ITVI20010178A1 - Impianto per la preparazione di impasti cartacei - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:”IMPIANTO PER LA PREPARAZIONE DI IMPASTI CARTACEI”.

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un impianto particolarmente adatto per la preparazione di impasti cartacei ottenuti per spappolatura di cartaccia.

E' noto che nell’industria cartiera alcuni tipi di carta, particolarmente quelli di tipo meno pregiato, vengono realizzati utilizzando paste cartacee che si ottengono reciclando carta straccia, comunemente detta cartaccia.

La preparazione di tali impasti cartacei avviene in appositi impianti che sostanzialmente comprendono apparecchi spappolatori i quali mescolando la cartaccia con acqua, realizzano un impasto fibroso che viene poi filtrato per liberarlo dai contaminanti.

L’impasto che esce dagli spappolatori contiene infatti corpi estranei di vario tipo e di varie dimensioni che devono essere allontanati prima che l’impasto venga utilizzato nelle successive fasi di lavorazione della carta.

Una forma di realizzazione nota dei suddetti impianti prevede una pluralità di apparecchi spappolatori del tipo a vasca cilindrica con girante elicoidale, ognuno dei quali è provvisto a valle di un filtro a cestello rotante per liberare l’impasto fibroso dai contaminanti.

Gli impianti di tale tipo presentano la limitazione che il funzionamento di ciascuna coppia spappolatore-filtro è discontinuo poiché dopo un prefissato tempo di funzionamento, lo spappolatore ed il filtro devono essere arrestati per consentire lo scarico dei contaminanti separati. Nel tentativo di superare tale limitazione, vengono realizzati impianti nei quali è presente un unico spappolatore costituito essenzialmente da un recipiente cilindrico ad asse orizzontale provvisto internamente di pale variamente sagomate che realizzano la spappolatura della cartaccia quando il cilindro viene posto in rotazione.

Nella parte finale lo spappolatore presenta una zona di prefiltraggio costituita sostanzialmente da una superficie forata la quale trattiene i contaminanti più voluminosi che vengono così separati prima che l'impasto fibroso esca dallo spappolatore.

L'impasto viene quindi ulteriormente filtrato tramite una pluralità di filtri disposti in cascata a valle dello spappolatore che comprendono un filtro a ciclone che riceve l’impasto fibroso in uscita dallo spappolatore, seguito da una pluralità di filtri a cestello rotante disposti in cascata, ognuno dei quali separa le sostanze inquinanti dall'impasto cartaceo che riceve dal filtro che lo precede.

Il numero di filtri che vengono disposti a valle dello spappolatore è variabile a seconda del tipo di impasto e di contaminante contenuto e del grado di filtraggio che si vuole ottenere.

Gli impianti del tipo appena descritto presentano il vantaggio di consentire la lavorazione continua dell’impasto cartaceo ma presentano però anche alcuni inconvenienti.

Un primo inconveniente è costituito dal fatto che la prefiltrazione che si effettua nello spappolatore è troppo poco selettiva e questo comporta un eccessivo carico di lavoro sui filtri disposti a valle che essendo troppo caricati non riescono ad effettuare un'adeguata separazione del contaminanti residui.

Inoltre poiché, come è noto, l'impiego dei filtri a cestello rotante comporta la frammentazione degli elementi inquinanti soprattutto di quelli più fragili come per esempio parti in polistirolo e simili, se la quantità di inquinanti presenti nell'impasto è piuttosto elevata, aumenta la quantità di elementi inquinanti frammentati che rimangono nell’impasto dopo filtrazione.

Questo comporta l’inconveniente che una maggiore quantità di elementi inquinanti passa nelle lavorazioni successive, con conseguente diminuzione di qualità del prodotto finale. La presente invenzione intende superare gli inconvenienti detti.

In particolare è un primo scopo realizzare un impianto per la preparazione di impasti cartacei che migliori il funzionamento dei filtri posti a valle dello spappolatore.

