SE511786C2 - Silanordning med två silkammare för separering av fibersuspensioner - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 511 786 2 fibersuspensionen, eller med andra ord ge en rejektfraktion som har minsta möjlig halt av önskade fibrer, helst inga alls. Önskade egenskaper hos silanordningen är att den ska ha lågt effektbehov, samt vara servicevänlig.

Ett problem som man ofta stöter på vid exempelvis separe- litet utrymmesbehov och låg total kapitalkostnad, ring av pappersmassa är att den tillförda fibersuspensionens koncentration varierar stort. Å ena sidan medför en låg fiber- koncentration en större hydraulisk belastning på silorganet. Å andra sidan kräver en hög fiberkoncentration större energi- tillförsel för drift av silanordningen.

Problem kan även uppträda om den tillförda fibersuspensio- nens flöde varierar. Således kan det vid varierande flöde och hög fiberkoncentration lätt uppstå en för kraftig intjockning av fibersuspensionen mellan inloppsorganet och tömningsmedlen för rejektfraktion. En sådan intjockning av fibersuspensionen begränsar silanordningens kapacitet och effektivitet, eftersom silorganet delvis blir blockerat av täta fibernätverk. Således medför en ökning av fiberkoncentrationen att styrkan hos sådana på silorganet bildade fibernätverk ökar, så att roto- rorganets pulsationselement ej helt förmår att lösa upp fiber- nätverken. Vid separering av en fibersuspension med en rela- tivt hög koncentration, säg omkring 3,5%, ger en liten ökning av koncentrationen upphov till en stark ökning av den energi som erfordras för att åstadkomma fluidisering och nedbrytning av fibernätverket, vilket medför att det är svårare att åstad- komma optimal separering vid höga fiberkoncentrationer än vid låga.

Eftersom den av rotororganet tillförda energin är konstant utmed silorganets hela utsträckning måste fiberkoncentrationen hos den till det rörformiga silorganets inloppsände inkommande fibersuspensionen vara tillräckligt låg för att intjockningen av fibersuspensionen inte skall bli för hög vid den till in- loppänden motsatta änden hos silorganet. Detta kan medföra att energitillförseln till den inkommande fibersuspensionen blir för hög, så att den blir överfluidiserad. 10 15 20 25 30 35 511 786 3 För att separering skall kunna genomföras tillfredsställan- de vid höga fiberkoncentrationer har man tidigare i vissa typer av silanordningar försett rotororganet med breda och förlängda pulsationselement, vilka ger en förlängd insugspuls till silkammaren så att en del av den vätska som passerat genom silorganet in i acceptfraktionskammaren àtervinns till silkammaren. En silanordning, i vilken dylika förlängda in- sugspulser alst-ras, kan i regel utnyttjas för fibersuspensio- ner med relativt höga fiberkoncentrationer. Ett problem i detta sammanhang är dock att separeringsförloppet blir känsli- gare för störningar med ökande fiberkoncentration. För att motverka störningar vid separering av sådana fibersuspensioner av hög fiberkoncentration måste rotororganet därför drivas med ett högre varvtal även vid optimala betingelser, än vad som krävs för separering av en fibersuspension som har konstant, icke fluktuerande fiberkoncentration.

För att komma till rätta med detta problem är det sedan tidigare känt att fördela det inkommande suspensionsflödet i två delflöden, som belastar två axiellt sett relativt korta partier av silorganet, varigenom intjockningssträckan för varje delflöde blir relativt kort. En lösning som utnyttjar denna princip är känd genom exempelvis det amerikanska p- atentet US 4 328 096, tande en sluten tank i vilken en vertikal cylindrisk sil är som drivs av ett som beskriver en silanordning innefat- anordnad. Inuti silen finns ett rotororgan, under tanken beläget drivorgan. Rotororganet innefattar ett flertal vinklade vingar, vilkas funktion är att dela upp det i ena änden av den cylindriska silen inkommande flödet i två delflöden, som är avsedda att strömma i motsatta riktningar i samma silkammare längs silen. En nackdel med denna kända silanordning är bland annat att vingarna inte kan alstra några tryck- eller insugspulser vid silen för att återvinna vätska från acceptfraktionskammaren tillbaka till silkammaren. Detta medför att fibersuspensionens fiberkoncentration måste vara relativt låg. En ytterligare nackdel är att den avsedda upp- delningen av fiber-suspensionens flöde i nämnda tvà från 10 15 20 25 30 35 511 786 4 varandra skilda delflöden är svår att uppnå. Det torde vara ytterst osannolikt att en skarp avgränsning av delflödena kan åstadkommas. Delflödena kommer troligen att påverka varandra redan vid relativt små avvikelser från de avsedda förutsätt- ningarna (t ex fluktuationer av fiberkoncentrationen) och ásamka störningar i separeringsförloppet.

