FI99150C - Vaahdotuskone jätepaperisulpun siistaamiseksi - Google Patents

Description

. 99150

Vaahdotuskone jätepaperisulpun siistaamiseksi Tämä keksintö kohdistuu vaahdotussiistauskoneeseen, jossa jätepapereissa oleva painoväri ja öljypihka sidotaan 5 kupliin, ja mainittua vaahdotuskonetta käytetään jätepape rin talteenottolaitoksessa jätepaperien kuiduttamiseen ja puhdistamiseen paperinvalmistuksen raaka-aineiksi.

Jätepaperien siistausmenetelmät jaetaan yleensä vaahdotusmenetelmään, pesumenetelmään ja niiden yhdis-10 telmään.

Vaahdotusmenetelmässä ilmaa sekoitetaan jätepaperi-sulppun, joka on saatu kuiduttamalla jätepapereita ja lisäämällä niihin kemikaaleja, ja syntyvät ilmakuplat adsorboivat vapaat painovärihiukkaset. Senjälkeen kun painovä- 15 rihiukkasilla kuormitetut ilmakuplat nousevat nesteen pin taan, painovärihiukkaset erotetaan ja poistetaan. Toisaalta taas pesumenetelmässä pakotetaan suuri määrä vettä virtaamaan sillä tavoin, että vapaat painovärihiukkaset poistuvat .

20 Jotta päästäisiin tyydyttäviin tuloksiin pesumene telmällä ja estettäisiin saannon aleneminen ja jätevesi-järjestelmän kuormituksen kasvu, on useimmiten käytetty vaahdotusmenetelmän ja pesumenetelmän yhdistelmää. Jos vaahdotusmenetelmää vahvistetaan, voidaan pesumenetelmä 25 eliminoida tai sen käyttö voidaan minimoida.

• · ::: vaahdotusmenetelmässä jätepaperisulpun vapaat pai- *·* " novärihiukkaset adsorboidaan kupliin ja ne nousevat pin taan, josta painovärihiukkaset erotetaan ja poistetaan t · : ·* nesteestä. Mitä pienempiä ovat kuplien halkaisijat, sitä • · · V :30 helpommin hienot painovärihiukkaset kiinnittyvät niiden pintaan. Siksi vaahdotusmenetelmän tehokkaan toteuttamisen • · .···. kannalta on tärkeää, että kuplien kokonaispinta-ala on suuri, että kuplat ovat tasaisesti jakautuneet jätepaperi-sulppuun, ja että se viipymisaika, jonka kuplat pysyvät ' 35 sulpun seassa, on entistä pitempi. Kun sama määrä ilmaa 99150 2 sekoitetaan sulppuun, niin mitä hienompia kuplat ovat, sitä suuremmaksi tulee kuplien kokonaispinta-ala ja sitä hitaammin kuplat vaahtoutuvat. Käsittelyä vaahdotusmene-telmällä arvioidaan siis sen mukaan, kuinka tasaisesti 5 suurehko määrä hienoja ilmakuplia sekoittuu sulppuun ja kuinka tehokkaasti ne poistuvat vaahtona nesteestä.

Aiemmin painovärillä oli heikko kiinnittyvyys pape-rikuituihin ja se oli suhteellisen helposti erotettavissa. Siistatun massan laatuvaatimus ei ollut niin korkea. Tästä 10 syystä aiemmat vaahdotuskoneet saattoivat päästä tyydyttä viin tuloksiin suhteellisen pienellä ilmamäärällä ja lyhyemmällä kuplien viipymisajalla.

Viime aikoina on ilmennyt monia ongelmia, joita tuskin voidaan ratkaista aiemmalla siistaustekniikalla 15 vanhoja vaahdotusmenetelmiä käyttäen. Ensiksikin painovä rin kiinnityslujuus on kasvanut painotekniikan edistysten myötä, kuten esimerkiksi käytettäessä offset-menetelmää sanomalehtiä painettaessa, jolloin painovärin erottamiseen tarvitaan mekaanista voimaa, mikä johtaa siihen, että ero-20 tetut painovärihiukkaset ovat halkaisijaltaan hienompia.

Toiseksi jätepaperien käyttöaste on kasvanut, koska luon-

* I

; nonvarat ovat vähentyneet maailmanlaajuisesti. Kolmanneksi painatukseen käytettävän paperin laatuvaatimukset ovat ko honneet visuaalisen loistokkuuden ja painettujen paperien 25 lisääntyneiden värivaatimusten vuoksi. Neljänneksi tiuk- • · **| koja säädöksiä on kohdistettu paperinvalmistusprosesseista • · * ’·' " poistettavaan jäteveteen.

Kun pesumenetelmän toiminta itsessään tehostuu, ei • · • *·· jätevesi voi tyydyttää tiukkoja säädöksiä. Siksi alan asi- • « 4 V *30 antuntijoiden keskuudessa yleinen käsitys on, että tehok- kaan vaahdotusmenetelmän valitseminen on paras lähestymis- • t tapa yllä kuvattujen ongelmien voittamiseksi. Näinollen useita tehokkaita vaahdotuskoneita on suunniteltu ja esi-telty.

3 . 99150

Viimeaikainen suunta vaahdotusmenetelmässä on sellainen, että kennotilavuutta kasvatetaan ja viipymisaikaa pidennetään, jotta näin lisättäisiin kuplien mahdollisuutta päästä kosketuksiin painovärihiukkasten kanssa. Ilma-5 kuplat tehdään hienommiksi ja niitä sekoitetaan suuri mää rä jätepaperisulppuun suuren vaahtomäärän aikaansaamiseksi ja poistamiseksi. Tällaiseen pyrkimykseen vaikuttavat ei ainoastaan mekaaniset parannukset vaan myös parannukset siistausaineissa (pinta-aktiiviset aineet).

10 Alla esitetty taulukko 1 kuvaa mekaanisen suoritus kyvyn vertailua aiemman vaahdotuskoneen ja uuden vaah-dotuskoneen välillä.

TAULUKKO 1 15 _entinen kone_uusi kone ilmatilavuus (g/1)* 1 - 3 4 - 8 kennolukumäärä/ 20 100 tn sulppua/pv 6-20 3 - 6 '· ': kennotilavuus (m3)/ 100 tn sulppua/pv 70 - 120 150 - 200 25 kennotilavuus (m3) 5 - 20 20 - 50 • · • · · pääasiallinen • · · viipymisaika** (min) 10 - 15 20 - 30 • · • ♦ *... 30 teholähdeyksikkö 20 - 40 40 - 60 • * **[ 4 (kWh/tn sulppua) • · · • · « * * • · -***· vaaleuden kasvu (Hunter) 3 - 4 6-10 99150 4

Huomautuksia: g/1: kokonaisilmatilavuus (gm3/min)/käsiteltävän nesteen kokonaismäärä (lm3/min) viipymisaika ensimmäisessä vaahdotuskoneessa. Primaari-5 rejektille suoritetaan sekundaarinen käsittely ja sekun daarinen aksepti palautetaan primaariin sisäänsyöttöauk-koon.

Kuvio 1 antaa esimerkin aiemman tyyppisistä pystysuorista sylinterimäisistä kennovaahdotuskoneista, jossa 10 esimerkissä viitenumero a tarkoittaa ilman sisääntuloauk- koa, b sulpun sisääntuloaukkoa, c sulpun poistoaukkoa, d kennoa, e vaahdon ulostyöntämiseen tarkoitettua ilma-aukkoa, f vaahtopuhallinta ja g vaahdon poistoaukkoa. Kuten on esitetty, on kaksi rakenteeltaan olennaisesti 15 identtistä kennoa pinottu päällekkäin. Ilma sekoitetaan sulppuun ejektorivaikutuksella sulpun sisääntuloaukon kohdalla. Neste pannaan virtaamaan tangentiaalisuunnassa kennoon sisään ja se pyörteilee kennon akselin ympäri ilman ollessa sekoittuneena nesteeseen. Kennossa ilma nousee 20 pintaan kuplina muodostaen vaahtoa. Sulppu poistetaan ken- non akselin läheltä poistoaukkojen c kautta. Vaahto pakotetaan virtaamaan vaahdon poistoaukon g kohdalla olevaan (esittämättä jätettyyn) aukkoon kennon sivuseinässä lähellä nestepintaa olevasta aukosta e puhallettavalla ilmalla 25 ja poistetaan sitten poistoaukon g kautta ulkopuolelle.

