FI85887B - Foerfarande foer utbredning av tjock massa till en bana. - Google Patents

Description

1 85887

Menetelmä sakean massan levittämiseksi rainaksi Förfarande för utbredning av tjock massa tili en bana

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä sakean massan 5 levittämiseksi rainaksi.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä massan levittämiseksi rainaksi, joka soveltuu käytettäväksi 6-15 %, erityisesti 8 - 12 % massalle.

10

Nykyisin käytetään yleisesti rainanmuodostustapaa, jossa perälaatikosta annostellaan massaa kapean, koko koneen leveyden yli ulottuvan raon läpi suihkuna muodostusviiralle tai muodostusviirojen väliin. Tyydyttävän rainan aikaan-15 saamiseksi on massasuihkun oltava paksuudeltaan ja suunnaltaan tasainen sekä homogeeninen. Sakeuden ollessa alhainen, noin 1 %:iin saakka, tämä ei aiheuta ongelmia, mutta sakeuden ollessa korkeampi, jolloin kuidut pyrkivät flok-kaantumaan, on tilanne toinen.

20

Sakean massan levittäminen tasaiseksi rainaksi on erittäin vaikeaa, koska esim. 10 %:n sakeusaluella oleva massa on niin kiinteää, että siitä voi muotoilla "lumipallon" vettä irrottamatta. Massaseoksen sisältämien sidosten lukumäärä 25 on suoraan verrannollinen massan sakeuteen. Sidosten irrottamiseen tarvittava leikkausjännitys kasvaa seuraavan yhtälön (Gullichsen & Härkönen, Tappi Pulping Conference, 1980) mukaisesti: 30 S~ = kC K , missä k ja (/ ovat kullekin massalaadulle . . ominaisia vakioita.

Esimerkiksi valkaistun mäntysulfaatin kuitujen välisten sidosten irrottamiseen tarvittava leikkausjännitys kasvaa 35 siten, että 10 %:ssa massassa kuitusidosten irrottamiseen tarvitaan noin 100 kertaa suurempi leikkausjännitys kuin 1 %:sen massan kuitusidosten irrottamiseen.

2 85887

Tietyissä olosuhteissa sakea massa voidaan hetkellisesti saattaa virtausominaisuuksiltaan veden kaltaiseksi. Tätä ilmiötä kutsutaan fluidisoinniksi.

5 Fluidisoinnissa massaan tuodaan energiaa kuitujen välisten sidosten irrottamiseksi. Tarvittava energia on verrannollinen massan sakeuteen ja kuitujen välisten sidosten lukumäärään.

10 Sakea massa flokkaantuu ja tukkii herkästi virtauskanavan virratessaan kapenevan kartion muotoisissa rakenteissa. Kapenevissa kartioissa sakean massan kuidut pakkaantuvat tiheästi, jolloin virtaus helposti estyy ja virtauskanava tukkeutuu. Suotautuminen on seuraus "virtausviivojen” 15 tiivistymisestä ilman turbulenssia. Tässä suhteessa sakea massa erottuu virtausominaisuuksiltaan vedestä ja laimeista massoista. Vedelle ja laimeille massoille kapenevan kartion aiheuttama virtaushäviö on vähäinen verrattuna poikkipinta-alojen suurten muutosten aiheuttamiin häviöihin.

20

Suomalaisesta patentista 51116 on tunnettua, että jos sakea massa saatetaan alttiiksi suurille leikkausvoimille, voidaan aikaansaada kuitujen tasainen jakaantuminen yli koko koneen leveyden.

25

Suomalaisesta patenttihakemuksesta 1284/73 on tunnettu laite, jossa kuitususpensio, jonka sakeus on suure, jaetaan useisiin rinnakkaisiin kanaviin ja ruiskutetaan suurella nopeudella kammioon, jossa virtauksen suunta äkillisesti 30 muutetaan.

Ruotsalaisesta kuulutusjulkaisusta 7807097-6 on tunnettu menetelmä ja laite rainan muodostamiseksi kuitususpensios-ta, erityisesti korkeasakeuksisista paperimassasuspensiois-.35 ta, joissa suspensio saatetaan virtaamaan rinnakkaisina suihkuina tangentiaalisesti sekoituskammioon, jolla on ____: pyörimistä edistävä poikkileikkaus ja josta suspensio poistuu 90 - 180° suunnanmuutoksen jälkeen.

