FI93314B

FI93314B - Kaasunerotussäiliö

Info

Publication number: FI93314B
Application number: FI914871A
Authority: FI
Inventors: Pentti Vikioe; Kari Kapanen; Seppo Lukkarinen; Jouni Parviainen
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1994-12-15
Also published as: FR2682610A1; SE9202995D0; FR2682610B1; FI914871A0; FI93314C; SE9202995L; JP2735443B2; DE4234522A1; FI914871A; SE510249C2; US5308384A; DE4234522C2; JPH0671109A

Description

93314

Kaasunerotussäiliö

Esillä olevan keksinnön kohteena on paperi- ja selluloosate-5 ollisuudessa käytetty kaasunerotussäiliö. Erityisesti keksinnön kohteena mainitun kaasunerotussäiliön nestepinnan vakioimiseksi käytetyn ylijuoksukynnykseen ja päämassavir-tauksen poistoyhteeseen kohdistuva parannus.

10 Mainitut kaasunerotussäiliöt tunnetaan parhaiten alan asiantuntijapiireissä tavaramerkin DECULATOR (Ahlström C&V Inc.) perusteella. Nimensä mukaan säiliöiden tehtävänä on poistaa kaasu kuitususpensiosta. Samalla säiliöt erottavat myös muita kevyitä epäpuhtauksia, jotka muutoin haittai-15 sivat paperinvalmistusta. Kaasunerotussäiliöt ovat suurikokoisia säiliöitä, johon paperikoneelle syötettävä kuitusus-pensio johdetaan laimeana seoksena. Säiliön toiminta-ajatuksena on kiehuttaa kuitususpensio alipaineessa ja näin erottaa kaasu ns. kaasutilaan ja pois säiliöstä ja 20 antaa muiden kevyiden epäpuhtauksien erottua kevyempinä säiliössä olevalle nestepinnalle. Paperikoneelle johdettava suspensio puolestaan otetaan säiliön pohjassa olevan aukon kautta, jolloin ajatuksena luonnollisesti on poistaa säiliöstä mahdollisimman kaasuvapaata suspensiota. Säiliön 25 kaasunerotuskyvyn maksimoimiseksi säiliöön pumpataan alipaine tyhjöpumpulla, jolloin kaasu poistuu säiliöstä tyhjöpumpun kautta. Edelleen kaasun erotuskykyä tehostetaan syöttämällä neste suihkuputkien kautta säiliön nestepinnan yläpuolelle, jolloin nesteessä mahdollisesti kuplina oleva 30 kaasu erottuu jo ennenkuin neste joutuu itse säiliössä olevan nesteen kanssa yhteyteen. Paitsi nestepinnan korkeuden vakioimiseen käytetään ylijuoksua säiliön nestepinnalle kerääntyneiden kevyiden epäpuhtauksien (muovit yms.) poistoon, jotta ne eivät pääsisi paperikoneelle. Kevyet 35 epäpuhtaudet virtaavat kynnyksen yli poistoon ja jatkokäsit- 2 93314 telyyn, jossa ne pyritään erottamaan suspensiosta ja suspensio palauttamaan uudelleen kiertoon, FI patentti 81397.

5 Tähän saakka mainittu ylijuoksukynnys on sijoitettu yleensä säiliön toiseen päätyosaan ja paperikoneelle johdettavan suspension poistoyhde suunnilleen säiliön keskivaiheille vrt. US 3,206,917, US Re. 29,472, FI 47 795 ja FI 70 945 tai ylijuoksukynnyksen läheisyyteen vrt. US 4,419,109. 10 Kuitenkin jo kauan on tiedetty ongelmaksi se, että paperikoneelle poistettava kaasuvapaa suspensio pyrkii nesteille ominaiseen tapaan synnyttämään pyörteilyä ja siitä johtuvaa painevaihtelua poistoaukon läheisyyteen ja sen kohdalle johtuen virtauksen suunnanmuutoksesta vaakasuuntaisesta 15 säiliövirtauksesta alaspäin lähteväksi poistovirtaukseksi. Suorittamissamme kokeissa havaittiin, että pyörteily alkaa suspension pinnasta, jolloin ollessaan riittävän voimakas pyörre synnyttää poistettavaan suspensioon painesykettä tai ottaa virtauksen pinnalta mukaansa vähintäänkin sellais-20 ta suspensiota, johon on rikastunut kevyitä epäpuhtauksia poistuakseen ylijuoksuvirtaukseen. Paitsi mahdollisen pyör-teilyn synnyttävän painevaihtelun paperikoneelle lähtevässä virtauksessa pyörteily synnyttää vaihtelua yläjuoksuna poistuvaan virtaukseen, joka palautetaan käsittelyn jälkeen 25 kiertoon. Em. virtauksen vaihtelu synnyttää epästabiilisuutta.

