FI91980B

FI91980B - Method and apparatus for separating fibers from zero water

Info

Publication number: FI91980B
Application number: FI930247A
Authority: FI
Inventors: Paul Olof Meinander
Original assignee: Pom Technology Oy Ab
Priority date: 1993-01-21
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 1994-05-31
Also published as: FI930247A0; WO1994017242A1; JPH08509526A; FI91980C; EP0681626A1; AU5861394A

Description

9198091980

Menetelmä ja laite kuitujen erottamiseksi nollavedestä.Method and apparatus for separating fibers from zero water.

Förfarande och anordning för att avskilja fibrer ur bakvattenFor the purposes of this Regulation, the fibrils may be used

Keksinnön kohteena on menetelmä kuitujen erottamiseksi kuitupitoisesta vedestä, erityisesti paperinvalmistusprosessin lyhyessä kierrossa kiertävästä nollavedestä. Keksinnön kohteena on myös laite kuitujen erottamiseksi kuitupitoisesta vedestä flotaation avulla sekä tämän laitteen käyttö kuitujen nopeaksi erottamiseksi nollavedestä.The invention relates to a method for separating fibers from fibrous water, in particular from zero water circulating in a short cycle of a papermaking process. The invention also relates to a device for separating fibers from fibrous water by flotation and to the use of this device for rapidly separating fibers from zero water.

Paperinvalmistusprosessi on perinteisesti suunniteltu mahdollisimman hyvän stabiliteetin aikaansaamiseksi siten, että mahdollisten prosessihäiriöiden vaikutus ehtii tasaantua. Samalla kuitenkin prosessin säädettävyys on hidas, ja erityisesti tuotettavan paperilaadun vaihtojen yhteydessä laadun vakiintuminen kestää useita minuutteja. Paperin värisävyn muuttaminen saattaa kestää jopa yli tunnin.The papermaking process has traditionally been designed to provide the best possible stability so that the effect of possible process disturbances has time to level off. At the same time, however, the controllability of the process is slow, and especially in the case of changes in the quality of the paper produced, it takes several minutes for the quality to stabilize. It may take more than an hour to change the color tone of the paper.

Yleisesti tunnetuissa paperinvalmistusprosesseissa paperi- tai kartonkiarkki tai vastaava muodostetaan suodattamalla massa* sulpusta ylimääräinen vesi viiran läpi, sekä palauttamalla pääosa suodosvedestä n. s. lyhyeen kiertoon. Massavirtaus johdetaan lyhyen kierron viiravesialtaaseen ja sieltä puhdistuslaitteiden, kuten pyörre-erottimien ja suodattimien kautta perälaatikkoon. Puhdistuslaitteiden usein monivaiheiset kierrätykset ja palautukset tekevät systeemistä monimutkaisen ja hitaan. Lisäksi avointen säiliöiden suuret ja osittain epämääräiset vesivolyymit ja ilman sekoittumisen välttämiseksi hitaana pidettävät virtausnopeudet korostavat prosessin hitautta ja vaikeuttavat sen tarkkaa hallintaa.In generally known papermaking processes, a sheet of paper or paperboard or the like is formed by filtering excess water from the pulp * pulp through a wire, and returning most of the filtrate water to about a short cycle. The mass flow is led to a short circuit in the wire water tank and from there through cleaning devices such as vortex separators and filters to the headbox. The often multi-stage recycling and recovery of cleaning equipment makes the system complex and slow. In addition, the large and partially indeterminate water volumes of open tanks and the slow flow rates to avoid air mixing emphasize the slowness of the process and make it difficult to control it precisely.

Paperikoneen formeriosassa syntyy vesiylimäärä, joka yleensä johdetaan prosessin aikaisempiin vaiheisiin niin sanottuna pitkänä kiertona. Tässä vedessä olevat kuidut ja muu kiintoaine erotetaan yleensä vedestä niiden saamiseksi mahdollisim-. man pian takaisin varsinaiseen kuituprosessiin. Kuitujen 2 91980 erotus- tai talteenottolaitteina käytetään yleisesti suodattimia, laskeutusaltaita tai flotaatiolaitteita.In the former part of the paper machine, excess water is generated, which is usually led to earlier stages of the process in a so-called long cycle. The fibers and other solids in this water are usually separated from the water to obtain them as much as possible. man soon back to the actual fiber process. Filters, settling tanks or flotation devices are commonly used as separation or recovery devices for fibers 2 91980.

Suodattimessa nollavesi suodatetaan huokoisen massakerroksen läpi, jolloin siinä olleet kiintohiukkaset jäävät massan sekaan, palautuen prosessiin suodatusmass an kanssa. Laskeutus-altaissa taas kiintoaines laskeutuu hitaasti altaan pohjalle, josta se johdetaan takaisin prosessiin. Flotaatiolaitteissa, joita on suuri määrä kaupallisia tyyppejä, nollavesi yleensä kyllästetään ilmalla tai siihen johdetaan paineilmaa. Ilma jakautuu pieniksi kupliksi, joihin vedessä oleva kiintoaines kiinnittyy pintajännityksen ansiosta. Kuplien mukana kiintoaines nousee veden pintaa kohti. Pinnalta erotetaan kuitupitoinen vaahto, ja siinä olevat kuidut viedään vaahdonsammutuksen kautta takaisin prosessiin.In the filter, the zero water is filtered through a porous pulp layer, whereby the solid particles in it are trapped in the pulp, returning to the process with the filtration pulp. In settling basins, on the other hand, solids slowly settle to the bottom of the basin, from where it is returned to the process. In flotation equipment, which has a large number of commercial types, zero water is usually impregnated with air or compressed air is introduced into it. The air divides into small bubbles, to which the solid in the water adheres due to the surface tension. With the bubbles, the solid rises towards the surface of the water. The fibrous foam is separated from the surface, and the fibers therein are returned to the process through foam quenching.

Kaikkien näiden kuitujen erotusmenetelmien heikkous on niiden hitaus, eli suhteellisen pitkä aikaväli nollaveden erkanemisesta siinä olevien kuitujen palautumiseen kuituprosessiin. Lisäksi niihin sisältyy monimutkaisia laitteita monine likaan-tumisalttiine sokkeloineen ja komplisoituine massanvientei-neen. Tämä kaikki tekee prosessin häiriöalttiiksi ja vaikeasti hallittavaksi.The weakness of all these fiber separation methods is their slowness, i.e. the relatively long time between the separation of the zero water and the return of the fibers therein to the fiber process. In addition, they include complex devices with many soils prone to soiling and complicated pulp outlets. All this makes the process susceptible to interference and difficult to manage.

Stabiilissa prosessitilassa hitaudesta ei ole suurta haittaa, mutta mikäli valmistettavan paperilajin vaihdossa tai muuten halutaan muuttaa prosessin asetuksia, tämä hitaus vaikeuttaa prosessin hallintaa. Varsinkin flotaatio- ja laskeutusproses-sit ovat lisäksi herkkiä ja häiriöalttiita, jolloin kuitujen ja kiintoaineiden talteenotto on usein epävakaata, aiheuttaen sekä materiaalihäviöitä että prosessihäiriöitä ja paperin laadun vaihteluja.In a stable process mode, there is no major disadvantage of slowness, but if you want to change the process settings when changing the type of paper being produced or otherwise, this slowness makes it difficult to control the process. In addition, flotation and settling processes in particular are sensitive and susceptible to interference, whereby the recovery of fibers and solids is often unstable, causing both material loss and process disturbances and variations in paper quality.

