NO178269B - Anordning og fremgangsmåte for behandling av en suspensjon av fibröst cellulosemateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for væskebehandling av en suspensjon av fibrøst cellulosemateriale, som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.

Ved fremstilling av papir av fibrøst cellulosemassemate-riale er det vanligvis nødvendig å tilsette spesielle kjemikalier til massen for å utføre forskjellige operasjoner, eller å vaske ut kjemikaliene fra massen. Tilsetningen av kjemikalier kan utføres ved fortrengningsstrømning gjennom massen, og vasking blir vanligvis utført i en eller flere fortrengningssek-venser med vaskevæske gjennom massen etterfulgt av utpressing av væsken fra massen.

Konvensjonelle vaskepresser krever vanligvis forsyning av fortynningsmasser i konsistensområdet fra 2 til 5 %. Fortyn-ningen tillater massen å spre seg jevnt på vaskepressefilter-mediet slik at det dannes et vev eller en matte. Filtermediet er vanligvis en perforert roterende trommel eller et belte som beveger seg. Massen blir gjort tykkere på filtermediet til en konsistens på omtrent 10 til 16 % vanligvis ved anvendelse av trykk på matten eller ved vakuum. Etter fortykkelsen blir vaskingen av kjemikaliene fra massematten utført ved at vaske-vann tvinges gjennom matten (fortrengning) under anvendelse av hydraulisk trykk eller vaskevannet trekkes gjennom ved hjelp av vakuum. Til slutt blir matten presset eller komprimert av vaskepressen til en høy konsistens på omtrent 30 til 50% for å oppnå en høy total vaskeeffektivitet. Den konvensjonelle fremgangsmåte for å komprimere massen for å presse den er å sende den gjennom klemmeområdet til valser eller å presse den med et bånd som beveger seg med samme hastigheten som matten.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel, men likevel effektiv kjemisk behandling og/eller vasking av masse, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning av den innledningsvis nevnte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan mange vanskeligheter og ulemper som er tilknyttet de tidligere kjente vaskepresser elimineres samtidig som det tilveiebringes effektiv behandling av massen. Oppfinnelsen kan anvendes ikke bare for vasking av massen med et sluttrinn bestående av pressing, men også for kjemisk behandling av massen. Oppfinnelsen besørger de ønskete resultater på en enklere måte og med et minimum av bevegelige deler. I samsvar med oppfinnelsen er det mulig å mate masse med en konsistens i området fra omtrent 2 til 16 %, og fortrinnsvis omtrent 8 til 12 % (dette er masse med medium konsistens) hvilket eliminerer behovet for fortykkelse ved innløpet, hvilket i sin tur minimaliserer sil-eller filterarealet. Anordningen i henhold til oppfinnelsen kan komprimere massen uten behovet for en klemme, rulle eller bevegelig belte eller bane, og kan eliminere behovet for bak-sidevasking av filtermediet for rensing på grunn av fibre som har satt seg fast i filtermediet. Ved konvensjonelle vaskepresser beveger matten seg med samme hastigheten som presse-rullebeltet eller -banen slik at fibrene blir presset tett mot filtermediet og noen fibre setter seg fast i perforeringene i filtermediet. I henhold til oppfinnelsen vil imidlertid under pressingen den komprimerte massen trekke filteret fra silper-foreringer og derved tilveiebringe en selvrensende effekt.

Anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse arbeider etter det samme grunnleggende prinsipp som pressen vist og beskrevet i US-patent 4 534 868 (som det herved henvi-ses til), slik den fremstår i det kommersielle produkt som selges av Kamyr Inc., Glens Falls, New York, under varemerket "Ring11®. Under pressing beveger kanalens perforerte vegger seg hurtigere enn den komprimerte massen og følgelig hefter ikke fibrene seg i perforeringene. I stedet trekker den komprimerte massen fibrene fra perforeringene og frembringer derved en selvrensende effekt.

