FI86444B - Anvaendning av en inloppslaoda foer matning av tjock massa. - Google Patents

Description

! 86444

Perälaatikon käyttö sakean massan syöttämiseksi - Användning av en inloppsläda för matning av tjock massa

Esillä olevan keksinnön kohteena on perälaatikon käyttö 5 sakeudeltaan 6 - 15 %:n massan syöttämiseksi perälaatikon painekammiosta paperikoneen rainanmuodostusosalle.

Keksinnön tarkoituksena on soveltaa rakenteellisesti jossakin määrin ennalta tunnettua perälaatikkoa massan 10 rainaukseen niin, että se soveltuu käytettäväksi 6 - 15 %, erityisesti 8 - 12 % massalle.

Sakeamassarainauksen ongelmana on ollut kuinka saada tiheä ja vahva kuituverkko hajotetuksi siten, että erillisistä 15 kuiduista voidaan muodostaa tasainen raina. Massan fluidi-sointi on eräs ratkaisu tähän ongelmaan. Kuitenkin 6-15 %:sen massan fluidisoiminen vaatii tehoa yli sata kertaa enemmän kuin laimean, noin 1 % massan fluidisoiminen. Jos samanaikaisesti joudutaan fluidisoimaan suuria 20 tilavuusmääriä, menetetään se etu, joka saadaan veden käytön vähentämisestä siirryttäessä 1 %:sesta 10 %:seen massaan. Tällöin sakean massan käytöllä ei ole käytännön merkitystä. Sakeamassaperälaatikko on siis toteutettava siten, että fluidisointi kohdistetaan vain pieneen tila-. . 25 vuusvirtaan ja tällöinkin juuri oikeassa ja tarpeellisessa kohdassa. Keksinnön mukainen menetelmä ja laite massan syöttämiseksi rainanmuodostuslaitteelle täyttää edellä mainitut vaatimukset.

30 Nykyisin käytetään yleisesti rainanmuodostustapaa, jossa perälaatikosta annostellaan massaa kapean, koko koneen leveyden yli ulottuvan raon läpi suihkuna muodostusviiralle : tai muodostusviirojen väliin. Tyydyttävän rainan aikaan- .···. saamiseksi on massasuihkun oltava paksuudeltaan ja suunnal- 35 taan 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.

2 86444

Sakean massan levittäminen tasaiseksi rainaksi on erittäin vaikeaa, koska esim. 10 %:n sakeusalueella oleva massa on niin kiinteää, että siitä voi muotoilla "lumipallon". 5 Massaseoksen sisältämien sidosten lukumäärä on suoraan verrannollinen massan sakeuteen. Sidosten irrottamiseen tarvittava leikkausjännitys kasvaa seuraavan yhtälön (Gullichsen & Härkönen, Tappi Pulping Conference, 1980) mukaisesti: 10 = kC * , missä k ja oc. ovat kullekin massalaadulle ominaisia vakioita.

Tietyissä olosuhteissa sakea massa voidaan hetkellisesti 15 saattaa virtausominaisuuksiltaan veden kaltaiseksi. Tätä ilmiötä kutsutaan fluidisoinniksi.

Fluidisoinnissa massaan tuodaan energiaa kuitujen välisten sidosten irrottamiseksi. Tarvittava energia on verrannol-20 linen massan sakeuteen ja kuitujen välisten sidosten lukumäärään.

Sakea massa flokkaantuu ja tukkii herkästi virtauskanavan virratessaan kapenevan kartion muotoisissa rakenteissa. 25 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. Kapenevissa kartioissa sakean 30 massan kuidut pakkaantuvat tiheästi, jolloin virtaus helposti estyy ja virtauskanava tukkeutuu. Suotautuminen on seuraus "virtausviivojen” tiivistymisestä ilman tur-; bulenssia.

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

3 86444

Suomalaisesta patenttihakemuksesta 1284/73 on tunnettu laite, jossa kuitususpensio, jonka sakeus on suuri, jaetaan useisiin rinnakkaisiin kanaviin ja ruiskutetaan suurella 5 nopeudella kammioon, jossa virtauksen suunta äkillisesti muutetaan.

Ruotsalaisesta kuulutusjulkaisusta 7807097-6 on tunnettu menetelmä ja laite rainan muodostamiseksi kuitususpensios-10 ta, erityisesti korkeasakauksisista paperimassasuspen- sioista, joissa suspensio saatetaan virtaamaan rinnakkaisina suihkuina tangentiaalisesti sekoituskammioon, jolla on pyörimistä edistävä poikkileikkaus ja josta suspensio poistuu 90 - 180° suunnanmuutoksen jälkeen.

