SE435582B - Virvelrenare for separering av fiber-vetskesuspensioner, i synnerhet av pappersmassa, i en langstreckt cirkuler virvelkammare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 šåasflíi-3 samlar sig så_långt ut som möjligt mot virvelkammarens vägg, medan de lättare partiklarna i suspensionen, exempelvis de nyttiga fibrerna i en pappersmassasuspension, stannar kvar närmare virvelkammarens centrumaxel. Inom den avsmalnande delen av virvelkammaren utsättes virvelströmmen för en ra- diell sammanpressning, varigenom den närmast virvelkammarens centrumaxel förefintliga delen av virvelströmmen bringas att vända om och röra sig i axiellt motsatt riktning som en inre, likaledes skruvspiralformad virvelström, som tages ut genom det axiellt riktade utloppet vid virvelkammarens vidare ände som en lättare fraktion, det s.k. acceptet, som vid rening av pappersmassasuspension skall bestå till större delen av goda fibrer. Det närmast kammarens vägg förefíntliga skíktet I av virvelströmmen, i vilket skick de tyngre förbreningarna anrikas, skall däremot fortsätta ända fram till det axiella utloppet vid virvelkammarens smala ände ooh matas ut genom detta som en tyngre, föroreningarna innehållande fraktion, det s.k. rejektet.

Vid användning av virvelrenare av denna typ för rening av pappersmassasuspensioner är naturligtvis det centrala pro- blemet att åstadkomma en så effektiv rening som möjligt, dvs. att acceptflödet från virvelrenaren innehåller så litet av föroreningar som möjligt och att rejektflödet innehåller så litet av goda fibrer som möjligt. Eftersom en sådan fullstän- dig reningseffekt ej går att uppnå i en enskild virvelrenare, består anläggningar för rening av pappersmassasuspension av ett flertal steg av virvelrenare anordnade i kaskad efter varandra. Det inses dock, att ju bättre reningseffekten är i varje enskild virvelrenare, desto färre kaskadkopplade re- ningssteg kan anläggningen innehålla, vilket reducerar såväl investerings- som driftkostnaderna för anläggningen. En strypning av rejektutloppet från en virvelrenare, så att rejektflödet blir mindre, medför i princip, att antalet steg i reningsanläggningen kan minskas och att mängden goda fibrer i rejektflödet också minskas. Samtidigt erhålles dock nack- delen, att acceptflödet från virvelrenaren kommer att inne- hålla en större mängd föroreningar. Dessutom uppträder härvid som ett mycket allvarligt problem, att det inom den koniskt l0 15 20 25 30 35 ß i size-sen 1-3 avsmalnande delen av virvelkammaren närmast väggen förelig- gande suspensionsskiktet, som innehåller de grövre och tyngre föroreningarna, ofta får svårt att röra sig fram till virvelkammarens smala ände och ut genom rejektutloppet på avsett sätt. Detta leder till en ackumulering av föroreningar i virvelkammarens koniskt avsmalnande del, vilket kan leda till att virvelrenaren slutligen blir helt tilltäppt och måste tagas ur drift för rensning. Vidare inträffar det, även om en sådan fullständig tilltäppning av virvelrenaren ej uppstår, att i suspensionen förekommande större föroreningar av hårt material, såsom exempelvis stenar och metallföremål, kan komma att stanna kvar inom virvelkammarens koniskt av- smalnande del under en avsevärd tid, under vilken de standigt drives runt av virvelströmmen tätt intill virvelkammarens koniska vägg på väsentligen samma ställe. Detta har visat sig kunna på kort tid ge upphov till mycket allvarliga slit- skador på virvelkammarens vägg. Orsaken till dessa fenomen torde vara, att virvelkammarens koniska vägg utövar en rela- tivt väggen väsentligen vinkelrät reaktionskraft på det när- mast väggen förefintliga suspensionsskiktet, vilken reak- tionskraft sålunda har en mot virvelkammarens vidare ände riktad axiell komponent, som motverkar och kan komma att ba- lansera den från injektmmatningstrycket härrörande kraften, som strävar att driva virvelströmmen mot virvelkammarens smalare ände. Om dessa båda krafter, som verkar på det när- mast virvelkammarens koniska vägg förefintliga, med förore- ningar anrikade skiktet, balanserar varandra, inses det, att föroreningarna får mycket svårt att på avsett sätt fortsätta sin rörelse ända ut till rejektutloppet vid virvelkammarens smalare ände. Detta problem med tilltäppning av virvelrena- ren kan motverkas dels genom minskad strypning av rejekt- utloppet, vilket dock medför den ovan nämnda nackdelen i form av ett större rejektflöde, och dels genom ökning av inmat- ningstrycket vid injektinloppet, vilket dock medför en mot- svarande ökning av energiförbrukningen för virvelrenarens drift.

