SE455606B - Forfarande for reglering av vakuumbetingelserna vid avvattning av en pressfilt pa en pappersmaskin samt vakuumregleringssystem for genomforande av forfarandet - Google Patents

Description

455 606 2 energiförbrukningen för dessa typer av pumpar är högst önsk- värd och skulle bidra till den totala effektiviteten av pap- persmaskiner, speciellt vad gäller energibesparing. En natur- lig följd härav skulle bli kostnadbesparingar ur energisyn- punkt. Såsom angivits ovan har tidigare utvecklingar inom detta omrâde alstrat kostnadsbesparingar. Exempelvis har system utformats som minskar effektkraven för vakuumpumpar.

Mot bakgrund härav är ett av de primära syftena med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande för reglering av vakuumbetingelserna och ett unikt vakuumregleringssystem för pappersmaskiner, speciellt den del av maskinen där sugrör användes för att avvattna dukar såsom pressfiltar.

Föreliggande uppfinning utnyttjar en drivning av en vätskering- eller deplace- mentvakuumpump med variabel hastighet för att reglera maximalt vakuum vid sugröret' eller -rörelsen för avvattning av pressfiltar eller liknande dukar.

Föreliggande system kan faktiskt användas på sådana dukar där permeabilite- ten av luftflödet ändras med tiden eller utförandet. En betydande fördel med föreüggande systenn är att den totala energi sonn förbrukas av avvattnings- pumparna för filten reduceras.

Ett'syfte med föreliggande uppfinning är att förbinda en motor med variabel hastighet'och styrkrets inklusive en vakuumsensor med vakuumpumpen och ett eller flera sugrör. Ett syfte är att förenkla driften av avvattningssystemet så att förfarandet kan initieras genom inställning av det maximala vakuum som krävs för att avvattna en given filt vid en minimal filtpermeabilitet därav. Då detta vakuumínställningsvärde en gång fastställts, går vakuumpumpen med maximal hastighet, då filten är ny. Då med tiden filtens permeabilitet minskar, kommer vakuumnivân vid sugröret automatiskt att öka, därför att den använda vakuum- pumpen har en konstant volymenhet. Hela tiden kommer vakuum- pumpen då att gå med maximal hastighet tills vakuumnivån nått inställningsvärdet på kontrollerna. För att bibehålla denna önskade maximala vakuumnivâ vid sugröret, kommer drivmotorn med variabel hastighet att aktiveras för att börja att minska 455 606 3 hastigheten av vakuumpumpen då filterpermeabiliteten minskar. Den lägre pumphastigheten medför en lägre drivningseffekt. Effekt- kraven på vakuumpumpen kan faktiskt nästan halveras jämfört med vad som skulle krävas i nu förekommande konventionella system mot slutet av livslängden för en given filt.

Sammanfattningsvis astadkommes ett förfarande för reglering av vakuumbe- tingelserna och ett vakuumregleringssystem för avvattning av dukar pa en pappersmaskin som är speciellt tillämpbar för den del av maskinen som utnyttjar sugrör. En vakuumpump är ansluten till varje sugrör för åstadkom- mande av önskad vakuumniva. Organ finns i maskinen som bringar duken att passera över en süts i sugröret sa att sug anbrlngat därigenonw kornnwer att avvattna duken. Ett regleringsorgan är anslutet till sugröret och till vakuum- ptnnpen och svarar pa en ökning av vakuunuüvan i sugröret, då dukens permeabilitet minskar, sa att vakuumpumpens hastighet sänkes pa motsvaran- de sätt och önskad vakuumniva bibehalles i sugröret.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritning, där Fig. l visar en schematisk vy av vakuumregleringssystemet som är införlivat som en del av den sektion i en pappersmaskin som utnyttjar sugrör; och Fig. 2 visar ett blockdiagram över kontrollerna i vakuumregle- ringssystemet enligt uppfinningen .

En avbildad del 20 av en välkänd typ av pappersmaskin är den del av presspartiet av maskinen som utnyttjar ett eller flera sugrör 22 för avvattning av en pressfilt 24 eller likande duk.

Detta utgör en bruklig anordning i presspartiet av en pappers- maskin .

Varje sugrör 22 omfattar, såsom känt, en ihålig ledning 26 med en slits 28, som bildar en öppning i dess övre ände. En ut- loppsledning 30 leder till en vätske- och gasseparator 32 av 10 l5 20 25 30 35 455 606 4 konventionell typ. Separatorn är via en ledning 34 ansluten till en vakuumpump 36 såsom en konventionell typ av vätske- ring- eller deplacementvakuumpump. Konventionellt finns i systemet en reducerventil 38 i ledningen mellan separatorn och vakuumpumpen för vakuumreducering när så erfordras.

