SE501773C2 - Fraktionator innefattande en roterbar trumma, avsedd för fraktionsering av en suspension - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 501 773 utgång. Mellan kanalväggarna och suspensionspluggen kommer alltså att äga rum en relativrörelse. Såsom är känt från strömningsläran medför detta, att större partiklar kommer att ansamlas vid pluggens främre ände, medan allt mindre partik- lar kommer att samlas allt längre bakåt i pluggen, allt räknat i dess relativa rörelseriktning. Sett i trummans rotationsriktning befinner sig således de minsta partiklarna främst och de största sist i pluggen. Under trumman finns anordnade två eller fler uppsamlingsorgan, som befinner sig i rad efter och intill varandra i trummans rotationsriktning.

Då en suspensionsplugg befinner sig i spiralkanalens sista varv lämnar hela pluggen i väsentligen sammanhållet skick kanalens utgång då denna rör sig över och förbi uppsamlings- organen, varvid pluggen faller ned mot dessa. I det i trum- mans rotationsriktning räknat första uppsamlingsorganet kommer således de största partiklarna att uppfångas, medan de minsta kommer att uppfångas i det sista uppsamlingssorganet.

Denna kända fraktionator har som inneboende nackdel att den arbetar intermittent, eftersom inmatning av suspension och utmatning av fraktioner sker endast en gång per rotations- varv. Dessutom är fraktioneringssträckan, dvs. suspensionens relativa flödessträcka, och därmed fraktioneringstiden bestämd av spiralkanalens längd. Ändamålet med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma en fraktionator, som medger kontinuerlig fraktio- nering och lång fraktioneringssträcka.

Detta uppnås vid en fraktionator av det inledningsvis angivna slaget genom att strömningskanalen från inloppet sträcker sig fram och åter mellan trummans ändväggar samt radiellt utåt mot utlopp för de åtminstone två fraktionerna. Företrädesvis begränsas strömningskanalen av väsentligen koncentriska cylindriska väggar, av vilka var annan i sin ena axiella ände är tätt förbunden med trummans ena ändvägg och var annan i 10 15 20 25 30 35 sin ena axiella ändvägg är tätt förbunden med trummans andra ändvägg, så att strömning kan ske mellan de cylindriska väggarnas andra ändar och trummans ena resp. andra ändvägg.

Uppfinningen beskrivs i det följande med ett på bifogade ritning visat utföringsexempel, varvid: Fig. 1 schematiskt visar ett axiellt snitt genom en enligt uppfinningen inrättad fraktioneringstrumma med utlopp, Fig. 2 schematiskt visar ett tvärsnitt genom trumman med utlopp för tre fraktioner, Fig. 3 visar en variant av trummantelns och de invändiga cylindriska väggarnas form, och Fig. 4 visar fraktionatorns enligt uppfinningen arbets- princip.

Den i fig. 1 och 2 visade fraktionatorn består av en cylind- risk trumma 1 med en mantel 2 samt åtskilda, parallella ändväggar 3 och 4. Trumman uppbärs i ändväggarna 3 och 4 av horisontella axlar 5 resp. 6, som är lagrade i lager 7 resp. 8. Axeln 6 är drivbar av ett icke visat drivorgan, så att trumman är roterbar i den med en pil A i fig. 2 angivna rota- tionsriktningen. Med fördel är trumman drivbar med variabelt varvtal. Axeln S är ihålig och genom densamma går en i änd- väggen 3 mynnande inloppsledning 9 för den suspension, som skall fraktioneras. Koaxiellt med trummans 1 rotationsaxel är inuti trumman anordnat ett flertal cylindriska väggar, i det visade exemplet fem väggar 10 - 14. Var annan sådan vägg är i sin ena ände tätt förbunden med ändväggen 3 och var annan med ändväggen 4. Väggarna 10 och 11 är tätt förbundna med änd- väggen 3, medan mellan den motstående ändväggen 4 och de cylindriska väggarna 10 och 11 råder ett mellanrum i axiell 10 15 20 25 30 35 501 773 led. På motsvarande sätt är väggarna 12, 13 och 14 tätt förbundna med ändväggen 4 och ett mellanrum råder mellan den motstående ändväggen 3 och de cylindriska väggarna. Ändväggen 4 slutar vid sin förbindelse med cylinderväggen 14, så att den av cylinderväggen 14 och trummanteln 2 bildade kanalen är öppen i axiell riktning radiellt utanför ändväggen 4 för att där bilda ett ringformigt utlopp 15.

Angränsande cylinderväggar 12 och 10, 10 och 13, 13 och 11, 11 och 14 samt cylinderväggen 14 och trummanteln 2 bildar tillsammans med de nyssnämnda mellanrummen en fram och åter mellan trummans ändväggar 3 och 4 gående strömningskanal, som börjar vid trummans centrum och slutar vid utloppet 15.

För förstyvning av trumman sträcker sig i det visade exemplet en radiellt inre cylindrisk vägg 16 som en förlängning av inloppsledningen 9 mellan ändväggarna 3 och 4 och är för- bunden med dessa. Väggen 16 är dessutom försedd med ett flertal perforeringar 17.

