IT8020518A1 - Attenuatore delle pulsazioni a banda larga per un liquido fluente in un condotto - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

'ATTENUATORE DELLE PULSAZIONI A BANDA LARGA PER UN LIQUIDO FLUENTE IN

UN CONDOTTO'

R I A S S U N T O

L'invenzione riguarda un attenuatore del tipo ad inserto atto a funzionare cerne filtro di rigetto a frequenza a banda larga per pulsazioni in un liquido in un condotto, cane una sospensione di poltiglia liquida che viene alimentata attraverso una linea di tubatura ad una cassa d'afflusso per la produzione di carta, che include una carcassa, un condotto posizionato entro la carcassa ed un diaframma flessibile avente una coppia di tratti distanziati sostanzialmente orizzontali posizionati nel condotto, con mezzi per far fluire la sospensione di poltiglia attraverso il condotto, e mezzi per introdurre gas pressurizzato nella carcassa e sfiatare il gas da essa e dallo spazio tra i tratti di diaframma. Mezzi a valvola funzionano in modo intermittente in risposta alla deflessione lorda verso l'esterno di uno od entrambi i tratti, provocata da diminuzioni della pressione del liquido a lungo termine e/o aumenti graduali dell'accumulo di pressione di gas, per sfiatare il gas dalla posizione tra i tratti e dalla carcassa, e cos? mantenere un'armonizzazione adeguata delle pressioni del cuscino di gas e del liquido. Questo mantenimento del diaframma in una condizione neutra sensitivamente rispondente permette di defletterlo istantaneamente in entrambe le direzioni come necessario per assorbire le pulsazioni nel liquido.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ? nel campo degli attenuatori od ammortizzatori o pi? specificatamente attenuatori di tipo ad inserto atti a livellare le pulsazioni, vale a dire le fluttuazioni nella pressione e nel flusso in un liquido o sospensione di liquido cane uno che viene alimentato ad una cassa d'afflusso per produrre carta, e che forniscono un sistema sensibile automaticamente equilibrato che include un diaframma flessibile rispondente alle fluttuazioni nella pressione della sospensione di poltiglia su un lato ed ammortizzato e posizionato da una pressione di gas controllata autamaticamente sull'altro lato.

Nelle linee di alimentazione dell'impasto alle macchine produttrici di carta, ? altamente desiderabile che il fluido venga inviato ad un regime stazionario. Nel caso di un sistema di impasto per macchine produttrici di carta, le pulsazioni nella sospensione di impasto che potrebbero essere provocate da pompe o vagli o simili o da disturbi carne la cavitazione possono portare alla striatura della carta che viene prodotta. Questo difetto, le variazioni nella densit? di area della carta nella direzione di macchina, ? accompagnato da altri problemi o li provoca sia nella fabbricazione che nell'uso della carta.

Sono stati tentati diversi sistemi per risolvere il problema del peso base o della striatura all'estremit? umida. Un sistema ? quello di ridurre l'ampiezza delle fluttuazioni causate dalle sorgenti carne le pampe ed i vagli. La selezione, la nuova progettazione e tolleranze pi? strette nella fabbricazione e nell'installazione sul posto nonch? una maggiore attenzione alla fluidodinamica sono di un certo aiuto per ottenere una riduzione. Un sistema pi? universale ? l'uso di un attenuatore o filtro acustico appropriatamente progettato ed appropriatamente applicato che dovrebbe ridurre la granza delle componenti alternate o fluttuanti indesiderate del flusso in modo considerevole senza interferire in modo notevole con la componente stazionaria o continua del flusso.

Una discussione teorica e pratica della striatura del peso base e dei principi che reggono l'attenuazione usando filtri del tipo reattivo viene trovata in due articoli dell'inventore della presente invenzione Cari J. Moen pubbli -cati nel volume 60, N?10 del "Tappi" (Ottobre 1977) e nel numero successivo volume 60, N?ll (Novembre 1977).

