NO143879B - Fremgangsmaate og anordning for avvanning av suspensjoner - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for avvanning av suspensjoner.

Description

Oppfinnelsen vedrorer en silanordning ved en stående, sylindrisk beholder anordnet for kontinuerlig gjennomstromning av en suspensjon, f.eks. en masse bestående av et findelt fibermateriale og en behandlingsvæske, hvilken silanordning omfatter et legeme med hovedsakelig vertikal silflate, anordnet i beholderen for avsiling av en del av suspensjonens væskeinnhold.

Oppfinnelsen innebærer en vesentlig forbedring sammenlignet med f.eks. den anordning som er vist i norsk patent 124 219, hvor si-lens bevegelse tilveiebringes ved hjelp'av et sentralt og over storre delen av beholderens lengde forlbpende ror, hvis ender ra-ger frem gjennom beholderens kortender, hvor en hydraulisk sylin-der påvirker roret i den ene enden. Foreliggende oppfinnelse innebærer bl.a. at silbevegelsen oppnås ved utnyttelse av den avsilte væske, det s.k. filtrat, som trykkmedium og at onsket trykk-differanse-utligning og tilbakespyling, hovedsakelig for rensing av silåpninger og friksjonsreduksjon derved oppnås automatisk. Oppfinnelsen medforer betydelige fordeler med henblikk på et even-tuelt tetningsproblem, idet det ikke foreligger gjennomfbringer og pakningsbokser med bevegelige deler i beholderens vegger. Dette er av særlig stor praktisk og okonomisk verdi for beholdere som arbeider med et stort innvendig overtrykk.

Oppfinnelsen omfatter både en fremgangsmåte og en anordning for gjennomfbring av fremgangsmåten og det som spesielt karakteriserer oppfinnelsen fremgår av de etterfolgende krav.

To utfbrelsesformer av silanordningen ifblge oppfinnelsen skal i det fblgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom en beholder, hvor det ved hjelp av armer er festet et bevegelig legeme med flere sylinder-formede silflater,

fig. 2 viser et snitt gjennom en utforelsesform av legemets midt-parti, som er utformet som et stempelarrangement, og

fig. 3 viser en annen utforelse av legemet, silen og stempelarrangementet.

I fig. 1 betegner 1 en konisk bunndel for en stående masse-beholder, som hoyere opp går over i en sylindrisk del 2. Ved hjelp av to eller flere armer 3 er det konsentrisk i beholderen opphengt et sil-legeme 4, som består av en sentral del 5, hvori det er anordnet et stempelarrangement, og til hvilken sentrale del det dessuten er festet et antall hule ringer med sylindriske, perforerte silvegger 6. I figuren er det vist to plan med ringsett, hvor det i ovre plan er anordnet fire silringer 7 og i nedre plan er anordnet tre silringer 8. En anordning med bare ett ringsett er selvsagt også mulig. De ovre og nedre silringer er festet til en felles arm 9, som kan bestå av en diametralt tverrgående arm i beholderen eller av et antall armer som forlbper radialt fra det sentrale legeme 4. Armene 3 og 9 kan hensiktsmessig utformes med i beholderens leng-deretning sett strømlinjeformet tverrsnitt for reduksjon av massens motstand under bevegelsene<> Væske som dreneres i silringene fra massen, samles i armene 9 og ledes til det sentrale legeme 4, som i sin ovre del kommuniserer med armenes 3 hulrom 10, som via en åpning 11 og en annen åpning 12 kommuniserer med et rorsystem utenfor beholderen, som vil bli nærmere omtalt nedenfor.

Beholderens ovre sylindriske del 2 fortsetter også nedenfor den koniske del 1 i en sylinderformet del 12 med en bunn 13, hvilke deler sammen danner en beholder 14 under den koniske delen 1. Denne beholder 14 benyttes for oppsamling av væske som er avsilt fra massen. Massen som skal behandles kan komme direkte fra en kontinuerlig kokekjel under et bestemt trykk eller pumpes til beholderen 15, hvorved massen fores gjennom ledningen 16 til den koniske beholders nedre del. I den koniske beholder vil massen deretter stromme oppad og fordele seg jevnt rundt og mellom silringene og passere armene 3 og videre opp gjennom beholderen til et beholder-utmatningssted eller til en eller flere gjentatte behandlinger, som dog ikke er vist.