För att lösa det ovan berörda problemet har man tidi- gare föreslagit och även praktiskt använt virvelrenare, vid 'iaïêféisfisfi 1-3' i 10 15 20 25 30 35 vilka den koniskt avsmalnande delen av virvelkammaren har in- sidan av sin vägg utformad med ett skruvspiralformigt, i vir- velströmmens riktning förlöpande spår, gänga, hylla eller liknande, som har till uppgift att medverka till en nedmatning av det närmast virvelkammarens vägg förefintliga, förore- ningarna innehållande suspensionsskiktet till rejektutloppet vid virvelkammarens smalare ände. Virvelrenare av detta slag finnes exempelvis beskrivna i den svenska patentskriften 393 544 och den amerikanska patentskriften M 224 l45. Virvel~ renare med detta utförande och i synnerhet utformade enligt den amerikanska patentskriften har visat sig effektivt för- hindra en tilltäppning av virvelrenaren, utan att rejekt- flödets storlek eller injektinmatningstrycket behöver ökas.

I stället har emellertid ett annat problem uppstått vid dessa virvelrenare, nämligen att det från virvelrenaren utmatade rejektet innehåller en oönskat hög andel_av nyttiga fibrer och att sålunda den önskade reningseffekten ej uppnås. Orsaken till detta torde vara, att det skruvspiralformigt förlöpande spåret i insidan av virvelkammarens vägg inom den koniskt av- smalnande delen av virvelkammaren snabbt fylles redan vid den övre änden av virvelkammarens koniskt avsmalnande del med en suspension, som inte bara innehåller föroreningar utan även en väsentlig andel goda fibrer, och att denna suspen- sionsmängd därefter tvångsvis matas ned längs det skruvspiral- formade spåret till rejektutloppet vid virvelkammarens smalare ände utan att få tillfälle att effektivt deltaga i fraktioneringsförloppet i virvelkammaren. I virvelkammaren föreligger, såsom ovan beskrivits, två i axíell riktning mot- riktade skruvspiralformade virvelströmmar, varav den yttre rör sig i riktning mot virvelkammarens smalare ände till refiektutloppet, medan den inre rör sig i riktning mot virvel- kammarens vidare ände till acceptutloppet. Mellan dessa båda koncentriska och motriktade virvelströmmar föreligger ett gränsskikt, i vilket den axiella hastigheten är väsentligen noll. Detta gränsskikt är i huvudsak cylindriskt inom virvel- kammarens cylindriska del och har en väsentligen konisk form inom virvelkammarens koniskt avsmalnande del. Under inverkan av centrifugalkrafterna i virvelströmmarna skall de lättare 10 15 20 25 30 35 ß 92,0 sto 1 1- a och tyngre partiklarna i suspensionen vandra i radiell rikt- ning genom nämnda gränsskikt, så att de tyngre förorenings- partiklarna ansamlar sig i den yttre virvelströmmen, medan de lättare, goda fibrerna ansamlar sig i den inre virvelström- men. Denna fraktioneringsprocess genom nämnda gränsskikt äger framförallt rum inom virvelkammarens koniskt avsmal- nande del. Det inses, att goda fibrer, som aldrig får till- fälle att få kontakt med detta gränsskikt,_emedan de redan tidigt fångats upp av och hålles kvar i det skruvspiralfor- made spåret i väggen av virvelkammarens avsmalnande del, aldrig får möjlighet att deltaga i den beskrivna fraktione- ringsprocessen och nå den inre, sig mot acceptutloppet rörande virvelströmmen. I stället kommer de att matas ut tillsammans med föroreningarna-genom rejektutloppet vid virvelkammarens smalare ände.' Ändamålet med föreliggande uppfinning_är att åstadkomma en virvelrenare av det inledningsvis angivna slaget, som redu- cerar ovan diskuterade problem, så att fortfarande en till- täppning av virvelrenaren förhindras, utan att rejektflödets storlek eller injektinmatningstrycket behöver ökas, men sam- tidigt en väsentlig reduktion av andelen goda fibrer som föl- jer med rejektflödet ut ur virvelkammaren uppnås, Enligt uppfinningen uppnås detta medelst en virvel- renare utformad i enlighet med bifogade patentkrav.

