NO145142B - Fremgangsmaate og apparat til behandling av fibermateriale - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår hovedsakelig kontinuerlig behandling av findelt, fiberholdig materiale, f.eks. ved, bambus, siv, bagasse, strå etc, og nærmere bestemt en behandling hvor man i en langstrakt beholder innfører fibermateriale, eventuelt sammen med gass, damp eller væske som behøves for behandlingen, og lar fibermaterialet bevege seg i beholderen gjennom med hensyn til behandling forskjellige soner eller deler av beholderen samt siden mater det behandlede fibermateriale ut fra annet sted i beholderen. I en beholder av denne type kan behandlingene f.eks. ha form av impregnering,

koking og vasking, f.eks. som i en kontinuerlig koker av Kamyr-type.

I forbindelse med slike behandlinger kan fibermaterialet bli oppvarmet og avkjølt, utspedd og avvannet, kjemikalier i væske- eller gassform kan tilsettes og avtappes osv. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset til noen spesiell sekvens av behandlinger. Således kan også blekning tenkes å utgjøre et trinn i behandlingsfølgen, som dessuten ikke be-høver å innbefatte bare de nevnte behandlinger, men kan innbefatte hvilke som helst behandlinger, og det i en hvilken som helst rekkefølge og et hvilket som helst antall ganger, dvs. at den samme behandling kan gjentas, eventuelt med én eller flere mellomliggende behandlinger av annen type. Oppfinnelsen er imidlertid først og fremst tenkt å komme til anvendelse i forbindelse med forskjellige typer av kontinuerlige massekokere.

I en slik behandlingsbeholder blir det statiske trykk av

væske i beholderen, som i det følgende for enkelhets skyld vil bli kalt koker, høyere jo lenger ned i kokeren man kommer, og det samme kan sies om trykket mellom partiklene av fibermateriale. Sammen-pakningen av partiklene øker, dvs. at den såkalte pakningsgrad blir større. Ved behandlinger av fibermateriale hvor der kreves en relativt

intens gjennomstrømning av et medium, f.eks. damp, gass eller væske, kan det være ønskelig å redusere pakningsgraden for å bedre gjennom-strømningen. Som eksempel kan nevnes at en kontinuerlig massekoker idag vanligvis i sin nedre del har en sone for motstrømsvask av fibermateriale, hvor fibermateriale og væske beveger seg i motsatte retninger, og spesielt ved lange nødvendige vasketider kan den del av karet som reserveres for vasking, bli meget lang og undertiden utgjøre omtrent halve kokerhøyden. Dermed kan moderne kontinuerlige kokere med stor kapasitet bli meget høye, hvorved væsketrykk og pakningsgrader iblant blir så store at gjennomstrømningen av vaskevæsken mellom partiklene blir truet. I den forbindelse er det også

av stor betydning å sikre eller best mulig å styre strømningen av vaskevæske mot fibermaterialet for å oppnå en jevnest mulig vask av fibermaterialet over hele det frie tverrsnitt av vaskepartiet. Dette kan oppnås ved korrekt fordeling av vaskevæske i kombinasjon med effektiv avtapning av fortrengt væske over fibermaterialets nivå i vaskepartiets øvre del. Med mindre pakning av fibermaterialet og med større gjennornstrømningstverrsnitt i vaskepartiet er det også mulig å anvende større mengder av vaskevæske i forhold til fibermaterialet, dvs. en høyere såkalt utspedningsfaktor.