”· Vaahtoa työntävä ilma pannaan kiertämään vaahtopuhaltimel- 1 la f.

Tämäntyyppisessä vaahdotuskoneessa imetyn ilman • t • *· määrää ei voida kasvattaa, koska ilma imetään ejektori- • < · :30 vaikutuksella. Vaikkakin ilma sekoitetaan mukaan paineena- ;·]·. laisena, on tulos pelkästään se, että suurempihalkaisi- • · *..I jäisten tehottomien kuplien määrä kasvaa. Lisäksi on vai- • · keaa parhaalla mahdollisella tavalla säätää pyörteilevän nesteen nopeutta; jos nesteen nopeus on liian alhainen, 35 voivat sulppurejektit kasvaa; jos pyörteilynopeus on liian 5 . 99150 suuri, hienot ilmakuplat, joiden kellumiskyky on vähäisempi, eivät kenties kykene menemään poikki pyörteilevän virtauksen noustakseen pintaan, mikä epäedullisesti johtaa epätyydyttävään vaahdon erottumiseen sulppuvirtauksesta.

5 Kuvio 2 kuvaa, toisena esimerkkinä aiemmantyyp- pisistä koneista, laatikko-kenno-vaahdotuskoneen, jossa viitenumero h tarkoittaa ilman sisääntuloaukkoa, i sulpun sisääntuloaukkoa, j laatikon tapaista kennoa, k kiekon muotoista puhallinta, jossa on useita siipiä, m sulpun 10 poistoaukkoa ja n vaahdon poistoaukkoa. Tämäntapaista vaahdotuskonetta nimitetään tavallisesti "Denver" koneeksi. Sulppu tuodaan puhaltimen k keskelle, kun sensijaan ilma imeytyy sisään itsestään. Ilman kanssa sekoittunut neste leviää kennon pohjapintaa pitkin puhaltimen k kes-15 kipakoisvoiman vaikutuksesta ja nousee kennon sivuseinää pitkin. Nesteen pinnassa ilmakuplat erottuvat vaahtona sulpusta. Erotettu neste virtaa alas keskiosaa ja kiertää. Osa nesteestä poistetaan poistoaukon m kautta, kun taas vaahto poistetaan poistoaukon n kautta.

20 Tällaisessa laatikko-kenno-vaahdotuskoneessa täytyy puhallinta k pyörittää nopeasti hienojen ilmakuplien saamiseksi; mutta jos nopeus on liian suuri, voi nesteen kierto muuttua väkivaltaiseksi, mikä haitallisesti johtaa kelluvan vaahdon pyörteilemiseen takaisin sulpun sekaan.

25 Tämäntyyppisissä ylläkuvatuissa vaahdotuskoneissa on se huono puoli, että hienojen ilmakuplien tuottamiseen • * · ·* ' tarvittavan ilman määrää ei voida kasvattaa, koska koneet ovat ilman sisäänimeytymistyyppiä. Vaikkakin ilma pakotet- * · ·, "·· täisiin koneeseen, vain tehottoman ilman määrä kasvaisi • · · :30 eikä tyydyttävään tulokseen päästäisi. Lisäksi ilman ja ··.·, nesteen riittämättömän sekoittuvuuden ja erottumisen seu- Ψ * rauksena kennot täytyy pinota vaiheittain sarjaan, mikä johtaa monimutkaiseen laitekokonaisuuteen.

Sitävastoin viimeaikoina kehitetyissä vaahdotus- ’:";3 5 koneissa roottorin suuri pyörimisnopeus kohdistaa il- 99150 6 makupliin suuret leikkausvoimat, jotka sitten muutetaan suuremmassa määrin hienoiksi ilmakupliksi, jotka sekoittuvat sulppuun. Sekoitusta tehostetaan ilmakuplien hajottamiseksi tyydyttävällä tavalla nesteeseen ja ilmakuplien 5 nesteessä viipymisajan kasvattamiseksi, jotta näin lisät täisiin väriainehiukkasten mahdollisuuksia päästä kosketuksiin nesteen kanssa. Kennon kapasiteetti on suuri, jotta saataisiin riittävä aikaväli ilmakuplien kellumisen ja kokoamisen mahdollistamiseksi. Nämä ovat viime aikoina 10 kehitettyjen vaahdotuskoneiden ominaisuuksia.

Kuviot 3 ja 4 kuvaavat pyörivän diffuusiotyyppisen vaahdotuskoneen esimerkkinä aivan viime aikoina kehitetyistä koneista (japanilainen patenttihakemus, hakemus-julkaisu 245 390/1986), jossa viitenumero 51 tarkoittaa 15 pystysylinterin tapaista kennoa, 52, 53 ja 54 väliseiniä, 56 pyöriviä diffuusioputkia, 57 pyörimisakselia, 59 ilman sisääntuloaukkoa, 59 nesteen pintaa, 60 sulpun sisäänsyöt-töaukkoa, 61 sulpun poistoaukkoa, 62 pyörivää vaahdon ko-koamisterää ja 63 vaahtokourua.

20 Sulppu virtaa sisäänsyöttöaukon 60 kautta kennoon 51 ja virtaa toistuvasti ylös-alas siksakreittiä välisei-nien 52, 52 ja 54 välissä ja poistetaan sitten poistoaukon » i i ;·, 61 kautta. Ilma virtaa sisääntuloaukon 58 kautta diffuu- sioputkeen 56, joka pyörii suurella nopeudella, ja virtaa 25 sulpun sekaan 20 - 40 mm:n läpimittaisten tuuletusaukkojen * « 1*1 kautta, jotka on puhkaistu putkessa 56 olevien pienten « » « -* * ulkonemien 64 läpi. Nesteen ja diffuusioputken 56 pinnan välisen nopeuseron vuoksi kohdistuu ilmaan voimakkaita « · • '·· leikkausvoimia ja se muuttuu hienoiksi ilmakupliksi, jotka 30 leviävät nesteeseen. Pyörähdysvoima sekoittaa sulppua voi- ··]·, makkaasti. Nesteessä olevat ilmakuplat nousevat nesteen pinnalle 56 muodostaen vaahtoa, jonka kaapimisterä 62 ke- » 9 rää kouruun 63 ja poistaa koneen ulkopuolelle. Poistettu / ; vaahto voidaan tarpeiden mukaan käsitellä toiseen kertaan.

f

II

- 99150 7

Jotta tämäntapaisessa pyörivässä vaahdotuskoneessa saataisiin aikaan hienoja ilmakuplia ja sekoitettaisiin nestettä astiassa, jonka vetoisuus on suuri, täytyy suuri-halkaisijaista diffuusioputkea pyörittää suurella nopeu-5 della, mistä syystä tarvitaan tehokasta käyttövoimaa.