La presente invenzione fornisce un attenuatore di tipo ad inserto atto a funzionare come riflettore delle pulsazioni in una sospensione di liquido come un liquido che viene alimentato ad una cassa d'afflusso. Esso include una carcassa esterna ed un condotto posizionato entro la carcassa. Sia la carcassa che il condotto preferibilmente hanno sezioni trasversali essenzialmente circolari sulla maggior parte della loro lunghezza. Un diaframma flessibile che pu? essere sotto forma di una cinghia senza fine avente due tratti distanziati estendentisi essenzialmente in senso orizzontale ? posizionato nel condotto e fissato ad esso. Una sospensione di impasto viene fatta fluire attraverso il condotto lungo le facce opposte dei tratti distanziati del diaframma. Un gas viene introdotto continuamente nella carcassa e nello spazio tra i due tratti di diaframma. Un mezzo a valvola che pu? consistere in una coppia di tubi chiusi ad un'estremit? ed aventi aperture che poggiano contro i tratti ? normalmente chiuso dalla pressione della sospensione di impasto contro le facce opposte dei tratti di diaframma.

1 disegni annessi illustrano una forma di realizzazione preferita della struttura della presente invenzione e la maniera in cui viene usata. Nei disegni annessi:

La fig.l ? una vista complessiva parzialmente asportata di un atten atore di tipo ad inserto che realizza i perfezionamenti della presente invenzione, La fig.2 ? una vista frammentaria parzialmente asportata e parzialmente in ezione trasversale illustrante la costruzione interna dell attenuatore in modo pi? completo;

La fig.3 ? una vista in sezione trasversale eseguita sostanzialmente lungo la linea III-III della fig.2;

La fig.4 ? una vista frammentaria in sezione trasversale eseguita sostanzialmente lungo la linea IV-IV della fig.2;

La fig.5 ? una vista in sezione trasversale frammentaria ingrandita eseguita sostanzialmente lungo la linea V-V della fig.3, illustrante la condizione in cui ? chiuso il mezzo a valvola;

La fig.6 ? una vista simile alla fig.5 ma illustrante la condizione in cui il mezzo a valvola ? aperto;

La fig.7 ? un grafico che traccia l'ampiezza delle variazioni nella pressione di impasto nella linea di erogazione dell'impasto contro la frequenza quando nessun attenuatore ? operante nel circuito;

La fig.8 ? un grafico simile alla fig.7 ma illustrante la condizione in cui l'attenuatore ? operante;

La fig.9 ? il tracciato dell'ampiezza delle variazioni nella direzione di macchina nel peso base della carta finita stessa, tracciato contro la frequenza senza l'attenuatore in funzione; e

La fig.10 ? un grafico simile alla fig.9 ma mostrante la condizione diversa che si verifica quando l'attenuatore ? in funzione.

L'attenuatore di tipo ad inserto della presente invenzione ? caratterizzato da una struttura di diaframma orizzontale piatto utilizzante soltanto un corto spazio. Esso ? un dispositivo relativamente semplice per i fatto che esso va da una sezione trasversale rotonda ad un'altra sezione tasversale essenzialmente rotonda e quindi di nuovo ad una sezione trasversa rotonda invece di utilizzare sezioni poligonali che includono parti orizzontali ampie e che richiedono una inclinazione graduale e quindi lunghe transizioni. Inoltre il dispositivo della presente invenzione ? disposto in modo tale da adattarsi nelle tubature esistenti generalmente inclinate con un angolo di circa 7? senza dover effettuare ristrutturazicn i importanti.

Acusticamente l'attenuatore della presente invenzione non ? un assorbitore di energia ma piuttosto ? un riflettore di energia o deviatore. Esso non ? un riflettore sintonizzato ma funziona su un'ampia banda di frequenze. L'attenuatore di tipo ad inserto della presente invenzione ha una bassa impedenza di derivazione in confronto con l'impedenza della linea di impasto estendentesi su una gamma di frequenza da 1 a 30 Hz e cos? fornisce un'attenuazione note voi e su questa gamma importante.