Entuudestaan tiedetään, että paperikoneen paperin rainaus-prosessi on erittäin herkkä erilaisille värähtelyille, 30 jotka aiheutuvat nesteen virtauksesta, nesteen pyörteilystä, aaltoilusta jne.

Mainittujen epäkohtien poistamiseksi on kehitetty keksinnön mukainen parannus kaasunerotussäiliöön, jossa ylijuoksukyn-35 nyksen ja kaasuvapaan suspension poistokanavan keskinäinen asema on optimoitu niin, että haitallista pyörrettä ei it 3 93314 pääse syntymään, jolloin paperikoneelle johdettavan suspension laatu ja prosessin tasaisuus paranee, eikä myöskään itse lopputuotteessa eli paperissa ole kaasunerotuslaitteen toimintahäiriöistä johtuvia laatuongelmia. Samalla on 5 havaittu, että itse säiliöön nesteen liikkeestä johtuvat värähtelyt pienenevät oleellisesti verrattuna tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin.

Keksinnön mukaiselle kaasunerotussäiliölle on mm. tunnus-10 merkillistä, että ylijuoksukynnyksen muodostava väliseinä on sijoitettu olennaisesti kaasuvapaan väliaineen poistoyh-teen takareunan tasalle.

Muut keksinnön mukaiselle kaasunerotussäiliölle ominaiset 15 piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

Seuraavassa keksinnön mukaista kaasunerotuslaitetta selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista 20 kuvio 1 esittää erään tekniikan tason mukaisen laiteratkaisun, kuvio 2 esittää erään toisen ja kolmannen tekniikan tason mukaisen laiteratkaisun, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen kaasunerotuslaitteen 25 kaavamaisena sivuttaisleikkauksena, kuvio 4 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista ylijuoksukynnystä, kuvio 5 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaista ylijuoksukynnystä, 30 kuvio 6 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaista ylijuoksukynnystä, kuvio 7 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön neljännen edullisen suoritusmuodon mukaista ylijuoksukynnystä, kuvio 8 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön viidennen 35 edullisen suoritusmuodon mukaista ylijuoksukynnystä, 9331 4 4 kuvio 9 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön kuudennen edullisen suoritusmuodon mukaista ylijuoksukynnystä, ja kuvio 10 esittää vielä erään keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisen ylijuoksukynnyksen.

5

Kuvion 1 mukaisesti koostuu tavanomainen tekniikan tason (esim. US patentti 3,206,917) mukainen kaasunerotussäiliö 10 käsiteltävän suspension tuloputkesta 12, syöttöputkista 14, kaasuvapaan suspension poistoyhteestä 16, kaasunpoisto-10 yhteestä/alipaineyh teestä 18, yli juoksukynnyksen K muodostavasta levystä 20 ja pintavirtauksen poistoyhteestä 22. Säiliössä olevalla suspensiolla on ensimmäinen pinta 24 säiliön kaasunerotusosalla 26 ja toinen pinta 28 pinta-virtauksen poisto-osalla 30. Kuvion mukaisessa ratkaisussa 15 poistoyhde 16 kaasuvapaalle suspensiolle on järjestetty säiliön 10 pohjaan kaasunerotusosan 26 keskivaiheille. Ylijuoksukynnys 20 muodostuu levystä, joka on järjestetty viistoon asentoon, ts. levy on kallistettu ylijuoksuvirtauk-sen suuntaan, säiliön toiseen päähän niin, että kaasunero-20 tusosa 26 muodostuu mahdollisimman suureksi suhteessa säiliön koko tilavuuteen. Siten poistoyhde ja ylijuoksukynnys on sijoitettu sattumanvaraisesti toistensa suhteen, toisin sanoen ilman mitään yhteyttä toisiinsa.