E’ un altro scopo che l'impianto dell’invenzione riduca la frammentazione degli elementi inquinanti durante la fase di filtrazione dall’impasto cartaceo.

E’ un ulteriore scopo che l'impianto dell’invenzione funzioni con ciclo continuo.

E’ non ultimo scopo che l'impianto dell'invenzione consenta migliorare la qualità dell’impasto cartaceo rispetto a quella ottenibile con impianti equivalenti.

Gli scopi detti sono raggiunti con la realizzazione di un impianto per la preparazione di impasti cartacei che in accordo con la rivendicazione principale comprende:

- almeno uno spappolatore del tipo a cilindro rotante ad asse orizzontale atto a trattare cartaccia in ambiente acquoso per ottenere detto impasto cartaceo;

- almeno una vasca di raccolta di detto impasto cartaceo uscente da detto almeno uno spappolatore;

- mezzi di pompaggio atti a trasferire detto impasto cartaceo da detta vasca di raccolta a mezzi di filtrazione, ed è caratterizzato dal fatto che detti mezzi di filtrazione comprendono almeno un gruppo di filtrazione statica disposto immediatamente a valle di detti mezzi di pompaggio.

Secondo una preferita forma esecutiva il gruppo di filtrazione statica comprende un recipiente provvisto internamente di una piastra forata fissa e di mezzi raschiatori che cooperano a strisciamento con la superficie filtrante della piastra forata fissa.

La piastra forata è disposta sostanzialmente ortogonale alla direzione di avanzamento dell'impasto cartaceo all’interno del recipiente, nel quale individua una prima camera comunicante con i primi mezzi di pompaggio atta a contenere l'impasto cartaceo da filtrare ed una seconda camera contenente l’impasto filtrato.

La superficie filtrante della piastra forata è rivolta verso la prima camera che accoglie anche i mezzi raschiatori.

L’impasto filtrato contenuto nella seconda camera, viene convogliato tramite secondi mezzi di pompaggio a successivi filtri per l’ulteriore filtrazione mentre le sostanze inquinanti che si depositano sul fondo della prima camera, vengono periodicamente scaricate.

Vantaggiosamente l'impianto, riducendo la frantumazione degli elementi inquinanti presenti nella cartaccia, consente di ottenere un impasto cartaceo di migliore qualità rispetto all'impasto ottenibile con impianti equivalenti di tipo noto. Gli scopi ed i vantaggi detti verranno meglio evidenziati durante la descrizione di preferite forme di esecuzione dell’invenzione che vengono date a titolo indicativo ma non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegno in cui:

- in fig. 1 si osserva l'impianto dell'invenzione in una prima forma esecutiva;

- in fig. 2 si osserva l'impianto dell'invenzione secondo una variante esecutiva;

- la fig. 3 rappresenta la sezione longitudinale del gruppo di filtrazione statica dell’impianto di fig. 1 e 2;

- la fig. 4 rappresenta la vista frontale della piastra filtrante e dei mezzi raschiatori del gruppo di filtrazione statica di fig. 3.

Come si osserva in fig. 1 l'impianto dell’invenzione, complessivamente indicato con 1 , comprende: uno spappolatore, complessivamente indicato con 2, che tratta cartaccia in ambiente acquoso per ottenere l'impasto cartaceo; una vasca di raccolta, complessivamente indicata con 3, dell'impasto cartaceo in uscita dallo spappolatore 2 e mezzi di pompaggio, complessivamente indicati con 4, atti a trasferire l'impasto cartaceo dalla vasca di raccolta 3 a mezzi di filtrazione, complessivamente indicati con 5.

Lo spappolatore 2 è uno spappolatore di tipo noto comprende un recipiente cilindrico 2a rotante attorno ad un asse longitudinale X e provvisto di una bocca di carico 2b per l’introduzione della cartaccia da trattare in ambiente acquoso, di un pre-filtro 2c atto a realizzare una filtrazione degli inquinanti di maggiori dimensioni e disposto in corrispondenza dell’uscita dell’impasto cartaceo ed una bocca di scarico 2d posta sul fondo del recipiente per l'allontanamento dei materiali contaminanti separati dalla filtrazione.