Separatorn 32 har ett undre utlopp 40 för överföring av sepa- rerad vätska till en sugvattengrop 43 via ett sugben 43. Pâ ritningen visas vatten 44 uppsamlat vid avvattningsförfaran- det i sugvattengropen 42.

En konventionell drivaxel 39 förbinder en drivmotor med varia- bel hastighet 41 med vakuumpumpen 36 för inställning och driv- ning av vakuumpumpen vid en vald hastighet som beror på vakuum- betingelserna i det inre av det ihåliga sugröret 22. En konven- tionell elektrisk kontrollpanel 45 är via en ledning 47 an- sluten till drivmotorn med variabel hastighet för reglering av motorn och följaktligen hastigheten av pumpen 36. Kontroller- na är också elektriskt anslutna via en koppling 46 till en välkänd typ av elektrisk eller pneumatisk vakuumsensor 48, som är monterad på sugröret så att vakuumnivân i rörets inre kan mätas vid varje 'given tidspunkt.

Oqanstående system liknar välkända avvattningssystem som är i bruk idag i fabriker förutom drivningsmotorn med variabel hastighet 40 och därmed sammanhängande kontroller 45 för inställ- ning av pumpens 36 hastighet. vid drift kontrollerna inställes för reaktion på en inställning av det iordningställes det system som visas i fig. l och maximala vakuum som krävs för att avvattna en given filt såsom en filt 24 vid en minimal filtpermeabilitet därav. Då denna vakuumpunkt en gång fastställts, kommer vakuumpumpen 36 att gå med maximal hastighet, då filten 24 är ny. Filten passerar, såsom framgår av pilen, från vänster till höger över slitsen 28.

Sug i sugröret 22 drar luft och vatten igenom och från filten 24 in ett ihålígt inre av sugröret 22, då filten passerar Över Slitsefl 28. Denna kombination av luft och vatten passerar 10 15 20 25 30 35 455 606 därefter genom utloppsledningen 30 till separatorn 32, vari vatten och luft separeras. Vattnet rinner via en undre ut- loppsöppning 40 ned i sugvattengropen 42 via sugbenet 43.

Den separerade luft som fortfarande är under vakuum uppdrages genom ledningen 34 in i pumpen 36 och avges till atmosfären genom en utloppsöppning 50 i vakuumpumpen. Denna väg avbildas med hjälp av pilar i fig. l.

Såsom angivits, när väl vakuumvärdet fastställts i förhållande till kontrollpanelen, kommer vakuumpumpen 36 att gå för maximal hastighet när filten är ny. Då filtpermeabiliteten minskar med tiden, kommer vakuumnivân vid sugröret 22 automatiskt att öka, därför att vakuumpumpen 36 utgör en konstant volymenhet. Hela tiden kommer vakuumpumpen 36 att gå med maximal hastighet, tills vakuumnivån nått det fastställda värdet vid kontrollen 45. Sensorn 48 avkänner vakuumbetingelserna i sugröret 22 under hela denna tid och kontrollerna 45 svarar på det vakuum som avkänts av sensorn 48. För att bibehålla denna önskade maximala vakuumnivå-vid sugröret 26 kommer vakuumpumpen 36 då att sätta igång att minska ner hastigheten alltefter som filt- permeabiliteten minskar. Detta åstadkommas med hjälp av den elektriska koppling 47, som finns mellan kontrollpanelen 45 och drivmotorn med variabel hastighet 41. Kontrollerna får drivmotorn att minska hastigheten av pumpen 36. En lägre pump- hastighet medför att en lägre effekt krävs för drivningen.

Följaktligen kommer vakuumpumpens 36 effektbehov i många fall att vara nästan hälften av vad som skulle ha krävts i ett konventionellt system utan motor med variabel hastighet och lämpliga kontroller mot slutet av en given filtlivslängd.

Den elektriska panelen 45 fungerar på följande sätt såsom visas i fig. 2. Vakuumnivån i vakuumavkänningsledningen 46 omvandlas till en elektrisk signal av låg nivå med hjälp av en vanlig manometertryckomvandlare 52. Denna signal av låg nivå förstärkes med hjälp av en signalkonditioneringsför- stärkare 54, som också kan ha icke-linjära förstärknings- 10 15 20 25 30 35 455 606 egenskaper, om så önskas. Härigenom kan de icke-linjära luft- fïödesegenskapernaför pumpen eller fläkten göras linjära.

Detta möjliggör en stabil kontroll över ett större område av luftflöden än vad som skulle vara möjligt utan icke-linjär förstärkning.

Den förstärkta signalen överföres till en proportionell styr- krets 56 av konventionell utformning. Regleringen av inställ- ningsvärdet i denna styrkrets möjliggör inställning av den væqnmv nivå som skall upprätthâllas. Utsignalen från denna proportio- nella styrkrets 56 användessonxhastighetsreglerande signal via ledningen 47 till motordrivanordningen med variabel hastig- het 41.