25 Kuviossa 2 esitetään vielä tavanomaisempi tekniikan tason mukainen (US Re. 29,472, FI 47 795 ja FI 70 945) ratkaisu, jossa ylijuoksukynnys 20' on aivan pystysuora levy tai kynnyksen 20' ' yläreunaan on järjestetty taite ylivirtaavan nesteen virtaussuuntaan. Taitteen tarkoitus on joko sama 30 kuin edellisessä suoritusmuodossa tai sitten sen tarkoitus on pelkästään antaa jäykkyyttä levylle. Myös näissä ratkaisuissa kaasuvapaan suspension poistoyhde 16 on sijoitettu kaasunerotusosan keskivaiheille ilman mitään yhteyttä kynnykseen 201, 20''.

35

II

9331 4 5

Kuviossa 3 esitetään keksinnön mukainen kaasunerotussäiliö 100, jonka olennaisimmat osat vastaavat kuviossa 1 esitettyjä osia siten, että kuvion 1 viitenumeron eteen on lisätty numero 1, ja kuvioissa 4-9 ylijuoksukynnyksen muodostavaan 5 levyyn liittyen vielä sen kuvion numero, jonka yhteydessä levy on esitelty (esim. levy 1204 ylijuoksukynnys kuviossa 4). Olennaista keksinnön mukaiselle kaasunerotussäiliölle on, että ylijuoksukynnyksen 120 tai tarkemmin sanoen sen muodostava levy 120 ja kaasuvapaan suspension poistoyhde 10 116 on järjestetty lähekkäin siten, että ylijuoksukynnys 120 sijoittuu olennaisesti yhteen 116 takareunan tasalle. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että levyn ja yhteen välille ei muodostu merkittävää kynnystä, jona voidaan jo pitää noin 50 - 200 mm etäisyyttä, riippuen luonnollisesti 15 itse säiliön mittasuhteista. Toisin sanoen kaasuvapaan suspension virtaus kaasunerotusosalta 126 pyritään ohjaamaan levyä 120 pitkin suoraan poistoyhteeseen 116.

Kuvion 4 mukaisessa suoritusmuodossa ylijuoksukynnyksen K 20 määrittävä levy 1204 on kiinnitetty säiliön pohjaan 132 olennaisesti poistoyhteen 116 takareunan tasalle. Olennaista levylle 1204 on lisäksi, että se on kallistettu kynnyksen K yli tapahtuvaa virtausta vastaan niin, että levy 1204 suuntaa virtauksen yhteeseen 116.

25

Kuvion 5 mukaisessa suoritusmuodossa levy 1205 on kiinnitetty kuvion 4 suoritusmuodon tavoin, mutta levy 1205 itsessään poikkeaa kuvion 4 mukaisesta levystä. Levyn 1205 säiliön pohjaan 132 kiinnitetty alaosa 1205' on olennaisesti koh-30 tisuora säiliön pohjaa vastaan ja levyn yläosa 1205'' puolestaan taivutettu kynnyksen K yli tapahtuvaa virtausta vastaan niin, että levy 1205 suuntaa virtauksen yhteeseen 116. Toisaalta voidaan sanoa, että levyn alaosan 1205' suunta on olennaisesti sama kuin poistoyhteen 116 suunta. 35 Toisin sanoen, jos jostakin syystä poistoyhde on järjestetty johonkin kulma-asemaan säiliön pohjan suhteen, asetetaan 9331 4 6 levy 1205 niin, että olennaista virtaussuunnan muutosta ei tule virtauksen siirtyessä levyltä 1205 yhteeseen 116.