Innretningene for å innføre behandlingsvæske inn i kanalen består av en hul fordeler som strekker seg fra ytterveggen inn til omtrent senteret til kanalen mellom sideveggene, og omfatter to perforerte sidevegger. Sideveggene er parallelle med kanalsideveggene som begge fortrinnsvis er perforert mens rotveggen ikke er perforert. Endeveggen til fordeleren er lukket adskilt fra rotveggen og den er også perforert. Husets yttervegg er fortrinnsvis buet og rotveggen er en buet vegg til en rotor hvor sideveggene strekker seg radialt utover derfra, og flere av fordelerne er anordnet langs husets yttervegg rundt omkretsen og adskilt fra hverandre i bevegelsesretningen til kanalen.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for behandling av en massesuspensjon, som angitt i det etterfølgende krav 9. Trinn (c) blir fortrinnsvis utført ved innføring av behandlingsvæske i fordelere som strekker seg inn i kanalen fra dennes åpne del motstående til rotveggen slik at behandlingsvæsken strømmer hovedsakelig likt inn i suspensjonen i alle partiene langs dennes radiale utstrekning. Behandlingsvæsken består fortrinnsvis av en vaskevæske, men den kan også være en hvilken som helst av mange behandlingskjemikalier i avhengig-het av den bestemte sluttbruk av massen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningene, der

.Figur 1 viser et enderiss, delvis i snitt, og delvis i oppriss, et eksempel på en anordning i henhold til oppfinnelsen; Figur 2 er en sidetegning av anordningen på figur 1 hvor deler er vist i snitt, men mesteparten er vist i oppriss; Figur 3 er et detaljert tverrsnitt av kanalen med behand-lingsfluidinnføringsinnretningene til anordningen på figurene I og 2, og snittet er tatt langs linjen 3-3 på figur 1; Figur 4 er en detaljert tegning av et parti av de kanal-definerende elementene på figur 3 tatt langs linjene 4-4 på figur 3; og Figur 5 er et detaljert tverrsnitt av to kanaler i ut-taksbuepartiet til anordningen på figurene 1 og 2.

En anordning for væskebehandlingen av en suspensjon av fibrøst cellulosemateriale er angitt generelt med henvisningstallet 10 på figurene 1 og 2. Anordningen innebefatter et hus II med en ytre hovedsakelig massiv vegg 12, og et begrensende justerbart parti 13. Partiet 13 er dreibart om punkt 14 og drives av en pneumatisk sylinder 15. Det justerbare partiet 13 holder tilbake eller avgrenser massen i uttømningspartiet til huset mellom dette og et skrape- eller hjelpeblad 16.

Anordningen 10 omfatter også innretninger som definerer en kanal 18 som har en rotvegg 19 og to sidevegger 20, med en åpen flate motstående til rotveggen 19, som det tydelig sees på figurene 2 og 3. Kanalen 18 er anordnet slik at den åpne flaten til denne ligger inntil husets yttervegg. Minst én av veggene 19, 20 er perforert. Begge sideveggene 21 er fortrinnsvis stive plater med åpninger 22 (f.eks. sirkulære hull eller spalter) tilformet i platene, og på det indre partiet av veggen 20 er det anordnet en innsatssil 23 med små koniske hull for god filtrering. Rotveggen 19 er fortrinnsvis ikke perforert. Merk at det er anordnet radiale spor 24 i sideveggene 20 også, som illustrert på figur 4.

Anordningen 10 omfatter også innretninger for å bevege motveggen 19, og minst én av sideveggene 20 (og fortrinnsvis, som illustrert på tegningene, begge sideveggene 20) i forhold til ytterveggen 12 i forlengelsesdimensjonen eller retningen til kanalen 18. Mens anordningen 10 kan være konstruert som en lineær anordning (se f.eks. figurene 1 og 3 i US-patent 4 534 868) er den fortrinnsvis en roterende anordning, og dette betyr at innretningene for å bevege rotveggen 19 består av en rotor som innebefatter et indre rørformet parti 25 som har ribber 26 som strekker seg radielt (se figurene 1 og 2) og springer ut fra nevnte parti, og ribbene 26 er forbundet med rotveggen 19 og gjennom denne til sideveggene 20. Det indre røret 25 er fastkilt på en aksel 27 montert på lagrene 28 for rotasjon om en generelt horisontal akse, og drevet av motoren 29. Motoren 29 vil drive akselen 27, røret 25, med dets tilordnete rotvegg, etc., mot klokken slik det sees på figur 1.

Flere kanaler 18 kan opplagres av rotoren 25, 26. Eksem-pelvis illustrerer figur 2 og 5 en utførelse hvor to kanaler 18 er opplagret av rotoren 25, 26. Merk at konvensjonelle pakninger (f.eks. elastomer eller metallpakningsmateriale) 30 (se figur 2 og 5 spesielt) kan være anordnet mellom husveggen 12 og hver av sideplatene 20, men fortrinnsvis er det anordnet åpne spor (se figur 3) som er fylt med massefibre som danner en pakning.

