohjalle ja haittaisivat säiliön tai vastaavan tyhjennystä. 30

8. Laite raskaiden epäpuhtauksien erottamiseksi kuitususpensioista pumppauksen yhteydessä, joka laite koostuu pumpun pesästä imu- ja paineaukkoineen, pesän sisälle pyöri-västi järjestetystä juoksupyörästä, juoksupyörän akselista 35 laakerointeineen ja tiivistyksineen sekä akselin käyttölaitteista, tunnettu siitä, että pumpun (40, 50) pesään (42, P754/8902 10 82495 52. on järjestetty ainakin yksi poistoaukko (48, 66) pesän seinämälle kerääntyneiden raskaiden epäpuhtauksien poistamiseksi pumpusta.

8 82495

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että pumpun (50) pesä (52) muodostuu sen imu- (64) ja poistoaukot (62) yhdistävästä spiraalista (54, 58), joka on järjestetty kiertymään pumpun akselin ympäri ainakin yhden kokonaisen kierroksen verran. 10

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että pumpun (50) pesä (52) muodostuu sen imu- (64) ja poistoaukot (62) yhdistävistä useista rinnakkaisista rengasmaisista osista (54, 58). 15