Secondo l’invenzione i mezzi di filtrazione 5 comprendono almeno un gruppo di filtrazione statica 6 disposto immediatamente a valle dei primi mezzi di pompaggio 4 dell'impasto cartaceo da filtrare.

In particolare il suddetto gruppo di filtrazione statica 6 che è visibile in sezione longitudinale in fig. 3 ed in vista frontale interna in fig. 4, comprende un recipiente 7 nel quale una piastra forata fissa 8 suddivide il volume interno definendo una prima camera 9 provvista di una flangia 10 di collegamento alla tubazione 11 di alimentazione dell'impasto cartaceo da filtrare ed una seconda camera 12 che riceve l'impasto filtrato dalla piastra forata fissa 8, provvista di una flangia 13 di collegamento alla tubazione 14 di uscita dell’impasto cartaceo filtrato.

La piastra forata fissa 8 è sostanzialmente ortogonale alla direzione V del flusso dell’impasto cartaceo nel recipiente 7. Sul fondo della prima camera 9 è presente una tramoggia 15 provvista di una flangia 16 di collegamento alla tubazione 17 di scarico degli inquinanti separati dalla filtrazione. Un’opportuna valvola 18, visibile in fig. 1 , consente di scaricare gli inquinanti separati dal gruppo della filtrazione statica 6 sul nastro trasportatore 19 che li convoglia in un deposito di raccolta 20.

Nella piastra forata fissa 8 si individua la superficie filtrante 8a rivolta verso la prima camera 9, sulla quale cooperano a strisciamento mezzi raschiatori, complessivamente indicati con 21 che, come si osserva in fig. 4, sono costituiti da una girante 22 provvista di tre pale raschianti 23a, 23b, 23c ognuna posta a contatto con la superficie filtrante 8a ed aventi un profilo falciforme che rende particolarmente efficace l'azione di raschiatura.

La caratteristica peculiare del gruppo di filtrazione statica 6 è che la girante 22, che viene posta in rotazione da mezzi di motorizzazione esterni di tipo noto indicati con M in fig. 1 ai quali è collegata tramite l’asse 24, ruota a velocità molto bassa.

Questa bassa velocità di rotazione, unita al profilo a falce delle pale, riduce la possibilità di frammentazione delle sostanze che inquinano l'impasto cartaceo da filtrare e quindi diminuisce drasticamente la quantità di inquinanti che possano nel bagno filtrato e quindi nel prodotto finale.

Il gruppo filtrante statico 6 realizza quindi una filtrazione intermedia tra la filtrazione che viene effettuata dal pro-filtro 2c dello spappolatore 2 e la filtrazione fine che viene effettuata dai filtri finali indicati genericamente con 25 che sono costituiti generalmente da un filtro a ciclone seguito da filtri a cestello rotante, che vengono alimentati con l'impasto cartaceo filtrato in uscita dal gruppo di filtrazione statico 6, tramite mezzi di pompaggio 26.

Per ottimizzare il funzionamento del'impianto, è importante mantenere costante la pressione all’interno del gruppo filtrante statico 6 ed in particolare del recipiente 7 che lo definisce.

A tale scopo nell'impianto sono previsti mezzi di regolazione e di controllo della pressione, complessivamente indicati con 27.

Secondo la forma realizzativa rappresentata in fig. 1 , detti mezzi di regolazione e di controllo della pressione 27 comprendono:

una prima vasca 28 collegata tramite una tubazione 28a alla tubazione 11 di alimentazione del gruppo filtrante statico 6;

una seconda vasca 29 collegata tramite una tubazione 29a, in ingresso alla vasca di raccolta 3;

una terza vasca 30 collegata alla mandata dei mezzi di pompaggio 4 che preferibilmente sono costituiti da una pompa 4a.