På utsiden av beholderen er det med stiplede streker antydet et rorsystem med ventiler og en hydro-pnevmatisk akkumulator 20 samt en pumpe 21. Ventilene er betegnet 22-25„ For oppfinnelsens virkemåte blir beskrevet, skal også fig. 2 omtales nærmere.

Fig. 2 viser et vertikalsnitt gjennom sillegemets 4 sentrale stempelarrangement, hvor henvisningstallet 3, som i fig. 1, betegner en del av de faste armene i beholderen, 8 en silring, 9 en arm

på hvilken silringene er festet og 10 hulrommet i armene 3. Armene 9 har hulrom 30, som gjennom huller 60 kommuniserer med silringenes væskeoppsamlingsrom 61. For at det skal oppnås jevnest mulige avsi-linger pr. flateenhet av de forskjellige silringene, er ringene forsynt med ulike antall huller 60, slik at en silring med storre diameter, som således bestrykes av en storre masse-mengde, har et storre antall huller 60 eller storre huller, slik at det oppnås en storre total gjennomstromningsåpning. Hver silring er ved hjelp av en horisontal skillevegg 62 delt i to kammere, væskeoppsamlings-rommet 61 bak silåpningene og væskefordelingskanalen 63, hvilken kanal 63 står i forbindelse med rommet 61 via jevnt over silringenes omkrets fordelte åpninger 64. For at væske med sikkerhet skal trekkes jevnt fra massen gjennom silåpningene, er det nemlig nodvendig slik å fordele uttrukket væske fra hvert silavsnitt til rommene 63. Der hvor kanalene 63 er festet til armen 9, kommuniserer rommene 63 og 30 via de ovennevnte åpninger 60. Gjennom disse hull skjer en væskefordeling i beholderens radiale ledd, også det

med henblikk på at det skal oppnås en mest mulig jevn væskeuttrek-king fra suspensjonen, uavhengig av lokaliseringen i beholdertverr-snittet. De ovre silringer 7 er likeledes delt og kommuniserer med hulrommene 30 på samme måte som de nettopp omtalte silringene 8, dog med den forskjell at rommene 61 og 63 har byttet plass» Hulrommet 30 kommuniserer så med legemets 4 stempelarrangement i et sentralt rom 33, som også kalles trykkammer, gjennom en åpning eller åpninger 34 ved armens 9 nedre del. Trykkammeret 33 kommuniserer hoyere opp med armens 3 hulrom 10 gjennom en eller flere åpninger 35. Kammeret 33 dannes i det vesentlige av et sylindrisk hylster 36 og en lukket bunndel 37, samt en toppdel 38, som slutter tettende og i bevegelig forbindelse med en indre, sylindrisk del 39, som er tett overst. Den indre, sylindriske del 39 har en

fra sentrum utadrettet,nedre del 40, som slutter bevegelig og tettende mot den sylindriske delen 36. Det fremgår således at silringene, som er festet til armene 9, som i sin tur er festet til delen 36, 37,38, kan bevege seg oppad og nedad i forhold til de deler som er faste i beholderen, dvs. delene 40, 39 og 3, idet det er anordnet en glidende og tettende forbindelse i en sirkulær spalte 41 og i en annen sirkulær spalte 42. Mellom delene 39, 40 og 36, 37, 33 oppstår et annet hulrom 43, som likeledes kalles et trykkammer, og som via en eller flere åpninger 44 gjennom en i kammeret 33 anordnet forbindelse eller et hulrom 45, anordnet i underkant, skrånende mot den faste del 39 og likeledes hoyere opp, i et plan over en åpning 46, gjor at kammeret 45 kan kommunisere med et hulrom 47 (i en arm 3), som kommuniserer med beholderens utside, adskilt fra hulrommet 10 i de ovrige armer 3. I praksis kan f.eks. to av tre armer 3 med sine hulrom 10 kommunisere for den hurtige bevegelsen og en arm med hulrommet 47 lede væske under trykk under den langsomme bevegelsen.