3 85887

Yllä mainitut laitteet, joissa kuitususpensio virrattuaan kammion läpi johdetaan muodostusviiralle ulosvirtauskanavan kautta, jossa koossapysyvä kuituverkosto muodostuu, ovat 5 käyttökelpoisia korkeintaan 6 %:n massalla.

Kun siirrytään korkeimpiin sakeuksiin, tarvitaan mekaanisia fluidisaattoreita tai korkeita virtausnopeuksia riittävän turbulenssienergian tuomiseksi massaan, jotta se voidaan 10 levittää rainaksi.

Fluidisoitu tila on palautuva olomuoto. Fluidisoitu massa palautuu siten nopeasti tiheäksi kuituverkoksi. Tämän vuoksi virtauskanavien pituuksien sijaintien ja mitoitusten 15 on oltava tarkoin harkittuja. Myös sakeamassarainauksessa on tärkeätä, että muodostuva raina on tasainen ja hyvä formaatioltaan. Siten raina on muodostettava massan ollessa fluidisoituneena. Fluidisointi ja massan levittäminen rainaksi on suoritettava mahdollisimman lähekkäin. Tämän 20 päämäärän toteuttamiseksi keksinnön mukaisessa menetelmässä fluidisoituneessa tilassa oleva massa levitetään yhdistämällä perälaatikon ja rainanmuodostuslaitteen väliseen tilaan vapaasti purkautuvat massasuihkut.

25 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että massasuihkut syötetään kohti rainan-muodostuslaitetta niin suurella nopeudella, että suuren törmäysvoiman ja siitä johtuvan fluidisoitumisen johdosta massa levittyy tasaiseksi rainaksi.

30

Keksintö mahdollistaa massarainan muodostamisen yksinkertaisin keinoin. Keksinnön mukaan massa levitetään rainaksi suihkuttamalla massaa useammasta suuttimesta rainanmuodos-tuspinnalle tai kahden rainanmuodostuspinnan väliseen 35 kitaan, jossa massa suihkut pysähtyvät. Massasuihkut yhtyvät niiden kohdatessa muodostuspinnan tai ennen sitä. Keksinnön mukaisella menetelmällä rainan muodostamiseksi on monta etua: 4 85887 - Menetelmä voidaan toteuttaa yksinkertaisin välinein.

- Menetelmä soveltuu erilaisille massoille ja sitä voidaan 5 käyttää laajalla sakeusalueella. Alueen (6-15 %) alarajalla keksintö soveltuu rainanmuodostukseen ilman mekaanisia lisälaitteita, varsinkin kun kyseessä on massa, jonka kuitujen väliset sidokset ovat heikkoja. Sakeuden noustessa lisälaitetta voidaan käyttää käynnis-10 tyksessä tukkeutumisen estämiseksi. Mekaaninen lisälaite esim. pyörivä fluidisointielin, voidaan asentaa suuttimen eteen korkeilla sakeusalueilla, tai kun massassa on runsaasti kuitujen välisiä sidoksia. Lisälaitteen tarkoituksena on alentaa painetasoa ja rikkoa kuitujen välisiä 15 sidoksia.

Keksinnön eräs sovellutus on paineilman käyttö massasuih-kujen fluidisoinnin edistämiseksi sekä kuitujen irrottamiseksi toisistaan. Paineilma voidaan johtaa massasuih-20 kuun joko ulkoapäin tai sisältäpäin. Massasuihkua huomattavasti nopeammin virtaava ilma repäisee kuidut erilleen ja kuljettaa ne viiralle tai muulle rainanmuodostus-elimelle, jonka läpi paineilma poistuu. Menetelmän etuna on se, että paineilman kuljettamina erilliset kuidut eivät 25 muodosta flokkeja ilmassa. Sisältäpäin syötetty paineilman hajottaa massasuihkua tehokkaasti.

