NO173029B - Fremgangsmaate ved behandling av en massestroem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for å fjerne ikke-ønskede partikler fra en suspensjonsstrøm av fiberholdig cellulosemateriale og for oppdeling av suspensjons-strømmen i minst to fraksjoner, hvilket apparat omfatter et lukket hus hvori det er anordnet en roterbar aksel og hvor huset omfatter et første kammer med et innløp for suspen-sjonsstrømmen og et utløp for de ikke-ønskee partikler, samt et andre kammer som er anordnet aksielt etter det første kammer og som kommuniserer med dette via en ringformet spalte, idet akselen bærer et første organ som roterer med akselenn, hvilket organ er anordnet foran ringspalten for å avskille de ikke-ønskelige partikler.

Ved fremstilling av fiberholdig cellulosemasse tilføres forurensninger, både utefra og som følge av feil under selve fremstillingen. Disse ikke-ønskede partikler kan variere i størrelse, og består eksempelvis av sand, grus, stener, muttere, deler av sveiseelektroder og metallbiter. Det er derfor nødvendig å fjerne slike ikke-ønskede partikler, særlig fra suspensjoner som enten skal bearbei-des videre i maskiner og utstyr som er følsomme og kan skades av slike partikler, eller som av andre grunner skal befris for forurensninger i størst mulig grad. Forskjellige typer anordninger, såkalte skrapseparatorer, for fjerning av ikke-ønskede faste deler i en fiberholdig masse, er tidligere foreslått, se f.eks. patentene US 4.737.274 (tilsvarende SE 8503372-8), SE 8702744-7 og SE 8702745-4. De to sistnevnte patenter beskriver sileapparater med roterende skilleorgan av samme type som er beskrevet i US 4.737.274 og med siletromler for fremstilling av et aksept som er egnet for bleking.

US 4.303.508 (tilsvarende SE 7903032-6) beskriver en sileanordning for fjerning av ikke-ønskede partikler fra en suspensjonsstrøm. Denne sileanordning har en roterende siletrommel som er forsynt med et antall sirkulære slisser, gjennom hvilke en finere del kan passeres for separat utføring, mens en grovere del med innhold av ikke-ønskede partikler uttas gjennom et rejektutløp. De ikke-ønskede partikler kan fjernes fra den grovere del etter at denne har passert rejektutløpet. For å holde siletrommelens slisser åpne, må disse kontinuerlig renses ved hjelp av særskilte stasjonære kammer, som strekker seg inn i slissene. Sileanordningen kan anvendes som en delstrømssil for å utvinne en delstrøm som er fri for kvist, eksempelvis kan 25% av en massestrøm uttas som en delstrøm uten kvist for såkalt linerfremstilling.

For å utføre en delstrømssiling og separasjon av ikke-ønskede partikler fra massesuspensjoner har man følgelig vært henvist til to forskjellige apparater med adskilte drivanordninger.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebrige et flerfunksjonelt, enkelt apparat som kontinuerlig utfører i den nevnte rekkefølge, delvis en separasjon av ikke-ønskede partikler av tidligere nevnt type, og delvis, uten anven-delse av en siltrommel, en oppdelig av den således rensede suspensjonsstrøm i minst to fraksjoner, hvilket apparat har en felles drivanordning for begge disse funksjoner. På denne måte oppnås mindre drifts-, installasjons- og apparatom-kostninger.

