FI87049B - Anordning foer separering av gas ur en suspension innehaollande gas. - Google Patents

Description

! 87049

Laite kaasun erottamiseksi kaasua sisältävästä suspensiosta 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on laite kaasun erottamiseksi kaasua sisältävästä suspensiosta, jolla suspensiolla tässä yhteydessä tarkoitetaan yleensäkin nestemäistä väliainetta, johon on mahdollisesti sekoitettu jotakin tai joitakin kiinteitä aineita kuten esimerkiksi kuituja. 10 Kaasuna voidaan aivan hyvin ymmärtää myös höyryt. Keksinnön mukainen laite soveltuu siten erityisen hyvin paperi- ja puunjalostusteollisuuden kaasua sisältävien kuituliet-teiden ja suodosten kaasunerotukseen.

15 Ennalta tunnetaan suuri määrä erilaisia menetelmiä ja laitteita kaasujen erottamiseksi nesteistä. Useimmiten kirjallisuudessa on tällöin kyseessä polttoaineissa olevan höyryn erottaminen itse polttoaineista. Erityisen usein tämän tyyppiset julkaisut liittyvät lentokonepolttoaineiden 20 kaasun-/höyrynerotukseen. Useimmiten käytetään hyväksi keskipakopumpun tunnettua ominaisuutta separoida kaasumaiset jakeet erilleen pumpattavasta nesteestä, joka usein käy ilmi huonontuneesta pumppaustuloksesta ja pumpun käynnin epätasaisuudesta. Tällaisten pumppujen yhteyteen on sitten 25 kehitetty jokseenkin hyvin toimivia laitteistoja kaasun johtamiseksi pumpun juoksupyörän edestä poistoon ilman, että pumpun itsensä toiminnalle tästä aiheutuisi häiriöitä. Tällaisista laitteista kannattaa mainita mm. SE patenttijulkaisu 202 830 sekä US patenttijulkaisut 3,271,933, 30 3,276,187, 3,290,864 ja 4,201,555. Kaikissa mainituissa julkaisuissa käsitellään keskipakopumpussa tapahtuvaa yksivaiheista kaasunerotusta, jolloin nesteestä on poistettu ainakin sen verran kaasua, että jäännöskaasu ei enää haittaa itse pumppaustapahtumaa. Joissakin tapauksissa myös itse 35 tarkoituksena pumppauksen ohella on kaasunpoisto, mutta keskipakopumppu ei kykene erottamaan kaikkea kaasua pumppaamastaan suspensiosta yhdessä vaiheessa.

, 87049

Kuitenkin esimerkiksi selluloosateollisuudessa kuitususpen-sion joukossa oleva ilma tai jokin muu kaasu haittaa aina suspension käsittelyä, esimerkiksi pesu- ja valkaisuprosesseja. Niinpä keskipakopumpulla poistetun kaasun määrä ei 5 ole riittävä, koska suspension jää jonkin verran jäännös-kaasua, koska esimerkiksi paperikoneen perälaatikolle virtaavassa suspensiossa ei saisi olla ilmaa käytännöllisesti katsoen yhtään. Niinpä on tavanomaista, että ainakin ennen paperikonetta on suspensiovirtaus ohjattu suureen 10 säiliöön, johon on järjestetty alipaine, jolloin suspensiossa olevat kaasut erottuvat ja nousevat kuplina säiliössä olevan suspension pintaan. Kyseistä säiliötä käsittelee esimerkiksi US patenttijulkaisu 2,642,950. Toisaalta käytössä on myös ylisuuria varastosäiliöitä, joihin kootaan 15 esimerkiksi pesurien tai paperikoneen suodosta sillä tarkoituksella, että nesteen seisoessaan säiliössä siinä olevat kaasut erkanevat ja nousevat kuplina pinnalle.

Vielä käytetään ns. vaahdonestokemikaaleja, joilla pyritään estämään nesteessä olevan kaasun haitalliset vaikutukset.

20

Kaikki nämä mainitut kaasunpoistotavat aiheuttavat ongelmia. Suuret säiliöt, olivatpa ne varastosäiliöitä tai kaasunero-tussäiliöitä, vaativat suuret tilat tehtaaseen ja ovat koostaan johtuen hyvin kalliita investointeja. Toisaalta 25 myös mainittujen säiliöiden päästöt ovat haitallisia, koska suspensiosta tai suodoksesta erottuva kaasu ei suinkaan läheskään aina ole puhdasta ilmaa, vaan hyvin kemikaalipitoista höyryä. Lisäksi erikaiset kemikaalit, joilla vaahtoamista pyritään hillitsemään aiheuttavat omat 30 ympäristöriskinsä, koska ne helposti joutuvat jätevesien mukana viemäreihin.

