NO174592B - Tilbakeskylling av sil for dif-fusoer/fortykker - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en massebehandlingsanordning samt en fremgangsmåte for å utføre massebehandling med siler slik det nærmere er angitt i ingressen til de etter-følgende selvstendige krav.

Det finnes mange behandlingsoperasjoner for papirmasse hvor siler montert på et frem- og tilbakegående støtterør er plassert i en beholder. Fortykning, forskyvningsbleking og diffusjonsvasking er tre vanlige operasjonstyper som utføres ved bruk av apparatur som vist i US patentene 3704603, 3760948 og 4172037. Mens slike teknikker er svært virksomme for å behandle masse er de ikke uten ulemper.

En ulempe som begrenser allsidigheten for slike teknikker er at i mange installasjoner, for å forhindre at silene blir tilstoppet, må en mengde tilbakeskyllingsvæske periodisk innføres i beholderne. Dette medfører en trykkbølge i beholdervolumet som ikke kan aksepteres i flertrinns behandlingsteknikker. Videre er det utstyr som er nødvendig for effektivt å utføre tilbakeskyllingen kostbart og kompli-sert. Vanligvis er en akkumulator (som må være av titan og således svært kostbar, i tilfellet av forskyvningsblekning), små pumper for oppfylling av akkumulatoren, to av/på ventiler og en styreanordning for ventilene nødvendigvis tilstede i tidligere kjente systemer. I tillegg må tilbakeskyllingsvæske tilføres beholderen under mindre enn optimale betingelser ettersom akkumulatoren vanligvis leverer tilbakeskyllings-væsken ved en hastighet som avtar fra starten av tilføringen til den avsluttes. Den vedvarende åpning og stenging av uttrekkings- og tilbakeskyllingsventilen og det resulterende avbrudd i behandlingsprosessen begrenser effektiviteten og kapasiteten til behandlingen.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse overvinnes de ovenfor nevnte ulemper på en enkel, men likevel effektiv måte.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en massebehandlingsanordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved tilbakeskyllende innretninger for silene montert inne i beholderen og som innbefatter et kammeravgrensende element med første og andre ender, den første ende i åpen kommunikasjon med væsken i væskerørene, og den nadre ende i åpen kommunikasjon med massen inne i det indre volum av beholderen; et væskekontaktende element montert inne i det kammeravgrensende element for relativ frem- og tilbakegående bevegelse mellom det væskekontaktende element og det kammeravgrensende element, og innretninger for å bevirke relativ bevegelse mellom det kammeravgrensende element og det væskekontaktende element for å bevirke at det væskekontaktende element presser væsken ut av kammeret i én retning av den relative bevegelse mellom elementene, for å bevirke tilbakeskylling og ta væske inn i kammeret i den andre retning av den relative bevegelse mellom elementene.

Ved bruk av oppfinnelsen er det ikke bare mulig å eliminere akkumulatoren, rørsystemene og de andre tilhørende komponenter som beskrevet ovenfor, men det er også mulig og mer effektivt behandle en større massemengde. F.eks. ifølge oppfinnelsen er det mulig å øke kapasiteten til massen som skal behandles med så mye som 15$ i tilfellet av diffusjonsvasking, mens effektiviteten for diffusjonsvasking kan økes med så mye som 20-30$. Ettersom hele volumet av tilbakeskyllingsvæske forsynes innenfra selve beholderen elimineres trykkbølger og utvider derved antallet behandlingsteknikker som kan utøves ved å bruke oppfinnelsen.