I disegni illustrano una ferma di attenuatore di tipo ad inserto che pu? essere usata in conformit? con la presente invenzione. Nella fig.l il numero di riferimento 10 si riferisce ad una carcassa esterna chiusa a tenuta ad una estremit? per mezzo di una flangia 11 ed all'estremit? opposta per mezzo della flangia 12. L* attenutatore ? atto ad essere inserito in una entrata esistente o linea di ricircolazione per una cassa d'afflusso per la produzione di carta e cos? le sue parti esterne sono disposte in corrispondenza di un angolo maggiore di circa 6? ma non pi? di circa da 7 a 10? rispetto allorizzontale in modo che esso pu? essere interposto in una linea inclinata in modo con -venzionale senza notevole ristrutturazione ed ancora permettere che il condotto interno abbia un'inclinazione maggiore di 0? e cos? fornire lo scarico necessario.

All'interno della carcassa 10 vi ? un condotto complessivamente illustrato con il numero di riferimento 13. Il condotto 13 ha una sezione centrale 13a quasi orizzontale contenuta tra una coppia di riduttori eccentrici 13b e 13c alle sue estremit? opposte, i quali riduttori si collegano ad un condotto di uscita 14 e rispettivamente ad un condotto di entrata coassiale 15.

Le dimensioni e le configurazioni delle sezioni 13a, 13b e 13c sono tali che l'impasto quando fluisce dall'entrata verso l'uscita incontra un'area in sezione trasversale sostanzialmente uniforme in nodo da evitare una accelerazione o decelerazione notevole della sospensione ed evitare variazioni di pressione notevoli correlate con la legge di Bernoulli.

La costruzione interna dell'attenuatore viene vista meglio nelle figg. da 2 a 4 dei disegni annessi. Come si vede meglio nella fig.3, il condotto 13 pu? essere fatto da un certo numero di sezioni una delle quali include una parte arcuata 16 che ? saldata od altrimenti fissata ai suoi bordi marginali alle parti superiori 17 e 18 di una coppia di blocchi scanalati. In modo simile una sezione arcuata 19 pu? essere saldata od altrimenti fissata alle parti inferiori 20 e 21 della stessa coppia di blocchi. Le parti 17 e 20 dello stesso blocco sono inoltre accoppiate assieme per mezzo di bulloni filettati 22. La parte di blocco 17 coopera con una piastra 24 per applicare una pressione di serraggio ad una parte laterale di un diaframma 25 di tipo gomma rinforzata continuo e flessibile sotto forma di un circuito chiuso. La pressione di serraggio ? applicata a questa parte laterale del diaframma 25 per mezzo

26 e 27. In modo simile la parte di blocco 20 coopera con una piastra per applicare una pressione di serraggio a questa parte laterale del tratto inferiore del diaframma flessibile 25 per mezzo di dadi 29 e 30. Sull'altro lato una parte di blocco 18 coopera con una piastra 31 per serrare questo altro bordo del diaframma 25 tra di essi per mezzo di dadi 32 e 33. In modo simile la parte di blocco 21 coopera con una piastra 34 ed una coppia di dadi 35 e 36 per serrare quella parte del diaframma flessibile 25 tra di essi. Alle estremit? terminali del diaframma flessibile 25 ? prevista una coppia di aste trasversali 41 e 42 attorno alle quali viene trasciano il diaframma 25 come ? illustrato meglio nelle figure 2 e 4. Le aste 41 e 42 sono assicurate in modo fisso al condotto per mezzo di bulloni 40 come si vede in fig.4, e chiudono a tenuta queste parti del diaframma.

Tra i tratti superiore ed inferiore del diaframma flessibile 25 vi ? una griglia consistente in una pluralit? di nervature parallele distanziate 43 unite assieme da organi di irrigidimento quali aste 44. Disposti in alcuni degli spazi tra le nervature 43 vi ? una serie di blocco asimmetrici 45 composti di materia plastica espansa flessibile quale poliuretano o simili incollati alle nervature 43. Questi blocci di espanso 45 formano mezzi a molla comprimibili relativamente morbidi che dissipano energia e forniscono costrizioni distribuite sui tratti di diaframma contribuendo ai valori desiderati C ed R delle propriet? acustiche dell'attenuatore come discusso in generale negli articoli menzionati in precedenza nella pubblicazione Tappi. Occasionalmente come durante gli avviamenti, la pressione del gas pu? non essere armonizzata con la pressione di impasto che agisce sul diaframma. La griglia fornisce la protezione di cavit? per impedire lo schiacciamento dell'espanso fino a quasi lo spessore zero. Dopo ripetuti schiacciamenti l'espanso perderebbe molto della limitaione che esso fornisce al diaframma durante il normale funzionamento.