Det amerikanska patentet US 5 318 186 beskriver en annan lösning med uppdelning av fibersuspensionen i två olika del- flöden med det syftet att underlätta àtkomligheten till en silanordning för rensning och kontroll. Silanordningen enligt US 5 318 186 är försedd med ett inloppsorgan anordnat vid mitten av ett cylindriskt silorgan, för fördelning av inkom- mande fibersuspension i två delflöden med motsatta strömnings- riktningar i en gemensam silkammare. En allvarlig nackdel med den kända silanordningen är att den kräver relativt stort utrymme på grund av inloppsorganets lokalisering. Dessutom ger troligen uppdelningen av flödet olika stora delflöden.

Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en silanordning av det här diskuterade slaget, som undanröjer de ovan diskuterade problemen hos kända silanordningar och som har en optimal separeringsförmåga, ett minimalt utrymmesbehov och en lägre energiförbrukning än som tidigare krävts.

Detta syfte uppnås medelst en silanordning av det inled- ningsvis beskrivna slaget, som kännetecknas av distribution- sorgan anordnade att uppdela inkommande fibersuspension från inloppsorganet i två delströmmar med samma axiella riktningar relativt rotororganet och att distribuera nämnda två delström- mar till respektive första och andra silkamrar.

Företrädesvis är de första och andra rotorpartierna utfor- made med rörformiga koaxiella väggar, varvid nämnda distribu- tionsorgan innefattar nämnda rörformiga väggar, vilka är an- ordnade att distribuera inkommande fibersuspension från in- loppsorganet via de rörformiga väggarnas inre till de första och andra silkamrarna.

Alternativt kan distributionsorganen vara anordnade att 10 15 20 25 30 35 511 786 5 distribuera fibersuspensionen direkt till silkamrarna via två separata inlopp, varvid rotorpartierna utformas så att silkam- rarna ej kommunicerar med varandra. Detta alternativ möjliggör tvåstegsseparering av fibersuspensionen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är den rörformiga väggen hos det andra rotorpartiet anordnad att omge och sträcka sig axiellt längs den rörformiga väggen hos det första rotorpartiet på avstånd från denna. Den rörformiga väggen hos det första respektive det andra rotorpartiet har lämpligen formen av en stympad kon.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är de rörfor- miga väggarna hos de första och andra rotorpartierna anordnade axiellt efter varandra, varvid deras angränsande väggändar är så dimensionerade att det första rotorpartiets väggände har mindre diameter än det andra rotorpartiets väggände. Lämpligen har den rörformiga väggen hos det första respektive det andra rotorpartiet formen av en stympad kon. _ Med fördel är inloppsorganet anordnat att tillföra fiber- suspensionen in i det första rotorpartiet via basen hos dess koniska vägg.

Två olika föredragna utföringsformer av silanordningen enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas mer ingående med hänvisning till de bifogade ritningarna på vilka Fig. 1 visar en vy av en delvis snittad första utförings- form av silanordningen enligt uppfinningen och Fig. 2 visar en vy av en delvis snittad andra utföringsform av silanordningen enligt uppfinningen.