Pyrittäessä hyvin nopeaan lajinvaihtoon, kuten saman hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa FI 922285 on esitetty, perinteiset kuitujentalteenottolaitteet ovat vakavana esteenä prosessin nopealle hallinnalle. Tyypillistä on, että vaikkaIn pursuit of very rapid species change, as disclosed in the same applicant's previous patent application FI 922285, traditional fiber recovery devices are a serious obstacle to rapid process control. Typically, though

IIII

3 91980 lajinvaihto sinänsä onnistuisi nopeasti, eli valmistettava paperi saataisiin spesifikaation mukaiseksi, vielä puolen tunnin ja muutaman tunnin välillä olevan aikavälin jälkeen nollakuitujen paluuvirtaus muuttuu voimakkaasti. Tämä muuttaa samalla paperirainan vedenpoisto- ja kuivatusominaisuuksia, mistä saattaa seurata paperikoneella ratakatko tai huomattavaa hyi kytuot antoa.3 91980 grade change itself to be successful quickly, a paper manufactured in accordance with the specification to obtain, after a further half hour between a few hours and the term fines return flow changes dramatically. At the same time, this changes the dewatering and drying properties of the paper web, which may result in a line break or significant loss of product on the paper machine.

notaatiota ja laskeutusta käytetään myös muissa prosesseissä, m. m. metallurgiassa mineraalien rikastamiseksi. US-patenteissa 4, 279, 743, 4,397,741 ja 4,399,027 Jan P. Miller on esittänyt menetelmän mineraalien flotaatioksi kompaktissa tilassa kaasutetussa hydrosyklonissa. Kiertoliikkeessä olevan suspension kautta painetaan hienojakoista kaasuä, mikä aikaansaa tehostetun flotaation syklonin sisällä. Tätä menetelmää on Ahl-strom-Kamyr Inc, Glenns Falls, USA soveltanut painovärin poistamiseksi jätepaperista. Tällöin painovärihiukkaset kiinnittyvät 1...3% sakean kuitususpension läpi suotautuviin pieniin ilmakupliin ja huuhtoutuvat näiden mukana kuitususpension läpi. Suspensiossa olevat kuidut vuorostaan muodostavat tässä sakeudessa verkoston, joka sitoo kuidut toisiinsa. Kuitujen keskinäinen asema ei siten muutu ilmakuplien vaikutuksesta. Tällaisessa immobilisoidussa kuituverkossa voi kuitenkin pinenet painovärihiukkaset liikkua suhteellisen vapaasti ilma-kuplien mukana ja täten poistua puhdistettavasta kuitumateriaalista puhdistuvien kuitujen jäädessä suspensioon.notation and deposition are also used in other processes, e.g. metallurgy to enrich minerals. In U.S. Patents 4, 279, 743, 4,397,741 and 4,399,027, Jan P. Miller discloses a method for flotation of minerals in a compacted gasified hydrocyclone. A finely divided gas is pressed through the circulating suspension, which provides enhanced flotation within the cyclone. This method has been applied by Ahl-strom-Kamyr Inc., Glenns Falls, USA to remove ink from waste paper. In this case, the ink particles adhere to the small air bubbles that seep through the 1 to 3% thick fiber suspension and flush with them through the fiber suspension. The fibers in the suspension, in turn, form a network at this consistency that binds the fibers together. The mutual position of the fibers thus does not change under the influence of air bubbles. However, in such an immobilized fibrous web, the pinched ink particles can move relatively freely with the air bubbles and thus leave the fibrous material to be cleaned while the cleansing fibers remain in suspension.

Näissä menetelmissä perustuu painovärin poisto ja mineraalien erottuminen erotettavien hiukkasten hydrofobisuuteen.These methods are based on the removal of ink and the separation of minerals based on the hydrophobicity of the particles to be separated.

Perinteisissä flotaatiomenetelmissä, jotka tähtäävät kuitujen erottamiseen, käytetään hyvin laimeata, alle n. 0, 2% kuitupitoista vettä. Näin laimeassa suspensiossa kuidut eivät muodosta kiinteää verkkoa, vaan voivat vapaasti liikkua ilma-kuplien vieminä kohti pintaa. Pinnalle muodostuu tällöin kuitu-vaahto, jonka sakeus on kohtalaisen suuri, yleensä useamman . prosentin, johtuen siitä, että ilma tavallaan syrjäyttää 4 91980 veden. Kriittinen raja, jonka alla kuidut ovat vapaasti liikkuvia, riippuu laajalti kuitujen pituudesta sekä myös suspensioon vaikuttavista leikkausvoimista ja voi vähäisillä leikkaus voimilla vaihdella suunnilleen 0,2 ja 0,02% välillä. Paperikoneen viiran läpi suotautuneessa kiertovedessä kuidut ovat suhteellisen lyhyitä, joten kiertoveden kriitinen kuitu-pitoisuus on yleisesti 0,2% luokkaa. Seuraavassa selityksessä ja patenttivaatimuksissa kuitupitoisella vedellä tarkoitetaan vettä, jossa kuitupitoisuus on niin alhainen, että kuidut eivät muodosta kuituja sitovaa verkkoa.Traditional flotation methods, which aim to separate the fibers, use very dilute water, less than about 0.2% fibrous. In such a dilute suspension, the fibers do not form a solid network, but can move freely as air bubbles are directed towards the surface. A fibrous foam is then formed on the surface, the consistency of which is relatively high, usually more. percent, due to the fact that air in a way displaces 4,91980 water. The critical limit below which the fibers are free-moving depends largely on the length of the fibers as well as the shear forces acting on the suspension and can vary between approximately 0.2 and 0.02% with low shear forces. In the circulating water infiltrated through the wire of the paper machine, the fibers are relatively short, so the critical fiber content of the circulating water is generally in the order of 0.2%. In the following description and claims, fibrous water means water in which the fiber content is so low that the fibers do not form a fiber-binding network.

Perinteisessä flotaatiossa kuitupitoinen vesi johdetaan avoimeen tai muuten hidasta virtausta omaavaan laitteeseen ja veteen dispergoidaan ilmaa, joka kiinnittyy kuituihin ja nostaa ne hitaasti veden pinnalle. Kompaktia laitetta, kuten kaasutettua hydrosyklonia ei kuitujen erottamiseen olla kuitenkaan käytetty. Kuidut eivät ole painovärin ja mineraalien lailla hydrofobisia hiukkasia. Lisäksi tiedetään hydrosyklo-nissa muodostuvan erittäin suuren ilmamäärän sisältävää vaahtoa. Vaahdon sisältämä ilma aiheuttaa varsinaisia ongelmia paperinvalmistusprosessin myöhemmissä vaiheissa eikä kuituja voida palauttaa prosessiin ilmaa poistamatta. Perinteisen paperiteollisuuden muun laitekehityksen tasosta johtuen hyvin nopeaan ja kompaktiin kuitujen talteenottoon ei myöskään ole ollut tarvetta, koska kokonaisprosessin kompaktisuus ei ole ollut tärkeänä tavoitteena.In traditional flotation, fibrous water is fed to an open or otherwise slow-flow device and air is dispersed in the water, which adheres to the fibers and slowly raises them to the surface of the water. However, a compact device such as a gasified hydrocyclone has not been used to separate the fibers. Like printing ink and minerals, fibers are not hydrophobic particles. In addition, a foam containing a very large amount of air is known to form in the hydrocyclone. The air contained in the foam causes real problems in the later stages of the papermaking process and the fibers cannot be returned to the process without removing the air. Due to the level of other equipment development in the traditional paper industry, there has also been no need for very fast and compact fiber recovery, as the compactness of the overall process has not been an important goal.

Saman hakijan edellä mainitussa patenttihakemuksessa FI 922285 on esitetty keksintö, joka koskee paperikoneen märkäpään prosessin nopeuttamista. Mainitun keksinnön hyväksikäyttöä voidaan edelleen tehostaa nopeuttamalla myös talteenotettujen kuitujen palautusta kuituprosessiin.The above-mentioned patent application FI 922285 of the same applicant discloses an invention concerning the acceleration of the wet end process of a paper machine. The utilization of said invention can be further enhanced by also speeding up the return of recovered fibers to the fiber process.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite ja menetelmä kuitujen tehokkaaksi ja nopeaksi erottamiseksi kuitupitoisesta vedestä.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for the efficient and rapid separation of fibers from fibrous water.

Il 5 91980Il 5 91980

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada laite ja menetelmä kuitujen erottamiseksi paperikoneen nollavedestä ja kuitujen taiteenottamiseksi paperinvalmistusprosessissa edelleen käyttämistä varten.It is also an object of the invention to provide an apparatus and method for separating fibers from zero water in a papermaking machine and for obtaining fibers for further use in a papermaking process.