Sulppu virtaa toistuvasti ylös-alas väliseinien 52, 53 ja 54 välissä ja alaspäin tapahtuvan virtauksen aikana on kuplien vaikea nousta pinnalle, mikä päinvastoin vaikuttaa haitallisesti kuplan nesteestä erottumiseen; tämän seu-10 rauksena vaahdon muodostuminen nestepinnan yläpuolella vaihtelee ylöspäin tapahtuvan virtauksen kohdalla olevien nestepinnan osien ja alaspäin tapahtuvan virtauksen kohdalla olevien nestepinnan osien välillä. Koska ilma puhalletaan nesteeseen diffuusioputkien 56 sisältä, tulee put-15 ken ja kennon seinämän välisestä nesteenpitävästä tiivis teestä 65 monimutkainen ja sen huolto on vaikeaa. Kun vaahdotuskone pannaan käyntiin tai pysäytetään, tai ilmanpaineen ja nestepaineen välinen tasapaino häiriintyy, saattaa sulppu virrata diffuusioputkeen 56 ja kiinnittyä 20 sen sisäseinään keskipakoisvoiman vaikutuksesta, jolloin ·_ ; se tukkii putken 56 seinämässä olevat ilma-aukot. Diffuu- sioputkella 56 aikaansaadut sekoitetut virtaukset ovat epävakaita siten, että kun esiintyy nesteen konsentraatio-vaihteluita tai sentapaisia, voivat sulpun virtausnopeudet 25 vaihdella ja ilmakuplat voivat äkkiä haljeta.

Tämä keksintö tehtiin ottaen huomioon aiempien tai • · · :.·* : viimeaikaisten koneiden ylläkuvatut ongelmat, ja se perus tuu seuraavalle ajatukselle ja seuraaviin keksijöiden saa-':\t miin koetuloksiin.

.•;\30 Kun tietty määrä ilmaa sekoitetaan nesteeseen, kup- • · · ** lien kokonaispinta-ala on olennaisesti kääntäen verrannol- • * * ί ·* linen kuplien keskiläpimittaan siten, että mitä pienempi kuplien keskiläpimitta on, sitä suurempi tulee kokonaispinta-alasta. Ylöspäin virtaavien ilmakuplien nopeus on ,,,:35 olennaisesti verrannollinen kuplien keskiläpimittaan si- 99150 8 ten, että kuplien nesteessä viipymisaika on olennaisesti kääntäen verrannollinen kuplien keskiläpimittaan, kun nes-tesyvyys pysyy muuttumattomana. Siitä seuraa siksi se, että ilmakuplien mahdollisuudet päästä kosketuksiin väri-5 hiukkasten adsorboidakseen ne ja viedäkseen ne mukanaan, on olennaisesti kääntäen verrannollinen kuplien keskilä-pimitan neliöön, eli mitä pienempiä ovat kuplien läpimitat, sitä merkittävämmin ylläkuvatut mahdollisuudet lisääntyvät .

10 Koetuloksista on huomattu, että mitä suurempi on mukaansekoitetun ilman määrä ja mitä suurempi poistetun vaahdon tilavuus, sitä parempi vaaleus saadaan. Kuvio 5 kuvaa suhdetta sulppuakseptin (Hunter) vaaleuden ja vir-tausnopeus-rejektisuhteen välillä, joka on saatu käsitte-15 lemällä 100 %:isesta offset-painetusta sanomalehtipaperis ta koostuvaa jätepaperisulppua. Havaitaan, että jopa silloin kun virtausnopeus-rejektisuhde kasvaa yli 20 %, ei vaaleus kasva olennaisesti vastaavalla tavalla, joten 15 -20 %:n virtausnopeus-rejektisuhde on suositeltava (tässä 20 tapauksessa kuitusulpun konsentraatio rejektissä on alhai- ·, sempi kuin sulpun sisääntuloaukon kohdalla, ja sulpun re- jektiosuhde on suunnilleen 5 %).

Tämä keksintö tehtiin konventionaalisissa vaah-dotuskoneissa kohdattujen yllämainittujen ongelmien poh-25 jalta, keksijöiden omien käsitysten pohjalta ja keksijöi- *...· den tekemien kokeiden tulosten pohjalta, ja sillä on seu- : raavanlaiset tavoitteet: (1) Hienot ilmakuplat sekoitetaan tasaisesti sulp-·’·, puun, ja näin eliminoidaan tarve puhaltaa ylimääräistä .·;· 30 ilmaa nesteeseen, mikä vähentää ilman sisäänpuhaltamiseen • tarvittavaa tehoa.

• · · • · · • ·* (2) Ilmakuplat sekoitetaan tasaisesti sulppuun vä- häisemmällä sekoitusteholla.

: (3) Turbulenssi ja kuolleet vyöhykkeet kennon vir- ____;35 tausreiteillä eliminoidaan kennon tilavuuden pienentämi- • 99150 9 seksi käsiteltävän sulpun tilavuuteen samoinkuin akseptin vaaleusvaihteluiden pienentämiseksi.

(4) Ilmakuplille annetaan toistuvasti mahdollisuus sekoittua sulppuun ja erottua sulpusta käsittelyäjän ly- 5 hentämiseksi näin, ja sen seurauksena kennotilavuuden pie nentämiseksi käsiteltävän sulpun tilavuuteen.

(5) Häiriöt nesteen pinnassa ja muutokset synnytetyssä vaahdossa eliminoidaan vaahdon poistamiseksi tasaisesti ilman, että se pyörteilee takaisin nesteeseen.

10 (6) Aikaansaadaan hienompia ilmakuplia hienompien värihiukkasten poistamiseksi ja värihiukkasten takertumis-mahdollisuuksien parantamiseksi.

(7) Ilmakuplia kehittävä väline tai laite tehdään rakenteeltaan ja huolloltaan yksinkertaisemmaksi ja se 15 toimii luotettavasti.

yllämainittuihin tavoitteisiin päästään vahdotus-koneella jätepaperisulpun siistaamiseksi, joka käsittää pitkänomaisen vaahdotuskennon, joka määrittää säiliön sulppunestettä varten, joka käytön aikana muodostaa vapaan 20 nestepinnan kennossa, kennon yläpäässä olevan vaahtokourun t vapaalle nestepinnalle nousevan vaahdon vastaanottamisek si, sulpun syöttöaukon kennon toisessa päässä sulpun syöttämiseksi, sulpun poistoaukon kennon vastakkaisessa päässä sulpun poistamiseksi ja ainakin yhden kennon alapäähän 25 sovitetun pyörivän ilmakuplia kehittävän laitteen, joka on sovitettu oleellisesti vaakasuorasti kennon kahden pään • · · V * väliin ja pohjan läheisyyteen, jolloin sulpun syöttöaukko on sovitettu kennon toisen pään pohjan läheisyyteen nes-:*·. teen syöttämiseksi poikittain kennoon ja sulpun poistoauk- /:*.30 ko on sovitettu kennon vastakkaisen pään pohjan läheisyy- teen, jolle on keksinnön mukaan tunnusomaista, että kenno • · · on poikkileikkaukseltaan oleellisesti suorakulmainen tai osaksi sylinterimäinen ja että ilmakuplia kehittävä laite on sovitettu siirretystä sivusuuntaan kennon pituusakse-....:35 lista suuntaan, johon kennon kehän alaosa siirtyy sitä 99150 10 pyöritettäessä, jolloin syöttöaukosta syötetty sulppuneste kulkee kennon pituussuunnassa poistoaukkoa kohti ainakin yhdessä kierukkamuotoisessa radassa, jolla on yleisesti vaakasuora akseli.

5 Keksinnön mukaisessa vaahdotussiistauskoneessa sulppu virtaa kennoon tämän toisesta päästä ja se imetään ilmakuplia kehittävään välineeseen tai laitteeseen, jossa se sekoittuu ilmakuplien kanssa, ja se pakotetaan virtaamaan ei kehän suunnassa tasaisesti, vaan viistosti pois-10 päin ilmakuplia kehittävästä välineestä. Ilmakuplien kans sa sekoitettu sulppu nousee kennon sisällä spiraalin muotoista virtausreittiä.

