NO169755B - Fremgangsmaate og apparat for utskillelse av et filtrat fra en masse som skal fortykkes - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fortykker slik det fremgår av innledningen av patentkrav 6. Oppfinnelsen angår også en framgangsmåte for å adskille et filtrat fra en masse hvis konsistens skal økes, slik det fremgår av den innledende del av patentkrav 1 .

Den ovenfor nevnte apparatur og framgangsmåte er velkjente, særlig i tremasse og papirindustrien og brukes for tykning, dvs. å øke konsistensen til forskjellige væske/faststoff-sammensetninger, f.eks. for utvinning av fibre fra væsker i en papirfabrikk. En slik apparatur er beskrevet f.eks. i Fl patentskrift 72051. Filtrerings-prosessen er basert på oppbygningen av en filterkake bestående av faste partikler, som avsettes på den indre overflaten av fortykningstrommelen. Filtratet som forlater massen strømmer gjennom denne kaken når trommelen roterer, og tykkelsen på kaken øker i rotasjonsretningen for trommelen. Filterkaken fjernes fra den indre overflate av trommelen kontinuerlig ved hjelp av en sprayanordning plassert over trommelen, og etter dette punktet, når trommelen roterer videre, vil ny kontinuerlig voksende filterkake begynne å bygge seg opp. Massen som skal fortykkes tilføres på innsiden av trommelen i aksiell retning på enden av trommelen og den fortykkede massen slippes ut gjennom overstrømning i den motsatte enden.

Videre er en fortykker under navnet AGP Vargo Filter kjent på markedet. I denne apparaturen er imidlertid overflaten av væsken filtrert ut fra trommelen til tanken på et relativt høyt nivå, omgir filterskallet av trommelen på utsiden, som reduserer trykket som kan nyttiggjøres for filtrering. Videre kan det initielle filtratet med høyere faststoffinnhold filtrert gjennom trommelskallet i begynnelsen av filtreringssyklusen lett blande seg med resten av filtratet, fordi det kan strømme inn i filtratet med høyere renhet, hvor strømningen finner sted mellom filterskallet og en delt skvalpeplate, som er ment for adskillelse av det initielle filtratet.

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelsen å frembringe en forbedring i forhold til teknikkene nevnt ovenfor og å frembringe et apparat og framgangsmåte som gjør det mulig å oppnå et filtrat med en høyere renhet enn tidligere.

Disse formål oppnås som angitt ved de karakteriserende deler av henholdsvis framgangsmåte- og anordningskrav 1 og 6. Ytterligere særtrekk fremgår av de uselvstendige kravene.

For å oppnå formålet er fortykkeren ifølge den foreliggende oppfinnelsen i hovedsak karakterisert ved trekk slik det fremgår av den karakteriserende delene av patentkrav 6. Ved å anordne fortykkeren med et adskillélses-punkt for filtratet på en slik måte at punktet er plassert i rotasjonsretningen for trommelen i en forhåndsbestemt vinkelavstand fra horisontalplanet som faller sammen med rotasjonsaksen for trommelen, er det mulig å adskille filtratet som strømmer gjennom filterskallet i to forskjellige filtratfraksjoner på hver side av forannevnte punkt. Når f.eks. framgangsmåten ifølge det forannevnte finske patent 72051 anvendes, dvs. at filtreringen utføres slik at filterskallet i trommelen ikke er i kontakt med væskeoverflaten på filtratet oppsamlet i bunnseksjonen av tanken, kan fraksjonene adskilles fra hverandre med stor presisjon.

I samsvar med en foretrukket utførelsesform for fortykkeren ifølge oppfinnelsen er vinkelavstanden ved hvilken skillelstedet er plassert 45° til 180°. Med en slik plassering av skillelstedet er det mulig å oppnå et filtrat med et lavt innhold av faste stoffer. Enda renere filtratfraksjoner oppnås når skillestedet plasseres i en vinkelavstand på 90°til 180°,i hvis tilfelle filtratet som strømmer gjennom filterskallet etter dette stedet, sett i rotasjonsretningen for trommelen, består av en fraksjon med særlig høy renhet. Den nødvendige renheten for filtratet og typen av masse som fortykkes avgjør plasseringen av skillestedet i større detalj.

Framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen er karakterisert ved de trekk som er beskrevet i den karakteriserende delen av patentkrav l,som gjør det mulig å oppnå samme fordeler som henvist til ovenfor. I samsvar med en foretrukket utførelsesform for framgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres filtreringen slik med hensyn til hver filtratfraksjon slik at filtratet strømmer gjennom filtreringstrommel skallet og ned på den frie væskeoverflaten til stede i bunnseksjonen. Derved kan blanding av de forskjellige fraksjonene med hverandre unngås.

Oppfinnelsen er beskrevet i nærmere detalj i den etterfølgende beskrivelsen med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor fig. 1 er et tverrsnitt av fortykkeren ifølge oppfinnelsen sett fra siden, hvor tverrsnittet er tatt i aksial retning av filtertrommelen og fig. 2 er et tverrsnitt av fortykkeren, hvor tverrsnittet er lagt vinkelrett på rotasjonsaksen for filtertrommelen langs linjen

II-H.

Fortykkeren omfatter en tank, beholder e.l. 1, med en fortykningstrommel 2 montert roterbart deri. Trommelen omfatter et filtreringsskall og er åpen i endene. Trommelen roteres ved hjelp av en motor 3 i den retning som er angitt med pilen D. Rotasjonsaksen til trommelen er angitt i figurene med referansen 2a. Endene av fortykningstrommelen er tettet ved hjelp av pakningsringer 4,5 i endene av tanken 1. En av endene er anordnet med et innløp for tilførsel av massen som skal fortykkes til innsiden av fortykningstrommelen 2 i aksiell retning, og i den øvre delen av enden som ligger motsatt den nevnte første enden er der anordnet et utløp 7 for overløpsutstrømning av den fortykkede massen fra innsiden av trommelen 2.

Filtreringsskallet i fortykningstrommelen 2 er dannet av filtreringsnetting eller filtreringsduk av i og for seg kjent type, montert på rammekonstruksjonen i trommelen, såvel som på en bærewire eller duk som er spent på utsiden av filtreringsnettingen eller filtreringsduken. Denne konstruksjonen medfører en sterk struktur, som gjør det mulig å fylle innsiden av trommelen 2 nesten fullstendig med massen som skal fortykkes, etter som den nedre delen av tanken under trommelen er tom.

Funksjonsprinsippet for fortykkeren kommer best frem på fig.2.Massen som skal fortykkes fyller innsiden av trommelen omtrent fullstendig, og levner et tomt rom i den øvre delen over den frie væskeoverflaten på massen. På grunn av det hydrostatiske trykket fra massen strømmer filtratet gjennom filtreringsskallet i trommelen 2 ned i bunnseksjonen av tanken 1 og oppsamles der og fjernes derfra gjennom rørene 8. Ved å regulere fjerningen av filtratet gjennom rørene 8 kan høyden på væskeoverflaten til filtratet til stede i bunnseksjonen av tanken 1 justeres. Filtreringshastigheten er størst når den frie væskeoverflaten i bunnseksjonen av tanken ikke er i kontakt med filtreringsskallet til trommelen 2. Trykket forårsaket av massen som skal fortykkes kan således utnyttes maksimalt.

Når trommelen roterer i retningen D avsettes et lag 9 av faste stoffer som vokser kontinuerlig i rotasjonsretningen på den indre veggen av trommelen. F.eks., når en væske i en papirfabrikk, slik som hvitlut fra papirframstillingsprosessen, behandles, består dette laget hovedsakelig av fibre. Laget holder også tilbake andre faste partikler som ellers ville trenge gjennom filterskallet og ville bli medrevet med filtratet. Således, på det sted hvor filtreringsskallet er anbragt i horisontalplanet som faller sammen med rotasjonsaksen 2a til trommelen (angitt med pilen A) i begynnelsen av omdreiningen, er filterkaken fortsatt tynn og faste stoffer medrives med filtratet. Henholdsvis, mot slutten av omdreiningen på det sted som ligger i en vinkelavstand på 180° fra nevnte sted, sett i rotasjonsretningen, er tykkelsen på filterkaken på den indre overflaten av skallet størst. Følgelig har filtratet som strømmer gjennom filtreringsskallet på dette stedet det laveste innhold av faste partikler. I den øvre delen av trommelen 2 på det sted hvor den indre veggen til trommelen er anbragt over overflaten av massen som skal fortykkes, utsettes filterkaken 9 for væskespraying ved bruk av sprayingsanordningene 10 anordnet eksternt i forhold til trommelen. Den påsprayede væsken strømmer gjennom bærenettet og gjennom filtreringsduken, og medfører løsrivning av filterkaken 9 fra den indre overflaten av skallet ned i massen. Etter å ha passert dette stedet er den indre veggen av skallet ren og filterkaken vil begynne å dannes igjen etter at den indre veggen igjen er neddykket i massen.