Keksinnön tarkoituksena on erityisesti aikaansaada menetelmä ja laite nollakuitujen entistä nopeammaksi ja tehokkaammaksi erottamiseksi paperikoneen nollavesiylimäärästä ja kuitujen palauttamiseksi nopeasti valmistusprosessiin.It is a particular object of the invention to provide a method and apparatus for more rapidly and efficiently separating zero fibers from the zero water excess of a paper machine and for rapidly returning the fibers to the manufacturing process.

Keksinnön tarkoituksena on myös esittää paperinvalmistus-prosessi, jonka säädettävyys on nopeampi ja hallittavuus on parempi verrattuna perinteisiin paperinvalmistusprosesseihin.It is also an object of the invention to provide a papermaking process which has faster controllability and better controllability compared to conventional papermaking processes.

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada paperinvalmistusprosessi, jonka kiertovesijärjestelmästä poistuu suhteellisesti hyvin vähän tai ei lainkaan kuituja ja täyteaineita.It is a further object of the invention to provide a papermaking process in which relatively little or no fibers and fillers are removed from the circulating water system.

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu oivallukseen, että ilma pystyy rikastuttamaan kuituja laimeasta kuitupitoisesta nesteestä kompaktissa hydrosyklonissa. Poistamalla tämän jälkeen ilma hydrosyklonissa syntyneestä vaahdosta kuidut voidaan välittömästi pumpata takaisin prosessiin.The method of the invention is based on the realization that air can enrich fibers from a dilute fibrous liquid in a compact hydrocyclone. By then removing air from the foam generated in the hydrocyclone, the fibers can be immediately pumped back into the process.

Keksinnön kohteena on siten oheisten patenttivaatimusten määrittelemä menetelmä ja laite kuitujen erottamiseksi nesteestä sekä tämän laitteen käyttö paperinvalmistusprosessissa.The invention thus relates to a method and an apparatus for separating fibers from a liquid as defined in the appended claims and to the use of this apparatus in a papermaking process.

Siten keksinnön kohteena on menetelmä kuitujen erottamiseksi kuitupitoisesta vedestä jatkuvan flotaatiomenetelmän avulla, jossa menetelmässä kuitupitoinen vesi saatetaan pyörreliikkee-seen pyörähdyskappaleen muotoisen vaipan sisällä, pyörteeseen veteen johdetaan hienojakoista kaasua, muodostuva kuidut sisältävä vaahto saatetaan kulkeutumaan kohti pyörteen keskustaa, ja pyörteen keskelle muodostuvasta, kuiduilla rikastetusta vaahtopatsaasta poistetaan kuitupitoista vaahtoa, joka edullisesti johdetaan vaahdonsammutukseen.Thus, the invention relates to a method for separating fibers from fibrous water by a continuous flotation method, wherein the fibrous water is vortexed within a rotating body-shaped jacket, finely divided gas is introduced into the vortex, the fibrous foam is removing the fibrous foam, which is preferably passed to foam quenching.

6 919806,91980

Keksinnön kohteena on myös laite kuitujen erottamiseksi jossa laitteessa on pyörähdyskappaleen muotoinen vaippa ja välineet kuitupitoisen veden saattamiseksi pyörteelliseen liikkeeseen pyörähdyskappaleen muotoisen vaipan sisäpinnalla. Laitteessa on välineet kaasun johtamiseksi veteen, jotka välineet käsittävät vaipan kaasua läpäisevän osan hienojakoisen kaasun johtamiseksi pyörteiseen veteen, ja välineet kuitupitoisen vaahdon poistamiseksi laitteesta vaipan keskelle muodostuvan vaahto-patsaan alueella. Laite on edullisesti yhteydessä vaahdon-s ammutus1aittees een.The invention also relates to a device for separating fibers, the device comprising a rotating body-shaped jacket and means for vortexing the fibrous water on the inner surface of the rotating body-shaped jacket. The apparatus includes means for conducting gas to water, the means comprising a gas permeable portion of the jacket for conducting fine gas to turbulent water, and means for removing fibrous foam from the apparatus in the region of a foam column formed in the center of the jacket. The device is preferably in communication with the foam firing device.

Keksinnön mukaisen kuitujenerotuslaitteen vaippa on edullisesti sylinterin tai katkaistun kartion muotoinen. Olennaista on, että vaipan pinta sallii veden esteettömän ja nopean pyörre-liikkeen.The jacket of the fiber separation device according to the invention is preferably in the form of a cylinder or a truncated cone. It is essential that the surface of the jacket allows the water to move freely and quickly.

Keksinnön muut tarkoitukset, edut ja ominaisuudet sekä vaihtoehtoiset rakenteet ja menetelmät tulevat alan ammattimiehelle ilmeisiksi tutustumalla seuraavaan keksinnön yksityiskohtaisempaan selitykseen, jossa viitataan oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaisena akselinsuuntaisena leikkauksena keksinnön mukaisen kuitujenerotuslaitteen erään edullisen s uori tus muodon, kuvio 2 esittää kuvion 1 kuitujenerotuslaitteen poikkileikkausta viivaa A-A pitkin, kuvio 3 esittää kuvion 1 kuitujenerotuslaitteeseen edullisesti liitetyn vaahdonsammutuslaitteen läpileikkausta viivaa B-B pitkin, kuvio 4 esittää kuvion 3 vaahdonsammutuslaitteen läpileikkausta viivaa C-C pitkin, kuvio 5 esittää leikkauskuvantona keksinnön mukaisen kuitujen- li 7 91980 erotuslaitteen erästä toista edullista suoritusmuotoa, jossa vaahtopatsas ja puhdistettu neste poistetaan syklonin samasta päästä, kuvio 6 esittää kaaviomaisena leikkauskuvantona keksinnön mukaisen kuitujenerotuslaitteen vielä erästä suoritusmuotoa, jossa syklonissa on aktiivinen roottori, kuvio 7 esittää kuvion 6 kuitujenerotuslaitteen läpileikkausku-vantoa viivaa A"-A" pitkin, ja kuvio 8 esittää kaaviollisesti paperikoneen kiertoa, jossa keksintöä on sovellettu.Other objects, advantages and features of the invention, as well as alternative structures and methods, will become apparent to those skilled in the art upon review of the following more detailed description of the invention, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic axial section of a preferred embodiment of a fiber separation device according to the invention; Fig. 3 shows a cross-section along the line BB, Fig. 4 shows a cross-section of the foam extinguishing device of Fig. 3 along the line CC, Fig. 5 shows a cross-sectional view of the the purified liquid is removed from the same end of the cyclone, Fig. 6 shows a schematic sectional view of the fiber separation devices according to the invention; I make another embodiment in which the cyclone has an active rotor, Fig. 7 shows a cross-sectional view of the fiber separation device of Fig. 6 along the line A "-A", and Fig. 8 schematically shows the rotation of a paper machine in which the invention has been applied.

Eri kuvioiden vastaavat viitemerkinnät viittaavat samoihin osiin eri suoritusmuodoissa.Corresponding reference numerals in the various figures refer to the same parts in different embodiments.

Kuviossa 1 on esitetty yleisesti kuitujenerotuslaite eli kaasutettu hydrosykloni 10, joka käsittää syklonin olennaisesti sylinterimäsien vaipan 15 ja sen toisessa päässä spiraalimaisen syöttöpään 12. Sylinterimäisen vaipan 15 keskellä on kuitupitoisen vaahdon poistoputki eli vaahtoputki 13. Syöttöpäätä 12 vastakkaisessa poistopäässä on pyörteen stabilisaattori 26 ja veden poistoyhde 28. Laitteen syöttöpäässä 12 vaippa 15 ja vaahtoputki 13 määrittävät väliinsä suutinrenkaan 14 ja poistopäässä vaippa 15 ja pyörteen stabilisaattori 26 määrittävät väliinsä rengasmaisen poistoraon 27, joka on yhteydessä poisto-yhteeseen 28. Vaipan 15 seinämässä on huokoista kaasua läpäisevää materiaalia oleva osa 18, joka on kokonaisuudessaan kaasuputkeen 22 yhdistetyn kaasutilan 19 ympäröimä.Figure 1 shows a general fiber separation device, i.e. a gassed hydrocyclone 10, comprising a cyclone substantially cylindrical jacket 15 and a helical feed end 12 at one end. At the inlet end 12 of the device, the jacket 15 and the foam tube 13 define a nozzle ring 14 and at the outlet end the jacket 15 and the vortex stabilizer 26 define an annular outlet slot 27 communicating with the outlet connection 28. The jacket 15 has a porous gas permeable material wall 18 surrounded by a gas space 19 connected to the gas pipe 22.