Si osserva che la terza vasca 30 è interposta tra la prima vasca 28 e la seconda vasca 29 e presenta una prima parete di troppo pieno 31 che la separa dalla prima vasca 28 ed una seconda parete di troppo pieno 32 che la separa dalla seconda vasca 29.

Rispetto alla linea del suolo S, la seconda parete di troppo pieno 32 si trova ad un’altezza H2 maggiore rispetto all’altezza H1 della prima parete di troppo pieno H1. In tal modo è possibile mantenere all'ingresso del gruppo di filtrazione statico 6 una pressione idrostatica sostanzialmente costante, all’interno dei valori compresi tra una quota H1 e H2, ciascuna corrispondente al livello statico rispettivamente minimo e massimo che l'impasto cartaceo da trattare raggiunge all'interno della prima vasca 28 e della terza vasca 30.

Una variante esecutiva dell'impianto dell’invenzione è rappresentata in fig. 2 ove si osserva che il suddetto impianto, complessivamente indicato con 40, si differenzia dall'impianto precedentemente descritto per una differente forma realizzativa dei mezzi di regolazione e di controllo della pressione all'interno del gruppo filtrante statico 6 che vengono complessivamente indicati con 41.

Essi comprendono in particolare una valvola di alimentazione 42 dell’impasto cartaceo da filtrare interposta tra i mezzi di pompaggio 4 e la tubazione 11 di alimentazione del gruppo di filtrazione statica 6 ed una valvola di sicurezza 43 interposta tra i mezzi di pompaggio 4 e la tubazione 29a in ingresso alla vasca di raccolta 3.

Ε' prevista una centralina elettrica/elettronica di controllo e di comando, complessivamente indicata con 44, la quale è composta da:

- una prima unità di comando 44a connessa all’attuatore 42a della valvola di alimentazione 42;

- una seconda unità di comando 44b connessa all'attuatore 43a della valvola di sicurezza 43;

- un'unità di rilevamento 44c connessa ad un rilevatore di pressione 45 posto all'interno del recipiente 7 del gruppo di filtrazione statico 6;

- un’unità di elaborazione e controllo 44d connessa alle unità di comando 44a, 44b e di rilevamento 44c.

In base quanto detto si comprende che l'impianto dell’invenzione, in entrambe le varianti esecutive descritte ed illustrate, raggiunge gli scopi prefissati.

In particolare potranno essere previste varianti particolarmente per quanto concerne la tipologia di filtri posti a valle del gruppo di filtrazione statica 6 oppure dei mezzi di regolazione della pressione all’interno del gruppo di filtrazione che potranno essere differenti da quelli illustrati e descritti.