Oppfinnelsen tar derfor spesielt sikte på å løse de ovennevnte problemer og derved bedre koke- og vaskebetingelsene, men kan også anvendes ved en rekke forskjellige behandlinger av fibermateriale hvor lignende problemer forekommer. Oppfinnelsen går ut på en fremgangsmåte og et apparat bestemt for å oppfylle denne hensikt. Hva som spesielt karakteriserer oppfinnelsen består i at fiber-materialsøylen mellom behandlingene avbrytes ved at søylen over hele sitt tverrsnitt sønderdeles og rives opp, og at fibermaterialet på disse steder beveger seg gjennom et væskeskikt, dvs. et skikt med større utspedningsgrad enn i foregående behandlingstrinn, hvoretter fibermaterialsøylen nydannes, men med en sammensetning som ikke er påvirket av tyngden av den del av fibermaterialsøylen som befinner seg foran væskeskiktet.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere belyst under hen-visning til tegningen. Fig. 1 viser skjematisk en beholder, f.eks. en koker, hvori behandlingene impregnering, kokning og vask av fibermaterialet foregår under forhøyet trykk og temperatur. Fig. 2 viser den samme koker som fig. 1, men med et mellomskikt mellom kokning og vask. Fig. 3 viser den samme koker som fig. 2, men med et mellomskikt med redusert tverrsnitt. Fig. 4 viser den samme koker som fig. 3, men med vaskepartiets midtakse forskjøvet i forhold til impregnerings- og kokepartiets. Fig. 5 viser'detaljer ved den nedre del av en koker med mellomskikt og vaskeparti og med eksempler på egnede anordninger til fremmatning av fibermateriale. Fig. 6 viser den nedre del av et kokeparti og begynnelsen av et mellomskikt samt eksempler på passende anordninger med separat plasert vaskeparti.

På fig. 1 betegner 1 en koker som arbeider under forhøyet trykk og temperatur, og som i de fleste tilfeller blir utført med sylindriske partier, men her bare er vist skjematisk i snitt. 2 betegner det innkommende fibermateriale og 3 det utgående behandlede fibermateriale. Kokeren på fig. 1 er inndelt i tre soner I, II, III, hvor I kan tenkes å utgjøre den del hvor fibermaterialet under kokertrykk im-pregneres med passende væske, med damp eller med begge deler, II den den del hvor kokningen foregår, og III den del hvor vasken foregår.

De øvrige anordninger som tilhører en kontinuerlig koker, er ikke

vist her, da de er uten betydning for belysning av oppfinnelsen. Videre kan en koker av denne type meget godt tenkes å inneholde f.eks. flere impregneringstrinn og likeledes flere koketrinn samt flere vasketrinn og avkjølingstrinn forut for fibermaterialets utmatning fra selve kokerbeholderen, men også dette er uten betydning for oppfinnelsen, idet denne befatter seg med avbrytning av fibermaterial-; søylen mellom behandlingstrinn, spesielt når det gjelder skiktet mellom kokning og vask. Foruten de ovennevnte fordeler oppnås her også skarpt markerte grenser uten blandingssoner mellom de forskjellige behandlinger,, f.eks. med hensyn til temperatur, noe som spesielt er av stor betydning i en beholder hvor en behandling ved høyere temperatur skjer på lavere nivå enn en behandling ved lavere temperatur.

På fig. 2, 3 og 4 forekommer samme betegnelser som på fig. 1. På fig. 2 og 3 er der kommet til et mellomskikt, betegnet IV. Dette skikt kan som vist på fig. 2, ha samme tverrsnitt som blant annet det foregående koketrinn II eller, som vist på fig. 3, ha mindre tverrsnitt. På fig. 4 er der dessuten vist en innretning 4, som f.eks. kan utgjøres av et organ uten sil eller av en sil som antydet, til avtapning av væske fra vaskepartiet III gjennom ledningen 5 og pumpen 6. Væsken i ledningen 5 ledes inn i nedre del av kokepartiet II, hvorved overskuddsvæske i denne del formidler transport av fibermateriale gjennom væskeskiktet IV. Ved at vaskepartiet III kan være separat, oppnår man fordelen av redusert statisk væsketrykk, og selve vaskebeholderen kan da konstrueres for et lavere trykk og dermed gjøres billigere, foruten at også kraftforbruket kan bli mindre i visse henseender, spesielt for væskepumpene, noe som i sin tur gjør disse mindre utsatt for slitasje på grunn av større kanaler etc. Også kokeren, parti I og II, blir ved separat vaskeparti lavere og på tilsvarende måte enklere i utførelse og drift. For jo høyere en søyle av fibermateriale er, jo vanskeligere blir det å få materialet til å bevege seg jevnt. Kokeren blir på denne måte lettere å styre i denne henseende, og der kan derfor ventes mindre variasjoner i klor-tall i behandlet fibermateriale. Ved separat væskeparti som beskrevet ovenfor, er det av vesentlig betydning at fibermaterialet blir over-ført til dette parti fra kokeren uten å bli nevneverdig defibr.ert eller sønderdelt, da fibermaterialets dreneringsegenskaper og dermed også vaskeresultåtet ellers ville forringes. Ved å overføre fibermaterialet fra kokeren til vaskepartiet ved hjelp av kokertrykket og på passende måte regulere trykkdifferansen mellom koker og vaske-beholder er det mulig å oppnå en passende defibreringseffekt på enkel måte. Som alternativ løsning kan også samme separate vaskeparti III mates fra flere kokere.