I det visade exemplet är tre stationära fraktionsutlopp 18, 19 och 20 anordnade axiellt utanför utloppet 15.

Vid drift av fraktionatorn enligt uppfinningen roteras trum- man 1 i pilens A riktning och suspension införs genom led- ningen 9 och inkommer i det cylindriska rum, som bildas av den radiellt inre cylindriska väggen 16. Suspensionen ström- mar gravitationsberoende ned genom perforeringarna 17 i det nedåtvända partiet av väggen 16 utefter cylinderväggen 12 (åt vänster i fig. 1), ned genom mellanrummet mellan cylinder- väggen_12 och ändväggen 3, utefter cylinderväggen 10 (åt höger i fig. 1), ned genom mellanrummet mellan cylinderväggen 10 och ändväggen 4 o.s.v. och slutligen utefter insidan av trummans mantel 2 till utloppet 15. Såsom framgår skulle strömning genom fraktionatorn enligt uppfinningen ske obero- 10 15 20 25 30 35 501 773” ende av trummans rotation, dock längs en rent axiell, fram- och återgående strömningsväg, som i det visade exemplet är mindre än sex gånger trummans axiella längd. P.g.a. trummans rotation sker nu en ökning av fraktioneringssträckan. Denna ökning är givetvis beroende av trummans varvtal, eftersom vid ett högre varvtal hinner två av trummans cylinderväggar, mellan och längs vilka strömning sker, att rotera en längre sträcka under den tid en viss suspensionsvolym befinner sig mellan dessa, dvs. innan den faller ned till underliggande kanals nivå. Om exempelvis trummans varvtal vid ett visst flöde i axiell riktning är sådant, att en viss partikelvolym hinner strömma från en ändvägg till den andra under ett varvs rotation, blir flödessträckan lika med diagonalen i den rektangel, vars ena sida är höjden av en cylindervägg och vars andra sida är denna cylinderväggs omkrets, dvs. längre än vid ett varvs rotation i den kända fraktionatorn med spiralformad kanal och längre än vid stillastående fraktio- natortrumma enligt uppfinningen. Flödesvägen beskriver såle- des en skruvlinje, vars stigning minskar med ökande varvtal, dvs. att vätskevolymen hinner beskriva flera varv relativt cylinderväggen under pasagen från en ändvägg till den mot- stående. Sålunda ökar fraktioneringssträckan högst väsentligt och därmed graden av separation mellan partiklar av olika storlek.

Vid trummans rotation kommer suspensionsytan att inställa sig ungefär såsom visas i fig. 2, dvs. med tilltagande höjning resp. sänkning mot trumperiferin p.g.a. den mot denna ökande relativa hastigheten mellan vätskan och de roterande väggarna. Fraktionsutloppen 18, 19 och 20 är i det visade exemplet samtliga belägna vid den yttre kanal, som begränsas av cylinderväggen 14 och trummanteln 2, nämligen så att ut- loppet 18 befinner sig främst och utloppet 20 sist, räknat i trummans rotationsriktning, och utloppet 19 mellan de förra.

Räknat.i pluggens relativa rörelseriktning är ordningen den omvända. Sålunda befinner sig de största partiklarna i om- 10 15 20 25 30 35 501 773 rådet för utloppet 20, de medelstora i området för utloppet 19 och de finaste partiklarna i området för utloppet 18.

Lämpligen har utloppen bågform med båglängder motsvarande erfarenhetsmässigt bestämda delar av den totala båglängden hos suspensionspluggen, så att fraktioner med önskade parti- kelstorlekar kan avtappas i de olika utloppen. Utloppen är anslutna till utloppsledningar 21, 22 resp. 23, vilka kan leda till icke visade behållare eller anordningar för vidare- behandling och eventuellt återinförande i papperstillverk- ningsprocessen. För att strypa flödet genom fraktionsutloppen är lämpligen ventiler 24, 25 och 26 anordnade i ledningarna 21, 22 resp. 23. Detta är särskilt viktigt vad gäller det lägst belägna utloppet 19, för att inte för stor del av den totala suspensionspluggen skall strömma ut där.

Utloppen visas i fig. 2 vara något åtskilda i omkretsrikt- ningen. För styrning av fraktionsfördelningen mellan två utlopp kan mellan dessa vara anordnad en i dubbelpilens B riktningar förskjutbar skärm eller vägg 27, såsom antyds mellan utloppen 18 och 19.

Som alternativ till att ordna utloppet 15 i ändväggen 4 kan ett ringformigt utlopp anordnas i trummanteln 2 nära änd- väggen 4 (ej visat).

De radiella avstånden mellan de cylindriska väggarna visas i fig. 1 och 2 vara väsentligen lika. Det kan dock vara lämp- ligt att successivt minska avstånden i riktning mot trumperi- ferin, eftersom den relativa flödeshastigheten då kan hållas väsentligen konstant mellan de olika kanalvarven.