Det er også ifølge oppfinnelsen tilveiebragt en fremgangsmåte for å effektivisere behandling av masse med siler mens tilstopping av silen minimaliseres, ved bruk av en hovedsakelig loddrett beholder med et masseinnløp og en masse-utløp, hvilke siler er montert til et støtterør inne i beholderen, og silene har siloverflater som forløper hovedsakelig vertikalt. Fremgangsmåten innbefatter trinnene av: (a) å lede masse hovedsakelig vertikalt inn i beholderen fra innløpet til utløpet. (b) å bevirke hovedsakelig kontinuerlig uttrekking av væske fra silene gjennom silens støtterør ved en forutbestemt strømningsmengde eller strømningsgrad. (c) å bevirke hovedsakelig vertikal bevegelse av silene og støtterøret i retning av massestrømmen ved en første hastighet, og i retning motsatt av massestrømmen ved en andre hastighet mye høyere enn den første hastighet. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved følgende trinn: (d) når silene beveges i retning motsatt massestrømmen, leveres en kjent væskemengde til røret og silene innenfra beholderen for å bevirke tilbakeskylling av silene uten en trykkbølge i beholdervolumet; og (e) styring av den kontinuerlige uttrekkende strømningsgrad med hensyn til den kjente mengde tilbakeskyllingsvæske slik at den kjente mengde tilbakeskyllingsvæske er tilstrekkelig til effektivt å tilbakeskylle silene for å forhindre tilstopping av disse. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er spesielt tilpasset til (skjønt ikke begrenset til) diffusjonsvasking, fortykning og fortrengningsbleking.

Et vesentlig formål med den foreliggende oppfinnelse er å effektivt tilbakeskylle silene i en behandlingsbeholder for masse på en enkel måte. Dette og andre formål med oppfinnelsen vil tydeligere fremgå etter en studie av den detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen og de vedlagte krav. Fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt og delvis fra siden av et eksempel på en tidligere kjent diffusjonsvasker med tilbakeskylling; Fig. 2 er et sideriss, delvis i snitt og delvis fra siden av et eksempel på en diffusjonsvasker ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 3 er et sidesnitt i detalj av tilbakeskyllingsan- ordningen ifølge fig. 2; Fig. 4 er en detalj i snitt tatt langs linje 4-4 ifølge fig. 3; Fig. 5 er et forstørret sideriss, delvis i snitt tatt

langs linjene 5-5 ifølge fig. 2; og

Fig. 6 er et riss i likhet med fig. 3, men som viser null stillingen til stempelet når det benyttes et stasjonært stempel. Fig. 1 viser en konvensjonell diffusjonsvasker som benyttes for å vaske papirmasse, og bevirker tilbakeskylling av silene for å holde disse utilstoppet. Dette konvensjonelle apparat, indikert generelt ved henvisningstallet 10, innbefatter en hovedsakelig loddrett beholder 11 med et masseinnløp 12 og et masseutløp 13 som er vertikalt avstandsplassert fra hverandre. Massen innføres i masseinnløpet 12, som vanligvis er ved bunnen, og strømmer vertikalt inne i beholderen 11 og slippes ut gjennom røret 13 ved toppen. De grunnleggende operative komponenter i anordningen 10 innbefatter et antall konsentriske, sylindriske siler 14 med silflater 15 som er hovedsakelig vertikale og er i kontakt med massen. De konsentriske siler 14 er støttet på støtterør 16, som vanligvis er i form av armer som forløper radielt utad fra et sentralt navparti 17. Rørene 16 er hule og det indre kan deles i kammeret om ønsket.

Silarmene 16 er montert for frem- og tilbakegående bevegelse i vertikal retning ved en frem- og tilbakegående motorkon-struksjon eller konstruksjoner, fortrinnsvis tre eller flere hydrauliske sylindre 18 som er plassert med lik avstand rundt omkretsen av anordningen 10. Sylindrene 18 beveger silene 14 og støttearmene 16 frem og tilbake slik at de beveger seg svært langsomt i retning av massebevegelsen (pilene A i fig.

1) inntil slutten av det vertikale slag nås, og reverserer da og beveger seg motsatt av retningen A. Mens de relative hastigheter i retningen A og motsatt av retningen A kan varieres, er bevegelsen i retningen A i mange installasjoner, mye langsommere enn bevegelsen i retningen motsatt av A (f.eks. nedad i den viste eksempelvise utførelse). Dette tjener til å hjelpe til å holde silene 14 forholdsvis frie for tilstopning.