På fig. 5 betegner 1 selve kokeren. Figuren viser ikke denne i sin helhet, men bare den nedre del av kokepartiet II, mellomskiktet IV og vaskepartiet III. Fibermaterialet mates inn i kokeren i den ikke viste øvre del av denne og passerer nedover mot kokerbunnen, hvor det behandlede fibermateriale 3 mates ut. Ved slutten av kokepartiet II når fibermaterialet frem til en silanordning 30 som kan være utformet som et silbelte rundt kokerens periferi. Gjennom denne sil 30 avtappes brukt kokevæske 31 stammende fra kokningen, for å føres til et ikke vist gjenvinningsanlegg for kjemikalier. Under den fortsatte bevegelse av fibermaterialet nedover når det frem til et sirkelrundt "bord" 23 som avbryter materialsøylen. Bordet 23 kan fortrinnsvis være stasjonært, konisk, nedadskrånende mot periferien og ha glatt overside, eller kan være bevegelig og på oversiden være forsynt med skovler eller lignende som strekker seg i vinkel slik at fibermaterialet når bordet dreies ved hjelp av en drivanordning 33 og en aksel 7, blir skjøvet utover mot periferien til den ringformede spalte 8 mellom bordet 2 3 og underkanten av kokepartiet II. Gjøres bordet stasjonært, behøves der en skrape- og matningsanordning 32

som er plasert over bordet og dreies med akselen 7 for å forskyve fibermaterialet mot spalten 8. På bordet hviler i begge tilfeller den overliggende søyle av fibermateriale, som her avbrytes i samsvar med oppfinnelsen. Under bordet 23 er der sentralt i kokeren plasert et utfyllingslegeme 9 som er festet til kokerveggen med ikke viste stag, og som har sirkelrundt tverrsnitt og smalner av nedover. Akselen 7 forløper sentralt gjennom utfyllingslegemet 9, og til dette er der sluttet en ledning 10 hvorigjennom der fra en utvendig ledning 13 tilsettes vaskevæske 11, f.eks. svak kokevæske eller vann. Væsken blir så ved den nedre ende av utfyllingslegemet 9 spredt ut i fibermaterialet gjennom en åpning 12. Ledningen 13 har dessuten en av-grening 14 til den nedre del av akselen 7, som her er gjort hul, og gjennom hvis hulrom 34 der ledes væske til en fordeler 15 som roterer med akselen 7 i kokeren. Vaskevæsken som spres ut gjennom åpningen 12 og gjennom fordeleren 15, blir fordelt i fibermaterialet og tilsettes i slik mengde at der trenger en passende mengde oppover i motstrøm til det nedadvandrende f ibermateriale, så der fås en såkalt dif fu-sjonsvask av dette. På grunn av den koniske form av utfyllingslegemet 9 oppnår man dels et visst slipp for det nedadvandrende fibermateriale, dels en viss styring av den oppstigende vaskevæske i retning utover mot den periferiske væskeavtapning høyere oppe, og dels mindre tverrsnitt av væskeskiktet. Dette sammen med tilstedeværelsen av et væskeskikt over hele fibermaterialnivået 16 gjør det mulig å avtappe den gjennom materialsøylen oppstigende væske jevnt over hele tverrsnittet av fibermaterialet, noe som utgjør en spesiell fordel fremfor kjente systemer. Den mengde væske tilsatt ved 12 og 15 som ikke strømmer oppover som beskrevet, forlater kokeren gjennom utløpet 40 sammen med fibermaterialet etter først å ha vært blandet med dette ved hjelp av et røreverk 41 som roterer med akselen 7 eller har separat drift. Røreverket 41 har dessuten passende skovler eller vinger som leder suspensjonen av fibermateriale mot utløpet 40.