I det följande skall uppfínningen_närmare beskrivas i, anslutning till bifogad ritning, vilken såsom exempel schema- 'tiskt illustrerar en virvelrenare utformad enligt uppfinningen, varvid fig. 1 schematiskt visar ett axiellt snitt genom en ut- föringsform av en virvelrenare enligt uppfinningen; fig. 2 visar ett radiellt snitt genom virvelkammaren utefter linjen II-II i fig. 1; fig. 3 visar den koniskt avsmalnande delen av virvel- kammaren i virvelrenaren enligt fig. l uppskuren och utbredd' till plan form; fig. 4 visar ett avsnitt av den koniskt avsmalnande delen av virvelkammaren hos virvelrenaren enligt fig. l i axiellt snitt och i större skala; och 10 15 20 25 30 35 6» tabs-ist! 1 1-3 fig. 5 visar ett radiellt snitt genom virvelkammaren ut- eften linjen _v-v i figfli. i Den i ritningen sçhematiskt och såsom exempel visade virvelrenaren enligt uppfinningen innefattar på i och för sig konventionellt sätt en långsträckt virvelkammare som är allmänt betecknad med 1 och som omfattar en cirkulärcylindrisk del 2_ och en mot virvelkammarens ena ände koniskt avsmalnande del 3.

Vid virvelkammarens 1 vidare ände finnes ett tangentiellt rik- tat inlopp U för den suspension som skall behandlas och vidare ett axiellt riktat, relativt kammarens längdaxel 5 centralt anordnat acceptutlopp 6 för en lättare fraktion av den behand- lade suspensionen. Detta acceptutlopp 6 är på konventionellt sätt utformat somÅett s.k. virvelfinnarrör. Vid kammarens smalare ände finnes ett motsvarande, axiellt riktat rejektut- lopp 7 för en tyngre fraktion av den behandlade suspensionen.

Detta rejektutlopp kan på konventionellt sätt vara anslutet till en i ritningen ej närmare visad, lämplig, konventionell rejektutmatningsanordning för reglering av rejektflödets Storlek.

Då en suspension matas in med hög hastighet genom in- jektinloppet U i tangentiell riktning intill insidan av virvel- kammarens vägg, bildar suspensionen inuti virvelkammaren en skruvspiralformad virvelström, som rör sig i riktning mot kammarens avsmalnande ände. Under inverkan av centrifugal- krafterna i denna virvelström strävar partiklarna i suspen- sionen att ordna sig så, att de tyngre partiklarna ansamlar sig i ett skikt närmast väggens insida, vilket skikt skall medföras av virvelströmmen och matas ut genom rejektutloppet 7. Den större delen av virvelströmmen kommer, på grund av virvelkammarens avsmalnande form, att inom kammarens koniská del 3 vända och fortsätta som en inre, skruvspiralformad virvelström i motsatt riktning tillbaka till virvelkammarens vidare ände. Denna inre virvelström, som.således i det ideala fallet är väsentligen befriad från grövre och tyngre partik- lar, dvs. från föroreningar, matas ut genom virvelfinnar- röret 6. Som tidigare nämnts, föreligger det mellan dessa båda, axiellt motsatt riktade virvelströmmar ett gränsskikt, i vilket den axiella rörelsehastigheten är väsentligen noll. 5 10 15 a2osn11-a 1 I fig. 4 är läget för detta gränsskikt 8 markerat medelst punktstreckade linjer. Genom_detta gränsskikt skall under inverkan av centrifugalkrafterna i virvelströmmarna en att de ansamlar radiell transport av suspensionspartiklarna ske, så tyngre och grövre partiklarna, dvs. föroreningarna, sig närmast virvelkammarens vägg och matas ut genom rejekt- öppningen 7, medan de lättare partiklarna, dvs. de'goda fibrerna, ansamlar sig i den inre virvelströmmen och matas ut genom virvelfinnarröret 6.