Seinämän osuus 18 on valmistettu tukevasta mutta samalla huokoisesta materiaalista siten, että se päästää lävitseen kaasua, joka purkautuu seinämän 18 sisäpinnalle erittäin hienojakoisessa muodossa. Kaasua läpäisevä osuus 18 muodostaa olennaisen osan koko vaipan 15 pinta-alasta, jotta kaasun sekoittu-, minen veteen saadaan syklonissa tehokkaaksi.The wall portion 18 is made of a sturdy but at the same time porous material so as to allow gas to pass through to the inner surface of the wall 18 in a very fine form. The gas permeable portion 18 forms a substantial part of the total surface area of the jacket 15 in order to make the mixing of the gas with water efficient in the cyclone.

91 980 891 980 8

Kuviossa 2 on esitetty kuitujen erotuslaitteen 10 poikkileikkaus, jossa näkyy vaipan 15 huokoinen osa 18 ja sitä ympäröivä kaasutila 19. Huokoisen osan 18 sisäpinta muodostaa kaasutus-pinnan 16, jossa huokoisen osan läpi purkautuva hienojakoinen kaasu laitteen käytön aikana sekoittuu vaipan seinämällä kiertävään veteen muodostaen rengasmaisen flotaatiovyöhykkeen 17.Figure 2 is a cross-sectional view of a fiber separator 10 showing the porous portion 18 of the sheath 15 and surrounding gas space 19. The inner surface of the porous portion 18 forms a gasification surface 16 where fine gas discharged through the porous portion mixes with water circulating on the sheath wall. 17.

Lisäksi kuvion 1 suoritusmuodossa sekä poikkileikkauskuvioissa 3 ja 4 on esitetty kuitujenerotuslaitteeseen 10 edullisesti vaahtoputkella 13 yhdistetty vaahdonsammutuslaite 30, joka vastaa saman hakijan patenttihakemuksessa FI 922283 esitettyä ilmanerotuspumppua täydennettynä sopivilla laitteilla vaahdon sammuttamiseksi. On kuitenkin selvää,' että keksinnön mukaan voidaan käyttää myös mitä tahansa muuta sopivan tyyppistä vaahdons ammutus väli nettä.In addition, the embodiment of Fig. 1 and the cross-sectional figures 3 and 4 show a foam extinguishing device 30 connected to the fiber separation device 10, preferably by a foam tube 13, corresponding to an air separation pump disclosed in the same applicant's patent application FI 922283 supplemented with suitable foam extinguishing devices. However, it is clear that any other suitable type of foam extraction device can also be used according to the invention.

Kuviossa esitetty vaahdonsammutuslaite 30 käsittää olennaisesti kartiomaisesti laajenevan vaipan 38, pyöritettävän roottorin 32, sisääntuloaukon 22 sekä vaipan 38 laajemmassa päässä olevan pumppukammion 45 ja poistoyhteen 44. Roottori 32 koostuu roottorin akselista 34 ja roottorin siivistä 36 ja siivekkeistä 37.The foam extinguishing device 30 shown in the figure comprises a substantially conically expanding jacket 38, a rotatable rotor 32, an inlet 22 and a pump chamber 45 and an outlet connection 44 at the wider end of the jacket 38. The rotor 32 consists of a rotor shaft 34 and rotor blades 36 and vanes 37.

; Vaahdonsammutuslaitteen vaippa 38 voi olla täydellisen pyörähdyskappaleen muodosta poikkeava, kuten lievästi kulmikas tai siten, että sen sisäpintaan on aikaansaatu virtausesteitä. Tälläiset virtausesteet voivat olla esimerkiksi ripoja, kuhmuja tms. sopivaa muotoa olevia poikkeamia pyörähdyskappaleen muodosta.; The jacket 38 of the foam extinguishing device may deviate from the shape of the complete rotating body, such as being slightly angular or with flow barriers provided on its inner surface. Such flow obstructions can be, for example, ribs, bumps, etc. deviations of a suitable shape from the shape of the rotating body.

Roottoriin 32 on edullisesti sijoitettu vaahdon sammutussuuttimet 42, jotka ovat yhteydessä ulkopuoliseen nestelähteeseen roottoriin akseliin 34 sijoitetun kanavan 41 kautta. Koska roottorin 32 pyöriminen aiheuttaa sen, että suihkut roottorin suhteessa kulkevat kaariliikkeessä, huomioidaan pyörimisnopeus suuttimia suunnattaessa niin, että vaahdonsammutussuihku 43The rotor 32 is preferably provided with foam extinguishing nozzles 42 which communicate with an external fluid source through a passage 41 located in the rotor shaft 34. Since the rotation of the rotor 32 causes the jets to travel in an arcuate motion relative to the rotor, the rotational speed is taken into account when directing the nozzles so that the foam quench jet 43

IIII

9 91980 kohdistuu vaipan pinnassa pyörivään vaahtopyörteeseen 40 eikä roottorin siipeen 36. Sammutussuuttimet 42 voidaan vaihtoehtoisesti järjestää siten, että ne tuodaan roottoriin 32 kiinnitetyn ja sen mukana pyöritettävän erillisen yhteen avulla lähemmäs vaippaa 38. Suuttimet 42 voidaan myös sijoittaa roottorin siipiin 36.9 91980 is directed to a foam vortex 40 rotating on the surface of the jacket and not to the rotor blade 36. The quench nozzles 42 may alternatively be arranged to be brought closer to the jacket 38 by a separate joint attached to the rotor 32 and rotatable therewith.

Vaahdonsammutuslaitteen 30 ilmanpoistoaukko 46 on edullisesti kytketty alipainelähteeseen, joka voi olla esimerkiksi lauhdut-timella varustettu imupumppu.The air outlet 46 of the foam extinguishing device 30 is preferably connected to a vacuum source, which may be, for example, a suction pump with a condenser.

Kuviossa 5 esitetyssä keksinnön mukaisen kuitujenerotuslait-teen suoritusmuodossa syöttöpää 12 sijaitsee syklonin 10 vastakkaisessa päässä vaahtoputkeen 13 nähden. Syöttöpään 12 kanssa samassa päässä sijaitseva keskiökappale 29 ja syklonin vaippa 15 määrittävät väliinsä syöttöraon 14. Kuvion 5 suoritusmuodossa keskiökappale 29 on suppenevan muotoinen, mutta se voi olla muutakin muotoa. Vaahtoputki 13 on valmistettu paksu-seinämäiseksi, millä on aikaansaatu riittävän suuri stabi-lointipinta, jolloin vaahtoputken 13 pää toimii myös vaahto-patsaan stabilisaattorina. Vaahtoputki 13 määrittää lisäksi vaipan 15 kanssa rengasmaisen raon 27, joka on yhteydessä poistoyhteeseen 28.In the embodiment of the fiber separation device according to the invention shown in Fig. 5, the feed head 12 is located at the opposite end of the cyclone 10 to the foam tube 13. The hub 29 at the same end as the feed head 12 and the cyclone jacket 15 define a feed gap 14. In the embodiment of Figure 5, the hub 29 has a tapered shape, but may have other shapes. The foam tube 13 is made thick-walled, which provides a sufficiently large stabilizing surface, whereby the end of the foam tube 13 also acts as a stabilizer for the foam column. The foam tube 13 further defines an annular gap 27 with the jacket 15 which communicates with the outlet connection 28.

Kuviot 6 ja 7 esittävät keksinnön erästä suoritusmuotoa, jossa syklonin 10 sisälle on asetettu roottori 50, joka on pyöritettävästä laakeroitu ja tiivistetty syklonin syöttöpäähän 12 ja jonka akselia 52 käytetään yleisesti tunnetulla tavalla. Roottorin 50 keskiöön 54 on edullisesti kinniitetty siivet 56.Figures 6 and 7 show an embodiment of the invention in which a rotor 50 is rotatably mounted inside the cyclone 10, which is rotatably mounted and sealed to the feed end 12 of the cyclone and whose shaft 52 is driven in a generally known manner. The vanes 56 are preferably secured to the hub 54 of the rotor 50.