Anordningen 10 omfatter også innretninger for å mate masse som skal behandles inn i kanalen 18 i et parti av huset 11. Slike innretninger, i den illustrerte eksempelutførelse, innebefatter innløpskopleren 32, som er delvis definert av skraperen eller hjelperen 16, og splittesegmentet 33. Split-teren 33 kan ha en knivlignende egg eller kant som vender mot innløpet 32 for å redusere turbulens og for å hjelpe til med lik oppdeling av den innkommende massen på begge sidene av denne inn i kanalen 18. Et innløp 32 er anordnet for hver kanal 18.

Anordningen 10 omfatter også et utløp 35 (se figur 1) for passasje av behandlet masse ut av kanalen 18 og huset 11 inntil det justerbare begrensningspartiet 13 til ytterveggen 12. Utløpet 35 er definert ved topp og bunn av det justerbare partiet 13 og skraperbladet 16. Skraperbladet 16 har omtrent den samme bredden som det indre til kanalen.

Det som hittil er blitt beskrevet (unntatt for splitter-segmentet 33) er tilstede i en kommersiell presse solgt av Kamyr Inc., Glens Falls, New York, under varemerket "Ring"®.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det imidlertid, til forskjell fra Ring®-pressen, mulig å behandle masse med behandlingsfluid inne i anordningen 10, og for dette er det anordnet en innretning for innføring av behandlingslfluid inn i kanalen 18, mellom innløpet 32 og utløpet 35. Denne innretning for innføring av behandlingsfluid kan innføre behandlingskjemikalier, men innfører fortrinnsvis vaskevæske som vil bli forskjøvet gjennom massen.

Innretningen for innføring av behandlingsfluid er angitt generelt med henvisningstallet 37 på figur 1, og innebefatter kilden eller kildene av behandlingsfluid 38, tilkoplet ved hjelp av ledninger 39 med ventiler 40 til innløpsmunnstykker 42. Munnstykkene 42 innfører behandlingsfluid gjennom ytterveggen 12 til huset 11 i forskjellig posisjonerte buete av-stander langs dette slik at fluidet strømmer aksialt. Som illustrert på figur 1 er f.eks. tre innløpsmunnstykker 42 tilveiebragt og det første anordnet umiddelbart inntil innlø-pet 32, og de andre adskilt omtrent 30 til 60° langs omkretsen til huset 12. Området hvor munnstykkene 42 er anordnet refereres til som 11 behandlingsbuen" til anordningen 10.

Delene av innretningen 37 for behandlingsfluidinnføring som ligger innenfor huset 11 er illustrert mer tydelig på figurene 2 og 3, og innebefatter en hul fordeler 43, som har et hult indre 44, og som strekker seg fra veggen 12 inn til omtrent senteret av kanalen 18 mellom sideveggene 20 til kanalen 18. Fordeleren 43 innebefatter fortrinnsvis en perforert (silet) bunnvegg 45 som ligger inntil, men er adskilt fra, rotveggen 19, og perforerte eller silete sidevegger 46, slik at behandlingsfluidet blir jevnt innført i massen i kanalen 18, som illustrert med pilene på figur 3. For å til-late innføringen av forskjellige typer behandlingsfluid i forskjellige partier langs forlengelsesretningen til kanalen 18, kan det være anordnet massive delevegger 47 som strekker seg radialt (se figur 1 og 3) for å dele arealet mellom sideveggene 46 i tre forskjellige rom, hvor et rom er tilordnet hvert munnstykke 42. Et hvilket som helst antall komponenter kan være anordnet. Fordeleren 43 har vanligvis en buet utstrekning på omtrent 80 til 180° (f.eks. omkring 120°).

Til slutt innbefatter anordningen 10 innretninger for å tilveiebringe uttømming av væske som er presset fra massen fra huset 11, dvs. væske som har passert gjennom sideveggene 20 til kanalen 18. Væskeuttømmingsinnretningene omfatter fortrinnsvis flere filtreringsutløp 48, se figurene 1, 2 og 5. Det uttrukne filtrat beveger seg i en omkretsstrømningsbane forbi ribbene 26 og gjennom det nærmeste utløpet 48.