Det nye ved apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse ligger hovedsakelig i at huset ytterligere inneholder et tredje kammer, som er anordnet aksielt etter det andre kammer og kommuniserer med dette via en ringformet spalte, idet den ringspalte har en mindre radiell utstrekning en den ringspalte som er anordnet mellom det første kammer og det andre kammer, og at akselen bærer et andre med den aksel roterende organ, som er anordnet i det andre kammer foran ringspalten som ligger mellom det andre kammer og det tredje kammer, hvor det andre organ både har utstikkende elementer anordnet slik at under sin rotasjon fjernes partikler, såsom kvister, ikke-oppslåtte fiberknipper og eventuelle gjenværende ikke-ønskelige partikler, fra suspensjonen foran ringspalten, og som dessuten har mellom de nevnte utstikkende elementer anordnede utsparinger som er innrettet med ringspalten og danner aksielle passasjer for en del av suspensjonen, idet det andre roterende organ og dets tilligende ringspalte er anordnet for å oppdele suspensjonsstrømmen i en grovere fraksjon og en finere fraksjon, hvilke fraksjoner utføres via hvert sitt utløp. Apparatet har således ingen siltrommel, som er det konvensjonelle middel for å utføre en oppdeling av masse i forskjellige deler.

Oppfinnelsen skal eksemplifiseres og forklares nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger. Figur 1 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom et apparat ifølge oppfinnelsen. Figurene 2 og 3 viser passende utførelsesformer av de i apparatet anordnede roterende tannorgan.

Det i figur 1 viste apparat omfatter et lukket hus 1, som har to fra hverandre vendende ender 2, 3, hvorav den ene er knyttet til en endevegg 4 og den andre er forsynt med en stor åpning som danner et innløp 5, hvis diameter kan være like stor som husets diameter nær dette innløp.

En horisontal, roterbar aksel 6 er anordnet til å strekke seg gjennom veggen 4 i en forutbestemt lengde inn i huset 1. Akselen 6 drives av en motor 6 og oppebæres av en støtte-og lagerenhet 8 som innbefatter passende tetningsorganer for den nødvendige tetning mellom akselen 6 og husets vegg4.

Huset inneholder et første kammer 9 som er anordnet inntil husets ende 3 og således mottar suspensjonsstrømmen av fiberholdig cellulosemateriale som tilføres for behandling gjennom innløpet 5. Et andre kammer 10 er, sett i strøm-ningsretningen, anordnet aksielt deretter, dvs. innenfor det første kammer 9, idet disse kamre 9 og 10 er adskilte av en skillevegg 11, og kommuniserer med hverandre ved hjelp av en første ringformet sirkulær koaksiell spalte 12 i skilleveggen 11. Skilleveggen innbefatter en ytre del 13 som er fast forbundet med huset, og en indre del 14 som er fast forbundet med akselen 6 og som er anordnet radielt innenfor den ytre del 13. I den viste utførelsesform utgjøres den ytre del13 av en plan ring og den nedre del 14 av en plan plate. Ringen 13 og platen 14 avgrenser således seg imellom den nevnte ringformede spalte 12, som har forutbestemte indre og ytre radier og således en forutbestemt bredde, dvs. i radiell retning.

Akselen 6 bærer sammen med denne første roterende plate et koaksielt organ 15 i form av en sikulær plate som er anordnet i det følrste kammer 9 foran ringspalten 12 for å utskille ikke-ønskede partikler fra suspensjonen når denne strømmer gjennom apparatet. Skiven 15 er innen sitt perifere parti forsynt eller utformet med i skivens plan utstikkende elementer 16 i form av tenner, knaster eller lignende, som kan ha en i hovedsak radiell retning eller heller noe i retningen bakover sett i platens 15 rotasjonsretning. Tannskiven 15 er forsynt med utsparinger 17, som er aksielt innrettet med ringspalten 12 for å danne aksielle passasjer for suspensjonen, slik at denne kan strømme til det andre kammer 10 via ringspalten 12. Disse utsparinger 27 er dannet av mellomrommet mellom tannplatens tenner 16. Ringspaltens12 radielle bredde er fortrinnsvis noe mindre enn tennenes 16 radielle utstrekning. Ringspalten 12 ligger innenfor tennenes radielle utstrekning, hvilket således betyr at en sirkel trukket gjennom tennenes 16 topper med akselen 6 som sentrum, har en diameter som er noe større en ringspaltens 12 ytre diameter og at en sirkel trukket gjennom tennenes 16 hunndeler har en diameter som er noe mindre enn ringspaltens 12 indre diameter. Tannplaten 15 og den ytre ring 13 er anordnet så nær hverandre som mulig uten at det oppstår friksjon. Tannplaten 15 er fastmontert ved akselene 6 indre ende ved hjelp av en passende festeanordning 31, samtidig som den indre plate 14 festes til akselen 6, slik at platen 14, tannplaten 15 og akselen 6 roterer som en enhet. De ikke-ønskede artikler som treffes av tannplatens tenner 16 under dennes rotasjon, slynges ut i retning mot husets innside og fjernes gjennom et utløp 18 fra det første kammer 9. Utløpet 18 er anordnet i tannplatens 15 plan på undersiden av huset.