Anordningen som ovenfor er omtalt under henvisning til fig. 1 og 2,har folgende virkemåte. En suspensjon, f.eks. masse, som skal fortykkes eller avvannes, dvs. fratas en del av sitt væskeinnhold, ankommer kontinuerlig ved 15 og strommer gjennom ledningen 16 opp gjennom den koniske beholderdel 1 og fortsetter opp i den sylindriske del 2, samtidig som den fordeler seg mellom silringene 7, 8 og armene 9,3. Noe væske befinner seg i beholderens nedre del i rommet 14. For ovrig arbeider anordningen normalt med alle hulrom væskefylt. Pumpen 21, som f.eks. kan ha et trykknivå på ca.

6 kg/cm 2, pumper en mindre del av væsken fra beholderen 14, gjennom ledningen med ventilen 25 inn i en av armene 3 med hulrommet 47 gjennom åpningen 46 inn i kammeret 45. Gjennom en grenledning pumper pumpen 21 samtidig væske til akkumulatoren 20 og setter denne under trykk. Væskemengden til kammeret 45 kan reguleres på en hensiktsmessig måte ved hjelp av en stromningsmåler anordnet i til-knytning til ventilen 25, men ikke vist. Fra kammeret 45 strommer væsken via åpningen 44 inn i trykkammeret 43. Det horisontale tverrsnitt av dette kammer kan tilpasses slik at den resulterende loftekraft svarer til vekten av silringene og ovrige bevegelige deler samt friksjonen ved de to glideflatene 41,42. For enkelhe-tens skyld henvises heretter bare til silringenes bevegelse. Massen i beholderen, som hele tiden er i kontinuerlig stromning oppad, påvirker silringene med en oppadrettet kraft, som sammen med en loftekraft i trykkammeret 43 forer til at silringene langsomt beveger seg oppad, omtrent med samme hastighet som massen beveger seg oppad i beholderen. Under denne bevegelse uttrekkes væske ved hjelp av silringene, inn i deres hulrom 61. Væsken fordeles ved hjelp av åpningene 64 til rommet (kanalen) 63, hvorfra væsken via åpningene 60 fordeles inn i armens 9 hulrom 30. Fra hulrommene 30 fordeles væsken gjennom åpningene 34 inn i trykkammeret 33 og derfra videre gjennom åpningene 35 ut i de faste armers 3 hulrom 10

og videre ut gjennom åpningen 11 og forbi ventilen 23, som da er åpen, til beholderens filtratoppsamlingsrom 14.

Silringenes oppadgående bevegelse som omtalt har en hastighet som kan reguleres ved hjelp av rnengderegulatoren som samvirker med ventilen 25. En ikke vist trykkindikator i samme ledning som ventilen 25 registrerer at silringene når sin ovre stilling. I denne ovre stilling gir trykkindikatoren et signal til lukking av ventilen 23, som i sin tur gir signal om lukking av ventilen 25 og åpning av ventilene 24 og 22. For åpningen vil nevnte mengderegulator in-dikere eventuell lekkasje i stempelarrangementet, hvorved noyaktig kompensasjon blir muliggjort ved uttrekking av en tilsvarende ytterligere væskemengde. I stedet for stengning av ventilen 25, kan det hensiktsmessig anordnes en ikke vist tilbakeslagsventil i ledningen. Væskeakkumulatoren 20, som hele tiden har stått under pum-pens 21 pumpetrykk, vil med åpning av ventilen 22 lede inn væske med stor hastighet gjennom åpningen 11, hulrommet 10 og åpningen 35 til trykkammeret 33. Trykkammeret 33, som har et betydelig storre horisontalt trykkareal enn trykkammeret 43, fremkaller nå en forholdsvis stor kraftkomponent nedad, som gir silringene en onsket hastighet nedad over en fastsatt strekning. Samtidig vil en del av trykkvæsken strdmme gjennom åpningene 34 inn i armenes 9 hulrom 30 og videre gjennom åpningene 60,64 inn i silringenes kammere 63,6.1, hvorved det oppnås såkalt simultan-trykkutligning og en viss væskemengde ved tilbakespyling strommer ut gjennom silåpningene i motsatt retning. Åpningene 34 er valgt slik at de gir passende strup-ning, hvorved trykket i armene 9 og silringene reduseres til et passende nivå. Hvis det onskes en viss trykkutligning og bakspyling også for silringene begynner å bevege seg nedad, kan dette oppnås ved totrinns-åpning av ventilen 22 og forsinket åpning av ventilen 24.