Under drift av anordningen 10 blir masse pumpet eller styrt ved hjelp av en skrue e.l., med en konsistens i området fra omtrent 2 til 16 vekt-%, og fortrinnsvis omtrent 8 til 12 % (dvs. medium konsistens), inn i innløpskopleren 32. I den illustrerte utførelse på tegningene er det anordnet to inn-løpskoplinger 32, én for hver kanal 18. Massen blir delt i to strømningsbaner av splittesegmentet 33, idet en del av massen strømmer på hver side av fordeleren 43 (se figur 3).

Ettersom rotoren 25, 26 roterer vil rotveggen 19, og sideveggene 20, som definerer kanalen 18, rotere mot klokken (figur 1), og massen roterer med kanalen 18. Behandlingsvæsken, såsom vaskevæske, blir innført fra kilden 38 gjennom ledninger 39 inn i munnstykket 42, slik at den strømmer inn i det hule indre av fordeleren 43, og passerer gjennom perforeringene i sideveggene 46 og endeveggen 45 slik at den på jevn og lik måte behandler massen. Trykket inne i fordeler 43 er høyere enn trykket i massen i kanalen 18, og trykket i massen i kanalenn 18 er høyere enn trykket i huset 11. Trykket i huset 11 kan være over atmosfæretrykket eller under atmosfæretrykket, men er fortrinnsvis atmosfærisk. Siden det er et trykkfall i retningen mot kanalsideveggene 20, vil massen ha en tendens til å holdes mot kanalsideveggene 20 og beveger seg med den roterende kanalen 18. Væske som er forskjøvet fra massen slipper ut av kanalen gjennom innsatssilene 23 og åpningene 22 i sideveggene, og strømmer til slutt forbi rotor-ribbene 26 og så langs omkretsen rundt rotoren 25, 26 til filtratutløpene 48. Et forskjellig behandlingsfluid kan være tilordnet hvert munnstykke 42, eller det samme behandlingsfluidet kan innføres i hvert munnstykke 42.

Kjemisk behandling eller vasking av massen finner sted via en behandlingsbue i huset 11, dvs. inntil et bestemt parti av massen som blir ført av den roterende kanalen 18 når enden av fordeleren 43 (omtrent 12 0° fra innløpet 32 i utførelsen illustrert på figur 1). I dette partiet av massen entrer så hva som refereres til som "uttrekkingsbuen" til anordningen 10. I dette buete partiet, som strekker seg fra enden av fordeleren 43 til utløpet 35, opptrer et tomrom umiddelbart etter enden av fordeleren 43, og kanalen 18 beveger seg hurtigere enn massen. Denne hastighetsdifferanse finner sted siden begrensningen tilformet av den bevegbare veggen 13 retarderer bevegelsen til massen, og som et resultat blir massen sammen-trykt og alle de tomme rommene i denne blir gjort mindre. Pakkingen tilveiebringes av friksjonsvirkningen til kanalveggene 20 og 19 mot massen, og sammentrykkingen blir progressivt større fra fordeleren 43 til utløpet 35. Sammentrykkingen bringer fibrene i massen til å bli tett komprimert mot hverandre hvilket gir et minimalt rom for væske, og væsken som blir komprimert eller presset ut av massen beveger seg gjennom kanalens sidevegger 20 for til slutt å passere ut av filtrat-utløpene 48.

Intensiteten til kompresjonen blir styrt ved aktivering

av den pneumatiske sylinderen 15, som styrer posisjonen til veggen 13 i forhold til skraperbladet 16. Trykket som påføres av den pneumatiske sylinderen 15 kan justeres for å gi en utløpskakekonsistens i området fra omtrent 30 til 50 vekt-%, typisk omtrent 40 vekt-%. I samsvar med oppfinnelsen vil under pressing, siden kanalveggene 2 0 beveger seg hurtigere enn den komprimerte massen, fiberne ikke sette seg fast i perforeringene i veggene 20 og i stedet trekker den komprimerte massen fiberne fra perforeringene og frembringer derved en selvrensende effekt. Til slutt passerer massen skraperbladet 16. Skraperbladet 16 tjener i tillegg til å danne en vegg av innløpet 32 og utløpet 35 for å innrette den komprimerte massen og å bringe denne til å skrelles bort fra rotveggen 19, og sideveggene 20. Den uttømte kaken blir så bearbeidet videre på en hvilken som helst ønsket konvensjonell måte.