En passende utførelsesform av tannplaten 15 er vist i fig. 2, hvor rotasjonsretningen er angitt med en pil. Den lengst fremme beliggende tannoverflate 32 av en tann 16, sett i rotasjonsretningen, danner en vinkel a med den nærmest beliggende tanns bakre tannoverflate33, hvilken passende er radiell. Passende kan vinkelen a ligge i området 60" til 75°, slik at tannplaten under sin rotasjon i pilens retning kaster de ikke-ønskede faste partiklene i en retning utad og skrått bakover, slik at disse forurensninger forhindres fra å passere aksielt eller tvers gjennom tannplaten 15. De fraskilte forurensninger kan også innbefatte større kvister og trebiter. Hoveddelen av disse naturlig inngående partikler følger imidlertid gjennom ringspalten 12 og inn i det andre kammer 10.

Apparatets utløp 18 for ikke-ønskede partikler er tilknyttet en egnet ikke vist utrustning for oppsamling og bortføring av de partikler som er separert fra suspensjonsstrømmen. Væske, vanligvis vann, kan tilføres den ikke viste utrustning, slik at det dannes en liten motstrøm av væske gjennom anordningen, slik at den ikke fylles med fibre fra suspensjonen, men hovedsagelig vil inneholde de separerte, ikke-ønskede partikler.

Ifølge oppfinnelsen inneholder huset ytterligere et tredje kammer 19, som sett i strømningsretningen er anordnet aksielt etter det andre kammer 10 og inntil husets vegg 4. De to til hverandre ligende kamre 10, 19 er adskilt av en skillevegg 20 og kommuniserer med hverandre ved hjelp av en andre ringformet sirkulær koaksiell spalte 21 i skilleveggen 20. Skillevegen er dannet av en ytre del 22 som er fast forbundet med huset og en indre del 23, som er fast forbundet med akselen 6 og som er anordnet radielt innenfor den ytre del 22. I den viste utførelsesform utgjøres den ytre del 22 av en plan ring og den indre del 23 likeledes av en plan ring, gjennom hvilken akselen 6 strekker seg. Ringene 22 og 23 avgrenser således seg imellom den nevnte ringspalte 21, som har forutbestemte indre og ytre radier og således har en forutbestemt bredde, dvs. radiell utstrekning. En tannring 24 og den indre del 23 er i overflatekontakt med hverandre.

