NO139898B - Anordning for rensning og fraksjonering av materialsuspensjoner - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning for rensning

og fraksjonering av materialsuspensjoner, særlig fibersuspen-

sjoner i cellulose- og papirfabrikker og gjelder spesielt siler av lukket centripetaltype.

Formålet med oppfinnelsen er å forbedre og sikre rensningsforløpet i forhold til hva det kan oppnås ved appara-

tene som er angitt i og omfattes av svensk patent nr. 316 363,

samt dels å redusere innholdet av prima fiber i vrakgodset eller rejektet, og dels kraftig å redusere innholdet i dette av mindre og tyngre forurensninger.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en anordning av ovennevnte type som dels omfatter et ytre ringformet rom med til-løp for fibersuspensjonen, hvilket rom radielt utover begrenses av en stasjonær sylindrisk eller konisk mantel og radielt inn-

over av en roterbar ytre sylindrisk eller konisk med silåpninger forsynt trommel, dels et indre ringformet rom med utløp for forurensninger (rejekt) hvilket rom radielt utover begrenses av den ytre trommel og radielt innover av en sylindrisk eller konisk siltrommel og dels en innenfor den indre siltrommelen beliggende passasje for mottaking av den rensede fibersuspensjon (akseptert masse) med utløp. Det nye og særegne ved anordningen ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at den ytre trommel er ut-

ført med vesentlig større silåpninger enn silåpningene i den indre siltrommel og at den ytre trommel dessuten er forsynt med overflatedeformasjoner som gjør tjeneste som pulsfrembringende organer.

Den her angitte nye løsning gjør det mulig å oppnå

en meget god renseeffekt,samtidig som innholdet av primafibre i rejektet reduseres ved at den ytre trommel er forsynt med pulse-ring s or ganer . Under trommelens rotasjon forårsaker disse organer pulseringer i væskeskiktet nærmest trommelen, hvilket befordrer

separeringen av forurensninger. De pulsasjoner som oppstår av-stedkommer dessuten en rensning av silåpningene. Som følge av forskjellen i silåpningenes størrelse i de to tromler skjer silin-gen i to trinn, hvilket innebærer en ny og forbedret virkning.

Angitt i korthet innebærer således oppfinnelsen at fibersuspensjonen efter skrotfraskillelse først' grovsorteres (kvist-fanges) innover gjennom en ytre raskt roterbar kvis tf,anger- og pulseringstrommel (hensiktsmessig perforert 0 4-8 mm) hvorefter selve finsilingen skjer ved hjelp av en indre konsentrisk anordnet raskt i motsatt retning roterbar siltrommel (hensiktsmessig perforering .0 1-2,5 mm eller slisser 0,20-0,60 mm). Betingelsene for finsilingen kan således tilpasses til denne sluttbehandling og er ikke som ellers fastlåst til de i visse henseender forskjellige betingelser for den foregående grovsortering. I visse til-feller, særlig ved kortfibrige og lettsilte masser kan imidlertid siltrommelen være stasjonær.

Den hovedsakelige separering av mindre og tyngre forurensninger som sand, rust mm skjer ved grovsorteringen eller kvistfangningen på den ytre trommel. Periferihastigheten av denne trommel avpasses derfor slik at dens sentrifugalrensningseffekt blir tilstrekkelig. For å forsterke separasjonseffekten er denne ytre trommel forsynt med de nevnte pulseringsfrembringende organer i form av overflatedeformasjoner, f.eks. lave skålformede fremspring, anordnet periferisk i en eller flere soner, vekselvis med perforerte soner eller slike i kombinasjon.

I såvel kvistfangnings- som finsilingsseksjonens slutt-parti tilføres trykkvann for fortynning eller spyling.

Forskjellige slags masse atskiller seg meget med hensyn til den såkalte silbarheten og ved hvilken fiberkonsentrasjon de optimalt kan siles/renses. Derav følger at den nødvendige og formålstjenlige periferihastighet for de respektive tromler kan variere betydelig for forskjellige massetyper.

Kvistfangertrommelens periferihastighet bestemmes i det vesentligste av den sentrifugalrensningseffekt som ønskes med hensyn til de mindre, tyngre forurensninger og har en størrelses-orden på 7-15 m/sek., eventuelt lavere.

Periferihastigheten av siltrommelen avpasses med hensyn til den aktuelle massetype og dennes fiberkonsentrasjon samt den valgte perforering eller oppslissing slik at silingsforløpet med sikkerhet avsluttes under de variasjoner som forekommer ved fabrikksdriften med hensyn til silbarhet og konsentrasjon av massen. Finsilingen skal således ikke forseres mer enn nødvendig, hvilket er av stor betydning for renhetsresultatet. Siltrommelens periferihastighet har derfor et større område, størrelsesorden 7-20 m/sek.