Enligt uppfinningen är virvelkammaren 1 inom sin koniskt avsmalnande del 3 försedd med ett flertal från insidan av _ kammarväggen radiellt inskjutande hyllor 9, som lutar i den skruvspiralformade virvelströmmens strömningsriktning mot rejektutloppet 7. Dessa hyllor 9 medverkar, på liknande sätt som de i det föregående beskrivna, tidigare föreslagna skruv- _;spiralformade spåren, till att tvinga det närmast virvel- 20 25 30 35 kammarens vägg förefintliga, föroreningarna innehållande suspensionsskiktet att röra sig i riktning mot och ut genom rejektutldppet 7, så att ingen tilltäppning av virvelrenaren kan ske, även om rejektflödet hålles litet och inmatnings- -trycket vid injektinloppet H är förhållandevis måttligt. Ingen av dessa hyllor 9 sträcker sig emellertid obrutet över hela den_koniskt avsmalnande delen av virvelkammaren l, utan i stället är hyllorna 9 så anordnade, att det föreligger av- brott eller mellanrum i axiell och/eller periferiell riktning mellan på varandra följande hyllor. Härigenom får den suspen- sionsmängd som för tillfället befinner sig under en hylla 9 och av denna tvingas nedåt mot rejektutloppet 7 tillfälle, då den lämnar hyllans nedströmsände, att strömma fritt utan att påverkas av någon hylla, så att en väsentlig del av denna suspensionsmängd kan komma i kontakt med gränsskiktet 8 och bli utsatt för den ovan beskrivna fraktioneringsprocessen, så att i denna suspensionsmängd förefintliga lättare partik- lar, dvs. goda fibrer, får tillfälle att övergå till den inre, mot virvelfinnarröret 6 riktade virvelströmmen innanför gränsskiktet 8.

Denna process finnes schematiskt illustrerad i fig. 4 och 5, som visar ett avsnitt av den koniska delen 3 av virvel- 10 15 20 25 30 35 sszioasnà 1- s kammaren med två på varandra följande hyllor Qa respektive 9b. Strömningsriktningen för den yttre, utanför gränsskiktet 8 befintliga, skruvspíralformade virvelströmmen är i fíg. 4 markerad medelst en pil l0. Den under hyllan Qa för tillfället vilken av hyllan Qa tvingas är strömmande suspensionsmängden, nedåt i riktningen mot rejektutloppet 7, tiskt markerad medelst pilar A, B och C. Då mängd lämnar den avsmalnande nedströmsänden tvingas den ej längre nedåt av hyllan Sa utan har i viss ut- sträckning möjlighet att strömma fritt, dock i huvudsak i den medelst pilen l0 markerade riktningen. Den närmast virvel- i fig. 5 schema- denna suspensions- av hyllan 9a, _ kammarens vägg 3 strömmande delen A kommer till den övervägande delen att fångas upp under den nästföljande hyllan 9b och härigenom tvângsvis matas vidare ned mot rejektutloppet 7.

De närmare gränsytan 8 belägna delarna B och C av suspensions- däremot att till en väsentlig del missa den varigenom dessa delar av suspensions- strömmen kommer nästföljande hyllan Qb, strömmen får ohindrat tillfälle att cirkulera ett eller flera varv omkring virvelkammarens centrumaxel 5 och därunder komma i kontakt med gränsskiktet 8, så att en övergång av lättare partiklar, dvs. goda fibrer, från den yttre virvelströmmen till den inre, i riktning mot acceptutloppet 6 förlöpande virvelströmmen blir möjlig. På detta sätt uppnås en effektiv nedmatning av det yttersta, närmast virvelkammarens vägg strömmande suspensionsskiktet ned till och ut igenom rejekt- utloppet 7, så att ingen tilltäppning av virvelrenaren kan äga rum, och samtidigt en effektiv fraktioneringsprocess ' genom gränsskiktet 8, så att det genom rejektutloppet 7 ut- matade rejektflödet kommer att innehålla endast en ringa mängd lättare partiklar, dvs. goda fibrer. vid den 1 utföríngsformen av uppfinningen består varje hylla 9 av en i ritningen såsom exempel visade fördelaktiga ' huvudsak cirkelsegmentformad, plan skiva, som är fäst i ett lutande läge vid virvelkammarens koniska vägg 3, exempelvis inskjuten och fastsvetsad i en slits i kammarens vägg. Varje sådan hylla 9 har en längd väsentligen motsvarande ett kvarts varv runt virvelkammarens omkrets, varjämte det periferiella avståndet mellan nedströmsänden av en given hylla och upp- 10 15 20 25 30 »q šánseu-a strömsänden av den omedelbart efterföljande hyllan även mot- svarar i huvudsak en fjärdedel av omkretsen runt virvelkamma- ren. Såsom framgår av fig. 3 är hyllorna vid detta utförings- exempel så anordnade, att nedströmsänden av en given hylla, exempelvis hyllan 9a i fig. 3, är belägen på i huvudsak. samma axiella nivå som uppströmsänden av den närmast efter- följande hyllan 9b. Det är en fördel, att varje hylla har en bredd, som avtager mot såväl hyllans uppströmsände som dess nedströmsände, då härigenom de närmast gränsskiktet 8 ström- mande delarna av suspensionsströmmen får en större frihet att komma i kontakt med gränsskiktet 8.