Kuplat tulevat vapaalle nestepinnalle nestevirtauk-sen mukana ja erottuvat sitten nesteestä, jääden vaahtona 15 vapaalle nestepinnalle. Vaahto valuu kouruun ja virtaa ulos.

Kuplista vapautunut neste virtaa nyt alas kennoon alaspäin menevää virtausreittiä pitkin vastakkaiseen suuntaan nousevan nestereitin suhteen ja kulkee jälleen läpi 20 ilmakuplia kehittävän välineen, jossa neste jälleen tempaa , mukaansa ilmakuplia. Näin sulppu toistuvasti virtaa ylös ja alas ja lopuksi sulpun poistoaukon kautta kennon ulkopuolelle.

Ilmakuplia kehittävä väline tai laite synnyttää 25 hienoja ilmakuplia kuviossa 10 esitetyllä mekanismilla.

·...· Tarkemmin sanoen roottorin yläpuolisen ilmansyöttöputken • * · : ilmaportista tuleva ilma liittyy nesteeseen, joka kiertää kunkin turpiinisiiven ympäri suurella nopeudella, ja jou-tuu sitten negatiiviseen vyöhykkeeseen siiven takapuolella .•:\30 ja virtaa roottoriin. Toisaalta sulppu, joka kiertää tur- piiniroottorin läheisyydessä ja samassa tahdissa turpiini- • · · • ·' roottorin kanssa, iskeytyy ilmansyöttöputkeen ja sen no peus hidastuu yhtäkkiä ja samalla paine kasvaa niin, että osa sulpusta virtaa turpiiniroottoriin, mikä myöskin saa ,,,,:35 ilman virtaamaan turpiiniroottoriin yhdessä mainitun nes teen osan kanssa. Siipien sisäreunat kohdistavat turpiini- 99150 11 roottoriin virtaavaan ilmaan ja sulppuun leikkausvoimia ja nämä sekoittuvat keskenään. Neste virtaa sitten ulos tur-piiniroottorista keskipakoisvoiman vaikutuksesta, jolloin siipien ulkoreunat kohdistavat nesteeseen sekoittuneisiin 5 ilmakupliin leikkausvoimia, jotta ilmakuplista tulisi hienompia ja ne jakaantuisivat tasaisesti sulppuun.

Suurin osa turpiiniroottorin läheisyydessä olevasta ja sen kanssa samalla nopeudella kiertävästä sulpusta liikkuu roottorista poispäin nousevaa virtausta kohti, 10 mikä helpottaa spiraalinmuotoisen virtausreitin muodostumista kennossa.

Keksintö selviää seuraavasta suositeltavien toteutusmuotojen selostuksesta, kun sitä tarkastellaan liitteenä olevien piirustusten yhteydessä.

15 Kuvio 1 on perspektiivikuva aiemmantyyppisestä vaahdotuskoneesta, kuvio 2 on leikkauskuva toisentyyppisestä vaahdotuskonees ta , kuvio 3 on leikkauskuva viime aikoina kehitetystä 20 vaahdotuskoneesta,

kuvio 4 on leikkauskuva kuvion 3 viivaa IV - IV

pitkin, kuvio 5 on käyrä, joka kuvaa virtausnopeus-rejek-tisuhteen ja vaaleuden välisen suhteen, 25 kuvio 6 on tasokuva tämän keksinnön mukaisen vaah- dotussiistauskoneen eräästä suositeltavasta toteutus- • · · : muodosta,

kuvio 7 on leikkauskuva kuvion 6 viivaa VII - VII

. pitkin, .:· 30 kuvio 8 on perspektiivikuva tämän keksinnön mukai- • « · • sen vaahdotuskoneen yhdestä kennosta, • · » : .* kuvio 9 on sivukuva tämän keksinnön mukaisen vaah- • · · dotuskoneen ilmakuplia kehittävästä välineestä tai laitteesta.

• 99150 12 kuvio 10 on leikkauskuva kuvion 9 viivaa X - X pitkin, kuvio 11 on käyrä, joka kuvaa roottorin pyörimisnopeuden ja liuenneen ilmatilavuuden välisen suhteen, 5 kuvio 12 on käyrä, joka kuvaa roottorin pyörimisno peuden ja maksimi G/V:n, kuviot 13-18 ovat leikkauskuvia tämän keksinnön mukaisen vaahdotussiistauskoneen muunnoksista, kuviot 19 - 21 ovat kuvia, jotka esittävät tämän 10 keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen turpiiniroottorin muun noksia, kuviot 22(a), 22(b) ja 22(c) ovat leikkauskuvia, jotka esittävät tämän keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen turpiiniroottorin turpiinisiiven muunnoksia, 15 kuvio 23 on leikkauskuva tämän keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen ilmakuplia kehittävän välineen eräästä muunnoksesta, ja kuviot 24(a), 24(b) ja 24(c) ovat leikkauskuvia, jotka esittävät tämän keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen 20 ilmansyöttöputken muunnoksia.

Viitaten nyt kuvioihin 6-10 selostetaan tämän keksinnön eräs suositeltava toteutusmuoto, jossa viitenumero 1 tarkoittaa sulpun sisääntuloaukkoa, 2 sulpun pois-toaukkoa, 3 ilmakuplia kehittävää välinettä tai laitetta, 25 4 vaahdon keräämiskourua, 5 kennoa, joka käsittää sylinte- •,,,ί rimäisen astian 5a ja päätylevyt 5b ja 5c, jotka on kiin- *«« : nitetty astian 5a vastakkaisiin päihin, 7 sulppua, 8 nes teen 7 vapaata pintaa, 9 vaahtoa, 10 hienoja ilmakuplia, 11 spiraalin muotoista reittiä, 21 turpiiniroottoria, 22 .*:· 30 akselitappeja, 23 ripoja, 24 siipiä, 25 turpiiniroottorin runkoa, 26 ilman sisäänsyöttöputkea ja 26a ilmaporttia.

• » · ' ·* Kenno 5 käsittää olennaisesti vaakasuoraan sijoite- • · · tun ja jokseenkin sylinterimäisen astian 5a, joka on lei- kattu auki yläosastaan, päätylevyt 5b ja 5c, jotka on yh- 35 distetty astian 5a vastakkaisiin päihin ja runko-osat 5d, 99150 13 jotka yhdessä pohjalevyn 5f kanssa rajaavat vaahtokourun 4, jonka poikkileikkaus on suorakaiteen muotoinen ja joka ulkonee toispuolisesti. Tarkemmin sanoen ensimmäinen osista 5d lähtee ylemmästä poikkileikatusta reunasta 5e astian 5 5a toisella puolella; kaksi osista 5d lähtee pystysuoraan päätylevyistä 5b ja 5c, ne on yhdistetty ensimmäiseen osaan 5d ja kulkevat vaakasuorassa poispäin mainitusta leikatusta reunasta 5e; ja jäljellejäävä osa 5d on yhdistetty mainittuihin kahteen osaan 5d samoinkuin pohjalevyyn 10 5f, joka lähtee astiasta 5a, ja näin muodostuu vaahtokouru 4. Ylivirtauslevy 5g on tehty samaksi kappaleeksi leikatun reunan 5e kanssa astian 5a toiselle puolelle ja on viistosti ulospäin siten, että vaahto valuu levyn 5g yli kouruun 4.

15 Sulpun sisääntuloaukko 1 astian 5 toisessa päässä käsittää sisäänsyöttöputken la, joka on astian 5a ak-siaalisuuntaan, ja suuttimen Ib, joka on yhdistetty si-säänsyöttöputkeen la ja on kohtisuorassa putkeen la nähden ja astian 5a tangentin suuntainen. Sulpun poistoaukko 2 20 kennon 5 pohjan toisessa päässä on rakenteeltaan olennaisesti samanlainen kuin sulpun sisäänsyöttöaukko 1 ja on symmetrisesti sisäänsyöttöaukkoon 1 nähden.