15

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

20

Ennestään tunnettuja ovat rakenteet, joissa perälaatikon sisällä on koneen poikkisuuntainen, pyörivä elin. Näissä rakenteissa ei fluidisoida sakeaa massaa, vaan rikotaan flokkeja laimeassa massassa tai lisätään turbulenssia 25 siihen. Sakeilla massoilla reikätelat menevät helposti - ·' tukkoon ja vaikeuttavat siten rainanmuodostusta. Esimerk keinä tällaisista rakenteista viitataan alla mainittuihin patenttijulkaisuihin.

30 DE-kuulutusjulkaisussa 1.058.355 esitetään laitteisto, jonka avulla osa paperimassan sisältämistä vesimolekyy-leistä syrjäytetään paineilman ja pyörivän sekoittajan : avulla. Sekoittajan pyörimisnopeuden on oltava niin matala, ettei faasien erkanemista tapahdu. Fluidisoimisen vaatimat 35 suuren pyörimisnopeudet olisivat haitallisia kuulutus julkaisussa kuvatun laitteen toiminnan kannalta, koska ne voisivat erottaa paineilman muusta massasta, jolloin paineilman lisäyksestä ei olisi saatu mitään etuja.

* 86444 DE-hakemusjulkaisussa 2.239.080 esitetään paperikoneen perälaatikko, jonka sisällä on ympyränmuotoinen, kapea kanava. Kanavan keskustan muodostaa koneen poikkisuun-5 täinen, liikuteltava tela. Julkaisun mukaan turbulentti tila voidaan saada aikaaan syöttämällä massaa kapeaan rengasmaiseen kanavaan, jossa se jakaantuu kahteen osaan niin, että massa virtaa kahdelta taholta huulikanavaan.

10 DE-kuulutusjulkaisussa 1.294.177 esitetään perälaatikko,

Jonka sisällä on koneen poikittaissuuntainen, kiinteä reikätela huuliaukon edessä. Massa syötetään reikätelan sisällä olevaan kanavaan, josta se jaetaan huuliaukkoon. Reikätelan sisällä on pyörivä, kartiomaisesti laajeneva 15 akseli, jonka avulla tasataan virtausta ulos perälaatikos- ta. Reikätela suodattaa flokkaantumattomat kuidut huulelle. Kartiomaisesti laajeneva akseli supistaa virtauskanavaa kartiomaisesti. Kartiomaisesti kapenevat rakenteet eivät sovellu 6 - 15 % sakealle massalle. Lisäksi reikätelan 20 reiät tukkeutuvat herkästi tällä sakeusalueella.

Ennestään tunnettu on myös FI-hakemuksessa 843463 esitetty laite, jossa pitkänomaisen aukon eteen on sijoitettu koneen poikkisuuntainen, kartiomaisesti laajeneva akseli, jossa .25 on syöttöruuvi. Ruuvin sydän ja ruuvin perän vaippaseinämä rajoittavat väliinsä tilan, jolla on rengasmainen poik-kileikkausala, joka pienenee jatkuvasti ruuvin syöttöruuvis-sa. Tässä keksinnössä ei ole kyse fluidisoinnista tai edes f lokkien rikkomisesta, vaan kyseessä on syöttöruuviyk-·.. 30 sikkö, jonka avulla jopa 9-12 %:sta massaa pusketaan ulos pitkänomaisesta aukosta. Muodostuva raina ei siis ole laadultaan tasainen tai kontrolloitu. Tasaisen ja kontrol-: loidun radan syntymisen perusedellytyksenä on, että kuitu- verkosto hajotetaan ja kuidut pääsevät irrallisina muodos-35 tamaan uuden verkoston muodostuvassa radassa ja että muodostunut rata voi virrata eteenpäin. Kartiomaisesti kapenevaa virtauskanavaa ei voida käyttää sakean massan virtauksessa.

5 86444 US-patentissa 3,563,853 esitetään tapa levittää perälaatik-koon tuleva virtaus rainan levyiseksi virtaukseksi. Keksinnön tarkoituksena on pyörivien elinten ja kanavan tilavuus-muutosten avulla saada aikaan tasainen, leveä ja rauhallinen 5 virtaus. Pyörivät elimet ovat koneen poikkisuuntaisia. Elimillä ei fluidisoida massaa.