Det inses, att flera modifikationer och avvikande ut- föringsformer av uppfinningen är möjliga inom uppfinningens ram. Sålunda kan hyllorna 9 utformas och anordnas på ett flertal olika sätt, exempelvis så att det mellan nedströms- änden av en given hylla och uppströmsänden av den omedelbart efterföljande hyllan föreligger ett avstånd eller mellanrum inte bara i periferiell riktning utan även i axiell riktning eller eventuellt enbart i axiell riktning. Varje hylla kan även sträcka sig över en större eller mindre del av virvel- renarens omkrets och eventuellt kan varje hylla ha en sådan längd, att den sträcker sig över mer än ett helt varv runt virvelrenarens omkrets. Väsentligt är dock, att det före- ligger avstånd eller avbrott i periferiell och/eller axiell riktning mellan nedströmsänden av varje hylla och uppströms- änden av den närmast efterföljande hyllan, så att den medelst hyllorna tvångsmässigt nedmatade suspensionsströmmen får regelbundna tillfällen att strömma mera fritt och komma i kontakt med gränsskiktet 8, genom vilket fraktionerings- processen försiggår.

Claims (7)

1. éšåsaaæaz r- - '----' Patentkrav l. _Virvelrenare för separering av en fiber-vätske- suspension, i synnerhet en pappersmassasuspension, i frak- tioner, innefattande en långsträckt virvêlkammare (2, 3) med cirkulär tvärsektion, som över en del (3) av sin längd av- smalnar i riktning mot sin ena ände, varvid denna kammare vid sin vidare ände har ett väsentligen tangentiellt riktat inlopp (4) för den suspension som skall behandlas och ett axiellt riktat, första utlopp (6) för en lättare fraktion av den behandlade suspensionen samt vid sínismalare ände har ett axiellt riktat, andra utlopp (7) för en tyngre fraktion av den behandlade suspensionen, k ä n n e t e c k n a d _ av att kammaren (2, 3) inom sin avsmalnande del (3) är försedd med ett flertal, från kammarväggens insida radiellt in i kammaren inskjutande hyllor (9), varvid varje sådan hylla lutar relativt kammarens axiella riktning (5) i huvudsak i överensstämmelse med den närmast kammarens vägg föreliggande, skruvspiralformigt i riktning mot nämnda andra utlopp (7) förlöpande strömmen av en genom det tangentiella inloppet (H) inmatad suspensionsström, varjämte hyllorna (9) är anordnade på inbördes-avstånd från varandra såsom sett i såväl axiell som periferiell riktning på sådant sätt, att uppströmsänden av en giwülhylla är belägen på periferiellt och/eller axiellt avstånd från och nedströms om nedströmsänden av den omedel- bart föregående hyllan.

2. Virvelrenare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje hylla (9) har en över hyllans längd varierande bredd, som avtager mot såväl hyllans uppströmsände som dess nedströmsände.

3. Virvelrenare enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att varje hyllas (9) bredd avtager till väsentligen noll vid såväl uppströmsänden som nedströmsänden. U.

4. Virvelrenare enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a d av att varje hylla (9) sträcker sig över mindre än ett helt varv runt virvelkammarens (2, 3) omkrets. 8205011-3 H

5. Vírvelrenare enligt krav U, k ä n n e t e c k n a d av att uppströmsänden av en given hylla (9b) är belägen på väsentligen samma axiella nivå men på periferiellt avstånd från och nedströms om nedströmsänden av den närmast före- gående hyllan (9a).

6. Virvelrenare enligt krav U eller 5, k ä n n e - t e c k n a d av att varje hylla (9) sträcker sig över unge- fär en fjärdedel av virvelkammarens omkrets och att det peri- feriella avståndet mellan nedströmsänden av en given hylla och uppströmsänden av den närmast efterfölajnde hyllan lika- ledes motsvarar ungefär en fjärdedel av virvelkammarens omkrets.

7. Virvelrenare enligt något av kraven H - 6, k ä n n e - t e c k n a d av att hyllorna (9) utgöres av plana, vid virvelkammarens (2, 3) vägg fästa skivor.