Lisäksi kuviossa 6 esitetään vaahtoputken 13 pidennys, joka muodostaa vaahdonsammutuslaitteen 60. Se muodostuu vaahto-putken 13 jatkeesta, jossa on yhteellä 64 syötettyjä suuttimia 62. Osa tai kaikki suuttimet 62 ovat edullisesti yhteydessä poistoyhteeseen 28 palautusjohdon 66 kautta, jonka virtausta säädetään säätöventiilillä 68 tai muulla tunnetulla tavalla. Vaahtoputken 13 pidennys on lisäksi edullisesti liitetty toi- 10 91980 seen vaahdonsammutus1aitteeseen.In addition, Fig. 6 shows an extension of the foam tube 13 forming a foam extinguishing device 60. It consists of an extension of the foam tube 13 with nozzles 62 fed 64. Some or all of the nozzles 62 are preferably connected to an outlet 28 via a return line 66 controlled by a control valve 68 or other in a known manner. In addition, the extension of the foam tube 13 is preferably connected to a second foam extinguishing device.

Kuviossa 7 on esitetty kuvion 6 mukaisen erotuslaitteen poikkileikkaus, jossa roottorin 50 keskiö 54 ja siivet 56 näkyvät selvemmin.Fig. 7 shows a cross-section of the separating device according to Fig. 6, in which the center 54 and the blades 56 of the rotor 50 are more clearly visible.

Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamista selitetään seuraa-vassa erityisesti kuvion 1 mukaiseen suoritusmuotoon viitaten. Puhdistettava kuitupitoinen vesi, joka edullisesti on paperikoneen viiran läpi suotautunutta vettä, syötetään kaasutetun hydrosyklonin 10 syöttöpäähän 12. Neste saatetaan syöttöpään 12 suppenevan spiraalimaisen rakenteen johdosta voimakkaaseen pyörimisliikkeeseen ja se kulkeutuu pyörteenä suutinrenkaan 14 kautta sykloniin, jossa se keskipakoisvoiman ansiosta painautuu pyörteenä syklonin vaippaa 15 vastaan.The execution of the method according to the invention will be explained below with particular reference to the embodiment according to Figure 1. The fibrous water to be purified, which is preferably water leached through the paper machine wire, is fed to the feed end 12 of the gasified hydrocyclone 10. Due to the tapered helical structure of the feed head 12, the liquid

Pyörteiseen veteen painetaan tai imetään kaasua huokoisen vaippaosan 18 kautta, jolloin hienojakoinen kaasu sekoittuu kuitupitoiseen veteen kaasutuspinnalla 16. Keskipakoisvoimasta johtuen kaasu leviää pyörivään kuitupitoiseen veteen muodostaen tämän kanssa flotaatiovyöhykkeen 17, jossa hienojakoiset kaasukuplat kiinnittyvät nesteessä oleviin kuituihin ja mahdollisesti läsnäoleviin täyteainehiukkasiin. Hienojakoiset kaasu-kuplat hakeutuvat kohti syklonin 10 keskustaa, jossa muodostuu ; kuiduilla ja täyteaineilla rikastettu vaahtopatsas 20.The vortex water is pressed or sucked through the porous jacket portion 18, whereby the finely divided gas mixes with the fibrous water on the gasification surface 16. Due to the centrifugal force, the gas spreads to the rotating fibrous water, forming a flotation zone The fine gas bubbles are directed towards the center of the cyclone 10, where they are formed; fiber and filler enriched foam column 20.

Vaahtopatsaaseen 20 kohdistetaan edullisesti yli- tai alipaine, jonka vaikutuksesta se kulkeutuu vaahtoputken 13 kautta sykloniin 10 liitettyyn vaahdonsammutuslaitteeseen 30. Kaasun avulla kirkastettu neste kulkeutuu edelleen syklonin vaippaa 15 pitkin rengasmaisen raon 27 kautta veden poistoyhteeseen 28.The foam column 20 is preferably subjected to overpressure or underpressure, as a result of which it passes through the foam tube 13 to the foam extinguishing device 30 connected to the cyclone 10. The gas-clarified liquid continues to pass through the cyclone jacket 15 through the annular gap 27 to the water outlet 28.

Kuvioden 1 ja 2 esittämässä tilanteessa flotaatiovyöhyke 17 ulottuu aina pyörteen stabilisaattoriin 26 asti siten, että vaahtopatsas 20 ja kirkastettu vesi eivät joudu suoraan koske-.· tukseen toistensa kanssa. Vaahdon ja veden välisessä raja-In the situation shown in Figures 1 and 2, the flotation zone 17 extends all the way to the vortex stabilizer 26 so that the foam column 20 and the clarified water do not come into direct contact with each other. The boundary between foam and water

IIII

11 91980 pinnassa saattaisi tapahtua sekoittumista ja siten kuitujen palautumista kirkastettuun veteen. Tällaisten kuituhäviöiden estämiseksi pyritään käyttöparametrien asetuksilla tilanteeseen, jossa flotaatiovyöhyke 17 ulottuu aina pyörteen stabilisaattoriin 26 asti.11 91980 on the surface there could be mixing and thus recovery of the fibers into the clarified water. In order to prevent such fiber losses, the settings of the operating parameters aim at a situation in which the flotation zone 17 extends all the way to the vortex stabilizer 26.

Kuitujenerotuslaitteesta 10 vaahto johdetaan vaahtoputkeen 13 ja sieltä edullisesti vaahdonsammuttimeen 30, missä pyörivä roottori 32 sekä sisääntulonaukon 22 tangentiaalinen järjestely saattaa vaahdon nopeaan pyörreliikkeeseen vaahdonsammutti -men vaippaa 38 vastaan. Keskipakoisvoiman ja mekaanisen rasituksen vuoksi vaahto romahtaa, muodostaen vaipaa 38 vastaan kuitususpensiorenkaan 40.From the fiber separation device 10, the foam is led to the foam tube 13 and from there preferably to the foam extinguisher 30, where the rotating rotor 32 and the tangential arrangement of the inlet opening 22 cause the foam to swirl rapidly against the foam extinguisher jacket 38. Due to centrifugal force and mechanical stress, the foam collapses, forming a fiber suspension ring 40 against the sheath 38.

Kuitupitoinen vaahto on suhteellisen korkean kuitupitoisuutensa ansiosta melko stabiilia. Vaahdon sammumista voidaan edesauttaa suuntaamalla vaahtoon vettä roottoriin 32 sijoitettujen vaahdonsammutussuuttimien 42 ja suihkujen 43 kautta. Vaahdon sammumista voidaan myös tehostaa muilla tunnetuin tavoin lisäämällä vaahtoon kohdistuvaa mekaanista rasitusta. Vaahdon laimentuminen vedellä heikentää sinänsä sen stabiilisuutta. Suut-timiin 42 tuotava vaahdonsammutusvesi on edullisesti kuitujen-erotuslaitteen 10 kirkastettua vettä tai muuta vettä, mutta tähän tarkoitukseen voidaan käyttää muitakin fluideja, kuten ilmaa tai muuta kaasua tai nestettä. Erikoisen tehokkaasti vaahdonsammutus toimii, mikäli siihen lisätään vaahdonsammutus-ainetta, joita markkinoilla on saatavana useata kaupallista tyyppiä.The fibrous foam is quite stable due to its relatively high fiber content. Foam extinguishing can be aided by directing water into the foam through foam extinguishing nozzles 42 and jets 43 located in the rotor 32. The quenching of the foam can also be enhanced in other known ways by increasing the mechanical stress on the foam. Dilution of the foam with water in itself impairs its stability. The foam quench water introduced into the nozzles 42 is preferably clarified water or other water from the fiber separator 10, but other fluids such as air or other gas or liquid may be used for this purpose. Foam extinguishing works particularly well if a foam extinguishing agent, which is available on the market in several commercial types, is added to it.