Under nevnte nedadgående bevegelse av silringene vil den væske som er innestengt i kammeret 43, stromme ut gjennom åpningen 44 inn i kammeret 45 og gjennom åpningen 46 ut i hulrommet 47 og videre gjennom åpningen 12 inn i en ledning, forbi ventilen 24 tilbake til væskerommet 14= Åpningen 44 er utformet slik, f.eks. V-formet, at det oppnås en gradvis bevegelsesdempning, når tetningen ved flaten 42 passerer over åpningen 44, når silringene går mot sin nedre stilling. Et ikke vist, tidsregistrerende instrument overvå-ker bevegelsene og sorger for at ventilene 24 og 22 lukkes igjen, hvorpå ventilen 23 langsomt åpner igjen. Derved vil silringene samtidig begynne sin kontrollerte bevegelse oppado Hvis det onskes en viss tilbakespyling for rensing og friksjons-reduksjon, kan åpningen av ventilen 24 forsinkes noe i forhold til åpningen av ventilen 22.

Fig. 3 viser en annen utfbrelse av en anordning ifolge oppfinnelsen. I et sylindrisk hylster 50, som nederst og overst er begren-set av en flens 51 hhv. 52, er det anordnet en fast, sylindrisk del 53, som er fast forbundet med hylsteret 50 ved hjelp av minst to armer 54. Minst en arm 54 har hulrom 55, som har et utlop 56 gjennom hylsteret. Omkring den faste, sentrale del 53 kan et bevegelig, sylindrisk legeme 58 med silåpninger 57 bevege seg aksialt i det sylindriske hylster 50 med tettende og glidende forbindelser 59 og 70 med den stillestående del 53. Tetningen 59, som er utfort av et passende materiale for glidekontakt, slutter sirkulært rundt hele legemet 53, mens tetningen 70, som er utfort av samme materiale, har aksiale åpninger, slik at væske kan passere fra et væske- saml ekammer 72, opp gjennom spalten mellom den bevegelige del 58 og det faste legeme 53, forbi tetningen 70 og inn i rommet 71.

Anordningen ifolge fig. 3 har folgende virkemåte. Masse får stromme kontinuerlig inn i anordningen ved flensen 51 og fordeler seg på sidene av det sentrale legeme 53 og delen 58, forbi armene 54

og ut gjennom anordningens annen ende, ved flensen 52. Massen som skal avvannes, fratas en del av sitt væskeinnhold gjennom silåpningene 57 og væsken passerer inn i rommene 71 og 7 2, videre aksialt gjennom anordningen og ut gjennom armene 55, gjennom åpningene 55 til en hensiktsmessig oppsamlingsbeholder. Det forutsettes at samt-lige hulrom er fylt med væske. På grunn av massens friksjon mot silflaten, hvilken friksjon kan reguleres med uttrekkingsmengden, vil den bevegelige sildel 58 bevege seg i massens bevegelsesretning

omtrent med massens gjennomsnittshastighet til en bestemt endestilling. Massens hastighet varierer, idet massen fortykkes, når den passerer. Fra nevnte endestilling bringes sildelen 58 til å bevege seg tilbake, mot massens bevegelsesretning, ved at væske-uttrekkingen stanses under en viss tid ved hjelp av en ikke vist pumpe og ledning, samt ventiler, og filtrat hurtig fores tilbake inn gjennom åpningen 56, armenes hulrom 55, til kammeret 7 2 og likeledes kammeret 71. Som folge av den resulterende kraft, vil sildelen 58 bevege seg hurtig i motsatt retning av massens bevegelsesretning. På grunn av okningen i det indre væsketrykk, vil en viss væskemengde samtidig fores tilbake til massen gjennom silåpningene. På denne måte renses silåpningene for eventuelle avleiringer, samtidig som friksjonen mot massen reduseres. Den bevegelige delen kan utfores med forholdsvis lav vekt, slik at de aktive krefter reduseres»