Av hva som foran er nevnt om de respektive tromlers periferihastighet, følger at såvel spalten mellom kvistfangertrommelen og den stasjonære mantel som spalten mellom de to tromler må være i nødvendig grad tilpasset for at det skal oppnås et optimalt rensningsforløp i mellomrommene.

Begge tromlene er ved vertikal akse hensiktsmessig ut-ført koniske med tiltagende diameter i retning nedover slik at det ringformede mellomrom forminskes i retning nedover, dels mellom kvistfangertrommelen og den omgivende stasjonære mantel som enten er sylindrisk eller har noe tiltagende eller avtagende diameter i retning nedover og dels på samme måte med ringformede mellomrom mellom tromlene. Hvis den ytre stasjonære mantel er utført svakt konisk i retning innad/nedad, kan kvistfangertrommelen være rent sylindrisk, eventuelt også siltrommelen.

Av den gjennom kvistfangertrommelen til det ringformede rom mellom tromlene strømmende masse dannes et raskt roterende væskeskikt på innsiden av kvistfangertrommelen og et i motsatt retning raskt roterende væskeskikt på siltrommelens utside. Mellom disse væskeskikt oppstår det en intens turbulens som virker de-flokkulerende og påskynder utskillingen av forurensningene.

Inntil innsidene av siltrommelen er det anbragt et passende antall stasjonære pulseringsvinger som er utført slik at loka-le trykkstøt rengjør siltrommelen med en frekvens av en størrelses-orden på 20-50 støt/sek., tilpasset til massens silbarhet og konsentrasjon samt valgt perforering eller slissvidde av silåpningene. Høyere frekvens enn nødvendig pluss en passende margin skal ikke anvendes da hver vinge avskjermer sin del av siltrommelens omkrets og derved minsker volumstrømmen gjennom trommelen.

For å forsterke pulseringen for rensning av silåpningene i siltrommelen, kan overflatedeformasjoner i likhet med de på den ytre trommels utside også anvendes på innsiden. De kan likeledes bestå av aksielt anordnede lister eller lignende med passende ut-formning for å tilveiebringe hvirvelstrømmer med mer aksentuert turbulens og trykk- og vakuumstøt. En stasjonær indre siltrommel anvendes som allerede nevnt i første rekke ved rensning av særlig kortfibrige og lettsilte masser. I dette tilfelle kan pulseringen ved den ytre trommels utside minskes i styrke og/eller frekvens, mens pulseringen ved trommelens innside samtidig forsterkes i tilstrekkelig grad såvel i styrke som i frekvens.

De stasjonære pulseringsvinger innenfor den indre siltrommel sløyfes i dette tilfelle.

Fig. 1 og 2 viser to utførelsesformer for apparatet ifølge oppfinnelsen.

Utførelsesform 1.

En valgt utførelsesform for et apparat ifølge oppfinnelsen fremgår av fig. 1 som viser et sentralt vertikalsnitt gjennom apparatet som har vertikal akse.

Apparatet består i det vesentligste av en raskt roterbar, indre siltrommel 1 og en konsentrisk med og utenfor denne raskt roterbar kvistfanger- og pulseringstrommel 2 samt konsentrisk med disse en stasjonær mantel 3 som ved hjelp av holdere 4 er festet i et silhus 5 som er fast anordnet på et silstativ 6 som på sin side er festet på et stativ 7.

Trommelen 2 er oventil forsynt med et lokk 8 som er

fast lagret på en roterbar aksel 9. Siltrommelen 1 er oventil festet til et lokk eller deksel 10 forsynt med lave pumpevinger 11. Lokket 10 er fast lagret på en hylse 12 som på sin side er lagret på akselen 9 over radiallagre 13 og 14 samt aksiallager

15. Hylsen 12 er i retning utad lagret i radiallagre 16 og 17

på et lagerstativ 18 som oventil er festet i silstativet 6 og nedentil innskjøvet i dette. Aksielt er hylsen 12 lagret på lagerstativet 18 over aksiallager 19 og en på stativet 18 festet hylse 20 forsynt med pakkbokstetning 20a. Aksialbelastningen for akselen 9 overføres av en ring 21 til lageret 15 og opptas av en hylse 22 festet på hylsen 12. Akselens 9 radiallagring forsterkes av et radiallager 23 som festet på akselen 9 med en skrue 28 over ringen 21, sliteforing 24 og 25 samt en drivskive 26 og en stoppskive 27. En annen drivskive 29 for siltrommelen 1 er fast lagret på hylsen 22 og forsynt med pakkbokstetning 30.