For ytterligere å unngå muligheten for siltilstopping anvender mange kommersielle installasjoner også ekstra tilbakeskyllingsvæske. Vanligvis, i det minste gjennom det meste av lengden til slaget A, ekstraheres væske som har blitt silt fra massen og ført gjennom silene 14 og inn i armene 16, gjennom røret 20 (omkring 1 min.), og på/av ventilen 21 og transporteres til et avstandsbeliggende sted. Når silrengjøring er ønskelig stenger styreanordningen 22 på/ av ventilen 21, og åpner på/av ventilen 23. Ventilen 23 er forbundet til en akkumulator 24, som gjenopplades med en pumpe 25. Når ventilen 23 åpnes og akkumulatoren 24 utlades (5-12 sek.), strømmer væske inn i beholderen 10 gjennom rørledningen 16 og beveger seg fra det indre av silene 14 gjennom de perforerte flater 15 og rengjør perforeringene i flatene 15.

Hva som nettopp er blitt beskrevet ovenfor er anvendbart for fortykningsoperasjoner. Hvor massen også skal bli behandlet med en væske, slik som en vaskevæske eller en blekevæske, så benyttes de roterende armer 30 med nedhengende vertikale sprøytemunnstykker 31 hvor armene 30 tilføres behandlingsvæske gjennom den hule aksel 32. Akselen 32 roteres mens den tilføres vaske- eller blekevæske, eller lignende, med en motor 33.

Det er et antall uønskede trekk tilknyttet konstruksjonen illustrert i fig. 1. En betydelig vanskelighet er at når tilbakeskyllingsvæske blir levert til beholderen 11 fra akkumulatoren 24, finner en "trykkbølge" sted i beholderen 11 ettersom det indre volum av flytende materiale øker. En annen vanskelighet er tilknyttet den konstante bryting på og bryting av på/av ventilene 21,23, med resulterende tidsfor-sinkelser, og massebehandl ingen er ikke så effektiv som ønskelig og dens kapasitet begrenses. De fleste akkumulatorer slipper også væsken ut til og begynne med ved et høyt trykk, og deretter ved et mindre trykk etterhvert som gassen som driver ut væsken fra akkumulatoren øker sitt volum. På/av ventilene 21,23, pumpen 25 og akkumulatoren 24 (som må tilvirkes av kostbart materiale slik som titan for enkelte anvendelser, slik som fortrengningsbleking) er svært kostbare.

En eksempelvis utførelse av oppfinnelsen er illustrert i fig. 2-5, med partier av en andre utførelse illustrert i fig. 6. Ifølge oppfinnelsen er alle de ovenfor nevnte problemer tilknyttet den kjente teknikk blitt eliminert på en enkel og effektiv måte. Ved å anvende konstruksjonene slik som vist i fig. 2-5 for diffusjonsvasking f.eks., er det mulig å øke kapasiteten med så mye som 15$, og øke vaskeeffektiviteten med så mye som omkring 20-30$, sammenlignet med de konvensjonelle diffusjonsvaskere illustrert i fig. 1.

Komponentdelene til konstruksjonen vist i fig. 2-5 som er sammenlignbare med de i fig. 1 er vist med de samme henvisningstall med tillegg av tallet 1 foran.

Anordningen 110 er svært lik anordningen 10, hvor hovedfor-skjellen er anordningen og tilbakeskyllingsmåten. Istedenfor periodisk å avslutte ekstraheringen gjennom røret 120 er ekstraheringen i anordningen 110 hovedsakelig kontinuerlig. Styreventilen (i motsetning til en av/på ventil) 40 styres til å regulere mengden ved hvilke væske blir uttrukket fra massen, som vil avhenge av om eller ikke massen skal fortykkes eller uttynnes eller bibeholde den samme konsi-stens, behandlingsvæsken, etc. For anordningen 110, er forrådet av tilbakeskyllingsvæske plassert innvendig i beholderen 111 istedenfor utvendig av denne. Eva dette betyr er at når tilbakeskylling skjer foreligger det ingen trykkbølge inne i beholderen 111 ettersom volumet av flytende materiale inne i beholderen 110 forblir hovedsakelig det samme.