Silanordningen enligt fig. 1 innefattar ett trycktätt silhus 1, ett nedre inloppsorgan 3 för en fibersuspension som ska separeras, ett acceptutloppsorgan_5 för en acceptfraktion av fibersuspensionen, ett övre rejektutloppsorgan 7 och ett nedre rejektutloppsorgan 8 för en rejektfraktion av fiber- suspensionen. Ett rotationssymmetriskt rotororgan 15 är anord- nat centralt i silhuset 1 och är anslutet till ett i sila- nordningens nedre del anordnat drivorgan 19 för rotation av rotororganet 15 omkring en vertikal rotoraxel 17. Rotororganet 10 15 20 25 30 35 511 786 6 15 innefattar ett första rotorparti 21 utformat med en rörfor- mig vägg 22 i form av en stympad kon med odelad mantelyta. Den koniska väggens 22 basände 23 bildar en inloppsöppning som står i förbindelse med inloppsorganet 3, medan den koniska väggens 22 spetsände 25 bildar en utloppsöppning. Vidare innefattar rotororganet 15 ett andra rotorparti 27 vilket ävenledes är utformat med en rörformig vägg 28 i form av en stympad kon, som har väsentligen samma konvinkel som den koniska väggen 22 men som är ungefär hälften så lång som denna. Den koniska väggens 28 toppände 29 hos det andra rotor- partiet 27 har en större diameter än den koniska väggens 22 toppände 25 hos det första rotorpartiet 21, varvid den koniska väggen 28 medelst bärelement 31 fixerade på den koniska väggen 22 är koaxiellt fastsatt vid denna, så att de båda toppändarna 25 och 29 ligger väsentligen i samma horisontella plan. Ett stationärt silorgan 40 omger koncentriskt rotororganet 15 och avdelar silhusets 1 inre i en central silkammare 36 och en yttre acceptkammare 45 för mottagning av en acceptfraktion som passerat genom silorganet 40. Acceptkammaren 45 omger silpar- tierna 9 och ll för att motta acceptfraktion för vidare tran- sport genom det till acceptkammaren 45 anslutna acceptutlopp- sorganet 5.

Genom detta arrangemang av koniska väggar 22,28 hos rotor- partierna 21,27 bildas det en ringformig passage 33 mellan de koniska väggarna 22 och 28 som sträcker sig från toppänden 29 till basänden 35 hos den koniska väggen 28. Den övre kortare koniska väggen 28 omges av ett övre cylindriskt silparti 9 av silorganet 40 som är koaxiellt med rotoraxeln 17, så att det bildas en övre silkammare 37 mellan den koniska väggen 28 och silpartiet 9. Axiellt i direkt anslutning till den övre konis- ka väggen 28 är ett nedre, med rotoraxeln 17 koaxiellt, iden- tiskt silparti 11 av silorganet 40 anordnat, vilket omger den längre koniska väggens 22 nedre del men har något kortare axiell utsträckning än nämnda nedre del. Härigenom bildas en nedre silkammare 39 mellan det nedre silpartiet 11 och den koniska väggen 22, varvid silkammaren 39 kommunicerar med den 10 '15 20 25 30 35 511 786 7 ringformiga kanalen 33. Rotororganets 15 rotorparti 21 resp. 27 är försett med ett antal pulsationselement 43 resp. 41, vilka sträcker sig längs silpartiet ll resp. 9 i silkammaren 39 resp. 37, för alstring av tryck- eller insugspulser i fibersuspensionen intill silorganet 40 under rotation av rotororganet 15.

Silkamrarna 37 och 39 avtätas från varandra genom ett tätningsarrangemang 44, vilket kan innefatta en med den övre koniska väggens 27 baskant förbunden fläns, som tätar mot ett fast väggparti hos silhuset 1. Emellertid har tätningsarrange- manget 44 ingen betydelse för uppfinningstanken i sig utan det kan vara utformat på vilket känt sätt som helst och beskrivs därför inte närmare.

Vid den nedre änden av varje silparti 9, ll finns en sepa- rat rejektkammare anordnad, en övre 13 och en nedre 14, där den övre sträcker sig in i acceptkammaren 45 och är förbunden med ett rejektutloppsorgan 7 och den nedre är anordnad under acceptkammaren 45 och är förbunden med ett rejektutloppsorgan 8.

Fibersuspensionen strömmar på det sätt som antyds med pilarna genom silanordningen. Den matas via inloppsorganet 3 genom basändens 23 öppning in i den koniska väggens 22 inre och strömmar vidare uppåt till toppändens 25 öppning. Från toppänden 25 strömmar fibersuspensionen radiellt utåt och fördelas i två väsentligen lika stora delflöden, varav det ena delflödet strömmar genom den ringformade kanalen 33 till den nedre sil-kammaren 39 och det andra delflödet strömmar till den övre silkammaren 37. Under strömningen genom silkamrarna 37 resp 39 påverkas delflödena av pulsationselementen 41 resp 43 för att förhindra att alltför täta fibernätverk bildas på silorganet 40, varvid bildade rejektfraktioner av fibersuspen- sionens delflöden mottas i de till silkamrarna 37, rejektkamrarna 13, 14.