Ilmanpoiston tehostamiseksi voidaan edullisesti asettaa vaahdonsammutin 30 imun alaiseksi kytkemällä sen ilmanpoisto-aukko 46 alipainelähteeseen. Tällöin myös vaahtopatsas 20 ja sen kautta sykloni 10 joutuvat imun alaiseksi, mikä edesauttaa kaasun imeytymistä huokoisen vaippaosan 18 läpi flotaatio-vyöhykkeeseen 17. Näin ollen kaasuttamiseen tarvittava paine-ero voidaan aikaansada joko syöttämällä paineenalaista kaasua kaasuputken 22 kautta tai vastaavasti imemällä kaasunpoisto- 12 91980 aukon 46 kautta tai näitä menetelmiä yhdistämällä.In order to increase the efficiency of the deaeration, the foam extinguisher 30 can advantageously be placed under suction by connecting its deaeration opening 46 to a vacuum source. In this case, the foam column 20 and through it the cyclone 10 are also subjected to suction, which facilitates the absorption of gas through the porous jacket part 18 into the flotation zone 17. Thus, the pressure difference required for gasification can be achieved either by supplying pressurized gas through the gas pipe 22 or by suction. 46 or a combination of these methods.

Kuviossa 5 esitetyssä suoritusmuodossa kuitupitoinen vesi syötetään syklonin 10 alapäähän sijoitettuun syöttöpäästä 12 syöttörakoon 14. Tässä suoritusmuodossa oleva suppeneva keskiö-kappale 29 antaa tilaa syötettävälle kaasulle. Keskiökappaleen keskeinen tehtävä on edesauttaa pyörreliikkeen muodostumista.In the embodiment shown in Figure 5, the fibrous water is fed from a feed end 12 located at the lower end of the cyclone 10 to a feed slot 14. In this embodiment, the tapered hub body 29 provides space for the gas to be fed. The central function of the central body is to promote the formation of a vortex motion.

Muuntamalla keskiökappaleen muotoa voidaan saada aikaan veden virtauksen kiihtymistä, mikä antaa tilaa kaasulle. Ei myöskään ole välttämätöntä, että flotaatiovyöhyke koskettaa keskiö-kappaletta 29, kuten kuviossa 5 on esitetty, vaan keskiö-kappale voi päättyä heti pyörteen alkamisen jälkeen.By changing the shape of the central body, an acceleration of the water flow can be achieved, which makes room for the gas. It is also not necessary for the flotation zone to contact the hub body 29, as shown in Figure 5, but the hub body may terminate immediately after the onset of the vortex.

Flotaatio jatkuu kunnes flotaatiovyöhykkeeseen 17 syötetty ilma on keskipakoisvoiman avulla saavuttanut vaahtopatsaan 20. Kuviossa 5 esitetyssä tapauksessa tämä tapahtuu ennen virtaa-van flotaatiovyöhykkeen saapumista vaahtoputkeen 13 asti, joten vaahtopatsaan 20 ja kirkastetun veden välille muodostuu rajapinta 23. Vaahdon poistoputki 13 toimii myös pyörteen stabilisaattorina, ja on riittävän stabilointipinnan aikaansaamiseksi valmistettu paksuseinämäiseksi.The flotation continues until the air supplied to the flotation zone 17 has reached the foam column 20 by centrifugal force. In the case shown in Fig. 5, this is made thick-walled to provide a sufficient stabilizing surface.

Rajapinnassa 23 saattaa tapahtua tiettyä sekoittumista, mikä voi palauttaa kuituja kirkastettuun veteen ja edelleen sen mukana kuituhäviöinä pois prosessista tai sekoittaa kirkastettua vettä talteenotettavaan vaahtopatsaaseen 20. Koska tämä alentaa laitteen tehokkuutta, pyritään käyttöparametrien asetuksilla tilanteeseen, jossa rajapinta 23 on mahdollisimman lyhyt. Kirkastettu vesi poistuu syklonista rengasmaisen raon 27 kautta poistoyhteeseen 28.There may be some mixing at the interface 23, which may return the fibers to the clarified water and further with it as fiber losses out of the process or mix the clarified water into the recoverable foam column 20. As this reduces the efficiency of the device, operating parameter settings aim for the interface 23 as short as possible. The clarified water exits the cyclone through the annular gap 27 to the outlet 28.

Vaikka edellisessä esityksessä yksinkertaisuuden vuoksi puhutaan syklonin ylä- ja alapäistä on alan ammattilaiselle selvää, että keksinnön mukaisen laitteen toiminta ei ole riippuvainen sen asennosta, vaan se voidaan asettaa esimerkiksi *. vaakasuoraan tai viistoon. Lisäksi on selvää, ettei sillä ole tl 13 91980 merkitystä, kumman päädyn suuntaan vaahto ja kirkastettu vesi poistetaan tai että kumman päädyn suunnasta kuitupitoinen vesi syötetään laitteeseen.Although the upper and lower ends of the cyclone are discussed in the previous description for the sake of simplicity, it will be clear to a person skilled in the art that the operation of the device according to the invention does not depend on its position, but can be set to *. horizontally or obliquely. Furthermore, it is clear that it is irrelevant that in the direction of which end the foam and the clarified water are removed or that the fibrous water is fed to the device from which direction.

Kuvioiden 6 ja 7 esittämässä suoritusmuodossa syklonin 10 sisälle asennetun roottorin 50 siivet 56 pitävät pyöriessään syklonin sisällä olevat kuitupitoisen veden, flotaatiovyöhyk-keen 17, vaahtopatsaan 20 ja kirkastetun veden tasaisessa pyörimisliikkeessä.In the embodiment shown in Figures 6 and 7, the blades 56 of the rotor 50 mounted inside the cyclone 10 keep the fibrous water, the flotation zone 17, the foam column 20 and the clarified water inside the cyclone in a constant rotational motion.

Poistettavan vaahdon sammutuksen tehostamiseksi suihkutetaan erillisessä vaahtoputken 13 pidennyksen muodostamassa vaahdon-sammutuslaitteessa 60 vettä, kaasua tai muuta fluidia ohivirtaavaan vaahtoon suuttimien 62 kautta/ joita suuttimia syötetään yhteellä 64. Veden käyttäminen on erityisen edullista, koska se laimentaa samalla suuren kuitupitoisuuden ansiosta stabiilia vaahtoa. Vaahdon s ammutusfluidina voidaan edullisesti käyttää paperikoneen kiertovettä, joka tällöin palautuu talteenotettujen kuitujen mukana kiertoon. Suuttimilla 62 aikusammutettu vaahto viedään edullisesti vielä toiseen vaahdonsammuttimeen, joka voi olla edellä kuvion 1 mukaisen suoritusmuodon yhteydessä kuvatun kaltainen.In order to increase the extinguishing of the foam to be removed, water, gas or other fluid is sprayed into the foam passing through the nozzles 62 / nozzles 62 in a separate foam extinguishing device 60 formed by the extension of the foam tube 13. The use of water is particularly advantageous because it dilutes the fiber. The circulating water of the paper machine can be advantageously used as the foam s-firing fluid, which then returns to the circulation together with the recovered fibers. The foam quenched by the nozzles 62 is preferably introduced into yet another foam extinguisher, which may be as described above in connection with the embodiment of Figure 1.

Kirkastetun veden pyörteen pyörimisenergia voidaan erikoisesti tässä, mutta myös muissa suoritusmuodossa ottaa talteen pumppausenergiana muotoilemalla poistoyhdettä 28 pumppukammion muotoiseksi jolloin roottorin siipiä voidaan käyttää pumpun j uoks upyöränä.In this, but also in other embodiments, the rotational energy of the clarified water vortex can be recovered as pumping energy by shaping the outlet connection 28 into the shape of a pump chamber, whereby the rotor blades can be used as a pump impeller.