På samme måte som utforelsen ifolge fig. 1 og 2 har anordningen ifolge fig. 3 ingen utvendige, bevegelige deler, som f.eks. pakningsbokser eller lagringer; den krever lite vedlikehold og er enkel og rimelig i pris. Utforelsen ifolge fig. 3 kan hensiktsmessig gis små dimensjoner og kan f.eks. installeres i rorformede elementer, som vist i figuren, med forholdsvis små diametre, f. eks. i storrelsesordenen 500 mm innvendig for hylsteret, med "slaglengder" på 0-100 cm, fortrinnsvis 20-50 cm, hvilke lengder også er egnet for anordningen ifolge fig. 1 og 2. Ved behov er det mulig og hensiktsmessig å koble sammen flere slike enheter i serie, hvorved avvanningen kan fordeles på enhetene. Anordningen kan være stående, som vist i figuren, eller den kan ha en valgfri skråstilling eller anordnes horisontalt»

Anordninger ifolge oppfinnelsen, som omtalt ovenfor, er i forste rekke beregnet for avvanning av suspensjoner. Imidlertid kan det også utfores en viss vasking av suspensjonen, idet vaskevæske kan tilsettes ved hjelp av dyser som er bevegelige i massestrommen, slik at det oppnås en radial stromning på tvers av massens stromningsretning i beholderen. Ved en utforelse ifolge fig» 3, kan eventuell vaskevæske tilsettes i anordningens ytre hylster 50 ved hjelp av f.eks» et ringformet kammer med dyseåpninger»

Som beskrevet i forbindelse med figurene 1-3, forutsettes at massen beveger seg nedenfra og oppover, hvilket er å foretrekke for anordningen ifolge fig. 1 og 2, skjont motsatt retning også kan forekomme. Som nevnt i forbindelse med anordningen ifolge fig. 3, har massens stromningsretning ingen betydning.

Det er et spesielt trekk ved oppfinnelsen at den væske som utskil-les fra suspensjonen benyttes som trykkmedium. Ingen bevegelige deler strekker seg ut gjennom beholderveggen, slik at faren for utvendig væskelekkasje elimineres. På den annen side har eventuell lekkasje som oppstår i beholderen, i massestrbmmen, ingen betydning for f.eks. massens kvalitet eller egenskaper, skjont lekkasje-mengden selvsagt påvirker selve avvanningen. Som beskrevet ovenfor, kan dette imidlertid kompenseres ved en noe storre væskeut-trekking, slik at den onskede avvanning og massekonsentrasjon like fullt oppnås.

Ved at det hydrauliske stempelarrangement angriper anordningen i sentrum, bare på en koaksial flate, oppnås en symmetrisk kraftfor-deling og belastning på konstruksjonen. Ved et fornuftig valg av aktivt stempelareal kan man unngå hoye væsketrykk, slik at man ytterligere reduserer belastningen på konstruksjonen. Det kreves dessuten forholdsvis få instrumenter for tilfredsstillende drift. Ved korrekt justering med henblikk på trykk, tilbakespyling, "slaghoyder" og sildiametere i forhold til beholderdiameteren oppnås gunstige forhold for effektiv avvanning med små fibertap. Sty-ringen kan som beskrevet, gjores enkel, hvorved f.eks. tilbakespy-lingen kan reguleres og tre i funksjon ved et gunstig tidspunkt.