Ilmakuplia kehittävä väline tai laite 3 sijaitsee päätylevyjen 5b ja 5c välissä kennon 5 alaosassa. Kuten 25 kuvioissa 9 ja 10 on esitetty, kuuluu kehityslaitteeseen 3 turpiiniroottori 21 ja ilman sisäänsyöttöputki 26, joka on : : sijoitettu roottorin 21 yläpuolelle sen läheisyyteen.

Roottori 21 käsittää sylinterihäkin muotoisen roottorirun-•\ gon 25 ja akselitapit 22, jotka työntyvät ulospäin rungon 30 25 vastakkaisista päistä. Tarkemmin sanoen on roottorirun-

t * I

tm·' ko 25 aikaansaatu sijoittamalla useita (toteutusmuodossa • « · I ·* neljä) samahalkaisijäisiä kiekkomaisia ripoja 23a ja 23b • · · koaksiaalisesti ja toinen toistensa suuntaisesti yhtä ;‘.J etäälle toinen toisistaan, ja joukko siipiä 24 on kiinni- ____: 35 tetty lujasti ripojen 23a ja 23b ulkopuolisille kehäpin- . 99150 14 noille säteittäissuuntaan ja yhtä suurin kulmavälein. Ak-selitapit 22 työntyvät ulospäin ripojen 23a ja 23b keskeltä roottorirungon 25 vastakkaisista päistä. Ilman si-säänsyöttöputkessa 26 on ainakin yksi ilman sisäänsyöttö-5 aukko 26a, joka on auki turpiiniroottoriin 21 päin ja joka voi olla pyöreä reikä tai pitkänomainen rako. Turpiini-roottorin 21 akselitapit 22 ulkonevat päätylevyjen 5b ja 5c yli ja niitä kannattavat laakerit 3b, jotka on lujasti liitetty päätylevyjen 5b ja 5c ulkopinnoille. Hihnapyörä 10 3a on toisen tapin 22 varassa ja on kytketty (esittämättä jätettyyn) moottoriin siten, että hihnapyörä 3a pyörii suurella nopeudella.

Ilmakuplia kehittävä väline 3 on sijoitettu astian 5a akseliin nähden vinosti kohti spiraalivirtauksen nouse-15 vaa reittiä (oikealla puolella kuviossa 6), jonka sulpun sisäänsyöttöaukosta 1 kennoon 5 tuotu sulppu rajaa.

Seuraavaksi kuvataan yllä kuvatun vaahdotuskoneen toimintatapa.

Sulppu 7 virtaa kennoon 5 tämän aksiaalisuunnassa 20 sulpun sisäänsyöttöaukon 1 sisäänsyöttöputken la kautta ja muuttaa virtaussuuntaansa noin 90° niin, että se virtaa kennon 5 pohjan toista päätä kohti suuttimesta Ib tangen-tiaalisuuntaan. Sulpun sisääntulosta aiheutuvan inertian vuoksi se virtaa ilmakuplia kehittävään laitteeseen 3 ja 25 saavuttaa sen, jolloin neste 7 sekoittuu hienoihin ilma-kupliin, saadakseen alhaisemman näennäisen ominaispainon • « · : ja kelluvuuden. Kennoon 5 sisään syöttämisestä aiheutuvan inertian ja kelluvuuden yhdistelmästä aiheutuu se, että neste 7 virtaa ylöspäin ja tulee vapaalle pinnalle 8. Tur- ·*·'. 30 piiniroottorin 21 ulkopuolisen kehäpinnan kanssa yhdessä liikkuva nestevirta 30 iskeytyy roottorin yläpuoliseen • · · * ·* ilmansyöttöputkeen 26 ja jakaantuu ylöspäin ja alaspäin meneväksi virtaukseksi 31 ja 32. Ylöspäin menevä virtaus 31 vahvistaa yllämainittua nousevaa virtausta, kun taas - 99150 15 alaspäin menevä virtaus 32 auttaa ilman sisäänsyöttöä putkesta 26 roottoriin 21.

Hienoja kuplia 10 sisältävä sulppu nousee ja tulee vapaaseen pintaan 8. Se virtaa vapaan pinnan 8 yli vaah-5 tokourua 4 kohti, samalla kun joitakin hienoja kuplia jää vaahtona vapaalle pinnalle 8.

Hienoista ilmakuplista 10 nyt vapautunut sulppu virtaa alaspäin astian 5a vaahtokourun 4 puoleista sisäpintaa pitkin ja saapuu taas ilmakuplia kehittävän lait-10 teen 3 luo. Tällä tavoin pyörteilee sulppu kennon akselin ympäri; koska nestettä virtaa jatkuvasti kennoon, sen vaihe siirtyy jaksottaisesti sulpun poistoaukkoa 2 kohti siten, että kuvioissa 6-8 kuvatulla tavalla siitä muodostuu spiraalivirtaus 11 vastapäivään ja se poistuu kennosta 15 5 sulpun poistoaukon 2 kautta.

Kuten mainittiin aiemmin, on ilmakuplia kehittävän laitteen 3 rakenne sellainen, että paineilma puhaltaa suurella nopeudella pyörivää turpiiniroottoria 21 kohti, ja kuten kuviossa 10 on esitetty, on kiertovirtaus 35 suurel-20 la nopeudella pyörivän siiven 24 ympärillä sellainen, että paineilma virtaa roottoriin 21 siiven 24 liikesuuntaan nähden takaapäin. Keskipakoisvoima ja kiertovirtauksen 35 aiheuttava voima pakottavat sitten sulpun 7, jossa on hienot ilmakuplat mukana, virtaamaan ulos roottorista 5. Kah-25 desti, eli kun ilma virtaa turpiiniin 21 sisään ja sieltä :...: ulos, siihen kohdistuu erittäin voimakkaita leikkausvoimia · ja syntyy hienoja ilmakuplia 10 sekoitettavaksi sulppuun 7. Koska ilmakuplia kehittävä laite 3 on spiraalivirtauk-sen reitillä 11, sekoittuvat ilmakuplat 10 tasaisesti 30 sulppuun, ja ilmakuplien sekoittuminen nesteeseen 7 ja erottaminen nesteestä 7 tapahtuu toistuvasti. Koska il- • » · • ·* makuplat 10 ovat tasaisesti sekoittuneet nesteeseen 7 ja ··’ niiden nousunopeus on tasaista, pysyy nestevirtaus stabii-

Iina. Kennon muodon ansiosta ei myöskään ilmene minkään-. ...j 35 laista turbulenssia nesteen virtausreitillä, ei häiriöitä 99150 16 vapaassa pinnassa eikä vaihtelua vaahdon jakautumassa. Tuloksena on stabiili kerros vaahtoa 9 vapaalla pinnalla 8, eikä neste 7 tempaa vaahtokerrosta 9 uudelleen mukaansa. Sulpun 7 spiraalivirtaus pakottaa vapaalla pinnalla 8 5 olevan vaahtokerroksen kourua 4 kohti ja vaahto valuu yli levyn 5g kouruun 4, josta vaahto poistetaan ulos ja, jos on välttämätöntä, se läpikäy sekundaarisen käsittelyn. Sekundaarikäsittelyn aksepti palautetaan sulpun sisään-syöttöaukkoon 1.