Förutom att reglera pumpmotorns hastighet vid normaldrift måste kontrollerna skydda pumpen och motorn från abnorma betingelser.

En strömkrets 58 består av gränsavkännare och digitala logiska kretsar som ger en ordnad och säker avställning under sådan omständigheter. Dessa kretsar reglerar också systemets igång- sättning. Digitala signaler från kretsarna är direkt anslutna till kontrollinmatningen till motordrivanordningen med varia- befhascighet 41.

I Konventionella element finns tillgängliga för samtliga delar av den ovan beskrivna kretsen. En godtagbar manometertryckom- vandlare 52 är till exempel en modell DPl5 tillverkad av Validyne Engineering Corporation i Northridge, California 91324.

Modell CD 15 från samma företag skulle fungera bra som elek- tronisk signalkonditioneringsförstärkare 54. Den proportionella styrkretsen 56 skulle till exempel kunna utgöras av modell AP 2162-3106 från Action Instruments Co., Inc. i San Diego, California 92123. Ett exempel på en lämplig krets för enhets- avkännaren och kontrollomkopplingskretsen 58 är modell AP glO20-3007 från samma Action Instruments Co., Inc.

H m; 10 455 606 7 Följande tabell visar den förbättrade reduktionen av energi- förbrukningen vid föreliggande system jämfört med ett kon- ventionellt system. Tabellvärdena hänför sig till ett sug- rör som omfattar tvâ slitsar på 1,3 cm med ett erfordrat maximalt vakuum av 0,5ltorr. Pressningen sker vid den tredje pressen i presspartiet i en pappersmaskin. Fukthalten före, MP1, och efter, MP2, sugrören är 0,6 H20/filt resp. 0,54 H20/filt. Systemet var utformat för attavlägsna 0,06 H20/filt nedströmmande vatten. Filtpermeabiliteten var 0,30 som ny, filtbredden 5,8 m och maskinhastigheten 12,5 m/s.

I uflfiw @x\o~= vx H ÜÜHÛHÜÜM HÜUWÜ .CÜUUÅÜHPVÉUW »HW »Hfiw mx\o~m mx¶ oflm se mfi >m HH~«xu>u» ppm nfi> « »@uw~m=m muww =w»@:mfi»xsw Hw Hm: Na . m\ms H ßmwwfiwuwøfl Hm awpwuflflfinmwsuwm pm» lumxmmmfl wømflm oo «m_o @_o oofl .cfls Hm.o omfi coq mo.~ Hm_ø wo.o _ um» :flE\>um> numxmmms oomv . om.o @m.o oofl .cfla «H.H Hm.o omfi oov mo_~ Hm.o ofl_ø w«.o «m.o omfl »Nm mw.H flm.o omfl ooq mo.~ Hm~o mH.o >«.o mm.o mwfl mßm ~m.H Hm.o omfl oow mo.~ Hm_o w~.ø w«.o «m.o omfi oov mo_~ mv.o omfl oow @o.~ m«.o o~.o M Hm.o ßm.o mßfl oo« wo- H«.o mßfl cow wo_~ H«.ø m~.o /O «m.o w.o oßfi oov wo.~ wm.o o>H ooq wo.~ wm.o om.o nu Mm m\ E vwzmflummm m\mE Nm: Hm: xs Hoo« memm Aufløuvmq xp Hoov zwmz masa Aunopvm .anwa umsmwumm: Hmnmflum> Uwš EmumæmmE:mEssxm> »uæz Emumæw uHHm:oflu:m>c0w 10 lS 20 25 455 606 Av ovanstående jämförande tabell framgår att kraven på driv- effekt för vakuumpumpen minskade efter det att filtpermeabili- teten blivit0,l8till skillnad från att förbli konstant (vid ett maximum) med ett konventionellt system. Beroende på maskin- betingelserna kan man förvänta sig en ca 25%ig total minskning av driveffektförbrukningen för vakuumpumpen utslaget på filtens hela livslängd.

Det är möjligt att använda en centrifugalfläkt för vakuumpumpen, energibesparingen skulle emellertid ej bli lika stor, därför att vakuumnivân ändras med hastigheten.

En konventionell utrustning kan användas som del av systemet.

Exempelvis kan en vakuumpump tillverkad av Nash Engineering Company i Norwalk, Connecticut, användas. Hoffman Air And Filtration Systems i Syracuse, New York, tillhandahåller likaså lika godtagbar vakuumpumputrustning. Ett exempel på en lämplig variabel drivmotor är känd som en drivanordning med variabel frekvens som tillverkas av Parametrics i Orange, Connecticut.

De Ovan angivna syftena och fördelarna uppnås således på ert effektivt eäer. Även om flere i vise utsträckning föredrag- na utföringsformer har beskrivits i detalj, skall märkas att uppfinningen på intet sätt är begränsad därigenom och dess om- fattning bestämmes av bifogade krav.