Esillä oleva keksintömme kohdistuu kaasunerotuslaitteeseen, jolla pyritään korvaamaan edellä esitetyt suurikokoiset 35 tai muutoin haitalliset laitteet ja menetelmät ainakin osittain. Keksinnöllemme on ominaista, että se on tarkoitettu liitettäväksi kaasua erottavan keskipakopumpun yhteyteen. Keksintömme mukainen laite on suhteellisen pienikokoinen 3 87049 ja siten helposti sovitettavissa sekä uusiin että jo olemassa oleviin laitoksiin.

Keksintömme mukaiselle laitteelle on tunnusmerkillistä, 5 että pumpun pesän välittömään yhteyteen on järjestetty ilman roottoria toimiva keskipakoiserotin suspension jakamiseksi kahteen jakeeseen, jossa erottimessa on yhde raskaamman jakeen poistamiseksi erottimesta ja yhde kevyemmän jakeen palauttamiseksi pumpun imupuolelle johtavaan 10 putkeen.

Seuraavassa keksintömme mukaista laitetta kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista Kuvio 1 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon 15 mukaista laitteistoratkaisua, kuvio 2 esittää keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaista laitteistoratkaisua, ja kuvio 3 esittää keksinnön erään kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaista laitteistoratkaisua.

20

Kuvion 1 mukaisesti koostuu tämän suoritusmuodon mukainen laitteisto pääpiirteittäin keskipakopumpusta 10, sen käyttölaitteista 12, keskipakoiserotintyyppisestä kaasunerotusyk-siköstä 14 ja säätöpiiristä 16. Keskipakopumppu 10 on 25 tyypiltään kaasua erottava, joten kuvassa on kaavamaisesti esitetty pumpun 10 kaasunpoistojärjestelmä. Se koostuu pumpun sisäisestä kanavasta 18, joka yhtyy ulkoiseen kaasunpoistoputkeen 20, joka on venttiilin 22 kautta yhdistetty imupumppuun 24, joka voi olla esimerkiksi ns. 30 Nash- pumppu. Kuvioon on lisäksi merkitty viitenumerolla 26 imupumpun 24 kehittämän alipaineen säätöventtiili. Keskipakopumpussa on tunnetusti imuaukko 28 ja paineaukko 30. Imuaukkoon on yhdistetty imuputki 32, joka on venttiilin 34 avulla yhdistetty suspension tuloputkeen 36.

Keskipakopumpun 10 paineaukkoon on liitetty putken 38 välityksellä kaasunerotusyksikkö 14, joka muodostuu sylinte-rimäisestä kammiosta 40, johon putki 38 liittyy tangentiaa- 35 4 87049 lisesti ja johon myös suspension poistoputki 42 liittyy tangentiaalisesti. Tulevan suspension putki 38 sijoittuu kammion 40 vastakkaiseen päähän verrattuna suspension poistoputkeen 42. Kammiossa 40 on lisäksi kaksi päätyä, 5 joista poistoputken 42 puoleisen päädyn 44 keskelle on yhdistetty kaasua sisältävän jakeen poistoputki 46, joka on venttiilin 48 avulle liitetty suspension tuloputkelle 36 johtavaan yhteeseen 50. Säätöpiiri 16 käsittää imuputkeen 32 liitetyn paineanturin 52 ja ohjausyksikön 54, joka on 10 yhdistetty venttiiliin 34 sen toiminnan ohjaamiseksi.

Edellä kuvattu laite toimii siten, että käsiteltävää suspensiota imetään pumpulla 10 imuputken 32 kautta venttiilin 34 läpi tuloputkesta 36. Venttiilillä 34 virtausta 15 kuristetaan niin, että imuputkeen ja pumpun imuaukkoon 28 syntyy alipaine, joka edesauttaa kaasun erottumista suspensiosta. Säätöpiirissä 16 olevan paineanturin 52 ja ohjausyksikön 54 avulla paine imuputkessa pidetään kuitenkin niin korkeana, että suspensio ei pääse kiehumaan alipaineen 20 vaikutuksesta. Näin optimoituna keskipakopumpun 10 juoksu-pyörän edessä erottuu suspensiosta mahdollisimman suuri kaasumäärä, joka poistetaan keskipakopumpusta 10 tavanomaista reittiä. Siten keskipakopumppu 10 pumppaa paineaukon 30 läpi suspensiota, jonka kaasupitoisuus on olennaisesti 25 pienempi kuin suspension ollessa tuloputkessa 36.