Det-er innlysende fra ovenforstående at på hver del av skallet, lokalisert i rotasjonsretningen i en forhåndsbestemt vinkelavstand fra horisontalplanet gjennom rotasjonsaksen 2a (pilen A), er der tilstede en filterkake 9 med hovedsakelig konstant tykkelse langs hele den aksielle lengden av trommelen, og tykkelsen til denne kaken øker når nevnte vinkelavstand øker. I samsvar med oppfinnelsen er der i bunnseksjonen av tanken 1 montert en skillevegg, som ligger parallelt med rotasjonsaksen 2a til trommelen. Skilleveggen er angitt med referansetallet 11 på fig. l.Den øvre kanten lia til skilleveggen 11 er beliggende nærmest trommelskallet, under stedet for skallet lokalisert i en vinkelavstand a fra stedet A. Filtratet som strømmer gjennom filterskallet før nevnte sted forblir på den høyre side av skilleveggen 11 på fig. 2, og filtratet som strømmer etter dette punktet forblir på venstre side av skilleveggen. Følgelig adskilles filtratet i 2 forskjellige filtratfraksjoner med forskjellig innhold av faste stoffer, hvor fraksjonen bestående av filtratet som strømmet gjennom skallet etter vinkelavstanden a har høyest renhet. På fig. 2 er vinkelavstanden a omtrent 110°,men plasseringen av skilleveggen er selvfølgelig avhengig av det ønskede innhold av faste partikler i den rene filtratfraksjonen.

Fig. 2 viser også en andre skillevegg tilsvarende skilleveggen 11. Skilleveggen er angitt med referansetallet 12 og dens øvre kant a er beliggende under punktet på skallet beliggende i en vinkelavstand på omtrent 70° fra punktet A. Skilleveggene 11 og 12 danner således 3 oppsamlingsbassenger for filtratfraksjoner med forskjellig grad av renhet i bunnseksjonen av karet 1. Fraksjonen med høyest innhold av faste partikler oppsamles i bassenget beliggende før skilleveggen, sett i rotasjonsretningen til trommelen. Middelfraksjonen oppsamles i bassenget mellom skilleveggene 11 og 12, og fraksjonen med lavest innhold av faste partikler oppsamles i bassenget belliggende etter skilleveggen lia, sett i rotasjonsretningen. Fra hvert basseng slippes filtratet ut gjennom de respektive utløpsrørene 8.

Når det gjelder adskillelse av fraksjoner oppnås det beste resultatet når væskeoverflaten til filtratet i hvert av de ovenfor nevnte bassengene ikke er i kontakt med filtreringsskallet til trommelen 2, dvs. at filtratet strømmer gjennom filtreringsskallet til trommelen og på en fri overflate av væsken.

Den rene fraksjonen oppnådd ved hjelp av fortykningsapparaturen ifølge oppfinnelsen kan brukes for formål for hvilke faststofifnnholdet i et filtrat oppsamlet som en enkel fraksjon ville være for høy. Den rene fraksjonen oppnådd i samsvar med oppfinnelsen fra et fludium inneholdende fibre og som strømmer ut fra en papirfabrikk kan brukes i et slikt tilfelle, f.eks. i dusjer som bruker resirkulert vann, som reduserer det totale vannforbruket i en papirfremstillingsprosess, fordi en større del av vannet kan resirkuleres enn tidligere. Videre gjør oppfinnelsen det mulig å splitte filtratet i fraksjoner på en slik måte at et filtrat egnet for et spesifikt formål alltid kan oppnås.

Oppfinnelsen er utprøvd i fortykkeren TAMDEC, fremstilt av søkeren-. Filtratet ble splittet, beregnet på basis av den volummetriske strømningshastigheten, i en tredjedel med høyere renhet og resten med et høyere faststofifnnhold. Faststoffinnholdene i filtratene var respektive 46 mg/l og 308 mg/l. Det er således mulig å oppnå relativt store mengder av filtrat med svært høy renhet.