FÖr att ytterligare förlänga strömningsvägen och därmed öka de ytor, längs vilka suspensionen strömmar, kan med fördel och såsom visas i fig. 3 trummanteln 2' liksom de cylindriska väggarna 10' - 14' vara vågformade. 10 15 20 25 501 773=i I fig. 4 visas arbetsprincipen för fraktionatorn enligt uppfinnningen. Till skillnad mot den kända fraktionatorn, vid vilken flödesriktningen och fraktioneringsriktningen var en och samma, sker flödet här omväxlande i trummans axelrikt- ningar, medan fraktioneringsriktningen vid en fraktionator enligt uppfinningen är en resultant av en axiell flödesrikt- ning och en av trummans rotation beroende relativ flödesrikt- ning, varvid som resultat vid roterande trumma erhålles att fraktionerna intar olika vinkellägen i trummans omkretsrikt- ning. Vid praktiskt bruk och vid drift med roterande trumma blir därför fraktioneringsriktningen väsentligen vinkelrät mot det axiella flödet.

Med fraktionatorn enligt uppfinningen är det möjligt att förlägga utlopp även på andra ställen än vid den yttre ström- ningskanalen, t.ex. mellan cylinderväggarna 11 och 14. Likaså är det möjligt att anordna ett för flera kanaler gemensamt utlopp, såsom antyds i fig. 2. Här är ett utlopp 28 anordnat gemensamt för de fyra yttre kanalerna vid de koncentriska suspensionspluggarnas bakre ände. Ett sådant utlopp, som här visas som ett bräddavlopp, kan utnyttjas för att avlägsna mycket fina partiklar, exempelvis för avskumning av tryck- färg. Ett bräddavlopp för avskumning kan även vara anordnat enbart vid den yttre kanalen.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 501 773 PATENTKRAV

1. Fraktionator för fraktionering av en suspension i åtminstone två fraktioner, innefattande en kring en väsent- ligen horisontell axel roterbar trumma (1) med axiellt åtskilda ändväggar (3,4), ett centralt anordnat inlopp (9) för suspension, en strömningskanal för suspension i trumman och utlopp (15) för fraktioner, k ä n n e t e c k n a d a V att strömningskanalen (12-10, 10-13, 13-11, 11-14, 14-2) från inloppet (9) sträcker sig fram och åter mellan trummans ändväggar samt radiellt utåt mot ett utlopp (15) för de åtminstone två fraktionerna.

2. Fraktionator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att strömningskanalen är bildad av väsentligen koncentriska cylindriska väggar (10 - 14), av vilka var annan (10, 11) i sin ena axiella ände är tätt förbunden med trummans ena ändvägg (3) och var annan (12, 13, 14) i sin ena axiella ändvägg är tätt förbunden med trummans andra ändvägg (4), så att strömning kan ske mellan de cylindriska väggarnas andra ändar och trummans ena resp. andra ändvägg.

3. Fraktionator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att trummans (1) mantel (2) och de cylindriska väggarna bildar räta cirkulära cylindrar.

4. Fraktionator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att trummans mantel (2') och de cylindriska väggarna (10' 14') är vågformade i trummans axelriktning.

5. Fraktionator enligt något av kraven 2 - 4, k ä n n e t e c k n a d a v en med trumaxeln koaxiell, perforerad inloppscylinder (16), som är förbunden med båda ändväggarna (3, 4) och i vilken inloppet (9) mynnar. 10 15 20 25 30 35 501 773'

6. Fraktionator enligt något av kraven 2 - 5, k ä n n e - t e c k n a d a v att utloppet (15) är ringformigt och anordnat i en ändvägg (4) nära trummans (1) periferi.

7. Fraktionator enligt något av kraven 2 - 5, k ä n n e - t e c k n a d a v att utloppet (15) är ringformigt och anordnat i trummans mantel (2) nära en ändvägg (4).

8. Fraktionator enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k - n a d a v att efter utloppet (15) är anordnade fraktions- utlopp (18, 19, 20) för var sin av fraktionerna.

9. Fraktionator enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v organ (24, 25, 26) för att reglera flödet genom fraktions- utloppen (18, 19, 20).

10. Fraktionator enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a d a v att fraktionsutloppen (18, 19, 20) är anordnade i trummans (1) omkretsriktning efter varandra.

11. Fraktionator enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v att fraktíonsutloppen (18, 19, 20) är bågformade med utsträckning i trummans (1) omkretsriktning.

12. Fraktionator enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d a v att mellan två angränsande fraktionsutlopp (18, 19) finns en i trummans perifeririktning förskjutbar skärm (24) för begränsning resp. förstoring av de angränsande fraktions- utloppens tvärsnittsarea.

13. Fraktionator enligt något av kraven 6 - 12, k ä n n e - t e c k n a d a v ett för flera angränsande strömnings- kanaler gemensamt utlopp (25). 10 501 773 10

14. Fraktionator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att trumman (1) är drivbar med variabelt varvtal.

15. Fraktionator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att fraktioneringsriktningen vid drift med roterande trumma är väsentligen vinkelrät mot den axiella flödesriktningen genom trumman.

16. Fraktionator enligt något av kraven 1-14, k ä n n e - t e c k n a d a v att fraktioneringsriktningen är en resul- tant av en axiell flödesriktning och en av trummans rotation beroende relativ flödesriktning.