Kuviossa 6 levy 1206 on kiinnitetty edelleen kuvion 4 5 suoritusmuodon tavoin, mutta levy 1206 itsessään poikkeaa kuvioiden 4 ja 5 mukaisista levyistä. Levy 1206 on kaareva edullisesti horisontaalisen akselin suhteen niin, että ylijuoksukynnys ojentuu kynnyksen K yli tapahtuvaa virtausta vastaan niin, että levy 1206 suuntaa virtauksen juoheasti 10 yhteeseen 116.

Kuvioissa 7, 8 ja 9 esitetään kuvioita 4-6 vastaavat ylijuoksukynnyksen K käsittävät levyrakenteet 1204, 1205 ja 1206, mutta poistoyhteen 116 etureunaan on tehty laajen-15 nus/viiste 128 tai kaareva laajennus 130 (kuvio 9), jonka tarkoitus on helpottaa virtausta yhteeseen 116.

Kuviossa 10 esitetään vielä keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen kaasunerotussäiliö 110 leikattuna 20 vaakasuoran akselin suunnassa. Säiliöstä on esitetty kuviossa 10 vain kaikkein olennaisimmat osat eli pintavirtauksen poistoyhde122, poistoyhde 116 ja ylivirtauskynnyksen muodostava levy 120, joka kuvion suoritusmuodossa on kovera suspension virtaussuunnasta katsoen, toisin sanoen levy on 25 kaareva pystysuorassa tasossa olevan akselin suhteen. Levy 120 voi olla myös sivusuunnasta katsoen kaareva ts. ho-risonaalisessa tasossa olevan akselin suhteen, jolloin päästään ideaaliseen tilanteeseen eli siihen, että levy 120 muodostuu pallopinnasta. Parhaimmillaan levyn luonnolli-30 sesti tulisi seurata muodoltaan poistoaukon reunoja, tai kääntäen poistoaukko tulisi muotoilla levyn kaarevuutta vastaavaksi niin, että levyä pitkin tuleva virtaus ei huomaa mitään siirtyessään levyltä poistoyhteeseen. Käytännössä tällainen rakenne johtaisi erittäin kalliisiin 35 ratkaisuihin, joista ei kuitenkaan olisi saatavissa enää

II

9331 4 7 oleellista parannusta keksintömme rakenteellisesti yksinkertaisempiin ratkaisuihin verrattuna.

Sekä kehittämämme teorian että suorittamiemme kokeiden 5 perusteella lähinnä optimaalista levyn muotoa on kuviossa 10 esitetyn kaltainen levy, joka on osa pallopintaa tai muutoin koostuu moniulotteisesta kaarevasta pinnasta, joka juohevasti ohjaa virtauksen poistoyhteeseen. Levyn kaare-vuussäteen, mikäli kaarevaa levyä käytetään, tulisi mielel-10 lään olla mahdollisimman suuri. Vertailun vuoksi mainittakoon ns. 3D-käyrä, joita käytetään paperikoneen lyhyessä kierrossa. Siellä käytettävien putkien ohjeellinen taivutus-säde on 3 kertaa putken halkaisija, millä varmistetaan, että virtaus putkessa, tai keksintömme kyseessä ollen 15 virtaus levyä pitkin, etenee mahdollisimman laminaarisesti. Kuitenkin kokeemme osoittivat, että riittävään virtauksen tasaisuuteen päästään, jos kaarevan levyn taivutussäde tai tasomaisista osista koostuvan levyn pintaa sivuamaan piirretyn ympyrän säde on luokkaa 1-2 kertaa poistoyhteen 20 halkaisija.

Kuitenkin on syytä huomata, että suurimman parannuksen suhteessa tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin tuo ylijuoksukynnyksen muodostavan levyn eli ns. väliseinän 25 sijoittaminen olennaisesti kaasuvapaan suspension poistoyhteen takareunan tasalle. Tästä eteenpäin tehdyt kaikki parannukset edelleen optimoivat kaasuvapaan väliaineen poistovirtausta ja ylijuoksuvirtausta, mutta tuovat suhteessa pienemmän parannuksen kuin väliseinän sijoitus.