Rainanmuodostuksessa voidaan käyttää lisäksi apuna kemiallisia lisäaineita, joiden avulla voidaan vähentää kuitujen 30 sitoutumista toisiinsa. Lisäaineiden käyttöä rajoittavat kuitenkin lopputuotteelta vaadittavat ominaisuudet.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 35 kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön erästä sovel-lutusmuotoa leikattuna sivukuvantona, kuvio 2 esittää kuvion 1 laitetta yläkuvantona.

5 85887 kuvio 3 esittää suuremmassa mittakaavassa erästä keksinnön toteuttamiseen sopivaa suutintä leikattuna yläkuvantona, kuvio 4 esittää kuvion 5 leikkausta viivaa A-A pitkin, 5 kuvio 5 esittää erästä toista keksinnön sovellutusmuotoa yläkuvantona, kuvio 6 esittää erästä kolmatta keksinnön sovellutusmuotoa leikattuna sivukuvantona ja kuvio 7 esittää vielä erästä keksinnön sovellutusmuotoa 10 leikattuna sivukuvantona.

Kuviossa 1 ja 2 on esitetty paperikoneen rainanmuodos-tusosa, jossa kaksi telaa 1 ja 2, joiden yli yläviira 3 ja alaviira 4 on johdettu, muodostavat väliinsä suppenevan 15 kidan 5, johon syötetään massaa. Kidan eteen on sovitettu perälaatikko 6, joka käsittää painekammion 7, johon massa johdetaan putkiston 8 kautta, ja johon on sovitettu koneen poikkisuunnassa useita rinnakkaisia suuttimia 9 välimatkan päähän toisistaan. Suuttimet on suunnattu muodostustelojen 20 välistä kitaa 5 kohti. Massa purkautuu suuttimista erillisinä suihkuina. Kammiossa 7 ylläpidetyn paineen aiheuttaman suuren virtausnopeuden johdosta massa virtaa suuttimista niin suurella nopeudella, että se suihkujen pysähtyessä fluidisoituu ja leviää muodostaen muodostusviirojen 3 25 ja 4 välissä yhtenäisen rainan. Massa voi riippuen suuttimen muodosta purkautua suuttimesta poikkileikkaukseltaan pääasiallisesti muuttumattomana tai laajenevana suihkuna. Massasuihkut voidaan yhdistää ennen kuin ne saapuvat viirojen väliseen kitaan. Telojen ja vaipan pinta voi olla 30 avoin, esim. rei'itetty tai uritettu, tai vettä läpäisemätön.

Kuviossa 3 ja 4 on esitetty suutin 30, josta massa purkautuu ohuena suihkuna. Suutin muodostuu puolipallon 35 muotoisesta osasta 31, jossa on koneen poikkisuuntainen rako 32. Massa suihkun tasaamiseksi ja ohjaamiseksi suutin on varustettu koneen poikkisuunnassa laajenevalla suukap- 6 85887 paleella 33. Suutin on kiinnitetty perälaatikon painekam-mion seinämään 34.

Kuviossa 5 esitetty sovellutusmuoto eroaa kuvion 2 esit-5 tämästä pääasiallisesti siinä suhteessa, että suuttimet ovat koneen poikkisuunnassa liikuteltavat niin, että yhdestä perälaatikon 6 suuttimesta 11 syötetään massaa suihkun leveyttä 1 suuremmalle telojen 1 ja 2 välissä muodostuvan rainan osalle L.

10

Kuviossa 6 esitetyssä sovellutusmuodossa perälaatikon 6 painekammioon 12 on sovitettu kunkin kammion seinämässä olevan suutinaukon 13 eteen fluidisointiroottori 14, jota pyöritetään kammion 12 ulkopuolelta (ei esitetyn) moottorin 15 avulla. Painekammioon syötetty massa fluidisoituu root- toreiden 14 avulla aukkorivin 13 edessä ja virtaa paine-eron määräämällä nopeudella painekammion ja muodostus-telojen 15 ja 16 rajoittamaan tilaan 17 telojen väliin. Muodostusteloina, joiden yli muodostusviirat 18 ja 19 20 kulkevat, voidaan käyttää esim. imuteloja kuten kuviossa on kaaviollisesti esitetty. Massasuihkuihin syötetään paineilma sisältäpäin fluidisaattorin akseliin poratun reiän 23 kautta. Massasuihkuun voidaan myös tuoda paineilmaa ulkoapäin välittömästi suutinaukon jälkeen. Yhtenä 25 suoritusmuotona voidaan ajatella, että massasuutin on putkimainen ja sen loppuosaan tai purkukohtaan johdetaan usealta suunnalta voimakkaita ilma- tai kaasuvirtauksia, jotka hajottavat massavirtauksen ilma-massa-vesiseokseksi, jossa yhtenäinen kuituverkosto on ainakin osittain hajotet-30 tu ja kuitujen väliset sidokset pienentyneet niin, että suihkujen yhdistyminen viiralta rainaksi on mahdollista.