Claims (14)

455 606 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för reglering av vakuumbetingelserna vid avvattning av en pressfilt (24) pa en pappersmaskin, vilken innefattar ett sugrör (22), en till sugröret ansluten vakuumpump (36) för astadkommande av en förbestämd vakuumniva och organ som bringar pressfilten att passera över en slits (28) i sugröret, sa att det sug som anbringas därigenom kommer att avvattna pressfilten, k ä n n e t e c k n a t av att vakuumpumpens hastighet inställes med hjälp av ett till sugröret och till vakuumpumpen anslutet vakuumregle- ringssystem, som svarar pa en ökning' av vakuumnivan i sugröret, da filtper- meabiliteten minskar, för att sänka vakuumpumpens hastighet i motsvarande grad och bibehålla önskad vakuumniva i sugröret.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man i vakuumregleringssystemet använder en motor med variabel hastighet (41) för drivning av vakuumpumpen (36).

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att man som vakuumpump (36) använder en vätskeringpump.

4. För-farande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att man som vakuumpurnp (36) använder en deplacementvakuumpump.

5. Förfarande enligt krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att man i vakuumregleringssystemet använder en vakuumavkänningsledning (48, 46), som är förbunden med det inre av sugröret (22) och ansluten till en motor med variabel hastighet (41) för drivning av vakuumpumpen (36).

6. Förfarande enligt krav 61-5, k ä n n e t e c k n a t av att man placerar en vätskeseparator (32) mellan sugröret (22) och vakuumpumpen (36) för separering av den vätska och den gas, som erhålles från sugröret efter avvattning av pressfilten (24).

7. Förfarande enligt krav 2-6, k ä n n e t e c k n a t av att man i vakuumregleringssystemet använder en manometertryckomvandlare (52), som svarar pa vakuumnivan som omvandlas till en elektrisk signal av lag nivå, en signalkonditioneringsförstärkare (54) som förstärker den elektriska signalen av lag niva, en proportionell styrkrets (56) som mottar den förstärkta elektriska signalen och har en börvärdesinställning, som möjliggör inställning av den vakuumniva som skall upprätthallas, varvid den proportionella styr- kretsen är ansluten till motorn med variabel hastighet (41), sa att utsignalen fran den proportionella styrkretsen reglerar motorn med variabel hastighet för drivning av vakuumpumpen (36). I) 455 696 u

8. Vakuumregleringssystem för genomförande av förfarandet enligt krav 1 för avvattning av en pressfilt (Zls) pa en pappersmaskin, vilken innefattar ett sugrör (22), en till sugröret ansluten vakuumpump (36) för astadkommande av en förbestämd vakuumniva och organ som bringar pressfil- ten att passera över en splits (28) i sugröret, sa att det sug som anbringas därigenom kommer att avvattna pressfilten, k ä n n e t e c k n a t av att vakuumregleringssystemet är anslutet till sugröret och till vakuumpumpen och svarar pa en ökning av vakuumnivan i sugröret, da filtpermeabiliteten minskar, för att sänka vakuurnpumpens hastighet i motsvarande grad och bibehålla önskad vakuumniva i sugröret.

9. Vakuumregleringssystem enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar en motor med variabl hastighet (41) för drivning av vakuumpumpen (36).

10. Vakuumregleringssystem enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a t av att vakuumpumpen (36) är en vätskeringpump.

11. ll. Vakuumregleringssystem enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a t av att vakuumpumpen (36) är en deplacementvakuumpump.

12. - Vakuumregleringssystem enligt krav 8-11, k ä n n e t e c k n a t av att det-innefattar en vakuumavkänningsledning (48, 46), som är förbunden med det inre av sugröret (22) och ansluten till en motor med variabel hastighet (41) för drivning av vakuumpumpen (36). l-3.

13. Vakuumregleringssystem enligt krav 8-12, k ä n n e t e c k n a t av att en vëtskeseparator (32) är placerad mellan augröret (22) ooh vakuum- pumpen (36) för att separera den vätska och gas, som erhållits fran sugröret efter avvattning av pressfilten (24).

14. Vakuurnregleringssystem enligt krav 9-13, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar en manometertryckomvandlare (52), som svarar pa vakuumnivan som omvandlas till en elektrisk signal av lag niva, en signalkon- ditioneringsförstärkare (S4) som förstärker den elektriska signalen av lag niva, en proportionell styrkrets (56) som mottar den förstärkta elektriska signalen och har en börvärdesinställning, som möjliggör inställning av den vakuumniva som skall upprätthallas, varvid den proportionella styrkretsen är ansluten till motorn med variabel hastighet (41) sa att utsignalen fran den proportionella styr-kretsen reglerar motorn med variabel hastighet för driv- ning av vakuumpumpen (36).