Konstruksjonen av bunnseksjonen av fortykningsapperaturen kan imidlertid også være forskjellig fra den som er vist på figurene. Det er tilstrekkelig for formål ifølge oppfinnelsen at skilleanordningene i bunnseksjonen av tanken 1 danner punkter som skiller filtrat som strømmer gjennom skallet i forskjellige bassenger og samtidig holder filtratfraksjonene oppsamlet innen nevnte bassenger adskilt fra hverandre. Den ovenfor beskrevne fortykker kan også dra fordel av alle trekk kjent i forbindelse med tidligere apparaturer for å forbedre dens drift. Innsiden av fortykkelsestrommelen 2 kan være avdelt i suksessive rom i aksialretningen ved hjelp av skvalpeplater, betegnet 13 på fig. 1. Videre kan strømmen av massen som skal fortykkes fra innsiden av fortykningstrommelen reguleres ved å justere høyden på overløpet 7. Fortykningsapparaturen kan også gjøre bruk av andre kontrollmuligheter, som er innlysende for en fagmann, slik som justering av rotasjonshastigheten til trommelen 2 for justering av konsistensen på massen.

Claims (10)

1. Framgangsmåte for utskillelse av et filtrat fra en masse som skal fortykkes, som tilføres pa innsiden av en fortykkelsestrommel (2) roterende i forbindelse med en tank, et kar e.l. (1), hvor filtratet strømmer fra innsiden gjennom filtreringsskallet i trommelen til bunnseksjonen av tanken, karet e.l., karakterisert ved at filtratet skilles i to filtratfraksjoner ved hjelp av skilleanordninger (11) i bunnseksjonen på en slik måte at nevnte anordning danner et skillested eller -linje (lia) beliggende på tvers av rotasjonsretningen (D) til trommelen og beliggende i rotasjonsretningen for trommelen i en forhåndsbestemt vinkelavstand (a) fra horisontalplanet (punkt A) sammenfallende med rotasjonsaksen for trommelen, for således å skille filtratet som strømmer gjennom skallet før og etter nevnte vinkelavstand (a) i to filtratfraksjoner.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at vinkelavstanden (a) for skillestedet (lia) er 45°til 180°.

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert ved at vinkelavstanden (a) er 90°til 180°.

4. Framgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at filtratet skilles i tre eller flere filtratfraksjoner ved hjelp av to eller flere skillesteder (lia; 12a) respektive.

5 Framgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at filtreringen av hver filtratfraksjon utføres slik at filtratet strømmer gjennom filtreringsskallet i trommelen (2) til en fri væskeoverflate tilstede i bunnseksjonen.

6. Fortykker, omfattende en tank, kar e.l. (1) med en fortykningstrommel (2) montert roterbart i forbindelse dermed og omfattende et filtreringsskall, innsiden av nevnte trommel stående i forbindelse med anordninger (6) for tilførsel av masse, hvis konsistens skal økes, inn i fortykkelsesprosessen såvel anordninger (7) for å slippe ut den fortykkede massen fra fortykkelsesprosessen, filtratet utskilt fra massen som skal fortykkes anordnet i strømningskommunikasjon fra innsiden av fortykkelsestrommelen (2) gjennom filtreringsskallet i trommelen til bunnseksjonen av tanken, karet e.l. (1), karakterisert ved at skilleanordninger (11) er plassert i bunnseksjonen, hvor nevnte anordninger danner et skillested eller en skillelinje (1 lb) belliggende tverrgående i forhold til rotasjonsretningen (D) _til trommelen og i en forhåndsbestemt vinkelavstand (a) fra horisontalplanet (punkt A) sammenfallende med rotasjonsaksen (2a), skillestedet (11b) er anordnet for å oppnå adskillelse av filtrat strømmende gjennom filtreringsskallet før og etter nevnte vinkelavstand (a), sett i rotasjonsretningen, i to filtratfraksjoner.

7. Fortykker i samsvar med krav 6, karakterisert ved at vinkelavstanden (a) til skillestedet (11b) er 45°til 180°.

8. Fortykker i samsvar med krav 7, karakterisert ved at vinkelavstanden (a) er 90°til 180°.

9. Fortykker i samsvar med et av kravene 6-8, karakterisert ved at skilleanordningene (11; 12) danner to eller flere skillesteder (lia; 12a) for adskillelse av filtratet i tre eller flere filtratfraksjoner, respektive.

10. Fortykker i samsvar med et av kravene 6-9, karakterisert ved at skilleanordningene er dannet av en eller flere skillevegger (11) anordnet i bunnseksjonen og utstrekkende i det vesentligste parallelt med rotasjonsaksen (2a) til trommelen, kanten (lia) nærmest til skallet i trommelen (2) av veggen således danner nevnte skillested eller skillelinje.