Tilbakeskyllingsapparatet i den foretrukne utførelse vist i fig. 2-5, innbefatter en enkel sylinder 42 som er åpen i begge ender. Den første ende 43 er åpen inn i det indre av røret 116, og den andre ende 44 er åpen til massevolumet inne i beholderen 111. Montert inne i sylinderen 42 for relativ frem- og tilbakegående bevegelse med hensyn til sylinderen 42 er et stempel 46 som er forbundet til en stempelstang 47. I utførelsen ifølge fig. 2-5 er stempelstangen 47, som kan utgjøres av flere seksjoner som illustrert ved koplinger 48 (se fig. 2 og 5), tilslutt forbundet til en liten hydraulisk sylinder 49 montert på toppen av hele anordningen 110. Sylinderen 49 bevirker bevegelse av stempelet 46 med hensyn til sylinderen 42.

Sylinderen 42 og stempelet 46 behøver ikke tilvirkes av spesielle materialer, og ingen spesiell omhu er nødvendig for å tilse at det er en tett tetning derimellom. Små mengder lekkasje mellom stempelet 46 og sylinderen 42 er uten betydning. Det er kun viktig å forsikre at stempelet 46 og sylinderen 42 er av kompatibelt materiale slik at de ikke skader hverandre.

Fig. 3 og 4 viser i noe nærmere detalj enn fig. 2 en måte som sylinderen 42 kan festes til navseksjonen av rørene 116. Disse eksakte festedetaljer er ikke spesielt betydningsfulle hva oppfinnelsen angår, det er imidlertid nødvendig å forsikre seg om at forbindelsen er sikker og at det foreligger en fri strømning av ekstraksjon/tilbakeskyllingsvæske gjennom hullet 50 i bunnen av navseksjonen til rørene 116, og den åpne første ende 43 av sylinderen 42. Likeledes illustrerer fig. 5 detaljene ved toppartiet av anordningen 110 og viser hvordan stempelstangen 47 passerer gjennom paknings-boksen 52, og gjennom de konvensjonelle rør 53,54 som leverer behandlingsfluid til armene 130. Igjen er detaljene ved forbindelsene ikke spesielt betydelige, kun det faktum at omhu gis for å minimalisere avbrudd av strømmen med be-handl ingsvæske til sprayrørene 131 mens de fortsatt korrekt forbinder stempelstangen 47 til sylinderen 49. Sylinderen 49 kan styres fra den samme kilde for hydraulisk fluid som sylindrene 118.

Fig. 6 illustrerer en utførelse hvor stempelet forblir stasjonært. I denne utførelse er strukturer hovedsakelig sammenlignbare med de i utførelsen ifølge fig. 2-5 vist med de samme henvisningstall bortsett fra med et totall foran.

Som det best sees i fig. 6 er stempelet 246 montert stasjonært med hensyn til beholderen 111 ettersom stangen 247 er forbundet til en støttestruktur 60 ved toppen av anordningen 110 på en forholdsvis stiv måte. F.eks. som kun vist i fig. 6 er samvirkende muttere 61,62 vist som gjør inngrep med en gjenget ende av stempelstangen 247 og holder derfor denne på plass. I denne utførelse finner den relative bevegelse mellom stempelet 246 og sylinderen 242 sted kun som et resultat av virkningen til sylindrene 118, og nullstillingen av kompo-nentene er som vist i fig. 6 med stempelet 246 inntil bunnen og den andre åpne ende 244 av sylinderen 242.

Med spesiell henvisning til fig. 3-4 vil en eksempelvis metode for å utføre tilbakeskylling under massebehandlingen nå bli beskrevet.

Massen strømmer inn i innløpet 112 og oppad i retning A i beholderen 111, og blir tilslutt sluppet ut gjennom utløpet 113. Behandlingsvæske, slik som vaskevæske eller blekevæske, blir kontinuerlig tilført massen via de roterende armer 130 og de vertikale sprayrør 131 som henger ned derfra. Væske trekkes ut fra massen gjennom silene 114, inn i støtterørene 116, og føres ut røret 120 gjennom styreventilen 40. Sylindrene 118 beveger støtterørene 116 og silene 114 langsomt oppad i retning av massebevegelsen inntil enden av slaget nås, og beveger deretter disse hurtig nedad ved enden av slaget oppad til den nederste stilling.