Den andra utföringsformen enligt figur 2 arbetar i princip på samma sätt som den ovan beskrivna första utföringsformen 39 anslutna enligt figur l och innefattar i stor utsträckning identiskt 10 15 20 25 30 35 511 786 8 lika komponenter, vilka har givits samma hänvisningsbeteck- ningar som motsvarande komponenter i den första utföringsfor- men. Således skiljer sig endast utformningen av rotororganet hos utföringsformen enligt figur 2 från utföringsformen enligt figur l.

Silanordningen enligt figur 2 har ett rotororgan 16, som innefattar ett nedre rotororgan 50 utformat med en rörformig vägg 51 med formen av en stympad kon, och ett övre rotororgan 52 utformat med en rörformig vägg 53 med formen av en stympad kon, varvid väggarna 51 och 53 har väsentligen samma dimensio- ner. De koniska väggarna 51, 53 är koaxiella med rotoraxeln 17 och är anordnade axiellt efter varandra längs denna, den övre koniska väggens 53 basände 54 ligger väsentligen i så att samma plan som den nedre koniska väggens 51 toppände 56. Det bildas härigenom en ringformig passage 58 mellan de övre och nedre koniska väggarna 51 och 53, vilken fungerar som inmat- ningspassage för ett delflöde av inkommande fibersuspension till den nedre silkammaren 39, som bildas mellan den koniska väggen 51 och silpartiet ll. Mellan den övre koniska väggen 53 och silpartiet 9 bildas silkammaren 37.

På samma sätt som i utföringsformen enligt figur l tillförs fibersuspensionen via inloppsorganet 3 genom den nedre koniska väggens 51 öppning vid basänden 60 in i väggens 51 inre.

Fibersuspensionen strömmar vidare till den koniska väggens 51 toppände 56, där ett delflöde avlänkas genom passagen 58 för att separeras i silkammaren 39, medan det återstående delflö- det fortsätter genom den koniska väggens 53 inre ut genom toppänden hos väggen 53 för att strömma radiellt utåt och vidare in i silkammaren 37.

Naturligtvis kan separeringen modifieras på många sätt.

T ex kan man med lämplig anpassning av rotororganet låta fibersuspensionen komma in i silkammarens 36 övre del och låta det strömma nedåt i stället för att som i de beskrivna utfö- ringsformerna först låta fibersuspensionen strömma centralt uppåt i silkammaren 36 innan fibersuspensionen får strömma nedåt till silkamrarna 37 och 39. 10 15 20 25 30 511 786 9 Här har vidare rotorpartiernas rörformiga väggar beskrivits ha en stympat konisk form. Fackmannen torde inse att detta inte alltid behöver vara fallet. Man kan exempelvis låta ett av rotorpartiernas rörformiga väggar ha cylindrisk form, men med sådana dimensioner att det föreligger lämpliga inströmningspassager till silkamrarna. Man kan även med ovan angivna premiss tänka sig att rotorpartiernas båda rörformiga väggar är cylindriska.

En väsentlig fördel som erhålls utöver den effektivare separeringen med det delade rotororganet enligt uppfinningen, speciellt där det tillgängliga utrymmet är begränsat, är att silanordningen genom det delade utförandet lättare kan monte- ras.

Utformningen med delat rotororgan och silorgan kan utnytt- jas vid byggande av stora silanordningar genom att man först silenhet enbart bestående av ett rotorparti varpå ytterligare ett rotorparti och ett bygger en “halv” och ett silparti, silparti kan sättas in när behov av större kapacitet uppkom- mer.

Det är för övrigt ingenting som hindrar att fler än två rotorpartier och två silpartier enligt den senast beskrivna andra utföringsformen monteras ihop i en silanordning.

Genom att inkommande fibersuspension strömmar uppåt och vänder 180° vid silanordningens tak sker här en viss avluftning av fibersuspensionen, vilket möjliggör separering av luft genom ett exempelvis centralt i taket anordnat avluftningsut- lopp. Dessutom kan ett sådant avluftningsutlopp utnyttjas för separering av en lättrejektfraktion från fibersuspensionen.

Utföringsformerna enligt figur l och 2 har beskrivits vara orienterade så att rotoraxeln sträcker sig vertikalt men kan alternativt vara orienterade så att rotoraxeln sträcker sig horisontellt.

Andra modifieringar ligger naturligtvis inom ramen för uppfinningen, såsom den definieras i kravet 1.

