NO174525B - Fluidiserings-og vakuumpumpe - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en pumpe og en fremgangsmåte for samtidig pumping og avgassing av en suspensjon slik det nærmere fremgår av ingressen til de etterfølgende selvstendige krav.

Det er kommersielt demonstrert at en svært effektiv måte å håndtere suspensjoner på, slik som papirmasse, er ved middels konsistens (dvs. omkring 6-15$ faststoff-konsistens ).

Når pumpet, blandet, silt og ellers håndtert på denne måte, kan betydelige besparelser i utstyr, fortynningsvæsker, og lignende oppnås. En utstyrsdel som har vært særlig vellykket til håndtering av suspensjoner med middels konsistens er en fluidiseringspumpe som samtidig pumper og avgasser suspensjonen. Vanligvis benytter slike pumper en separat vakuumpumpe, rørsystemer fra fluidiseringspumpen til vakuumpumpen, en separat motor og motorfeste for vakuumpumpen, etc. for å slippe ut gassen som er skilt fra suspensjonen slik at suspensjonen kan effektivt pumpes med fluidiseringspumpens impellere.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse har det vist seg at det er mulig å montere en vakuumpumpe på den samme aksel som fluidiseringspumpens impeller, og trekke den separerte gass direkte inn i vakuumpumpen. Det har overraskende vist seg at dette kan iverksettes uten rekonstruering av fluidiseringspumpens impeller, endring i størrelse av motoren for rotasjon av pumpen eller endring i noen andre betydelige trekk ved konvensjonelle fluidiseringspumper. Oppfinnelsen oppnår således den betydelige fordel av å eliminere rørledninger og en fullstendig adskilt pumpe, motor, motorfeste, etc. som medfører reduksjon i kostnader og enklere drift.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en pumpe og en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i de etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselv-stendige krav.

Det er et primært formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forenklet, men effektiv fjerning av gass fra et fluidiseringsmedium. Dette og andre formål med den foreliggende oppfinnelse vil fremkomme fra en studie av den detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen og fra de vedlagte krav. Fig. 1 er et vertikalsnitt av en som eksempel fremstilt pumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse, med et antall konvensjonelle trekk av denne bortskåret; Fig. 2 er et vertikalsnitt av hovedsakelig bare vakuumpumpepartiet av pumpen ifølge fig. 1, vist i et snitt dreid omkring 90° i forhold til fig. 1; Fig. 3 er et bunnriss, med motor og aksel fjernet for tydeligere illustrasjon, av pumpen ifølge fig. 1 og 2; og Fig. 4 er et skjematisk horisontalsnitt gjennom

vakuumpumpepartiet av pumpen ifølge fig. 1.

En pumpe ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist generelt ved henvisningstallet 10 i fig. 1 og 3. Pumpen innbefatter et hovedhusparti 11 innbefattende et suspensjonsinnløp som befinner seg oppstrøms av henvisningstallet 12 i fig. 1, et suspensjonsutløp 13; en aksel 14 roterbar omkring en rotasjonsakse 15-15 hovedsakelig på linje med innløpet 12; en fluidiseringsimpeller 16 innbefattende første impellerbladpartier 17 som forløper hovedsakelig parallelt med aksen 15-15, og andre impellerbladpartier 18 montert på en skive 19 og som forløper hovedsakelig på tvers av det første parti 17. Ved drift av fluidiseringspumpen separeres gass fra suspensjonen og tenderer til oppsamling i en boble vist med stiplet linje ved henvisningstallet 21 i fig. 1, hvor boblen dannes ved akselen 14 og de andre impellerblader eller skovler 18. Hva som her er beskrevet så langt er konvensjonelt i kommersielle pumper solgt under varemerket "MC" av Kamyr, Inc. i Glens Falls, New York og Kamyr AB, Karlstad, Sverige, og som er vist i US patentene 4435193 og 4410337.