Like før starten av slaget nedad med sylindrene 118, aktiveres sylinderen 49 for hurtig å bevege stempelet 46 oppad med hensyn til sylinderen 42. Selvom den eksakte bevegelseshastighet ikke er spesielt kritisk, vil vanlige systemer konstrueres slik at det tar omkring 2 sek. for stempelet 46 å bevege seg fra sin nederste stilling (i hvilken volumet inne i sylinderen 42 er oppfyllt med maksimal mengde av tilbakeskylling/ektraksjonsvæske fra rørene 116 og med en minimal mengde masse), til en nærmere øvre stilling (i hvilken sylinderen 42 var fyllt med en minimal mengde tilbakeskyllings/ekstraksjonsvæske og en maksimal mengde masse).

Systemet er fortrinnsvis konstruert slik at det effektive volum av sylinderen 42 (dvs. mengden av tilbakeskyllings/ ekstraksjonsvæske som den vil inneholde ved starten av tilbakeskyllingsoperasjonen) er tilstrekkelig til å bevirke effektiv tilbakeskylling. Ekstraksjon fortsetter under tilbakeskylling. I en typisk anvendelse vil f.eks., dersom ekstraksjonens strømningsgrad gjennom røret 120 styrt av ventilen 40 er 600 liter pr. min., det effektive volum av sylinderen 42 være mellom omkring 1000-1200 liter, eller grovt den dobbelte mengde av væske ekstrahert på et minutt.

Naturligvis, etterhvert som stempelet 46 beveger seg oppad i sylinderen 42 oppfylles volumet i sylinderen 42 bak stempelet 46 med masse. Væske som har blitt drevet ut fra sylinderen 42 gjennom den åpne ende 43 og hullet 50 strømmer inn i røret 116, gjennom silene 114 og beveger seg gjennom silperforer-ingene og renser disse. Etter tilbakeskyllingsoperasjonen beveger sylinderen 49 langsomt stempelet 46 nedad. Når det gjør dette føres væske fra rørene 116 inn i sylinderen 42 over stempelstangen 46. Dette fortrenger generelt massen fra baksiden av stempelet 46, etterhvert som stempelet 46 beveger seg langsomt nedad i sylinderen 42 og sylinderen 42 fylles med væske fra rørene 116.

Mens utførelsen ifølge fig. 6 også er virksom for tilbakeskylling av silene, kan den anses å være noe mindre effektiv enn utførelsen ifølge fig. 2-5, ettersom tilbakeskyllings-virkningen ikke vil starte før det har skjedd bevegelse nedad av hele rør/silanordningen 116, 114. Naturligvis er det viktig at lengden av sylinderen 42,242 er konstruert under betraktning av slaget til sylindrene 118, og om eller ikke det vil være et ytterligere, separat slag av stempelstangen (utførelsen ifølge fig. 2-5).

Mens oppfinnelsen er blitt spesielt beskrevet ovenfor med hensyn til fortykkere, diffusjonsvaskere og fortrengnings-blekere, skal det forstås at oppfinnelsen også har andre applikasjoner. Om det ikke er noen trykkbølge, men likevel effektiv væskebevegelse inne i en massebeholder er ønskelig kan oppfinnelsen benyttes.

Videre kan det sees at "tilbakeskyllings"-komponentene ifølge oppfinnelsen kan betraktes å være en væskepumpende innretning generelt, plassert inne i beholderen og som innbefatter et kammeravgrensende element (sylinder) og væskekontaktende element (stempel). Mens et stempel og sylinder er den enkleste og derfor den foretrukne form av slike komponenter, kan andre lignende fluidkomponenter, slik som en rullende diafragma i en sylinder, etc. benyttes hvor spesielle behov krever dette.