10 On sanottu, että vaahdotussiistauksella nesteestä poistettavien väriainehiukkasten halkaisija on 10 m tai enemmän, ja että väriainehiukkasten optimihalkaisija-arvot ovat 10-15 m. On myös sanottu, että sellaisten väriainehiukkasten halkaisija, jotka ovat kiinteitä ja sisältä-15 vät hartsisideaineen sitomia hiilihiukkasia, joita halkaisijaltaan 1 mm:n ilmakuplat voivat adsorboida, on suuruudeltaan 13 m. Siitä seuraa siksi, että mitä pienempi on ilmakuplien halkaisija, sitä pienempiä väriainehiukkasia voidaan adsorboida. Sanomalehtien painatuksessa offset 20 painatus, jossa käytetään entistä kauniimpia kirjasimia, on syrjäyttämässä kohopainatuksen. Offset painatukseen tarvittavan painovärin hiilihiukkaset ovat hyvin hienoja (suuruusluokka 0,01 m) eikä niitä voida helposti poistaa kuiduista painatuksen jälkeen. Tämän ongelman voittamisek-25 si on viimeaikoina kehitetyissä siistauslaitoksissa voit- tanut alaa siistausmenetelmä, jossa sulppu tiivistetään • · · V · erittäin voimakkaasti kasaan ja kuituihin kohdistetaan mekaanisia leikkausvoimia, jotta näin poistettaisiin kiin- :*·. nittyneet värihiukkaset. Leikkausvoimat luonnollisesti ·*·· 30 tekevät vapaista värihiukkasista entistä hienompia, joi- loin vaahdotusmenetelmällä poistettavien värihiukkasten • · · \ halkaisija pienenee entisestään.

‘ Konventionaalisiin ilmakuplia kehittäviin koneisiin verrattuna tämän keksinnön mukainen ilmakuplien kehitys-35 laite synnyttää hyvin paljon hienompia ilmakuplia, mikä on 99150 17 erittäin suositeltavaa. Koska synnytettyjen ilmakuplien halkaisijan mittaaminen on erittäin vaikeaa, käytetään nesteeseen liuotetun ilman määrää parametreinä, jotka osoittavat mukanaolevien ilmakuplien halkaisijan ja tila-5 vuuden, koska mitä pienempi on synnytettyjen kuplien halkaisija, sitä pienempi on virtausnopeus ja siksi sitä suurempi ilmamäärä nesteessä. Liuotetun ilman määrä voidaan laskea nestepinnan nousuna.

10 lisäys

Liuotettu ilmamäärä (%) ---------------------------x 100 alkup.nestetil. + lisäys 15 Aiemmantyyppisissä vaahdotuskoneissa (esimerkiksi kuviossa 1 esitetyn kaltaisissa) on liuotetun ilman määrä 2 - 10 %; mutta tämän keksinnön mukaan voidaan liuotettua ilmamäärää nostaa aina 20 - 25 %:iin. Mitä suurempi on turpiinin pyörimisnopeus, sitä suurempi on liuotetun ilman 20 määrä.

Kuviossa 11 esitetty käyrä kuvaa liuotetun ilman määrän silloin, kun G/V = 0,6 ja vastaavasti 0,3, jossa G: puhaltimen syöttämä ilmamäärä m3/min V: kennon tilavuus m3 25 Koejärjestely: jätepaperi käytettiin sulppuna, kon- sentraatio oli 1 %, ja lisättiin siistausainetta.

On huomattava, että vaikkakin ilmamäärä kasvaa, ei • « · • t* ί liuenneen ilman määrä lisäänny olennaisesti vastaavalla tavalla; mutta mitä suurempi on pyörimisnopeus, sitä enem- • 30 män liuenneen ilman määrä kasvaa. Toisin sanoen on mahdol- lista muuttaa ilmakuplan halkaisijaa pyörimisnopeutta • muuttamalla.

•« · • · · ϊ ·* Seuraavaksi kuvataan tämän keksinnön mukaisen il- • · · !...: makuplia kehittävän laitteen rakenne ja toimintatapa ver- : 35 taamalla sitä viimeaikoina kehitettyyn pyörivään diffuu- - 99150 18 siolaitteeseen, joka tulee lähimmäksi tämän keksinnön mukaista ilmakuplia kehittävää laitetta.

Eräs merkittävin ero tämän keksinnön mukaisen laitteen ja konventionaalisen laitteen rakenteen välillä on 5 siinä, että edellisessä ilma syötetään roottorin ulkopuolelta, kun taas jälkimmäisessä ilma syötetään roottorin sisältä.

Huollettavuuden kannalta on rakenne-erolla merkitystä. Edellisessä ilman sisäänsyöttöjärjestelmä ja root-10 tori ovat toisistaan riippumattomat, mistä syystä rakenne on yksinkertainen ja hyvin helppo puhdistaa ja huoltaa, kun taas jälkimmäisessä tapauksessa vedenpitävä tiiviste on hyvin monimutkainen rakenteeltaan ja täytyy puhdistettaessa purkaa, ja tarkastus ja huolto vaikeutuvat.

15 Tämän keksinnön mukaisen ilmakuplia kehittävän laitteen rakenteellinen ero konventionaaliseen laitteeseen nähden on siinä, että edellisessä tuodaan ilma ja neste sisään turpiinin ulkopuolelta siten, että ne sekoittuvat laitteen sisällä, kun taas jälkimmäisessä on ilmaa, joka 20 ulos syötettäessä on sekoittuneena roottorin kehäosan nes-- teeseen.

Ilmakuplien kehittämisen stabiloinnin kannalta on ylläkuvatulla rakenne-erolla hyvin suuri vaikutus. Tämän keksinnön mukaisessa laitteessa, paitsi jos ilmamäärä on 25 poikkeuksellisen suuri, tuodaan ilma ja neste turpiiniin, sekoitetaan keskenään ja poistetaan, jolloin ilmamäärästä • · · V · ja nesteen paineesta riippumattomasti ovat syntyvät kuplat stabiileja. Toisaalta konventionaalisessa laitteessa, kun ·’·. ilman ja nesteen välinen tasapaino häiriintyy, ei ilmakup- 30 lia voida synnyttää. Toisin sanoen kun ilmamäärä kasvaa, on roottori ilman ympäröimä, jolloin voi tapahtua yhtäkki- * · · • ·* siä ilmakuplien puhkeamisia; kun ilmamäärä vähenee, voi «·« t · neste tunkeutua roottoriin ja aiheuttaa ilma-aukkojen tuk-:\j keutumisen.

il

« I

• 99150 19

Kuvio 12 on käyrä, joka kuvaa tämän keksinnön mukaisen ilmakuplia kehittävän laitteen ja ylläkuvatun pyörivän diffuusiokoneen G/V:n raja-arvon, joissa molemmissa laitteissa on halkaisijaltaan yhtä suuri roottori. Tässä 5 tapauksessa G/V raja-arvo tarkoittaa sitä maksimaalista ilmamäärää, joka ei aiheuta yhtäkkistä ilmakuplien puhkeamista. On selvä, että tämän keksinnön mukaisen laitteen G/V raja-arvo on hyvin korkea.

Toinen ero on ero synnytettyjen kuplien koossa. 10 Tämän keksinnön mukaan koska ilmakupliin kohdistuu leik-kausvoimia kahdesti, ts. roottoriin tultaessa ja sieltä lähdettäessä, tulee ilmakuplista hienompia. Toisaalta konventionaalisessa laitteessa kohdistuu ilmakupliin leik-kausvoima ainoastaan kerran, silloin kun ilma virtaa ulos 15 roottorista, jolloin ilmakuplien hienous on alhainen. Liuotettu ilmamäärä, joka kuten yllä mainittiin, on synnytettyjen ilmakuplien parametri, on samoissa olosuhteissa 24 % tämän keksinnön mukaisessa laitteessa, ja 12 % ylläkuvatussa pyörivässä diffuusiolaitteessa. Koejärjestelyt 20 olivat seuraavanlaiset: G/V = 0,25 sulppu: jätepaperia konsistenssi: 0,8 % ja roottorin kehänopeus: 600 m/min.

25 Ylläkuvatussa konventionaalisessa pyörivässä dif- ;...· fuusiokoneessa käytetään pääosa pyörimisvoimasta sekoit- • « * · tamiseen, jotta levitettäisiin ilmakuplat tasaisesti ken noon.