Akselen bærer således sammen med en indre del 23 det andre roterende koaksielle organ 24, som er anordnet i det andre kammer 10 umiddelbart foran ringspalten 21. Det andre roterende organ 24 har form av en sirkulær plan ring som innenfor sitt perifere parti er forsynt eller har anordnet med i ringense plan utstikkende elementer 25 i form av tenner eller lignende, som hovedsakelig har en radiell retning eller kan helle noe i retningen bakover sett i ringelementets rotasjonsretning. Tannringen 24 er forsynt med utsparinger 26 som er innrettet med ringspalten 21 for å danne aksielle passasjer for suspensjonen, slik at denne kan strømme til det tredje kammer 19 via ringspalten 21. Disse utsparinger 26 dannes av mellomrom mellom tannringens 24 tenner 25. Ringspaltens 21 radielle bredde er fortrinnsvis noe mindre enn tennenes 25 radielle utstrekning. Ringspalten 21 ligger aksielt innenfor tennenes 25 radielle utstrekning, hvilket betyr at en sirkel trukket gjennom tennenes 25 topper med akselen 6 som sentrum, har en diameter som er lik eller noe større enn ringspaltens 21 ytre diameter og at en sirkel trukket gjenom tennenes 25 hunndeler har en diameter som er lik eller noe mindre enn ringspaltens 21 indre diameter. Tannringen 24 og den ytre faste ring 22 er anordnet så nær hverandre som mulig uten at det oppstår friksjon. Alternativt kan tannringen 24 ha en diameter (ved tennenes topper) som er noe mindre enn ringspaltens ytre diameter, slik at montering og demontering av tannringen 24lettes, (via ringspalten 21) uten at det er nødvendig å løsne ringen 22 og fjerne denne.

En passende utførelsesfonrt av tannringen 24 er vist i fig. 3, der rotasjonsretningen er angitt med en pil. Den fremre tannoverflate 34 av en tann 25, sett i rotasjonsretningen, danner en vinkel cx med den nærmest foranliggende tanns bakre tannflate 35, hvilken passende er radiell. Vinkelen cx kan passende ligge i området 60" til 75°, slik at tannringen under rotasjon i pilens retning kaster de inngående faste partikler i en retning utad og skrått bakover, slik at disse partikler hindres fra å passere aksielt eller tvers gjennom tannringen 24. De fraskilte partikler omfatter i første rekke kvist og ikke oppslåtte fiberknipper.

Huset er ytterligere forsynt med et radielt utløp 27 som er tilsluttet til det andre kammer 10 for utmatning av den spåledes erholdte grovere fraksjon, samt et radielt utløp 28 som er tilknyttet det tredje kammer 19 for utmatning av den erholdte finere fraksjon. Utløpene 27, 28 er passende anordnet på husets 1 overside.

I det andre kammer 20 er akselen 6 forsynt med et antall vinger 29 eller lignende, som er anordnet for å forøke utmatningeseffekten av den grove fraksjon gjennom utløpet 27. Likeledes er et antall vinger 30 eller lignende utspring anordnet på akselen 6 i det tredje kammer 19 for å øke utmatningseffekten av den finere fraksjon gjennom utløpet 28, idet de sistnevnte vinger 3 0 passende er radielt større og bredere enn de førstnevnte vinger 29.

Ringspalten 21 som er anordnet mellom det andre kammer 10 og det tredje kammer 19 har en bredde, dvs. radiell utstrekning som er mindre enn den radielle bredde av ringspalten 12, som er anornet mellom det første kammer 9 og det andre kammer

10. Ringspalten 12 har passende en radiell bredde på 10-20 mm, mens den andre ringspalte 21 har en radiell bredde i området 3-8 mm, idet forskjellen i de radielle bredder er minst 5 mm, fortrinnsvis minst 8 mm, i hvert enkelt tilfelle. Videre har ringspaltene 12, 21 gjennomstrømnings-arealer som er vesentlig mindre enn den for innløpet 5. Fortrinnsvis er ringspaltens 12 areal ca. 50-25% av inn-løpets areal.

Suspensjonen som under trykk strømmer inn i apparatet gjennom det store innløpet 5, tvinges utad gjenom ringspalten 12 for å passere denne via mellomrommene 17 i den roterende tannskive 15. De ikke-ønskede partikler som treffes av tennene 16 eller på annen måte påvirkes av disse under tannskivens 15 rotasjon, kastes ut i en retning mot husets vegg og føres ut gjennom utløpet 18. Selv partikler som er mindre enn ringspaltens 12 radielle bredde og som treffes av tennene 16, vil sorteres ut og fjernes gjennom utløpet 18. Den nevnte reduksjon av gjennomstrømingsarealet medfører at suspensjonen tvinges til å akselerere til en høyere hastig-het under samtidig fluidisering, hvilket er særlig viktig når fibermassen har en middels konsentrasjon, dvs. 6-15%.