Aksialbelastningen av hylsen 12 opptas av en Seeger-ring 31 og føres over lagret 17 en ring 32 og lageret 19 til hylsen 20 som er festet til lagerstativet 18.

En mutter 33 fester lokket 8 i en sliteforing 34 og lageret 13 på akselen 9. Lokket 8 er forsynt med vinger 35.

Lokket 10 er forsynt med pakkbokser 36 og 37. På silstativet 6

er det i retning mot siltrommelens 1 innside festet pulseringsvinger 38. En eller flere av disse vinger 38 kan være hule og innrettet for tilførsel av spylevann utad mot siltrommelen 1 for ekstra rensning av denne samtidig som det vann som spyles gjennom trommelen fortynner massen på utsiden av trommelen i hele dennes høyde.

Mantelen 3 er i sin øvre del 39 forsynt med silåpninger

i form av grove perforeringer (0 20-25 mm) og sin nedre del 40 perforert for tilførsel av spulevann eller fortynningsvann og forsynt med et uttak 41 for kvist e.l.

Siltrommelen 1 er nedentil forsynt med en tetning 42 som

er vist utført av såkalt mekanisk type.

Trommelen 2 er videre forsynt med pulseringsfrembringende overflatedeformasjoner, f.eks. lave skålformede fremspring 43 som er vist i to perifere soner. I tilsvarende soner kan lignende fremspring også være anordnet på trommelens innside om dette er ønskelig. Disse senere soner kan også være anordnet aksielt (fortrinnsvis parallelt med vingene 38) og hensiktsmessig med en annen og fortrinnsvis større deling i periferisk retning enn disse for å unngå lokalt sett samtidige og motvirkende pulserings- og rens-ningseffekter. Disse aksielle pulseringsorganer kan også være ut-ført på annen måte, f.eks. som hensiktsmessig utformede lister e.l. for om ønskelig å frembringe hvirvelstrømninger med mere aksentuert turbulens og trykk og vakuumstøt mot siltrommelen 1.

Ved den nedre del av den ytre trommel 2 tilføres trykkvann for fortynning eller spyling dels gjennom en perforering 44, dels gjennom spalter 46 ved begge nedre flenser av trommelen 2.

Apparatet er oventil lukket med et lokk 45.

Drivskivene 26 og 29 drives ved hjelp av ikke viste kile-remmer av likeledes ikke viste særskilte elektromotorer som er plassert diametralt for å forminske de nedre radielle lagerbelast-ninger.

Virkemåte.

Massen mates tangensielt inn i apparatet ved A og kommer inn i det ringformede skrotkammer B hvorfra skrot e.l. tappes av ved behov ved C. Massen fordeles perifert og strømmer innover gjennom den grovperforerte manteldel 39, akselereres til passende hastighet og nødvendig trykk av vingene 35 hvorunder den samtidig defibreres, innkommer i defibrert tilstand i det ringformede rom D, strømmer mot sentrifugal- og pumpeeffekten av den ytre trommel 2 gjennom dennes perforerte soner hvor den grov-sorteres, mens gjenværende masse fortynnes med trykkvann som tilføres kammeret E ved F gjennom perforeringene 40 i mantelen 3. Det grove vrakgods eller rejekt føres ut gjennom uttaket 41 med passende mottrykk ved G.

Den grovsorterte masse strømmer inn i det ringformede rom N og innover gjennom det turbulente væskeskikt og fortsetter gjennom siltrommelens 1 perforering eller silåpninger som lokalt renses av trykkstøt fra vingene 38.

Ved den nedre del av siltrommelen 1 tilsettes ved H trykkvann til kammeret J for fortynning av gjenværende masse.

Den resterende del av massen, nemlig det finere vrakgods, kommer inn i kammeret K og går ut ved L under passende mottrykk hvorved volumet resp. mengden reguleres.

Den gjennom siltrommelen 1 passerende masse, nemlig akseptert masse, går ut ved M.

Utførelsesform 2.

En forenklet utførelsesform fremgår av fig. 2 som viser et sentralt vertikalsnitt gjennom apparatet likeledes utført med vertikal akse. Tilsvarende deler har samme tall- og bokstavbeteg-nelse som på fig. 1.

Den vesentligste forskjell på de to utførelsesformer er at siltrommelen 1 ved den siste utførelsesform er stasjonær.