Tämän keksinnön mukainen ilmakuplia kehittävä laite * 30 on kallistettu kohti nousevaa nestevirtaa kennossa, joi-loin nouseva virtaus yhdessä ilmakuplien kanssa auttaa • · · • ·* spiraalinmuotoista ylöspäin nousevaa nestevirtaa. Tur- e · piiniroottorin 21 aikaansaama nestevirta, joka liikkuu :*·..· samassa tahdissa turpiiniroottorin kanssa, iskeytyy ilman ... : 35 sisäänsyöttöputkeen 26, jolloin osasta nestettä tulee 99150 20 ylöspäin suuntautuva virtaus ja sen seurauksena spiraalin-muotoinen virtaus vahvistuu entisestään. Spiraalinmuotoi-nen nestereitti stabiloituu ja ilmakuplat tempautuvat spi-raalinmuotoisen nestevirran mukaan ja jakautuvat tasaises-5 ti kennoon, jolloin turpiiniroottorin 21 halkaisija voidaan tehdä mahdollisimman pieneksi, mikäli vain sopiva määrä ilmaa voidaan tuoda nesteeseen. Sekoittamiseen tarvitaan pienempi teho, jolloin kokonaistehon kulutuksesta tulee pienempi.

10 Kuvio 13 esittää leikkauskuvan tämän keksinnön mu kaisen vaahdotussiistauskoneen ensimmäisestä muunnoksesta, jossa kennon poikkileikkaus on suorakaiteen muotoinen ja pohjan reunat on pyöristetty kaareviksi.

Poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoisessa ken-15 nossa voi spiraalin muotoinen nestevirtaus olla hitaampi kuin sylinterinmuotoisessa kennossa; mutta sen etuna on helpompi valmistus ja pienempi koko tilavuuteen nähden. Kaksi ilmakuplia kehittävää laitetta on asetettu viistosti kennon toista puolta kohti, mikä on suositeltavampaa kuin 20 vain yksi isokokoinen ilmakuplia kehittävä laite, koska ilmakuplat jakaantuvat tasaisemmin kennon sisällä olevaan koko sulppumäärään.

Kuvio 14 kuvaa toisen muunnoksen tämän keksinnön mukaisesta vaahdotuskoneesta, jossa muutamat reunat on 25 viistottu suoraviivaisesti ja ovat suurempia kuin jäljel- 5...‘ le jäävät pohjareunat, jolloin kennon poikkileikkaus on * · · V ·' jokseenkin kolmikulmio. Tällainen rakenne poistaa kuolleet vyöhykkeet, joita saattaisi muutoin muodostua ilmakuplia kehittävän laitteen vastakkaiselle puolelle.

*'·*; 30 Kuvio 15 esittää leikkauskuvana kolmannen muunnok- sen keksinnöstä, jossa kenno on poikkileikkaukseltaan suo- ' « ♦ rakaide, ja kaksi ilmakuplia kehittävää laitetta on sijoi- • * '··’ tettu viistosti kennon akselilta poispäin ja symmetrisesti kennon akselin kautta menevään pystytasoon nähden, jotta

I I

....j 35 muodostuu kaksi spiraalivirtausta, jotka nousevat keskeltä li 99150 21 ja palaavat takaisin kennon seiniä pitkin. Kolmas muunnos on edullinen varsinkin silloin, kun käsitellään suuria sulppumääriä.

Kuvio 16 esittää muunnoksen kuviossa 15 esitetystä 5 kolmannesta muunnoksesta. Päinvastoin kuin kolmannessa muunnoksessa, on kaksi ilmakuplia kehittävää laitetta sijoitettu viistosti kennon sivuseiniä kohti, jotta muodostuisi alaspäin menevät virtaukset laitteiden väliin ja ylöspäin menevät virtaukset rajautuvat kennon seinämien 10 puolelle. Vastaavasti on vaahtokouru sijoitettu kennon keskelle. Tämä on eduksi varsinkin silloin, kun kenno on kooltaan suuri.

Kuvio 17 esittää neljännen muunnoksen, jossa sydän 40, joka on muodoltaan samanlainen mutta kooltaan pienempi 15 kuin kenno, kulkee vaakasuunnassa kennon matkan tämän sisällä spiraalinmuotoisen virtauksen akselin läheisyydessä. Sydämen 40 vuoksi kulkee spiraalivirtaus positiivisesti ilmakuplia kehittävän laitteen 3 läpi, jolloin sulpun ja ilmakuplien seosta voidaan helpottaa paljon ja kuolleet 20 vyöhykkeet, joita on taipumus syntyä spiraalinmuotoisen virtauksen akselin läheisyyteen, voidaan estää.

Kuvio 18 esittää poikittaisleikkauksena viidennen muunnoksen keksinnöstä, jossa kennon pohja on kalteva. Tässä tapauksessa on suositeltavaa sijoittaa ilmakuplia 25 kehittävä laite kaltevan pohjan suuntaisesti. Kalteva poh- *...· ja on suositeltava siksi, että kun kone pysäytetään, voi- *·» ·' daan sulppu helposti ja täydellisesti poistaa kennosta, jolloin kennon puhdistus helpottuu huomattavasti.

j\. Kuvio 19 esittää sivukuvan ilmakuplia kehittävän « 30 laitteen ensimmäisestä muunnoksesta. Roottori on katkais- * # · tun kartion muotoinen. Sulpun poistoaukon vieressä olevan * « ♦ • ·* roottorin halkaisija on tehty suuremmaksi roottorin ulos ··· johtavan osan kehänopeuden kasvattamiseksi, jotta näin ; saataisiin ilmakuplista hienompia. Niinpä mitä lähempänä i t .. : 35 poistoaukkoa, sitä suurempi puhdistusvaikutus.

99150 22

Kuvio 20 esittää töiden muunnoksen turpiinirootto-rista, jossa roottori on teleskooppiastian muodossa ja käsittää joukon halkaisijaltaan erilaisia sylintereitä, jotka on yhdistetty keskenään halkaisijajärjestyksessä 5 samankeskisestä toistensa kanssa. Tällä muunnoksella päästään myös samanlaisiin vaikutuksiin kuin kuviossa 19 esitetyllä.

Kuvio 21 esittää kolmannen muunnoksen turpiiniroot-torista, jossa turpiinin siipiä on kierretty spiraalimai-10 sesti siten, että spiraalikulma kohdistaa aksiaalisuuntai-sia voimia sulppuun. Tämän seurauksena voidaan sulpun spi-raalivirtausta säätää.

Kuvio 22(a) esittää ensimmäisen muunnoksen turpii-niroottorin turpiinisiivestä, jossa kukin siipi on kallis-15 tettu kulmaan säteisstäissuuntaan nähden. Pyöritettäessä roottoria nuolen 70 osoittamaan suuntaan, voidaan roottoria käyttää vähäisemmällä teholla ja vastaavasti käsiteltävien ilmakuplien määrä vähenee vastaavasti. Toisaalta taas, kun roottoria pyöritetään nuolen 80 osoittamaan 20 suuntaan, tarvitaan suurempi teho roottorin pyörittämiseen ja käsiteltävien ilmakuplien määrä kasvaa.

Kuvio 22(b) esittää toisen muunnoksen turpiinisiivestä, jossa kukin siipi on kaaren muotoinen. Kun siipeä pyöritetään nuolen 70 osoittamaan suuntaan, pienenee tar-25 vittava käyttöteho ja käsiteltävän ilman määrä pienenee.

x...: Toisaalta taas kun sitä pyöritetään nuolen 80 suuntaan,

«K

*/ * kasvaa tarvittava käyttövoima ja käsiteltävän ilman määrä suurenee.