Sykloniin 10 tuleva kuitupitoinen vesi jakautuu vaahtopatsaak-si 20 ja kirkastetuksi vedeksi suhteessa, jonka määrittelee lähinnä vaahtopatsaan 20 ominaisuudet, jotka määräytyvät syötetyn ilman määrän ja erotetun kuitumateriaalin määrän ja ominaisuuksien perusteella. Kun halutaan säätää kuitujen talteenotti -mesta poistuvan kirkastetun veden määrää tapahtuu tämä edullisesti palauttamalla osa vedenpoistoyhteeseen 28 tulevasta kirkastetusta vedestä palautusjohdon 66 kautta vaahdonpoisto- 14 91980 putkeen 13, jolloin palautusjohdosta 66 palautuva kirkastettu vesi edullisesti käytetään yhtenä tai useampana vaahdonsammu-tussuihkuna 63. Palautuvan veden määrä säädetään säätöventtii-Iillä 68 tai muulla tunnetulla tavalla.The fibrous water entering the cyclone 10 is divided into a foam column 20 and clarified water in a ratio determined mainly by the properties of the foam column 20, which are determined by the amount of air supplied and the amount and properties of the separated fibrous material. When it is desired to control the amount of clarified water leaving the fiber recovery, this is preferably done by returning some of the clarified water entering the dewatering connection 28 via the return line 66 to the defoaming pipe 1398080, the clarified water returning from the return line 66 preferably being used as one or more foam spray jets. is controlled by control valve 68 or other known means.

Paperikoneen hallinnan parantamiseksi tulee, kuten saman hakijan edellä mainitussa pantenttihakemuksessa FI 922285 on esitetty, nopeuttaa viiran läpi kulkeutuvan aineen palauttamista prosessiin eli paperikoneen perälaatikkoon mahdollisimman pal j on.In order to improve the control of the paper machine, as stated in the above-mentioned patent application FI 922285 of the same applicant, the return of the substance passing through the wire to the process, i.e. to the headbox of the paper machine, should be accelerated as much as possible.

Kuvio 8 esittää mainitun patenttihakemuksen esittämän järjestelmän mukaisen paperikoneen märän pään, johon on sijoitettu keksinnön mukaisen kuitujenerotuslaitteän 10, ja vaahdonsammut-timien 60, 30 yhdistelmä, josta yhdistelmästä käytetään tässä nimitystä kuitujentalteenottolaite 80.Figure 8 shows a wet end of a paper machine according to the system of said patent application, in which a fiber separation device 10 according to the invention and a foam extinguishers 60, 30 are placed, a combination of which is referred to herein as a fiber recovery device 80.

Paperimassan valmistuksesta 70 syötetään paperimassaa ja sen komponentteja massan syöttölinjan 72 kautta massan sekoitti -meen 74, jossa se laimennetaan siihen tuotavin kiertovesivir-tauksin, joita syöttävät formerin vedenpoistoyksikköihin yhteydessä olevat ilmanerotuspumput 86, jotka edullisesti ovat saman hakijan patenttihakemuksen FI 922283 mukaisia pumppuja.From the pulp production 70, the pulp and its components are fed via the pulp supply line 72 to the pulp mixer 74, where it is diluted by circulating water streams fed to the former dewatering units by air separation pumps 86, preferably pumps according to the same applicant's patent application FI 922283.

Sekoittimeen 74 johdetaan myös talteenottolaitteen 80 yhteestä k 44 sammutetusta vaahdosta saatu kuitususpensio. Systeemi suunnitellaan ja mitoitetaan siten, että massa laimennetaan sekoit-timessa 74 sopivaan sakeuteen keskipakoiserottimessa 75 seuraa-vaksi tapahtuvaa lajittelua varten, eli edullisesti alle 1,5% kuitupitoisuuteen. Keskipakoiserottin 75 on edullisesti saman hakijan patenttihakemuksen FI 922282 mukainen erotin, jossa on aktiivinen roottori ylläpitämässä pyörimisliikettä. Erotimessa syntyvä rejekti laimennetaan useammassa portaassa 89, joita jokaista porrasta syöttää ilmanerotuspumppu 86.A fiber suspension obtained from the combined foam 44 of the recovery device 80 is also fed to the mixer 74. The system is designed and dimensioned so that the pulp is diluted in a mixer 74 to a suitable consistency for subsequent sorting in a centrifugal separator 75, i.e., preferably to a fiber content of less than 1.5%. The centrifugal separator 75 is preferably a separator according to patent application FI 922282 of the same applicant, with an active rotor maintaining a rotational movement. The reject generated in the separator is diluted in several stages 89, which are fed from each stage by an air separation pump 86.

Keskipakoiserottimesta 75 puhdistettu massa viedään edelleen painesihtiin 79, jossa rejekti laimennetaan kiertovesivirtauk-The pulp purified from the centrifugal separator 75 is passed on to a pressure screen 79, where the reject is diluted with circulating water.

IIII

15 91980 sella 84, jota syöttää yksi tai useampi ilmanerotuspumppu 86. Sihti on edullisesti saman hakija patenttihakemuksen FI 922284 mukainen sihti. Sekä erottimelle 75 että painesihdille 79 on ominaista, että ne sisäistä rejektin laimennusta käyttäen suorittavat massan puhdistuksen ilman rejektivirtauksen takaisin kytkentää ja ilman useampia puhdistusportaita.15 91980 with 84 supplied by one or more air separation pumps 86. The sieve is preferably a sieve according to the same applicant patent application FI 922284. Both the separator 75 and the pressure screen 79 are characterized in that, using internal reject dilution, they perform pulp purification without reconnection of the reject flow and without multiple purification stages.

Painesihdistä 79 massa viedään perälaatikkoon 90, josta laimea massa virtaa liikkuvalle viiralle 92, jolla paperirainaa muodostetaan poistamalla kuitumateriaalista erottuva vesi viiran läpi. Viiran 92 alla on välineet viiran läpi kulkeutuneen veden johtamiseksi ilmanerotuspumppuihin 86.From the pressure screen 79, the pulp is fed to a headbox 90, from which the dilute pulp flows to a moving wire 92, by which a paper web is formed by removing water separating from the fibrous material through the wire. Beneath the wire 92 are means for directing water passing through the wire to the air separation pumps 86.

Viiran 92 läpi kulkevan veden mukana kulkeutuu osa perälaati-kosta 90 tulleesta kuitumateriaalista, jonka määrä riippuu vedenpoiston nopeudesta, kuitumateriaalin ominaisuuksista ja arkinmuodostuksen edistymisestä siten, että suurin kuitupitoisuus on lähinnä perälaatikkoa 90 poistetussa vedessä. Tämän jälkeen viiran läpi kulkevan veden kuitupitoisuus asteittain alenee, mutta se voi taas imusta johtuen kohota uudestaan vedenpoiston loppuvaiheessa imulaatikoilla 98 ja imutelalla 99. Imutelan 99 jälkeen rainasta on poistunut kaikki viiralla poistettava vesi.The water passing through the wire 92 carries some of the fibrous material from the headbox 90, the amount of which depends on the rate of dewatering, the properties of the fibrous material, and the progress of sheeting so that the maximum fiber content is closest to the headbox 90. Thereafter, the fiber content of the water passing through the wire gradually decreases, but may again rise again due to suction at the end of the dewatering with the suction boxes 98 and the suction roll 99. After the suction roll 99, all water removed by the wire is removed from the web.

Viiralta 92 poistuvan rainan kuiva-ainepitoisuus on suurempi kuin massanvalmistuksesta 70 syöttölinjan 72 kautta tulevan massan kuiva-ainepitoisuus, jolloin systeemiin syntyy vesi-ylimäärä, joka poistetaan liikavesilinjan 103 kautta. Poistettua vettä voidaan johtaa laimennusvesilinjan 104 kautta viira-kaivoon 71 ja poistovesilinjan 105 kautta uudestaan käytettäväksi massanvalmistuksessa 70 tai jätevedeksi. Jotta liikavesilinj aan 103 menevän veden alunperin sisältämät kuidut saataisiin mahdollisimman nopeasti palautetuiksi perälaatik-koon 90 erotetaan ne keksinnön esittämässä kuitujen talteen-ottolaitteessa 80 ja palautetaan sekoittimen 74 kautta edelleen perälaatikkoon 90.The dry matter content of the web leaving the wire 92 is higher than the dry matter content of the pulp coming from the pulp production 70 through the feed line 72, creating an excess of water in the system which is removed via the excess water line 103. The removed water can be passed through the dilution water line 104 to the wire well 71 and through the drain water line 105 for reuse in pulping 70 or wastewater. In order to return the fibers originally contained in the water entering the excess water line 103 to the headbox 90 as quickly as possible, they are separated in the fiber recovery device 80 of the invention and returned to the headbox 90 via a mixer 74.