Ved tannplatens 15 rotasjon foran ringspalten 12 vil dens tenner 16 også danne skjærkrefter i suspensjonen, slik at denne overgår i en fluidisert tilstand, dvs. lettflytende tilstand. Da tannplaten 15 er anordnet nær inntil ringspalten 12, vil således suspensjonen passere ringspalten i fluidisert tilstand. Tannplaten 15 har ytterligere en rensende funksjon ved at den forhindrer større partikler i suspensjonen i å samle seg foran og feste seg i ringspalten12. I det andre kammeret 10 utsettes suspensjonen for inn-virkningen av det andre roterende organ i form av tannringen 24, som fungerer på samme måte som tannplaten 15, og hvis tenner 25 ved tannringens 24 rotasjon foran ringspalten 21 vil danne skjærkrefter i suspensjonen, slik at en fluidisering oppnås og at den ønskede suspensjon lettere kan

passere gjennom ringspalten 21 via mellomrommet 26 mellom

tannringens 24 tenner 25 på samme måte som beskrevet i forbindelse med tannskiven 15. Også tannringen 24 har således en rensende funksjon ved at den forhindrer at en

større del av suspensjonen samles foran og fester seg i ringspalten 21. Ytterligere vil tannringen 24 fjerne kvister og fiberknipper fra suspensjonen når disse kvister og fiberknipper treffes av den hurtigroterende tannrings tenner 25 og slynges radielt utad og således følger med den erholdte grove fraksjon gjennom utløpet 27.

Tannskivene 15 og tannringenes 24 fremre tannoverflater, hhv. 32 og 34, kan skråstilles aksielt innad, slik at de med passende vinkel vender mot henholdsvis ringspalten 12 og 21 for således på en gunstig måte å tilveiebringe en aksiell propell-lignende innmatningseffekt på suspensjonen.

Apparatet kan anvendes for behandling av hvilke massesuspensjoner som helst, fra hvilke kan ønsker å separere fremmede partikler, såsom skrot, samt oppdele suspensjonen i en kvistfri delstrøm og en kvistinneholdende delstrøm, som vanligvis betegnes som grovfraksjon. Forholdet mellom disse delstrømmer kan ligge i området 50:50 og 30:70, i nevnte rekkefølge. Apparatet kan med fordel monteres på blåseled-ningen fra en kontinuerlig massekoker for å separere fremmede partikler som kan skade de etterfølgende prosessmaski-ner og for samtidig å oppdele den således rensende masse-strøm i en kvistfri delstrøm som kan anvendes for spesielle formål og i en kvistinneholdende delstrøm som kan underkas-tes raffinering. En passende rotasjonshastighet for akselen 6 ligger i området 1500 omdr/min for en masse med en midlere konsentrasjon, dvs. 6-15%.

Hvis ønsket, kan apparatet forsynes med ytterligere et kammer som ligner og er anordnet aksielt etter det tredje kammeret, idet den radielle bredde av ringspalten mellom det tredje kammer og et slikt fjerde kammmer er noe mindre enn den nærmest foregående ringspaltes 21 radielle bredde, slik at en ytterligere og finere fraksjon kan uttas fra det fjerde kammeret. Et utkastningselement, såsom et roterende organ forsynt med tenner og som i det vesentlige ligner det roterende organ 24, anordnes således i det tredje kammer foran den ytterligere ringspalte, slik at hjulet med vinger 3 0 passende flyttes frem til den ytterligere roterende tannring.