Il condotto 13 ? circondato e lo spazio tra ? tratti di diaframma ? riempito da aria a pressione relativamente uniforme fornita introducendo aria compressa in una o pi? entrate d'aria 47. Interposti tra la camera di gas che

il condotto 13 e lo spazio tra i tratti di diaframma vi ? una coppia di laminati ciascuno comprendente un feltro o tela porosa 51 (figg.2 e 3) confinata tra una coppia di organi a vaglio porosi 52 e 53 che possono essere fatti di lamiera metallica perforata. Il complesso degli organi di tessuto e di vaglio viene tenuto assieme contro i blocchi per mezzo di bulloni 53.

L'attrito viscoso del gas pompato avanti ed indietro attraverso gli interstizi dei laminati porosi dal movimento di fluttuazione dei tratti del diaframma fornisce una parte della resistenza acustica desiderata dell'attenuatore. Cerne messo in rilievo nelle sopra menzionate pubblicazioni Tappi, questa resistenza non contribuisce all' azione di attenuazione dell'attenuatore, ma ? atta a diminuire la natura a picco acuto di una risonanza.

Sono previsti mezzi a valvola che sono azionabili in modo intermittente in risposta alla deflessione lorda verso l'esterno dei tratti superiori od inferiori del diaframma flessibile 25 o di entrambi provocata dalle diminuzioni di pressione e rimpasto a lungo termine o dall'eccesso di pressione di gas che si accumula gradualmente , per sfiatare il gas dalla posizione tra i tratti.

Questi mezzi a valvola includono una coppia di tubi ad estremit? chiusa 56 e 57 come si vede meglio nelle figg.2, 3, 5 e 6. Il tubo superiore 56 presenta una apertura 56a in esso mentre il tubo inferiore 57 ha un'apertura 57a in esso.

Queste aperture sono atte a poggiare rispettivamente contro i tratti superiore ed inferiore del diaframma flessibile 25 e quando la pressione dell ' impasto e la somma della pressione d'aria agente sui lati opposti dei tratti pi? la pressione effettiva proveniente dai blocchi di espanso 45 sono sostanzialmente eguali come illustrato in fig.5, il diaframma flessibile 25 chiude le aperture 56a e 57a. Quando a causa dell'entrata continua di gas e/o di una diminuzione a lungo termine nella pressione media di scorrimento dell'impasto, la somma della pressione dell'espanso pi? la pressione media di gas del tratto supera la pressione media di scorrimento del l1 impasto per una piccola quantit?, si verifica lo sfiatamento del gas quando una od entrambe le aperture 56a e 57a vengono scoperte. Come illustrato nella fig.6, il gas viene quindi sfiatato dalla posizione tra i tratti di diaframma e dallo spazio entro la carcassa per mezzo delle linee di sfiato 58 e 59 che si vedono meglio nelle figg.1,2 e 3.

L ' attenuatore del la presente invenzione fa uso di un diaframma piatto essenzialmente orizzontale che occupa soltanto un corto spazio ed ? facilmente inse ribile in una linea di alimentazione esistente ad una cassa d'afflusso per la produzione di carta. Il diaframma usato ? flessibile oppure ha un margine flessibile. L'attenuatore della presente invenzione non ? esso stesso un assorbitole di energia ma ? un riflettore di energia. L'attenuazione massima ottenuta secondo la teoria e le prove fatte ? pi? di 10 : 1. L'attenuatore di tipo ad inserto della presente invenzione ? preferibile ad un attenuatore posizionato nella cassa d'afflusso poich? non richiede la ristrutturazione della cassa d'afflusso. Esso pu? essere reso piccolo in lunghezza assiale in modo da potersi adattare in posti dove altri attenuatori con capacit? di attenuazione comparabile La piccola lunghezza complessiva viene ottenuta poich? l'attenuatore non richiede lunghi pezzi di transizione per fornire variazioni accettabilmente graduali da sezioni trasversali circolari a sezioni non circolari e nuovamente a sezione circolare.