Den ytre trommel 2 er nå festet til lokket 8 som er fast lagret på akselen 9. Lokket 8 har vinger 35 og 11.

På siltrommelens 1 øvre flens er fastskrudd en ring 10. Siltrommelen med ring festes mot flensen på silstativet 6 og samtidig nedentil mot den nedre flens på silhuset 5. Ringen 10 skrues fast til silstativets 5 øvre flens.

Lagerhylsen 12 er nedentil innpasset i silstativet 6 og oventil fastskrudd til dette.

Akselen 9 er lagret på lagerhylsen 12 oventil med radiallageret 13 og nedentil med radiallageret 14. Aksialbelastningen av akselen 9 opptas av ringen 21, aksiallageret 15 og et til lagerhylsen 12 fastskrudd lokk 22 forsynt med en Stefatetning 30.

Stoppskiven 27, drivskiven 26, sliteforingen 24, ringen 21 og lageret 14 festes til akselen 9 med skruen 28.

Lokket 8, sliteforingen 34 og lageret 13 festes på

akselen 9 med mutteren 33.

Lagrene er oventil tettet med en pakkboks 36.

Mantelen 3 er i sin øvre del 39 forsynt med grove perforeringer (0 20-25 mm) og i sin nedre del 40 hensiktsmessig per— forert for tilsetning av trykkvann, samt forsynt med et uttak 41 for kvist.

Den ytre trommel 2 er forsynt med pulseringsfrembringende overflatedeformasjoner, f.eks. lave skålformede fremspring 43 som er vist anordnet i to soner. I tilsvarende soner kan lignende fremspring også være anordnet på trommelens innside hvis dette ønskes (se utførelsesform 1). I trommelens nedre del til-føres trykkvann gjennom perforeringen 44 for fortynning.

Apparatet er oventil lukket med lokket 45.

Drivskiven 26 drives ved hjelp av ikke vist kileremdrift av en elektromotor.

Virkemåte.

Massen mates inn i apparatet i tangensiell retning ved A og kommer inn i det ringformede skrotkammer B hvorfra skrot o.l. tappes ut ved behov ved C. Massen fordeles perifert og strømmer innover gjennom den grovperforerte manteldel 39,akselereres til passende hastighet og til nødvendig trykk av vingene 35 hvorunder den samtidig defibreres, innkommer i defibrert tilstand i det ringformede rom D, grovsorteres gjennom trommelens silåpninger i to perforerte soner og defibreres/deflokkuleres av sonene med fremspringene 43, fortynnes med trykkvann gjennom perforeringen 40 i mantelen 3. Denne perforering avbrytes av uttaket 41 hvorigjennom de grove rejekt føres ut under passende mottrykk ved G, hvilket mottrykk regulerer volumet, resp. mengden.

Massen strømmer mot sentrifugal- og pumpeeffekten av den ytre trommel 2 og det på dennes innside roterende væskeskikt, gjennom trommelen inn i det ringformede rom N mellom tromlene og passerer grenseskiktet nær inntil siltrommelen 1 og gjennom denne. En ekstra pulseringseffekt kan tilføres her ved hjelp av f.eks. skålformede fremspring på innsiden av trommelen 2 i likhet med fremspringene på utsiden (se likeledes utførelsesform 1).

Ved den nedre del av siltrommelen 1 tilføres trykkvann gjennom yttertrommelens 2 perforering 44 for fortynning. Resten av massen, vrakgodset, kommer inn i kammeret K og går ut ved L under passende mottrykk hvorved volumet resp. mengden reguleres.

Den gjennom siltrommelen 1 passerte masse, nemlig akseptert masse, går ut ved M.

Innenfor oppfinnelsens ramme ligger naturligvis andre ikke viste utførelsesformer, f.eks.: a) For å eliminere tetningen 42 i utførelsesformen ifølge fig. 1, kan den aksepterte masse tas ut oventil hvorunder tetningen plasseres her mellom den aksepterte masse og den innkomne masse. Eventuell lekkasje skjer hensiktsmessig i retning fra akseptert masse til innkomne masse. Det finnes ved dette punkt forskjellige løsninger i avhengighet av at apparatet arbei-der i en masseledning under relativt høyt trykk eller om den aksepterte masse kan renne fritt ut oventil. b) Ved utførelsesformen ifølge fig. 2 med stasjonær siltrommel kan vingene 38 anordnes roterbare og drives med passende hastighet på lignende måte som den indre siltrommel ved utførelses-formen ifølge fig. 1. c) De nevnte utførelsesformer har vertikal akse. De kan likeledes ha tilnærmet horisontal akse, spesielt hvis utførel-sen herved blir enklere og mer rasjonell. d) Når anordningen er plassert så langt frem i prosessen at fibersuspensjonen allerede er grovsortert, bortfaller selvsagt

dette rensetrinn, hvilket medfører at trykkvann ikke behøver å tilsettes ved F og at uttaket G ikke har noen funksjon for bortfø-ring av grovrejektet. Det sørges da for stengning ved F og G.