Claims (10)

1. Apparat for separasjon av ikke-ønskede partikler fra en suspensjonsstrøm av fiberholdig cellulosemateriale og for oppdeling av suspensjonsstrømmen i minst to fraksjoner, hvilket apparat innbefatter et lukket hus (1), hvori en roterbar aksel (6) er anordnet, og hvor huset har et første kammer (9) med et innløp (5) for suspensjonsstrømmen og et utløp (18) for ikke-ønskede partikler, og et andre kammer (10) som er anordnet aksielt etter det første kammer (9) og kommuniserer med dette via en ringformet spalte (12), og hvor akselen (6) bærer et første med akselen (6) roterende organ (15), som er anordnet foran ringspalten (12) for å separere de ikke-ønskede partikler,karakterisert vedat huset (1) ytterligere inneholder et tred je kammer (19) som er anordnet aksielt etter det andre kammer (10) og kommuniserer med dette via en ringformet spalte (21), at ringspalten (21) som er anordnet mellom det andre kammer (10) og det tredje kammer (19) har en mindre radiell utstrekning enn ringspalten (12) som er anordnet mellom det første kammer (9) og det andre kammer (10), og at akselen (6) bærer et andre med akselen (6) roterende organ (24), som er anordnet i det andre kammer (10) foran ringspalten (21) som er anordnet mellom det andre kammer (10) og det tredje kammer (16), hvilket andre organ (24) delvis har utstikkende elementer (25) anordnet slik at under dennes rotasjon fjernes partikler såsom kvister og ikke oppslåtte fiberknipper og eventuelle gjenværende ikke-ønskede partikler fra suspensjonsstrømmen foran ringspalten (21) og delvis mellom de utstikkende elementer (25) har utsparinger (2 6) som er innrettet med ringspalten (21) for å danne aksielle passasjer for en del av suspensjonen, idet det andre roterende organ (24) og dets inntil liggende ringspalte (21) er anordnet for å oppdele suspensjonsstrømmen i en grovere fraksjon som utføres fra det andre kammer (10) via et utløp (27) og en finere fraksjon som utføres fra det tredje kammer (19) via et utløp (28).

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat de to ringspalters (12, 21) gjennomstrømningsarealer er vesentlig mindre enn gjennomstrømningsarealet for innløpet (5) til det første kammer (9).

3. Apparat ifølge krav 2 , karakterisert vedat gjennomstrømings-arealet for ringspalten (12) som er anordnet mellom det første kammer (9) og det andre kammer (10), har et gjennom-strømningsareal som er 50-25% av gjennomstrømningsarealet for innløpet (5).

4. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat ringspalten (12), som er anordnet mellom det første kammer (9) og det andre kammer (10), har en radiell utstrekning på 10-20 mm, at ringspalten (21) som er anordnet mellom det andre kammer (10) og det tredje kammer (19), har en radiell utstrekning i området 3-8 mm, idet forskjellen mellom de radielle bredder er minst 5 mm, fortrinnsvis minst 8 mm.

5. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat ringspalten (21) er avgrenset radielt utad av en med huset fast forbundet ytre ring (22) og radielt innad av en med akselen (6) fast forbundet indre ring (23)#

6. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat et antall vinger (29, 3 0) er anordnet i henholdsvis det andre kammer (10) og det tredje kammer (19) for å forøke utmatningseffekten på frak-sjonene, hvilke vinger er fast montert på akselen (6).

7. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat ringspaltens (21) radielle utstrekning er noe mindre enn de inntilliggende utstikkende elementers (25) radielle utstrekning.

8. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat ringspalten (21) er anordnet aksielt innenfor de utstikkende elementers (25) radielle utstrekning.

9. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 1-7,karakterisert vedat det andre roterende organ (24) har en største diameter som er noe mindre enn ringspaltens (21) ytre diameter.

10. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 5-8,karakterisert vedat det andre roterende organ har form av en tannring (24) som er anordnet inntil den indre ring (23) i overflatekontakt med denne.