L'attenuatore della presente invenzione a differenza di altri attenuatori grandi ad aria piatta, usa una griglia che viene inserita nel liquido e deve semplicemente sopportare le forze di schiacciamento piuttosto che grandi forze squilibrate durante gli intervalli d'avviamento quando la pressione del gas non ? ancora salita per armonizzarsi con la pressione del liquido.

I risultati delle prove fisiche che sono state fatte con un attenuatore prodotti in conformit? della presente invenzione vengono riportati graficamente nelle figg. da 7 a 10 compreso.

Le figg. 7 ed 8 sono ottenute da una analisi spettrale di trasformazione rapida di Fourier di registrazioni magnetiche modulate in frequenza dei segnali elettrici forniti da un trasduttore di pressione montato nella tubatura dello impasto tra l'attenuatore ed una cassa d'afflusso di una macchina produttrice di carta.

In modo simile le figure 9 e 10 sono state ottenute da registrazioni del peso base fornite da uno spessimetro a raggi beta fuori macchina. La carta ? stata fabbricata nei momenti delle registrazioni della pressione. Ciascun grafico ? la media di 16 spettri successivi.

La fig.7 ? un tracciato della pressione rispetto alla frequenza in una posizione nella linea oltre l'attenuatore con l'alimentazione di aria esclusa, vale a dire con l'attenuatore non in funzione. Come indicato dal grafico la componente dominante della fluttuazione di pressione ha una frequenza di circa

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Attenuatore di tipo ad inserto atto a funzionare come rif lettore di pulsazioni in un l iqu ido o sospensione di un liquido comprendente: una carcassa, un condotto posizionato entro detta carcassa, un diaframma flessibile avente una coppia di tratti sostanzialmente orizzontali distanziati posizionati in detto condotto, mezzi per far fluire detta sospensione di impasto attraverso detto condotto al di sopra ed al di sotto di detti tratti distanziati, mezzi per introdurre gas pressurizzato in detta carcassa, mezzi a resistenza acustica in detto condotto atti a ridurre le risonanze, 9 e mezzi a vvola azionabili in risposta alla deflessione di detti tratti a causa di scostamenti dall'equilibrio della pressione di gas a lungo termine e della pressione di liquido per sfiatare il gas dalla posizione tra detti tratti.

2. Attenuatore secondo la rivendicazione 1 in cui detti mezzi a valvola includono tubi chiusi ad una estremit? ed aventi aperture che poggiano contro detti tratti per chiudere detti mezzi a valvola quando la pressione di liquido ? almeno eguale alla pressione di gas su detto diaframma.

3. Attenuatore secondo la rivendicazione 1 in cui l'area in sezione trasversale attraverso la quale il liquido o sospensione di liquido fluisce attraverso detto attenuatore ? sostanzialmente uniforme attraverso tutta la lunghezza di percorso di detto liquido o sospensione di liquido.

4. Attenuatore secondo la rivendicazione 1 che include mezzi a molla comprimibile relativamente morbidi che distanziano tra loro detti tratti e che forniscono rigidit? e resistenza acustica.

5. Attenuatore secondo la rivendicazione 4 in cui detti mezzi a molla comprimibile includono un espanso plastico.

6. Attenuatore secondo la rivendicazione 5 che include mezzi per proteggere detto espanso contro lo schiacciamento ripetuto.

7. Attenuatore secondo la rivendicazione 1 in cui detta carcassa e detto condotto hanno sezioni trasversali essenzialmente circolari attraverso tutta la loro lunghezza.

8. Attenuatore secondo la rivendicazione 1 in cui parte di detti mezzi di resistenza acustica sono costituiti da un feltro o tela porosa confinato tra una coppia di organi di vaglio.

9. Attenuatore secondo la rivendicazione 1 in cui i tratti distanziati sono i lati opposti di una cinghia senza fine.

10. Metodo per riflettere l'energia pulsante in una sospensione di impasto usata per la produzione di carta che comprende le operazioni di far fluire detta sospensione di impasto oltre i lati opposti di due organi di diaframma flessibili estendentisi orizzontalmente, diffondere un gas a pressione sostanzialmente uniforme nello spazio esistente tra detti organi a diaframma, e sfiatare l'aria da detto spazio quando la pressione di fluido dell'impasto diminuisce rispetto alla pressione del gas diffuso