Paineaukosta 30 suspensio joutuu putken 38 kautta syötetyksi tangentiaalisesti kaasunerotuskammioon 40, jossa suspensiosta sen kiertäessä suurella nopeudella pitkin kammion 30 seinämää erottuu kaasua kammion keskiosaan suspension painautuessa keskipakovoiman vaikutuksesta voimakkaasti seinämää vasten. Nopeasti kiertävä suspensio poistuu kammiosta 40 poistoputkeen 42 ja kaasu tai sitä runsaasti sisältävä jae poistuu kaasunpoistoputken 46 kautta. Koska 35 suspensiossa ei enää ole kovinkaan paljon kaasua sen virratessa kaasunerotuskammioon 40, on todennäköistä, että puhdasta kaasuaei kovinkaan paljon erotu, vaan venttiilin 48 avulla on kammiosta otettava pieni suspensiovirta 5 87049 jatkuvasti kaasunerotuksen maksimoimiseksi. Tämä suspen-siovirta johdetaan takaisin suspension tuloputkeen 36 niin, että se joutuu uudelleen sekä pumpussa tapahtuvan erotuksen että kaasunerotuskammion keskipakoiserotuksen 5 kohteeksi.

Kuviossa 2 esitetään keksinnön toinen suoritusmuoto. Lähtökohtana on edelleen kaasua erottava keskipakopumppu 60, jonka imupuolelle on liitetty kammio 62, joka on 10 venttiilin 64 välityksellä yhdistetty suspension tuloputkeen 66. Venttiiliä 64 säädetään jo edellä kuvatulla tavalla paineanturin 68 ja ohjausyksikön 70 avulla. Keskipakopumpun 60 paineaukko on yhdistetty pumpun imuaukkoon nähden pumpun takapuolelle järjestetyn kaasunerotussyklonin 72 tulopää-15 hän 74 tai, kuten kuviossa on esitetty, pumpun 60 pesä on säteen suunnassa avoin johtaen suspension radiaalisesti mainitun syklonin tulopäähän 74. Kuitenkin keskipakopumpun 60 juoksupyörän 76 edestä otetaan kanavaa 78 pitkin juoksu-pyörän eteen erottunut kaasumainen jae erilleen ja johdetaan 20 syklonin vastakkaiseen päätyyn 80. Syklonissa 72 kiertävä suspensio keskipakovoimasta johtuen kerää kanavan 78 ulkopuolista seinämää vasten suspension kevyimmän jakeen eli kaasupitoisen jakeen, joka ajautuu omaan rengasmaiseen kanavaansa 82 syklonin 72 päädyssä 80. Syklonissa 72 25 kiertävä raskas jae poistuu laitteistosta syklonin päädyn 80 yhteen 84 kautta. Rengasmaiseen kanavaan 82 syklonista tullut kevyempi jae johdetaan putkea 86 pitkin venttiilin 88 välityksellä pumppua 60 edeltävään kammioon 62, josta se joutuu uudelleen kaasunerotusprosessiin. Kanavaa 78 30 pitkin virrannut pumpun 60 juoksupyörän 76 edestä poistettu jae johdetaan kammioon 90, jossa pyörii juoksupyörä 92, joka on edullisesti kytketty akselilla 94 pumpun 60 juoksu-pyörän 76 kanssa samalle käyttölaitteelle 96. Juoksupyörän 92 tarkoitus on erottaa mahdollisest kanavaa 78 pitkin 35 virranneesta väliaineesta suspensio Ja palauttaa se kammiosta 90 putkea 98 pitkin pumppua 60 edeltävään kammioon 62 johdettavaksi uudelleen kaasunerotusprosessiin. Puhdas kaasu johdetaan kammiosta 90 venttiilin 100 välityksellä 6 87049 imupumppuun 102 ja sitä kautta ulos laitteistosta. Laitteen yksityiskohtaisempi toiminta vastaa olennaisesti kuvion 1 mukaisen suoritusmuodon toimintaa.

5 Kuviossa 3 esitetään kolmas suoritusmuoto, joka sekin perustuu kaasua erottavan keskipakopumpun 110 hyväksikäyttöön. Keskipakopumppu 110 saa pumpattavan suspension imuputken 112, venttiilin 114 ja tuloputken 116 kautta. Venttiilin 114 toimintaa ohjataan paineanturin 118 ohjausyk-10 sikölle 120 antamien impulssien mukaan. Keskipakopumpun 110 paineaukko on joko yhdistetty syklonin 122 tulopäätyyn 124 tangentiaalisesti tai kuten kuvion tapauksessa keskipakopumpun 110 pesä on radiaalisuunnassa avoin ja syöttää suspension radiaalisesti syklonin tulopäätyyn 124. Keskipa-15 kopumpun 110 juoksupyörän 126 eteen erottunut kaasu poistetaan juoksupyörän 126 aukkojen kautta juoksupyörän takapuoliseen kammioon 128, jossa toisiojuoksupyörä 130 erottaa nestemäisen suspension kaasusta ja palauttaa suspension putkea 132 pitkin suspension tuloputkeen 116. Kaasumainen 20 jae puolestaan poistuu tavanomaisesti putken 134, venttiilin 136 ja imupumpun 138 kautta laitteistosta. Koska kaasunero-tussykloni 122 on tässä suoritusmuodossa järjestetty pumpun pesän imuputken 112 puolelle, kerääntyy syklonissa kiertävän suspension kevyt jae imuputken 112 ulkopinnan läheisyyteen, 25 josta se poistetaan rengasmaiseen kanavaan 140, joka on liitetty suspension tuloputkeen 116 venttiilin 142 ja putken 144 välityksellä. Siten kevyempi jae palautetaan syklonista uudelleen kierrätettäväksi kaasunerotuslaitteis-tossa. Raskaampi, pitkin syklonin 122 seinämää kiertävä 30 jae poistuu yhteen 146 kautta laitteistosta.