US-patenteissa 3,119,734 ja 3,255,074 on perälaatikon sisällä koneen poikkisuuntainen pyörivä elin. US-patentissa 10 3,119,734 pyörivä elin on tela, jonka kehälle on kiinnitet ty akselin keskiöön nähden vinosti ohuita, hammastettuja levyjä. Rakenteen tarkoituksena on kontrolloida tulovir-tausta ja jakaa massa tasaisesti. Massa virtaa huulelle kartiomaisesti kapenevaa kanavaa pitkin. US-patentissa 15 3,255,074 esitetyn keksinnön tarkoituksena on minimoida flokkaantuminen. Tämän patentin esittämä laite, kuten edellisenkin, on tarkoitettu vaihtoehdoksi reikätelalle.

Johan Gullichsen on esittänyt (Tappi Pulping Conference, 20 1980) periaatekuvan n. 10 %:n sakeudessa toimivasta perä- laatikosta. Perälaatikon sisällä on suuri koneensuuntainen tela, jonka tarkoituksena on fluidisoida telan ja perä-laatikon muodostama virtauskanavassa oleva massa ennen kuin se syötetään ulos perälaatikosta kapean raon kautta 25 viiralle tai kahden viiran väliin. Sakea massa muodostaa vahvan ja yhtenäisen kuituverkon. Tämän kuituverkon rikkomiseen tarvitaan huomattavasti suurempi teho kuin laimeassa massassa olevien kuituflokkien hajottamiseen. Koko perälaatikon fluidisoiminen Gullichsenin ehdottamalla 30 suurella telalla isossa tehdaskoneessa, jossa on käytettävä telaa, jonka halkaisija on yli 0,5 m vie paljon sähkötehoa. Ratkaisu, jossa koko perälaatikon tilavuus fluidisoidaan ja massa johdetaan huulikanavaan, on liian kallis.

. 35 Ennestään tunnettuja ovat myös rakenteet, joissa perä-laatikon sisällä on värähtelevä deflokkulaattori. Tällaisia on esitetty mm. patenttijulkaisuissa US-3,562,108 ja 6 86444 CA 1 173 681. Perälaatikossa värähtelevä elin pystyy hajottamaan flokkeja laimeassa massassa, mutta aiheuttaa haitallisia pulsseja.

5 Keksinnölle on tunnusmerkillistä perälaatikon, joka koostuu muodostettavan rainan levyisellä, säädettävällä virtaus-raolla ja pyörivällä ainakin raon toisen rajapinnan muodostavalla telalla varustetusta kammiosta, käyttö sakeudel-taan 6 - 15 %:n massan syöttämiseksi perälaatikon painekam-10 miosta paperikoneen rainanmuodostusosalle.

Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisiin piirustuksiin joissa kuvio 1 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista 15 perälaatikkoa pystyleikkauksessa, kuvio 2 esittää kuviosta 1 viivaa A-A pitkin otettua leikkausta ja kuvio 3 esittää erään toisen suoritusmuodon mukaista perälaatikkoa pystyleikkauksessa osittain.

20

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä suoritusmuodossa perälaatikko käsittää kammion 1, johon syötetään massaa ja jossa ylläpidetään haluttu paine sinänsä tunnetulla, ei lähemmin esitetyllä tavalla. Kammiossa on koneen poikkisuuntainen 25 pyöritettävä tela 2. Perälaatikkoon telan alle on sovitettu kalteva levy 3. Levyn yläpinta 4 ja telan ulkokehä 5 . . rajoittavat väliinsä muodostettavan rainan levyisen alaspäin laajenevan raon 6. Levy, jonka kautta massa voi purkautua perälaatikosta, on sinänsä tunnetulla, ei lähemmin esite-: 30 tyllä tavalla aseteltavissa siten, että sen asema telan suhteen voidaan muuttaa niin, että raon korkeus ja levyn kaltevuus muuttuvat. Levyn alareuna on sovitettu lähelle telan 2 alapuolella olevan telan 7 yli kulkevan viiran 8 pintaa. Kammion seinämän 9 ja telan välissä on tiiviste 10, ..:35 jonka tarkoituksena on estää massan ulospääsy muualta kuin raon 6 kautta. Kammion alaosassa lähellä levyn 3 yläpäätä on toinen pyöritettävä tela 11, joka on muodostettu säteit-täisistä, litteistä tangoista 12 ja jonka tarkoituksena on 7 86444 pitää massa liikkeessä ja syöttää massaa rakoon 6. Tämä tela on turha silloin, kun massa muutenkin telan 2 avulla pystyy valumaaan rakoon 6.