Uttak av gass fra boblen 21 bevirkes av en forenklet anordning ved å benytte en vakuumpumpe, vist generelt ved henvisningstallet 23 i tegningene, som vanligvis er montert på akselen 14. Vakuumpumpen 23 innbefatter en impeller 24 (se fig. 4) som har impellerblader 25 montert for rotasjon med akselen 14 i huset 26, ute av senter i hushulrommet 27 som omslutter impelleren 24. Vakuumpumpeimpelleren 24 er i det vesentlige en konvensjonell impeller, slik som en tilvirket av Nash Engineering Company i Connecticut. Impelleren 24 innbefatter vanligvis ingen veggpartier som forløper hovedsakelig på tvers av akselen 14, og definerer den ytre "øvre" og "nedre" kant av skovlene 25, skjønt under enkelte omstendigheter kan slike vegger anordnes.

I den foretrukne utførelse illustrert i tegningene er et felles veggelement 29 anordnet mellom vakuumpumpen 23 og fluidiseringspumpen, og innretninger er anordnet som definerer gasspassasjer fra oppsamlingsbeholderen til vakuumpumpen. Organet som definerer gasspassasjen er vist tydligst i fig. 2 og 1, og innbefatter en sentral åpning 31 i det parti av huset 11 gjennom hvilket akselen 14 passerer (felles vegg 29), til et åpent ringformet volum 33 i den felles vegg 29, og gjennom en progressivt varierende bredde, "fransk kurve", tilformet åpning 34 i det parti av den felles vegg 29 som er like over impellerbladene 25. Denne gasspassasje 34 er også vist med stiplet linje i fig. 4.

Oppbygningen av vakuumpumpen 23 er slik at oppsamlet gass uttrukket fra huset 11 ved undertrykket tilveiebragt av vakuumpumpen 23 vil ledes som indikert med pilene i fig. 2, vanligvis parallelt med aksen 15-15, som "beveger seg gjennom åpningen 34, forbi impellerbladene 25 og drives ut gjennom gassutløpet 36 i et veggparti 37 av vakuumpumpehuset 26, motsatt av den felles vegg 29. Gassutløpet 36 har en form og dimensjoner sammenlignbare med innløpsåpningen 34, og kan ses i fig. 2,3 og 4. Gassutløpet 36 kommuniserer med røret 38 som tilslutt driver gassen ut til atmosfæren eller lignende.

Som vanlig er ved drift av en vakuumpumpe, er det nødvendig å tilveiebringe en væskering i vakumpumpen 23. En væskeinnløps-rørledning 40 er illustrert i fig. 1 for å levere væske til vakuumpumpekammeret 27. Fig. 4 illustrerer skjematisk væskeringen - se henvisningstallet 42. I samsvar med den foreliggende oppfinnelse defineres den indre kant av væskeringen 42 med den ytre kant av gassutløpet 36. Således tilveiebringer gassutløpet 36 de kombinerte funksjoner av å drive ut gass fra boblen 21 og forhindre væskeringen 42 i å bli noe større enn nødvendig for riktig drift av vakuumpumpen 23.

Foranstaltninger er foretatt i huset 11 for å sikre at gassboblen 21 er av minst en viss størrelse før gass trekkes ut. Dette er det sørget for ved midler som definerer et antall (f.eks. fire omkretmessig avstandsplasserte) åpninger 45 i skiven 19. Når diameteren til det nedre parti av gassboblen 21 er større enn avstanden mellom åpningene 45 på motsatte sider av akselen 14 vil gass passere gjennom åpningene 45 til gasspassasjeorganene 31,33,34 etc. Når gassboblens 21 diameter ikke er større enn denne avstand, vil imidlertid utilstrekkelig gass være tilgjengelig til å bli trukket gjennom vakuumpumpen 23 som vil bevirke at graden av undertrykk øker. Denne økning i undertrykk kunne bevirke at suspensjonen uønsket trekkes inn i vakuumpumpen, og for å forhindre denne tilstand er en kilde for tilsats av atmosfærisk gass anordnet.