Kuten edellä esitetystä huomataan, on kehitetty aivan uudentyyppinen kaasunerotusjärjestelmä, jolla pystytään huomattavasti aiempia laitteita tehokkaammin poistamaan 35 kaasua pumpattavasta materiaalista. Kuitenkin edellä esitetyt kolme suoritusmuotoa on otettava lähinnä esimerkkeinä, joilla ei millään muotoa ole tarkoitus rajoittaa keksintöä koskemaan pelkästään esitettyjä rakenteita, vaan 7 87049 jotka pelkästään näyttävät, kuinka erilaisia rakenteita voidaan käyttää kaasun erotukseen. Siten keksintömme rajoittuu pelkästään oheisissa patenttivaatimuksissa esitettyihin rakenneratkaisuihin. Vielä on huomattava, että 5 kaikki esitetyissä suoritusmuodoissa mainitut ratkaisut koskevat myös analogisia, tarkoitukseen soveltuvia ratkaisuvaihtoehtoja. Esimerkiksi pumpun imupuolella mainittu paineanturi voi aivan yhtä hyvin olla lämpötila-anturi tai jokin muu tunnistin, joka tunnistaa nesteen höyrystymisen 10 tavalla tai toisella.

Claims (9)

1. Laite kaasun erottamiseksi kaasua sisältävästä pape-5 ri- ja selluloosateollisuuden suspensiosta, johon laitteeseen kuuluu kaasua erottava keskipakopumppu sinänsä tunnettuine juoksupyörineen, pesineen sekä kaasunpois-tolaitteineen, tunnettu siitä, että mainitun pumpun (10, 60, 110) pesän välittömään yhteyteen on järjestetty ilman 10 roottoria toimiva keskipakoiserotin (14, 72, 122) suspension jakamiseksi kahteen jakeeseen, jossa erottimessa (14, 72, 122) on yhde (42, 84, 146) raskaamman jakeen poistamiseksi erottimesta ja yhde (46, 82, 140) kevyemmän jakeen palauttamiseksi pumpun imupuolelle johtavaan putkeen (36, 15 62, 116).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskipakoiserotin (72, 122) on järjestetty pumpun (60, 110) yhteyteen siten, että erottimen (72, 122) tulo- 20 pääty (74, 124) muodostaa pumpun pesän.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskipakoiserotin (14) on kytkettu tangentiaalisesti pumpun (10) pesän paineaukkoon (30). 25

4. Patenttivaatimusten 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskipakoiserotin (14, 72, 122) on sykloni- tyyppinen, syklonikartion supistuessa tulopäädystä (74, 124) poistopäätyyn (80) päin. 30

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskipakoiserotin (72) on järjestetty pumpun (60) imuaukkoon nähden pumpun (60) takapuolelle.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskipakoiserotin (122) on järjestetty pumpun (110) imuaukkoon nähden pumpun (110) etupuolelle. 9 87049

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskipakopumpun (60) kaasunpoistolaitteisiin kuuluu aksiaalinen kanava (78) pumpussa (60) erotetun kevyemmän jakeen johtamiseksi keskipakoiserottimen (72) poistopäädyn 5 (80) yhteyteen järjestettyyn erilliseen erotinlaitteeseen (90) mainitun jakeen jakamiseksi kaasumaiseen jakeeseen ja nestemäiseen jakeeseen.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, 10 että keskipakoiserottimeen (72) on järjestetty aksiaalinen rengasmainen kanava (82) erottimeen tulleesta jakeesta erotetun kevyemmän jakeen johtamiseksi pumpun (60) imupuo-lelle johtavaan putkeen (86).

8 87049

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskipakopumpun (10, 60, 110) imupuolelle on järjestetty imupuolen paineen ja/tai lämpötilan mukaan ohjattava venttiili (34, 64, 114). 87049 10