16 9198016 91980

Paperikoneen toiminnan kannalta on tärkeää, että sen perä-laatikkoon 90 ohjataan määrältään tarkasti säädetty virtaus. Vesikiertojen muodostaessa suljetun systeemin, johon massa tulee ainoastaan massalinjasta 72 ja josta poistuu paperi-rainan 100 lisäksi ainoastaan kirkastettua vettä liikavesi-linjan 103 kautta, on prosessin tasapaino pidettävä yllä säätämällä liikavesilinjan 103 kautta poistuvan kirkastetun veden määrää. Tämä tapahtuu säätämällä kuvion 6 venttiilillä 66 ohitusputken 68 ja vaahtoputken 13 kautta sammutetusta vaahdosta erotetun kuitususpension mukana prosessiin palautuvan kirkastetun veden määrää.It is important for the operation of the paper machine that a precisely controlled amount of flow is directed to its tail box 90. When the water circuits form a closed system into which the pulp enters only from the pulp line 72 and from which only clarified water exits through the excess water line 103 in addition to the paper web 100, the process balance must be maintained by adjusting the amount of clarified water leaving through the excess water line 103. This is done by adjusting the amount of clarified water returned to the process with the fiber suspension separated from the foam quenched through the bypass tube 68 and the foam tube 13 by the valve 66 of Figure 6.

Prosessia suunniteltaessa kuitujenerotuslaitteeseen 10 kuitupitoista vettä syöttävät ilmanerotuspumput valitaan siten, että niiden tuottama kuitupitoisen veden määrä riittää kaikissa ajotitilanteissa riittävän poistovirtauksen ylläpitämiseksi liikavesilinjassa 103. Tällöin on myös edullista säätää viiran kautta poistuvien vesien kuituainepitoisuudet siten, että kuitujentalteenottolaitteeseen 80 viedään mahdollisimman vähän kuituja sisältävää vettä. Kuvion 8 esittämässä prosessissa viedään vaahdonsammutuslaitteeseen 60 ja vaahdonsammutus -laitteen 30 roottorin vaahdonsammutusvesisuihkuihin kuitupitoista vettä ilmanerotuspumpusta 86. Vaihtoehtoisesti tässä voidaan käyttää ohitusputken kirkastettua vettä, jolloin kuitenkin syklonin 10 läpivirtausta tulee vastaavasti lisätä.When designing the process, the air separation pumps supplying the fibrous water to the fibrous separation device 10 are selected so that the amount of fibrous water they produce is sufficient to maintain a sufficient effluent flow in the overhead line 103 in all driveway situations. In the process shown in Fig. 8, fibrous water from the air separation pump 86 is introduced into the foam quenching device 60 and the foam quenching water jets of the foam quenching device 30. Alternatively, clarified water in the bypass tube can be used here, but the flow through the cyclone 10 must be increased accordingly.

Edellä esitetyn perusteella onkin nähtävissä, että keksinnön mukaisen kuitujenerotuslaitteen avulla saadaan kiertovesissä olevat kuidut ja täyteaineet nopeasti ja tehokkaasti erotettua ja palautettua prosessiin, jolloin sen säätö nopeutuu ja hukkaantuvien kuitujen ja täyteaineiden määrä vähenee.Based on the above, it can be seen that with the aid of the fiber separation device according to the invention, the fibers and fillers in the circulating water can be quickly and efficiently separated and returned to the process, whereby its control is faster and the amount of lost fibers and fillers is reduced.

On myös huomattava, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, sillä edellä olevan esityksen perusteella alan ammattimies löytää helposti lisää vaihtoehtoisia suoritusmuotoja. Voidaan esimerkiksi ajatella, että vaipan kaasua ·, läpäisevä huokoinen osa korvataan lukuisalla joukolla hienojaIt should also be noted that the invention is not limited to the embodiments described above, as further alternative embodiments will be readily found by those skilled in the art from the foregoing description. It is conceivable, for example, that the porous part of the jacket · permeable to the gas · is replaced by a large number of fine

IIII

17 91980 suuttimia tai pillejä, jolloin sen ympärillä ei tarvita erillistä kaasutilaa. Lisäksi voidaan ajatella, ettei kaasutilaa tarvita siinä tapauksessa, että syklonissa käytetään riittävää alipainetta kaasun imemiseksi ympäröivästä ilmasta huokoisen osan läpi, jolloin syklonin rakennetta saadaan yksinkertaistettua.17 91980 nozzles or whistles, eliminating the need for a separate gas space around it. Furthermore, it is conceivable that a gas space is not required in the case where a sufficient vacuum is applied in the cyclone to suck the gas from the ambient air through the porous part, whereby the structure of the cyclone can be simplified.

Claims

91980

A method for separating fibers from fibrous water by a continuous flotation process, characterized in that - the fibrous water is vortexed inside a rotating body-shaped jacket, - fine gas is introduced into the vortex water, - the resulting fibrous foam is conveyed towards the center of the vortex, and the enriched foam column is stripped of fibrous foam, which is preferably passed to foam quenching.

A method according to claim 1, characterized in that the fibrous water is vortexed by feeding the water tangentially against the inner surface of the jacket at a high speed.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the fibrous water is vortexed by means of a rotor operating inside the jacket.

Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the finely divided gas is dispersed in the vortex-moving water on the inner surface of the jacket through the air-permeable part of the jacket.

Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the foam is fed to a foam extinguishing device for extinguishing the foam and recovering the resulting fiber suspension.

A method according to claim 5, characterized in that the air outlet of the foam extinguishing device is connected to a vacuum source in order to create a vacuum in the jacket. but to the foam column and fire extinguisher. Il 91980

Apparatus for separating fibers from fibrous water by flotation, the apparatus (10) comprising means for supplying fibrous water to the apparatus, means for introducing gas into the water to form fibrous foam and means for removing purified water and fibrous foam from the apparatus, characterized in that the apparatus (10) the rotating body-shaped jacket (15) and means (12) for vortexing the fibrous water on the inner surface of the rotating body-shaped jacket (15), and the means for introducing gas into the water comprise a gas permeable portion (18) of the jacket (15) for introducing fine gas into the turbulent water, and (13) for removing fibrous foam from the device are located in the region of a foam column formed in the middle of the jacket (15) and are preferably in communication with the foam extinguishing device (30; 60).

Device according to Claim 7, characterized in that the jacket (15) is substantially cylindrical or frustoconical and that the means for providing the vortex consists of a helical feed end (12) which increases the flow rate.

Device according to claim 8, characterized in that at the opposite end of the feed end (12) of the device (10) there is a vortex stabilizer (26), the stabilizer (26) and the jacket (15) defining an annular gap (27) to remove purified water from the device ( 10).

Device according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that the jacket (15) has a porous part (18) for supplying fine gas to the jacket and that the part (18) is surrounded by a gas space (19) with gas supply means (22).

Device according to one of the preceding claims 7 to 10, characterized in that a vortex-promoting central body (29) is provided at the same end as the device supply end (12) and that the wall of the vortex stabilization surface (13) of foam 91980 .

A claim according to any one of the preceding claims. . Device according to claim 10, characterized in that inside the device (10) there is a vane rotor (50) for rotating the water and the foam column.

Device according to one of the preceding claims 7 to 12, characterized in that the defoaming means (13) are connected to a defoaming device (30) having a substantially frustoconical foam extinguishing jacket (38) and a rotatable impeller rotor (32) and a fiber suspension at the wider end of the cone. discharge chamber (44).

Device according to Claim 13, characterized in that fluid spray devices (42) are provided between or in connection with the blades of the rotor (32) of the foam extinguishing device (30) in order to enhance the extinguishing of the foam.

Device according to one of the preceding claims 7 to 12, characterized in that the extension of the defoaming tube (13) forms a defoaming device (60) with liquid spray nozzles (62).

Use of an apparatus according to any one of the preceding claims 7 to 15 for recovering fibers from excess zero water generated in the paper machine cycle and for rapidly separating and returning the fibers to the fiber process. II 91980