Kuvio 22(c) esittää kolmannen muunnoksen turpiini- « 30 siivestä, jossa kukin siipi on pyöreän tangon muotoinen, « jotta siipi olisi helpommin valmistettavissa tuotantokus- « 1 i : ·* tannusten vähentämiseksi.

0*0 t t ' Kuvio 23 esittää turpiiniroottorin lisämuunnoksen.

Kuten on esitetty, on roottorin sisään sijoitettu sydän i ·. j 35 29, joka on olennaisesti samanlainen muodoltaan mutta pie- I.

99150 23 nempi kooltaan kuin turpiiniroottorin ulkoseinä. Sydämen 29 ansiosta, joka voi aiheuttaa nousun tuotantokustannuksissa, voidaan käyttövoimaa edullisesti pienentää ja käsiteltävän ilman määrää voidaan lisätä.

5 Kuviot 24(a), 24(b) ja 24(c) esittävät ilmakuplia kehittävän laitteen ilmansyöttöputken 26 erilaisia muunnoksia. Kussakin muunnoksessa on suora osa, joka vahvistaa roottorin kanssa samalla nopeudella liikkuvan sulppuvir-tauksen muuttumista ylöspäin liikkuvaksi virtaukseksi.

10 On ymmärrettävä, että keksinnönmukainen vaahdotus- siistauskone ja muutamat sen osat eivät rajoitu yllämainittuihin toteutusmuotoihin ja muunnoksiin, ja että useita lisämuunnoksia voidaan tehdä ilman, että poiketaan tämän keksinnön todellisesta hengestä. Esimerkiksi kun patentti-15 vaatimusten mukaiseen vaahdotuskoneeseen lisätään kuviossa 3 esitetty pyörivä diffuusiolaite, voidaan saada lisäefek-tejä. Vastaavalla tavalla kun patenttivaatimusten mukainen ilmakuplia kehittävä laite lisätään kuviossa 2 esitettyyn konventionaaliseen kennoon, voidaan saada lisäetuja. Yksi 20 tai useampia vaahdonkaapimisteriä voidaan lisätä nesteen vapaalle pinnalle.

Tämän keksinnön vaikutukset ja edut voidaan esittää seuraavanlaisena yhteenvetona: 1. Vaakasuuntaan sijoitetun sylinterimäisen astian 25 sisällä sulppu virtaa sisäänsyöttöaukosta poistoaukkoon vaakasuoraa spiraalireittiä, ja spiraalivirtauksen aikana *·· *.· ί neste toistaa sellaisen jakson, jossa se ensin iskeytyy ilmakuplia kehittävään laitteeseen, virtaa ylöspäin, erot- ·*·.. taa vaahdon vapaalla nestepinnalla, virtaa alaspäin ja « •'i*. 30 iskeytyy sitten uudelleen ilmakuplia kehittävään lait- ef*e teeseen siten, että • * · • ·* (1) hienot ilmakuplat sekoittuvat tasaisesti ja toistuvasti nesteeseen eliminoiden siten tarpeettoman il-manpuhalluksen ja vähentäen tarvittavaa ilmanpuhallus-35 tehoa; 99150 24 (2) nesteeseen sekoittuneet ilmakuplat helpottavat nesteen sekoittamista, jolloin ei sekoitukseen tarvita lisätehoa ja ilmakuplia kehittävän laitteen käyttämiseen tarvittava teho laskee; 5 (3 ) nesteessä ei aiheuteta minkäänlaista turbulens sia eikä kennoon synny kuolleita vyöhykkeitä, mistä syystä sulppumäärän käsittelyyn tarkoitetun kennon tilavuus voidaan tehdä pienemmäksi ja kaikenlaiset vaihtelut akseptin vaaleudessa voidaan minimoida; 10 (4) nesteen ja ilmakuplien toistuva sekoittaminen ja erottaminen lyhentää käsittelyaikaa ja pienentää sulppumäärän käsittelyyn tarkoitetun kennon tilavuutta; ja (5) minkäänlaista häiriötä nesteen vapaassa pinnassa ei aiheudu ja vaahto syntyy tasaisesti, mistä syystä 15 nesteen vapaalla pinnalla kelluvaa vaahtoa estetään tempautumasta takaisin nesteen sekaan, ja se poistetaan tasaisesti .

II Verrattaessa tekniikan tasoon roottorin ilman-poiston suhteen, tämän keksinnön mukaan on ilmansyöttö-20 putki sijoitettu suurella nopeudella pyörivän turpiini-roottorin läheisyyteen, jotta se puhaltaisi ilman roottorin ulkopuolelta roottoriin, jolloin ilmakupliin kohdistuu erittäin voimakkaita leikkausvoimia siten, että (1) kehittyvien ilmakuplien kokoa voidaan edelleen 25 pienentää ja ne voivat pyydystää hienompia värihiukkasia; *:· ja • M* w (2) tiiviste voi olla rakenteeltaan ja huollon puo-

• · I

;*·*. Iestä yksinkertaisempi ja kaikenlainen roottorin ilma-auk- kojen tukkiutuminen, joka johtuu roottoriin tunkeutuvasta ;·, 30 sulpusta, voidaan estää.

• · · • » · • » · « • · ·

Claims (4)

99150 25

1. Vaahdotuskone jätepaperisulpun siistaamiseksi, joka käsittää pitkänomaisen vaahdotuskennon (5), joka mää- 5 rittää säiliön sulppunestettä (7) varten, joka käytön aikana muodostaa vapaan nestepinnan (8) kennossa (5), kennon (5) yläpäässä olevan vaahtokourun (4) vapaalle nestepinnalle (8) nousevan vaahdon vastaanottamiseksi, sulpun syöttöaukon (1) kennon (5) toisessa päässä sulpun syöttä-10 miseksi, sulpun poistoaukon (2) kennon (5) vastakkaisessa päässä sulpun poistamiseksi ja ainakin yhden kennon (5) alapäähän sovitetun pyörivän ilmakuplia kehittävän laitteen (3), joka on sovitettu oleellisesti vaakasuorasti kennon kahden pään väliin ja pohjan läheisyyteen, jolloin 15 sulpun syöttöaukko (1) on sovitettu kennon (5) toisen pään pohjan läheisyyteen nesteen syöttämiseksi poikittain kennoon ja sulpun poistoaukko (2) on sovitettu kennon vastakkaisen pään pohjan läheisyyteen, tunnettu siitä, että kenno (5) on poikkileikkaukseltaan oleellisesti suo-20 rakulmainen tai osaksi sylinterimäinen ja että ilmakuplia kehittävä laite (3) on sovitettu siirretysti sivusuuntaan kennon pituusakselista suuntaan, johon kennon kehän alaosa siirtyy sitä pyöritettäessä, jolloin syöttöaukosta (1) syötetty sulppuneste kulkee kennon pituussuunnassa poisto-25 aukkoa (2) kohti ainakin yhdessä kierukkamuotoisessa ra- ··· dassa (11), jolla on yleisesti vaakasuora akseli. • · · ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kone, t u n - • « 9 « · · n e t t u siitä, että oleellisesti suorakulmaisen tai • · i, osittain sylinterimäisen kennon (5) yläosa on avoin. .. 30

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kone, • « tunnettu siitä, että se käsittää kaksi ilmakuplia • φ · ’·[ * kehittävää laitetta (3), jotka on sovitettu pyörimään sa- :*’ maan suuntaan ja siirretysti sivusuuntaan, samaan suuntaan kennon pituusakselista. I ( « 99150 26

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kone, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi ilmakuplia kehittävää laitetta (3), jotka on sovitettu pyörimään vastakkaisiin suuntiin ja symmetrisesti siirretysti vastak-5 kaisiin suuntiin kennon pituusakselista, jolloin käytössä muodostuu kaksi kierukkamaista virtausrataa (11). • · · • · · · • · · • · • · « • · « • · • · · • · • · • · · • # · • · · • · · M · 99150 27