Si intende comunque che qualsiasi variante che si dovesse apportare all'impianto dell’invenzione, se rientrante nell’ambito delle rivendicazioni che seguono, è da ritenersi protetta dal presente brevetto.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Impianto (1 ; 40) per la preparazione di impasti cartacei comprendente: - almeno uno spappolatore (2) del tipo a cilindro rotante (2a) ad asse orizzontale (X) atto a trattare cartaccia in ambiente acquoso per ottenere detto impasto cartaceo; - almeno una vasca di raccolta (3) di detto impasto cartaceo uscente da detto almeno uno spappolatore (2); - mezzi di pompaggio (4) atti a trasferire detto impasto cartaceo da detta vasca di raccolta (3) a mezzi di filtrazione (5), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di filtrazione (5) comprendono almeno un gruppo di filtrazione statica (6) disposto immediatamente a valle di detti mezzi di pompaggio (4).
2. 2) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detto almeno un gruppo di filtrazione statica (6) comprende un recipiente (7), provvisto internamente di una piastra forata fissa (8) per il filtraggio di detto impasto cartaceo e di mezzi raschiatori (21 ) che cooperano a strisciamento con la superficie filtrante (8a) di detta piastra forata fissa (8).
3. 3) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che all'interno di detto recipiente (7) di detto gruppo di filtrazione statica (6), detta piastra forata (8) individua una prima camera (9) avente una tubazione di alimentazione (11 ) per l'ingresso di detto impasto cartaceo da filtrare ed una seconda camera (12) atta a ricevere l'impasto filtrato attraverso detta piastra forata fissa (8), la superficie filtrante (8a) di detta piastra forata fissa (8) ed i rispettivi mezzi raschiatori (21 ) essendo contenuti in detta prima camera (9).
4. 4) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 2) oppure 3) caratterizzato dal fatto che detta piastra forata fissa (8) è disposta sostanzialmente ortogonale alla direzione di avanzamento (V) di detto impasto cartaceo all’interno di detto recipiente (7).
5. 5) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 2) o 3) caratterizzato dal fatto che detti mezzi raschiatori (21 ) sono costituiti da una girante (22) provvista di pale raschianti (23a, 23b, 23c) e di un albero (24) di accoppiamento a mezzi di motorizzazione (M) atti a porla in rotazione.
6. 6) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 5) caratterizzata dai fatto che dette pale raschianti (23a, 23b, 23c) presentano un profilo a forma di falce.
7. 7) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 3) caratterizzato dal fatto che detta seconda camera (12) comunica tramite una tubazione di uscita (14) con mezzi di pompaggio (26) che convogliano detto impasto filtrato a filtri finali (25).
8. 8) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che tra detti mezzi di pompaggio (4) e detto gruppo di filtrazione statica (6) sono disposti mezzi di regolazione e di controllo (27; 41 ) della pressione di alimentazione di detto gruppo di filtrazione statica (6).
9. 9) Impianto (1 ) secondo la rivendicazione 8) caratterizzato dal fatto che detti mezzi di regolazione e di controllo della pressione (27) comprendono: - una prima vasca (28) collegata ad una tubazione (11 ) di alimentazione di detto impasto da filtrare a detto gruppo di filtrazione statica (6); - una seconda vasca (29) collegata ad una tubazione (29a) di alimentazione di detta vasca di raccolta (3); - una terza vasca (30) collegata alla mandata di detti mezzi di pompaggio (4), detta terza vasca (30) essendo interposta tra detta prima vasca (28) e detta seconda vasca (29) ed essendo provvista di una prima parete di troppo pieno (31 ) che la separa da detta prima vasca (28) e di una seconda parete di troppo pieno (32) che la separa da detta seconda vasca (29).
10. 10) Impianto (40) secondo la rivendicazione 8) caratterizzato dal fatto dal fatto che detti mezzi di regolazione e di controllo (41 ) della pressione comprendono: - una valvola di alimentazione (42) interposta tra la mandata di detti mezzi di pompaggio (4) ed una tubazione (11 ) di alimentazione di detto gruppo di filtrazione statica (6); - una valvola di sicurezza (43) interposta tra la mandata di detti mezzi di pompaggio (4) ed una tubazione di alimentazione (29) di detta vasca di raccolta (3); - una centralina elettrica/elettronica (44) di regolazione, elettricamente connessa a dette valvole (42, 43) ed a detto gruppo di filtrazione statica (6).
11. 11 ) Impianto (40) secondo la rivendicazione 10) caratterizzato dal fatto che detta centralina elettrica/elettronica (44) comprende: - almeno una prima unità di comando (44a) elettricamente connessa all'attuatore (42a) di detta valvola di alimentazione (42); - almeno una seconda unità di comando (44b) elettricamente connessa all’attuatore (43a) di detta valvola di sicurezza (43); - almeno un'unità di rilevamento (44c) elettricamente connessa ad un rilevatore di pressione (45) posto all’interno di detto gruppo di filtrazione statica (6); - almeno un’unità di elaborazione e controllo (44d) elettricamente connessa a dette unità di comando (44a, 44b) e di rilevamento (44c).
12. 12) Impianto (1 ; 40) secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto di comprendere un gruppo di raccolta e trasporto (19) delle sostanze inquinanti separate da detto gruppo di filtrazione statica (6).