Det er naturligvis også mulig å gjøre konstruksjonen billigere ved å utelate det nevnte trykkvannstilløp og/eller uttak for grovrejekt. Hvis skrotoppsamling ikke er aktuelt, kan likeledes skrotkammeret

B utelates og eventuelt også den grovperforerte manteldel 39.

Claims (14)

1. Anordning for rensning og fraksjonering av material-suspens joner,særlig fibersuspensjoner, hvilken anordning dels omfatter et ytre ringformet rom (D) med tilløp for fibersuspensjonen, hvilket rom radielt utover begrenses av en stasjonær sylindrisk eller konisk mantel (3) og radielt innover av en roterbar ytre sylindrisk eller konisk med silåpninger forsynt trommel (2), dels et indre ringformet rom (N) med utløp (L) for forurensninger (rejekt) hvilket rom radielt utover begrenses av den ytre trommel (2) og radielt innover av en sylindrisk eller konisk siltrommel (1) og dels en innenfor den indre siltrommelen beliggende passasje for mottakning av den rensede fibersuspensjon (akseptert masse) med utløp (M), karakterisert ved at den ytre trommel (2) er utført med vesentlig større silåpninger enn silåpningene i den indre siltrommel (1) og at den ytre trommel (2) dessuten er forsynt med overflatedeformasjoner som gjør tjeneste som pulsfrembringende organer (43).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den indre siltrommelen (1) er stasjonær.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den indre siltrommelen (1) er roterbar.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at den indre siltrommelen (1) er roterbar i motsatt retning av den med pulseringsorganer forsynte trommel (2).

5. Anordning som angitt i krav 1 til 4, karakterisert ved at roterbare vinger e.l. (35) er anordnet, hensiktsmessig ved den ene ende av den med pulseringsorganer forsynte trommel (2) for å tilveiebringe nødvendig trykk i det ytre ringformede rom (D) for å bevirke strømning av fibersuspensjonen i retning innad gjennom den nevnte trommel (2).

6. Anordning som angitt i krav 1 til 5, karakterisert ved at det ytre ringformede rom (D) er tilsluttet til et utløp (41) for grovere og/eller tyngre forurennsinger som kvist og sand.

7. Anordning som angitt i krav 1 til 6, karakterisert ved at den med pulseringsorganer forsynte trommel (2) har fra sin ytre overflate utadragende pulseringsorganer (43).

8. Anordning som angitt i krav 1 til 6, karakterisert ved at den med pulseringsorganer forsynte trommel (3) har fra sin innvendige overflate fremstikkende pulseringsorganer (43).

9. Anordning som angitt i krav 1 til 6, karakterisert ved at den med pulseringsorganer forsynte trommel (2) er forsynt med såvel fra sin ytre som sin indre overflate fremspringende pulseringsorganer (43).

10. Anordning som angitt i krav 1 til 9, karakterisert ved at den med pulseringsorganer forsynte trommel (2) har skålformede, hensiktsmessige med sfærisk overflate utformede pulseringsorganer (43).

11. Anordning som angitt i krav 7 til 10, karakterisert ved at pulseringsorganene ([%) og silåpningene er anordnet vekselvis og jevnt fordelt på den med pulseringsorganer forsynte trommel (2).

12. Anordning som angitt i krav 7 til 10, karakterisert ved at pulseringsorganene (43) er anordnet i en eller flere soner på den med pulseringsorganer forsynte trommel (2) med mellomliggende soner forsynt med silåpninger.

13. Anordning som angitt i krav 1 til 12, karakterisert ved at den med pulseringsorganer forsynte trommel (2) har silåpninger av en størrelsesorden på 4-8 mm diameter og at siltrommelen (1) har silåpninger av størrelsesorden 1,0-2,5 mm diameter eller slisser med en slissvidde på 0,20-0,60 mm.

14. Anordning som angitt i krav 1 til 13, karakterisert ved at det ytre ringformede rom (D) er tilsluttet til et tilløpsrom (B) og at en grovperforert mantel (39) hensiktsmessig med hull med en diameter på 20-25 mm er anordnet mellom de to rom (D,B) regnet i fibersuspensjonens strømningsbane for fra-skilning av grovere gjenstander som skrot.