Kilden for innsatsgass er fortrinnsvis gitt ved rørledningen 47 (se fig. 1 og 3) som kommuniserer med atmosfæren og fører atmosfærisk gass inn i det ringformede volum 33 via passasjen 48 i den felles vegg 29. En konvensjonell trykkreagerende ventil, vist kun skjematisk ved henvisningstallet 50 i fig. 1, er montert i rørledningen 47, og når undertrykket skapt av vakuumpumpen 23 overskrider en forutbestemt verdi (f.eks. er mindre enn 0,7 bar), vil atmosfærisk luft strømme gjennom rørledningen 47 til vakuumpumpen 23 for å bli utdrevet derved.

Det har tilfeldig vist seg at rotasjonshastigheten til akselen 14, som vanligvis er mellom omkring 1500-3000 rpm, for å bevirke fluidisering av suspensjonen er innenfor rotasjonshastighetområdet for korrekt drift av vakuumpumpen 23. Også ettersom vakuumpumpen krever forholdsvis liten kraft (f.eks. omkring 6-9 kW) sammenlignet med motorer av konvensjonell størrelse benyttet med en fluidiseringspumpe (90-250 kW), kan vakuumpumpen 23 monteres i ett med fluidiseringsimpelleren 16 på akselen 14 uten å øke motorstørrelsen (vist skjematisk ved 52 i fig. 1).

I drift roterer motoren 52 akselen 14 ved omkring 1500-3000 rpm, idet impelleren 16 fluidiserer suspensjonen som har en konsistens på omkring 6-15$, driver suspensjonen med pumpekraft ut utløpet 13, og separerer gass fra suspensjonen og gassen oppsamles i boblen 21. Når diameteren til boblen 21 overskrider avstanden mellom motsatte hull 45, vil gassen fra boblen 21 passere gjennom åpningene 45, gjennom gasspassasjene 31,33 og 34, inn i og forbi vakuumpumpe-kammeret 27 som har impellerene 25, og drives ut gjennom gassutløpet 36, og beveger seg i en retning hovedsakelig parallelt med rotasjonsaksen 15-15 og motsatt den felles vegg 29.

Væsken som definerer en væskering i vakuumpumpen 23 er kontinuerlig tilgjengelig gjennom rørledningen 40, med en overskuddsvæske som passerer gjennom åpningen 36 med den utdrevne gass. Dersom undertrykket ble for stort, strømmer tilsatsluft gjennom ventilen 50 i rørledningen 47 gjennom passasjen 48 og inn i det ringformede volum 33 og til vakuumpumpen 23.

Det kan således ses at ifølge den foreliggende oppfinnelse kan uttrekking av gass separert av en fluidiseringspumpe bevirkes uten noe hjelpeutstyr, ved å benytte en vakuumpumpe montert på den samme aksel som fluidiseringspumpen, og uten å forstyrre den konvensjonelle utforming eller konstruksjon av kommersielle fluidiseringspumper.

Claims (8)

1. Pumpe for pumping av en suspensjon inneholdende minst b% faststoffmateriale, innbefattende et hovedhus (11) med et suspensjonsinnløp (12) og et suspensjonsutløp (13) hovedsakelig tverrgående til suspensjonsinnløpet; en aksel (14) roterbar omkring en rotasjonsakse generelt på linje med innløpet; en fluidiseringsimpeller (16) montert på akselen for rotasjon med denne for å bevirke fluidisering av suspensjonen pumpet av impelleren fra innløpet til utløpet, hvilken fluidiseringsimpeller innbefatter et første parti (17) med impellerblader forlenget i en første dimensjon hovedsakelig parallelt med rotasjonsaksen, og innbefatter et andre impellerbladparti (18) som forløper i en dimensjon hovedsakelig vinkelrett til det første impellerbladparti (17), hvilken fluidiseringsimpeller, når den roterer, bevirker gass til å separere fra suspensjonen og til oppsamling ved akselen og det andre impellerbladparti (18), og en vakuumpumpe (23) innbefattende en vakuumimpeller (24) montert til akselen (14) for rotasjon med akselen og f luidiseringsimpelleren (16) og at pumpen innbefatter gasspassasjer (31,34) som forløper mellom hovedhuset (11), hvor gass oppsamles, og vakuumimpeller en (24), for å bli drevet ut fra hovedhuset (11) med vakuumpumpen (23) til et område i avstand fra hovedhuset, karakterisert ved at den innbefatter innretninger for å tilføre tilsatsluft til et åpent, ringformet volum (33) i en felles vegg (29).

2. Pumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at innretninger for å få tilsatsluft (47) til å strømme til vakuumimpelleren, og trykkreagerende innretninger (50) operativt forbundet med innløpet for tilsatsluft for å gi en strøm med atmosfærisk luft inn i vakuumpumpen når undertrykket skapt av vakuumpumpen overskrider en forutbestemt verdi.

3. Pumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at vakuumpumpen videre omfatter et vakuumpumpehus (26) med en felles vegg (29) med hovedhuset, hvilken vegg forløper hovedsakelig på tvers av rotasjonsaksen, og er plassert nær det andre fluidiseringsimpellerblad-parti, og gasspassasjene danner gasspassasje i nevnte felles vegg, og fortrinnsvis innretninger som danner et åpent ringformet volum (33) i den felles vegg, samt innretninger for å forsyne tilsatsluft (47) til det åpne ringformede volum for strømning med gassen uttrukket fra hovedhuset.

4 . Pumpe ifølge krav 1,karakterisert ved et skiveformet element (19) som er i inngrep med fluidiserings-impellerens andre parti, hvilken fluidiseringsimpellers andre parti (18) forløper hovedsakelig radielt langs det skiveform-ede element, og innretninger som definerer et antall åpninger (45) i skiven for kommunisering med gasspassasjene (31,34), radielt avstandsplassert fra akselen en betraktelig avstand langs denne.

5 . Pumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at gasspassasjene definerer en bane for utdrevet gass fra volumet (21) av oppsamlet gass inntil fluidiseringsimpell-erens andre blader på akselen, i en retning hovedsakelig parallelt med rotasjonsaksen, gjennom vakuumpumpen forbi vakuumimpelleren, og utdrevet fra vakuumpumpen i en dimensjon (36) hovedsakelig parallelt med rotasjonsaksen og avstandsplassert fra hovedhuset.

6. Pumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at vakuumimpelleren (24) innbefatter generelt radielt forløpende blader og er fri for veggkomponenter som forløper hovedsakelig vinkelrett til rotasjonsaksen og definerer grensene for bladene.

7. Fremgangsmåte for samtidig pumping og avgassing av en suspensjon med et faststoffinnhold på mellom 6-15$ ved anvendelse av en fluidiseringsimpeller (16) i et hovedhus (11) roterbar med en aksel (14), og en vakuumimpeller (24) montert på den samme aksel som fluidiseringsimpelleren for rotasjon med denne omkring rotasjonsaksen, innbefattende trinnene; suspensjonen med en konsistens på 6-1556 mates inn til operativ forbindelse med fluidiseringsimpelleren; fluidiseringsimpelleren roteres kontinuerlig ved høy hastighet, hvor impelleren bevirker pumping av suspensjonen og fjerning av gass fra suspensjonen, hvor gassen tenderer til oppsamling ved akselen; uttrekking av gass fra dens oppsamlingsvolum (21) med vakuumpumpen, uttrekking av gassen fra oppsamlingsvolumet hovedsakelig parallelt med rotasjonsaksen, gjennom vakuumpumpen forbi vakuumpumpeimpelleren, og utdriving fra den motsatte side (36,37) av vakuumpumpen som fluidiseringsimpelleren, karakterisert ved at atmosfærisk tilsatsgass tilføres gasstrømmen trukket inn i vakuumpumpen som reaksjon på at vakuumpumpen tilveiebringer et undertrykk større enn en forutbestemt størrelse.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at tilveiebringelsen av tilsatsgass utøves ved å anordne en trykkreagerende ventil (50) innstilt på omkring