Claims (10)

10 is 20 25 30 35 511 786 10 Patentkrav

1. Silanordning för separering av fibersuspensioner, (1), (l5;l6) beläget ett drivorgan för rotation av ro- ett rotororgan centralt i silhuset, (19) tororganet omkring en rotoraxel (17), ett rörformigt silorgan (40), som koncentriskt omger rotororganet och som avdelar sil- (35) fibersuspension som ska separeras och en yttre acceptkammare (45) för mottagning av en acceptfraktion av fibersuspensionen innefattande ett silhus husets inre i en central silkammare för mottagning av en som passerat genom silorganet, varvid ett första rotorparti (21:50) av rotororganet och ett första axiellt silparti (ll) (39) och ett andra rotorparti av den (27;52) av av silorganet avgränsar en första silkammare centrala silkammaren (36) rotororganet och ett andra axiellt silparti (9) av silorganet avgränsar en andra silkammare (37) (3) för tillförsel av fibersuspensionen till den centrala silkammaren, av den centrala silkamma- ren, ett inloppsorgan ett acceptutloppsorgan (5) för tömning av acceptfraktionen från acceptkammaren, ett första (8) respektive ett andra rejektutloppsorgan (7) för tömning av en rejektfraktion av fibersuspensionen, som ej har passerat från den första respektive den andra silkam- maren, (43), första rotorpartiet och som sträcker sig längs det första genom silorganet, som är anordnade på det första pulsationselement axiella silpartiet, och andra pulsationselement (41), som är anordnade pà det andra rotorpartiet och som sträcker sig längs det andra axiella silpartiet, varvid pulsationselementen är inrättade att utsätta fibersuspensionen för pulser intill silorganet under rotation av rotororganet, kännetecknad av distributionsorgan (22,28;51,53) mande fibersuspension från inloppsorganet (3) i två delström- (15:16) anordnade att uppdela inkom- mar med samma axiella riktningar relativt rotororganet och att distribuera nämnda två delströmmar till respektive (39) (37) silkamrar. första och andra

2. Silanordning enligt krav 1, kännetecknad av att de första 10 15 20 25 30 35 511 786 ll (27) rotorpartierna är utformade med rörformiga (22,28), varvid nämnda distributionsorgan (21) och andra koaxiella väggar (22,28;5l,53) innefattar nämnda rörformiga väggar, anordnade att distribuera inkommande fibersuspension från via de rörformiga väggarnas inre till de (37) vilka är inloppsorganet (3) första (39) silkamrarna. och andra

3. Silanordning enligt krav 2, kännetecknad av att den rör- formiga väggen (28) sträcker sig axiellt längs den rörformiga väggen (21) omger och hos det hos det andra rotorpartiet (27) (22) första rotorpartiet pà avstånd fràn denna.

4. Silanordning enligt krav 3, kännetecknad av att den rörfor- miga väggen (22;28) hos det första (21) (27) har formen av en stympad kon. respektive det andra rotorpartiet

5. Silanordning enligt krav 2, kännetecknad av att de rörfor- miga väggarna (5l,53) hos de första och andra rotorpartierna (50,52) är anordnade axiellt efter varandra.

6. Silanordning enligt krav 5, kännetecknad av att de rörfor- miga väggarna (5l,53) hos de första och andra rotorpartierna (50,52) har angränsande väggändar (54,56), rotorpartiets väggände (56) har mindre diameter än det andra (54). varvid det första rotorpartiets väggände

7. Silanordning enligt krav 6, kännetecknad av att den rörfor- (5l;53) (50) (52) har formen av en stympad kon. miga väggen hos det första respektive det andra rotorpartiet

8. Silanordning enligt krav 7, kännetecknad av att de konfor- (5l,53) hos de första och andra rotorpartierna är identiska. miga väggarna (50,52)

9. Silanordning enligt något av kraven 4,7-8, kânnetecknad av att de första och andra silpartierna (ll,9) är cylindriska, 10 511 786 12 varigenom den första (39) respektive den andra silkammaren (37) avsmalnar i riktning mot den koniska väggens (22,28;5l,53) bas hos det första (2l;50) rotorpartiet (27;52), och att det första (8) andra rejektutloppsorganet (7) fraktion från en relativt smalare del av den första respektive respektive det andra respektive det är anordnat att tömma rejekt- den andra silkammaren.

10. kännetecknad av att inloppsor- ganet (3) Silanordning enligt krav 9, är anordnat att tillföra fibersuspensionen in i det första rotorpartiet (21:50) via basen hos dess koniska vägg (22;5l).