Fibermaterialet som strømmer ut gjennom spalten 8 fra koke- — partiet II, synker under virkningen av tyngdekraften gjennom væske-» rommet IV og danner et overflatenivå 16, som opprettholdes ved hjelp"^ av en ikke vist, egnet anordning som f.eks. kan bestå av en bevegelig føler av kjent type som reagerer på endret dreiningsmotstand. Når den oppstigende vaskevæske forlater fibermaterialet ved nivået 16, strømmer den videre oppover gjennom et mellomskikt hvor strømningstverrsnittet er mindre enn lenger nede på grunn av det koniske utfyllingslegeme 9. I den forbindelse må væskehastigheten oppover avpasses slik at den blir mindre enn synkehastigheten av det fibermateriale som faller ned fra spalten 8. Væsken strømmer videre opp utenfor og forbi spalten 8 og tappes ut gjennom en ledning 17 med en pumpe 18. Pumpen 18 driver væsken gjennom en ledning 19 til en stuss 20 på kokerbeholderen omtrent i høyde med spalten 8. Stussen 20 kan fortrinnsvis være plasert tangensialt til kokerveggen, så der i kokeren fås en hvirvelstrømning som på gunstig måte bidrar til at det fibermateriale som kommer ut gjennom åpningen 8, blir ført nedover. Til ledningen 19 er der sluttet en ledning 21 som munner ut i kokeren ved 22 i høyde med silen 30. Den væske som pumpes ut gjennom munningen 22, fortrenger kokevæsken som følger fibermaterialet, til silen 30, hvor den blir avtappet som nevnt ovenfor.

Væsken 31 som føres til gjenvinningsanlegget for kjemikalier, består som nevnt av brukt kokevæske, som i dette tilfelle blir utspedd med deler av den væske som kommer nedenfra og spres ut gjennom fordeleren 15 og åpningen 12. Den samme utspredning av brukt koke-._ væske, fås også om man sløyfer, silen 30 med avtapning av væske 31, da væsken i ledningen 21 sper opp (og også kjøler) fibermaterialsuspen-.s jonen . nedenfor åpningen 22, hvorved mer væske følger med fibermaterialet ut gjennom spalten 8. Væske til kjemikaliegjenvinningen tas da. isteden fra ledningen 19. Da det iblant anses besværlig å anvende.,siler i en koker, er det verd å .merke at det ved anvendelse av "oppfinnelsen blir mulig å redusere det samlede antall siler i en koker. Således kan, som beskrevet, avtapning av væske over vaskepartiet skje-uten anvendelse av siler. Om silen 30 allikevel installeres, bør der ved dens underkant finnes en sylindrisk, ubrutt skjerm 35 til å forhindre at væske som tilsettes gjennom ledningen 19, trenger ut gjennom åpningen 8 og siden blander seg med væsken 31 til kjemikalie-gj envinningen.

Eventuelt kan man for å;gjøre utmatningen av fibermaterialet .gjennom åpningen 8 så skånsom som mulig og for å unngå unødig defi-brering av materialet anordne dyser for tilsetning av væske ved eller i .den roterende anordning 32. Slike dyser er dog ikke vist.

I utførelsen på fig. 6 er kokeren kortet av en lengde tilsvarende vaskepartiet III på fig. 5, dvs. at vaskepartiet er plasert separat som vist skjematisk på fig. 4. På samme måte som på fig. 5 blir brukt kokevæske avtappet gjennom silen 30 og væsken 31 ledet til kjemikaliegjenvinning. Også bordet 23 er som på fig. 5. Den anordning som sitter under bordet, utgjøres av et hovedsakelig sylindrisk hullegeme 4 3 som er festet i bunnen av kokeren og strekker seg ut av denne, og hvis hulrom 44 kommuniserer med utløpet 40. I

det indre av kokeren er der i veggen av hullegemet 43 uttatt en eller flere åpninger 37 hvorigjennom fibermaterialet fra spalten 8 etter å