Claims (9)

1. Massebehandlingsanordning, innbefattende en hovedsakelig loddrett beholder (111) som definerer et indre volum inneholdende massen som skal behandles; et masseinnløp (112) til beholderen; et masseutløp (113) fra beholderen, hvor massen strømmer hovedsakelig vertikalt mellom innløpet og utløpet; et antall siler (114) montert inne i beholderen og forbundet til støttende væskerør (116); og ekstraherings-innretninger for å trekke ut væske fra massen gjennom silene og gjennom rørene til et sted utenfor beholderen; karakterisert ved tilbakeskyllende innretninger for silene (114) montert inne i beholderen (111) og som innbefatter et kammerevgrensende element (42) med første og andre ender, den første ende (43) i åpen kommunikasjon med væsken i væskerørene (116), og den andre ende (44) i åpen kommunikasjon med massen inne i det indre volum av beholderen; et væskekontaktende element (46) montert inne i det kammeravgrensende element (42) for relativ frem- og tilbakegående bevegelse mellom det væskekontaktende element (46) og det kammeravgrensende element (42), og innretninger (47) for å bevirke relativ bevegelse mellom det kammeravgrensende element og det væskekontaktende element for å bevirke at det væskekontaktende element presser væsken ut av kammeret i én retning av den relative bevegelse mellom elementene, for å bevirke tilbakeskylling og ta væske inn i kammeret i den andre retning av den relative bevegelse mellom elementene.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det kammeravgrensende element (42) innbefatter en åpenendet sylinder, og at det væskekontaktende element (46) utgjør et stempel, og at innretningene for å bevirke relativ bevegelse mellom det kammeravgrensende element og det væskekontaktende element utgjør en stempelstang.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved innretninger for effektiv vertikal bevegelse av silene (114) og støtterørene (116) i retning av massebevegelsen ved en første hastighet, og i retning motsatt av massebevegelsen ved en andre hastighet mye hurtigere enn den første hastighet.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at innretningene for å bevirke relativ bevegelse mellom stempelet (46) og sylinderen (42) består hovedsakelig av innretningene for å bevirke vertikal bevegelse av silene (114) og støtterørene (116), stempelstangen (47) og innretningene for å opprettholde stempelstangen stasjonær med hensyn til beholderen (111).

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved sprayrør (131) for å innføre behandlingsfluid mellom silene (114).

6. Fremgangsmåte for å utføre massebehandling med siler mens siltilstopping minimaliseres, ved bruk av en hovedsakelig loddrett beholder med et masseinnløp og et masseutløp, hvor silene er montert på et støtterør inne i beholderen, og silene har silflater som forløper hovedsakelig vertikalt, hvilken fremgangsmåte innbefatter trinnene: (a) å føre masse hovedsakelig vertikalt i beholderen fra innløpet til utløpet; (b) å bevirke hovedsakelig kontinuerlig uttrekking av væske fra silene gjennom silstøtterøret ved en forutbestemt strømningsgrad; og (c) å bevirke hovedsakelig vertikal bevegelse av silene og støtterøret i retning av massestrømmen ved en første hastighet, og i retning motsatt massestrømmen ved en andre hastiget mye høyere enn den første hastighet; karakterisert ved: (d) når silene beveges i retning motsatt massestrømmen leveres en kjent væskemengde til røret og silene innenfra beholderen for å bevirke tilbakeskylling av silene uten en trykkbølge i beholdervolumet; og (e) styring av den kontinuerlige uttrekkende strømnings-grad med hensyn til den kjente mengde tilbakeskyllingsvæske slik at den kjente mengde tilbakeskyllingsvæske er tilstrekkelig til effektivt å tilbakeskylle silene for å forhindre tilstopping av disse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at trinnet (e) utøves ved å styre den ekstraherende strømningsgrad slik at denne grad, i liter pr. min., korresponderer grovt med halvparten av den kjente mengde tilbakeskyllingsvæske i liter.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at trinnet av å tilføre en kjent væskemengde for å bevirke at tilbakeskylling av silene startes når silene og røret fortsatt er i bevegelse i retning av massestrømmen, like før deres bevegelse i motsatt retning av massestrømmen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved det ytterligere trinn av å innføre behandlingsvæske inn i beholderen mellom silene for slik å behandle massen med behandlingsvæske.