Claims (10)

1. Anordning for væskebehandling av en suspensjon av fibrøst cellulosemateriale, omfattende: (a) et hus (11) som har en hovedsakelig massiv yttervegg (12) , og som innebefatter et justerbart begrensningsparti (13) ; (b) innretninger som avgrenser en kanal (18) som har en rotvegg (19) og to sidevegger (20) med en åpen side motsatt rotveggen, idet kanalen er slik plassert at dens åpne side ligger nær husets yttervegg, og minst en av kanalens vegger (19, 20) er perforert; (c) innretninger for å bevege rotveggen (25, 26), og minst en av sideveggene i forhold til ytterveggen i kanalens (18) forlengelse; (d) innretninger (32) for å mate materialet som skal behandles inn i kanalen i et parti av huset; og (e) et utløp (35) gjennom hvilket det behandlete materialet føres ut av kanalen og huset nær det justerbare begrensningsparti (13) av husets yttervegg, karakterisert ved: (f) innretninger (37) for innføring av behandlingsfluid i kanalen (18) mellom innretningene (d) og (e), gjennom husets yttervegg, slik at behandlingsfluidet strømmer gjennom materialet og derved behandler dette idet det strømmer generelt parallelt med rotveggen (19) og ut gjennom perforeringer i minst en av kanalveggene; og (g) innretninger (48) for å besørge uttømming fra huset av væske som har passert gjennom perforeringene i minst en av kanalveggene.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at innretningene (f) omfatter en hul fordeler (43) som strekker seg fra ytterveggen inn til omtrent senteret av kanalen mellom sideveggene, idet fordeleren omfatter to perforerte sidevegger (46) og har en vesentlig lengde i kanalens forlengelsesretning.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at innretningens (f) sidevegger (46) er parallelle med kanalens sidevegger (2 0) , og at kanalens sidevegger er perforerte og rotveggen (19) er massiv.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at fordelerens sidevegger er utstyrt med siler (46) og at fordeleren har en endevegg (45) nært adskilt fra rotveggen og endeveggen også omfatter en sil.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved et antall munnstykker (42) som mater behandlingsfluid til hulefordeleren, og munnstykkene er anordnet langs husets yttervegg adskilt fra hverandre i bevegelsesretningen til kanalen.

6. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at husets yttervegg er buet, og at rotveggen er en buet vegg til en rotor, og sideveggene strekker seg radielt ut fra denne; idet innretningene (c) omfatter innretninger (29) for å rotere rotveggen og rotoren om en generelt horisontal akse (27-28); og hvor innretningene (f) innfører behandlingsvæske slik at denne strømmer aksialt.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at fordeleren har en bue-lengde på omtrent 80 til 180°.

8. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at innretningene (e) innbefatter det justerbare begrensningsparti til husets yttervegg, og et skraper eller hjelpeblad (16) anordnet på den motstående siden til suspensjonen i forhold til det justerbare partiet.

9. Fremgangsmåte for behandling av en suspensjon av et fibrøst cellulosemateriale, under anvendelse av en buet rotvegg (19) som er roterbar om en akse (27-28) og som avgrenser en åpen kanal (18) med to sidevegger (20) som strekker seg radialt utover i forhold til rotveggen, og hvor minste en av sideveggene er roterbar med rotveggen, og minst en av kanalveggene er perforert, omfattende kontinuerlig og progressiv: (a) rotering av rotveggen om en akse; (b) innføring av en suspensjon av fibrøst cellulosemateriale med en konsistens på 2 til 16 vekt-% inn i kanalen; og (c) utføring av suspensjon som har en konsistens som er større enn konsistensen til den innførte suspensjonen, karakterisert ved følgende trinn: (d) innfø-ring av behandlingsfluid i suspensjonen i et senterparti av kanalen slik at behandlingsfluidet trenger inn i suspensjonen og strømmer aksialt i denne, og (e) fjerning av væske fra kanalen gjennom perforerte vegger som avgrenser kanalen for å lette behandling og fortykkelse av suspensjonen.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at trinn (d) utføres ved innføring av behandlingsvæske i en fordeler (43) som strekker seg inn i kanalen fra dennes åpne del motsatt rotveggen slik at behandlingsvæsken strømmer hovedsakelig jevnt inn i suspensjonen i alle partier langs en buet utstrekning av denne på omtrent 80-180°.