ha passert væskerommet 4 5 kommer inn i hulrommet 44, hvori der roterer en transportskrue 48 med en sentral dreven aksel 46 som også driver bordet 23 eller anordningen 32 som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 5. Skruen 48 mater fibermaterialet i en relativt tynn suspensjon nedover mot utløpet 40. Til utløpet 40 er der koblet en ikke vist ledning til en separat, ikke vist vaskeanordning som f.eks. kan bestå av en lukket beholder hvis øvre del den nevnte ledning er tilsluttet. Den tynne suspensjon av fibermateriale ankommer under virkningen av kokertrykket gjennom denne ledning til vaskebeholderen, fra hvis topp en del av transportvæsken tappes ut sammen med passende vaskevæske som spres ut lenger nede i beholderen. Den således av-tappede væske pumpes tilbake til kokeren gjennom ledningen 47 på

fig. 6, som siden deler seg i ledninger 17 og 21 svarende til led-ningene med samme betegnelser på fig. 5. Utmatningen fra rommet 45

på fig. 6 blir særdeles skånsom mot fibermaterialet og sønderdeler ikke dette med derav følgende ulemper for vaskepartiet..

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig behandling av findelt fiberholdig materiale eller lignende i form av en hovedsakelig sammen-hengende og kontinuerlig fremmatet, vertikal søyle av materialet i minst én behandlingsbeholder (1), hvor fibermaterialet undergår flere suksessive behandlinger, f.eks. impregnering (I), kokning (II), vask (III) etc'., karakterisert ved at fibermaterialsøylen mellom behandlingene (I-III) avbrytes ved at søylen over hele sitt tverrsnitt sønderdeles og rives opp, og at fibermaterialet på disse steder beveger seg gjennom et væskeskikt (IV), dvs. et skikt med større utspednings grad enn i foregående behandlingstrinn, hvoretter fibermaterial-søylen nydannes, men med en sammensetning som ikke. er påvirket av tyngden av den del av fibermaterialsøylen som befinner seg foran væskeskiktet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at væskeskiktet (IV) helt eller delvis har mindre tverrsnitt enn beholderen for den foregående behandling.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den foregående kokebehandling og den etter-følgende vaskebehandling skjer i beholdere hvis senterlinjer ikke faller sammen, og at beholderen for den etterfølgende behandling er skilt fra beholderen eller beholderne for den foregående slik at det statiske væsketrykk i den etterfølgende beholder blir redusert.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert ved at avtapning av væske fra vaskebeholderen muliggjøres over hele fibermaterial-tverrsnittet ved hjelp av et legeme (9) som utfyller behandlingsbeholderens (1) sentrale del.

5. Apparat til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4, hvor en kontinuerlig fremmatet vertikal søyle av oventil tilført, findelt fiberholdig materiale undergår flere på hinannen følgende behandlinger, f.eks. impregnering, kokning, vask, i en behandlingsbeholder (1) som er forsynt med innløp og utløp og forøvrig hovedsakelig er lukket, og hvor materialsøylen mellom behandlingene avbrytes av et væskeskikt, karakterisert ved et sirkelrundt stillestående bord (23) som er anordnet sentralt i beholderen, og hvor søylen avbrytes og et væskeskikt begynner, og som levner en spalteformet åpning (8) langs beholderveggens periferi, samt en roterende , dreven matningsanordning (32) anordnet med sentral akse over bordet (23) og med mot periferien utadrettet matning av fibermateriale.

6. Apparat som angitt i krav 5, karakterisert ved at beholderen (1) ved væskeskiktet (IV) mellom kokning og vask helt eller delvis har mindre tverrsnitt enn beholderen i kokerdelen (II).

7. Apparat som angitt i krav 6, karakterisert ved at kokepartiet (II) og vaskepartiet (III) er anordnet med innbyrdes forskjellige midtakser.

8. Apparat som angitt i krav 5,karakterisert ved et under bordet (23) innsatt, sentralt, nedad avsmalnende legeme (9).

9. Apparat som angitt i krav 7,karakterisert ved at der under bordet (2 3) på utmatningsanordningens (32) aksel er an-bragt en nedadmatende skrue (48) i et hullegeme (4 3) i hvis vegg der er utformet minst én innmatningsåpning (37), og hvorfra der lenger nede fører en ledning (40) til et etterfølgende vaskeparti (III) .