5 Raon 6 kapeammassa kohdassa massa joutuu alttiiksi suurille leikkausvoimille pyörivän telan 2 liikkuvan pinnan 5 ja levyn 3 paikallaan olevan pinnan välissä niin, että se fluidisoituu ja valuu ulos. Kapeassa raossa fluidisoi-tuminen saadaan viedyksi erittäin pitkälle, lähes kuitu-10 kuitu-tasolle suurten leikkausvoimien ansiosta. Pitkälle menevä fluidisointi kohdistuu vain pieneen tilavuuteen eli kapeaan rakoon, joten tehontarve on pieni. Raon laajenevassa osassa muodostuu, heti kun leikkausvoimien vaikutus lakkaa, koossapysyvä kuituverkosto, jossa kuidut ovat tasaisesti 15 jakautuneet yli koko koneen leveyden. Muodostunut raina liukuu kaltevaa levyä 3 pitkin viiralle 8, jossa siitä sinänsä tunnetulla tavalla poistetaan vettä.

Kuviossa 3 on esitetty toinen keksinnön suoritusmuoto, 20 jossa perälaatikon kammiossa 21 tela 22 on sovitettu muodotuslieriön 20 päälle niin, että pyörivän telan ulkokehä 25 ja muodostuslieriön pinta 24 rajoittavat väliinsä tilan 23, jossa massa joutuu alttiiksi leikkausvoimille kahden liikkuvien kapean kohdan muodostamien pintojen välissä. 25 Kapeassa kohdassa 23 fluidisoituminen saadaan viedyksi erittäin pitkälle lähes tai kuitu-kuitu-tasolle suurten leikkausvoimien ansiosta. Kammion seinämä 26, jonka alapäässä on aseteltava ohjauslevy 27, ja telan ulkokehä muodostavat tilaan 24 johtavan virtauskanavan 28 telojen - 30 pyöriessä vastakkaisiin suuntiin. Massan virtausta kanavassa 28 edesauttaa telan 22 pyörivä liike. Ohjauslevyn asento määrää telan 22 ja ohjauslevyn välisen raon 29 ja muodostus-- lieriön 20 ja ohjauslevyn välisen raon 30 suuruuden. Kammion toisen seinämän 31 alapäässä on toinen aseteltava ohjauslevy - 35 32, joka muodostaa tiivisteen muodostuslieriön ja kammion välissä. Telan ja muodostuslieriön välinen etäisyys voidaan muuttaa kammiota siirtämällä, jolloin fluidisointitaso raossa voidaan säätää halutuksi.

8 86444

Pyörivä tela syöttää massaa telan ja muodostuslieriön väliseen tilaan, josta osa massasta fluidisoituneena virtaa ohjauslevyn ja muodostuslieriön väliseen rakoon ja muodos-5 taa rainan, jossa kuidut ovat tasaisesti jakaantuneina. Jäljellä oleva osa massasta johdetaan takaisin seinämän 31 ja telan 22 välisen kanavan 33 ohjaamana kammioon 21. Virtausta kanavassa 33 edesauttaa telan 22 pyörivä liike.

10 Pyörivän telan ja rainanmuodostuslieriön pyöriessä samaan suuntaan massa tuodaan rainanmuodostustilaan 23 kanavaa 33 pitkin. Tällöin kanava 28 toimii palautuskanavassa, jonka virtaus saattaa olla nolla, silloin kun ohjauslevyllä 27 paluuvirtaus säädetään nollaksi. Pyörivän telan pinta voi 15 olla sileä tai uritettu.

Keksinnön mukainen laite soveltuu erilaisille massoille ja sitä voidaan käyttää laajalla sakeusalueella.

20 Keksintö ei ole rajoitettu esimerkeissä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimuksen määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (3)

1. 9 86444 PATENTTIVAATIMUS
2. 1. Perälaatikon, joka koostuu muodostettavan rainan levyisellä, säädettävällä virtausraolla (6, 23) ja pyörivällä 5 ainakin raon (6, 23) toisen rajapinnan (5, 25) muodostavalla telalla (2, 22) varustetusta kammiosta (1, 21), käyttö sakeudeltaan 6 - 15 %:n massan syöttämiseksi perä-laatikon painekammiosta paperikoneen rainanmuodostusosalle. PATENTKRAVET
3. 1. Användning av en inloppsläda, som bestär av en kammare (1, 21) försedd med en reglerbar strömningsslits (6, 23) 15 av samma bredd som banan som skall bildas och en roterande vals (2, 22) som bildar ätminstone den ena av slitsens (6, 23)gränsytor (5, 25), för matning av massa med en konsis-tens av 6 -15 % frän en inloppslädas tryckkammare tili en pappersmaskins banformningsanordning. 20