30

Kuten edellä esitetyistä suoritusmuodoista voidaan nähdä, on pystytty kehittämään tekniikan tason mukaisista laitteista selvästi poikkeava kaasunerotussäiliö, josta edellä on esitetty vain muutamia erilaisia suoritusmuotoja, joilla 35 ei suinkaan ole tarkoitus rajata keksinnön laajuutta ja suojapiiriä siitä, mikä on esitetty oheisissa patenttivaati- 9331 4 8 mukeissa, jotka yksin määrittelevät keksinnön kattavuuden. Siten, vaikka kuvatuissa suoritusmuodoissa on esitetty ylijuoksukynnyksen määrittelevän levyn olevan aina joko kohtisuorassa säiliön pohjaa vastaan tai siitä ylijuoksuvir-5 tausta vastaan kallistettu, voi levy joissakin tapauksissa joltakin osaltaan olla myös vastakkaiseen suuntaan kallistettu, mutta kuitenkin niin, että levyn yläreuna eli ylijuoksukynnys on aina suunnattu kohti virtausta. Myös kaasuvapaan suspension poistoyhteen suunta voi olla kuviois-10 sa esitetystä poikkeava, mikä saattaa aiheuttaa luonnollisesti myös muutoksia levyn suuntaan tai asemaan.

li

Claims

9331 4 9

1. Kaasunerotussäiliö, joka koostuu itse säiliöstä, sen sisälle järjestetystä ylijuoksukynnyksen K muodosta- 5 vasta väliseinästä ja säiliön vaippaan järjestetyistä yhteistä syötettävälle väliaineelle, kaasuvapaalle väliaineelle, erotetulle kaasulle ja ylijuoksukynnyksen avulla erotetulle väliaineelle, tunnettu siitä, että väliseinä (120, 1204, 1205, 1206) on sijoitettu olennaisesti kaasu- 10 vapaan väliaineen poistoyhteen (116) väliaineen virtaus- suuntaan nähden takareunan tasalle siten, että väliseinän (120, 1204, 1205, 1206) ja yhteen (116) välille ei muodostu merkittävää kynnystä, joka kynnys säiliön mittasuhteista riippuen käytännössä tarkoittaa n. 50 - 200 15 mm:n matkaa ja että väliseinä (120, 1204, 1205, 1206) on oleellisesti kohtisuoraan virtaussuunta'i.n nähden tai ainakin osittain kallistettu virtaussuuntaa vastaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunerotussäi- 20 liö, tunnettu siitä, että väliseinän (120, 1204, 1205, 1206) yläreuna ts. ylijuoksukynnys K on suunnattu virtausta vastaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunerotussäi- 25 liö, tunnettu siitä, että väliseinä (120, 1204, 1205, 1206) on sijoitettu poistoyhteen (116) takareunan tasalle.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunerotussäiliö, tunnettu siitä, että väliseinä (120, 1204, 1205, 30 1206) on kaareva.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunerotussäi liö, tunnettu siitä, että väliseinä (1205) koostuu kahdesta osasta (120', 120"), jotka on asetettu kulma-asemaan 35 toistensa suhteen. 93314 10

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen kaasunero- tussäiliö, tunnettu siitä, että väliseinä (120, 1204, 1205, 1206) on asetettu alareunastaan kohtisuoraan säiliön (110) pohjaa (132) vastaan. 5

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kaasunerotussäi- liö, tunnettu siitä, että väliseinä (120, 1204, 1205, 1206) on kaareva horisontaalisessa tasossa sijaitsevan akselin suhteen. 10

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunerotussäi- liö, tunnettu siitä, että väliseinä (120, 1204, 1205, 1206) on kaareva vertikaalisessa tasossa sijaitsevan akselin suhteen. 15

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunerotussäi- liö, tunnettu siitä, että kaarevan väliseinän (120, 1206) kaarevuussäde tai tasomaisista osista koostuvaa väliseinää (1205) sivuamaan piirretyn ympyrän kaarevuussäde on vähin- 20 tään poistoyhteen (116) halkaisijan suuruinen.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunerotussäi- liö, tunnettu siitä, että poistoaukon (116) etureuna on varustettu viisteellä (128) tai pyöristyksellä (130). 25 II 93314 11