I denne forbindelse skal også det spesielle trekk bemerkes at til-bakespylingen skjer i forbindelse med at det hoye trykk som er nodvendig for den hurtige bevegelsen, trer i funksjon, idet trykkvæsken, som omtalt, består av suspensjonsvæske.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte ved avvanning av suspensjoner, f.eks. en

masse av findelt fibermateriale og væske, hvorved avvanningen gjennomfdres i en i det vesentlige sirkulær beholder (1,2; 50) for gjennomstromning av en suspensjon, med et bevegelig legeme (4; 58), som er anordnet i suspensjonsstrommen i beholderen og har minst en konsentrisk silflate (6; 57) for avsiling av væske fra suspensjonen, hvilken silflate har ett eller flere tilknyt-tede væskeoppsamlingsrom (61; 72), som har forbindelse ut fra beholderen for væske som er avsilt fra suspensjonen, karakterisert ved at legemet (4; 58) for at avvanningen skal lettes, bringes til å bevege seg aksialt i beholderen ved hjelp av et hydraulisk stempelarrangement, som er anordnet i forbindelse med legemet, konsentrisk i suspensjonsstrommen i beholderen og som utnytter en del av den avsilte væske som trykkmedium.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at legemet (4; 58) fra en utgangsstilling beveger seg langsomt en liten strekning, 0-100 cm, fortrinnsvis 20-50 cm, i det vesentlige med suspensjonens hastighet, i suspensjonens bevegelsesretning og med forholdsvis stor hastighet i motsatt retning, tilbake til utgangsstillingen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert vedat legemet (4; 58) drives av suspensjonen under den langsomme bevegelse.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at flere bevegelige legemer (4; 58) med minst en silflate (6, 57) hver er koblet slik at de virker i serie.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at legemet (4) drives av det hydrauliske stempelarrangement både under den langsomme og under den hurtige bevegelsen.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at avsiling av væske fra suspensjonen i det vesentlige pågår under legemets (4;58) langsomme bevegelse og at en del væske under legemets hurtige bevegelse tilbakefores fra et aktivt trykkammer (33; 7 2,71) i stempelarrangementet til suspensjonen gjennom silåpningene for oppnåelse av en rensende effekt og for reduksjon av motstanden mot legemets bevegelse.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at trykkmediet under den langsomme bevegelse virker i et trykkammer (43) med en mindre aktiv stempelflate enn ved den "hurtige bevegelsen.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at væske som avsiles under den langsomme bevegelse, forlater legemet via trykkammeret (33) med den storste aktive flaten.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at væske som er avsilt gjennom silåpningene, samles i oppsamlingsrom (61) og derfra fordeles gjennom like store og jevnt over hver silrings omkrets fordelte strupehull (64) til en oppsamlingskåna1 (63) anordnet for hver silring (7,8), hvorfra væsken gjennom åpninger (60) med storrelse i proporsjon til silringenes diameter fordeles til armenes hulrom (30), hvorfra væsken for den trer inn i trykkammeret (33) med den storste aktive flate, passerer minst ett hull (34) med trykkreduserende virkning, spesielt ved væskegjennomstromning fra trykkammeret (33) ut i armenes hulrom (30).

10. Anordning for gjennomfbring av fremgangsmåten som angitt i krav 1-9, som i det vesentlige består av en sylindrisk beholder (1,2; 50) for aksial gjennomstromning av suspensjon som skal avvannes og av et legeme (4; 58) som er anordnet i beholderen og er aksialt bevegelig ved hjelp av et hydraulisk stempelarrangement og som omfatter minst en konsentrisk silflate (6; 57), gjennom hvilken avvanning finner sted og hvilken silflate begrenser et oppsamlingsrom (61; 7 2) for væske, forsynt med forbindelse ut fra beholderen (1,2; 50), karakterisert ved at stempelarrangementet er montert sammen med legemet (4; 58) og omfatter minst ett trykkammer (33; 72,71), som under legemets (4; 58) hurtige bevegelse mot suspensjonens strbmningsretning også har en silflate (6; 57) som begrensning mot suspensjonen.

11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at anordningens sentrale del (5; 53) er festet til beholderveggen (1,2; 50) ved hjelp av armer (3; 54) som har langsgåen-de hulrom (10; 55) for væskeledning.

12. Anordning som angitt i krav 11, karakterisert ved at stempelarrangementet omfatter et trykkammer (33) med storre aktiv sylinderflate for bevegelse mot suspensjonens bevegelsesretning enn for bevegelse i suspensjonens retning.