Yleisesti käytetty tapa hajottaa nestesuihkuja on ejektorin avulla tapahtuva hajottaminen. Tätä hajotustapaa voidaan 35 myös käyttää suuttimesta tulevan massan hajottamiseen ilman tai muun kaasun avulla. Suuttimista tulevat mas-— sasuihkut johdetaan ejektoriin, jossa ilmaa sekoittuu massasulppuun ja syntyy seos, jossa on massan ja veden 7 85887 lisäksi ilmaa. Ilma heikentää kuitujen välisiä sidoksia ja parantaa mahdollisuuksia muodostaa hyvä rata suihkujen kohdatessa rainanmuodostuspinnan.

5 Kuviossa 7 esitetyssä sovellutusmuodossa massa syötetään muodostusviiralle 20 rinnakkaisten, koneen poikkisuunnassa riviin perälaatikon 6 painekammioon 7 välimatkan päähän toisistaan sovitettujen suuttimien 9 avulla. Massa, joka syötetään suurella nopeudella, erillisinä suihkuina, jotka 10 muodostavat kulman muodostuspinnan kanssa, leviää siinä yhtenäiseksi rainaksi ja muodostettu raina kulkee viiran kannattamana puristintelojen 21 ja 22 väliseen nippiin. Suihkujen kohdatessa viiran suurella nopeudella syntyy törmäyshetkellä niin suuria sekoitus- ja leikkausvoimia, 15 että syntynyt rata on yhtenäinen. Massasuihkut voidaan yhdistää ennen kuin ne kohtaavat muodostusviiraan.

Esimerkki:

Kokeissa käytetyssä koepaperikoneessa oli viisi noin 10 cm 20 etäisyydellä olevaa suutinta, joista massasuihkut purkautuivat n. 3 bar:in paineella. Koeajoissa pystyttiin tekemään noin 700 g/m2 paksuista kartonkia. Suuttimien tulopuolella käytettiin fluidisaattoreita ja massan sakeus oli 10 %. Massa oli mäntysulfaattimassaa.

25

Keksintö ei rajoitu esimerkkeinä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan erilaiset muunnokset ja sovellutukset patenttivaatimuksien määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa ovat mahdollisia.

Claims (11)

1. Menetelmä sakeudeltaan 6 - 15 %:n massan syöttämiseksi ja levittämiseksi paperikoneen rainanmuodostuslaitteelle 5 rainaksi syöttämällä massa suuttimista rainanmuodostuslaitteelle vapaasti purkautuvina massasuihkuina, tunnettu siitä, että massasuihkut syötetään kohti rainanmuodostus-laitetta niin suurella nopeudella, että suuren törmäys-voiman ja siitä johtuvan fluidisoitumisen johdosta massa 10 levittyy tasaiseksi rainaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasuihkut yhdistetään ennen kuin ne kohtaavat muodostuspinnan tai -pinnat. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasuihkut yhdistetään niiden kohdatessa muodostuspinnan tai -pinnat.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa syötetään rainanmuodostuslait-teen viiralle.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että massa syötetään rainanmuodostuslait- teen viirojen tai telojen väliin.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasuihku/-suihkut muodostavat 30 kulman viiran kanssa.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa syötetään rainan poikkisuuntaan leviävänä suihkuna. 35

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasuihkuja liikutetaan muodostettavan rainan poikkisuunnassa edestakaisin. 9 85887

8 85887

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasuihkujen fluidisoimista edistetään johtamalla niihin ilmaa.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasuihkuihin syötetään ilmaa sisältäpäin.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että massasuihkuihin syötetään ilmaa ulkoapäin. 15