FI58168B - Saett och anordning foer fuktutjaemning i poroesa material - Google Patents

Description

R25FH rn ««kuulutusjulkaisu cqi^o jMTt W (11)UTLÄqeNINGSSKIUFT oo1t>0 C Patentti ayönnotty 10 12 19-0

Patent oeddelat ' (51) Kv.ik.Va3 D 21 C 1/00, 1/02 // D 21 C 7/12 SUOH I—FINLAND (21) »Wtiiiwkme-i^twtweiwini 752535 10.09.75 'ΓΙ' (23) AllmpUvl —GlMghMMUc 10.09.75 (41) Tullut lulkMcai — Blhrtt offmtllg 11.03*76

PaUntti- )a r«kisterih»Mltu« (44) N«htftv«k*lpMiofi jt kmiLjulk»»«m pvm.— α _ htmfr och r*fift*r«tyr«lMn AnaMcan uthgd och utt.tkrifMn publlearad 29*08.80

~ (32)(33)(31) Pyydetty «tutHkaua Bi|M prforftat 10.09.7U

Ruot s i-Sverige(SE) 7^11396-0 (71)(72) Stig Glöersen, Edsgatan, Postläda H502, 655 90 Karlstad,

Ruot s i-Sveri ge(SE) (7U) Oy Kolster Ab (5U) Menetelmä ja laite kosteuden tasaamiseksi huokoisissa aineissa -Sätt och anordning för fuktutjämning i porösa material

Esillä oleva keksintö koskee huokoisen aineksen, etenkin massa-teollisuudessa käytettävän kuituaineksen kosteuden tasaamista sen pehmentämisen tai keiton yhteydessä.

Aiemmin on sekä erä- että vuokeitossa tunnettua eri tavoin määrittää _ raaka-aineen kosteus keittokemikaalien oikean annostelun ja tällöin niiden oikean pitoisuuden mahdollistamiseksi keiton aikana, mikä antaa paremman kemikaalitalouden, tasaisemman ja paremman lopputuotteen ja suuremman saannon raaka-aineesta. Kosteuden määritys on tähän saakka tapahtunut ottamalla näyte-eriä, joiden kosteus määritetään laboratoriossa, tai sitten suorittamalla määritys jatkuvalla tavalla markkinoilla esiintyvillä elektronisilla kojeilla. Kosteuden määrittäminen voi myös tapahtua raaka-aineen esikäsittelyn, esim. höyrytyksen yhteydessä tai itse keit-timessä. Silloin on useimmissa tapauksissa yritetty antaa aineelle niin perusteellinen käsittely, että saavutetaan tasainen, hyvä tulos, mutta käytännössä on osoittautunut edelleenkin esiintyvän tiettyjä kosteushei-lahteluja. Seuraavassa viitataan joihinkin patentteihin, joissa esiintyy tällaista käsittelyä.

2 58168

Ruotsalaisessa patentissa 20Θ 983 raaka-aine höyrytetään matala-painehöyryllä ja sen jälkeen puristetaan kokoon ilman ja kaasujen poistamiseksi aineen huokosista ennen kuin se upotetaan kylläetysnesteeseen.

Koko raaka-aine joutuu siis periaatteessa samaan käsittelyyn ja keksinnön tavoitteena on kyllästää raaka-aine mahdollisimman tasaisesti ennen kuin se alistetaan itse keittoprosessiin.

US-patentissa 3 013 933 kuvataan menetelmä kuituaineksen esikäsit-telemiseksi suhteellisen korkealämpötilaisella höyryllä ja höyrykäsitte-lyesä muodostuneiden kaasujen ja happojen poistamiseksi kemikaalikulutuksen vähentämiseksi seuraavassa alkalisessa keitossa. Patentti koskee ensi sijassa eräkeittomenetelmää ja sen periaatesisältönä on, että jokaisessa ~ keitossa koko kuituainemäärä saa saman käsittelyn.

US-patentissa 3 471 3^4 kuvataan laite kuituaineksen esikäsittelemi-seksi paineen alaisena käsittelyaineen kulkiessa vastavirtaperiaatteella — kuituaineksen läpi. Laitetta voidaan käyttää kuituaineksen jatkuvaan syöttämiseen vuokeittimeen. Keksinnön päätavoitteena on saada aikaan laite kuituaineksen esilämmittämiseksi ja esikonditioimieeksi, joka laite yksinkertaisen valmistuksensa lisäksi antaa myös suuren hyötysuhteen mitä tulee kuituaineksessa olevan ilman poistamiseen ja itse kuituaineksen esikäsittelyyn. Kuituaines joutuu kokonaisuudessaan periaatteessa samaan käsittelyyn ja liikkeeseen mennessään laitteen läpi.

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 664Θ/60 kuvataan menetelmä ja laite nestetasapainon säätämiseksi massaa valmistettaessa vuokeitolla ja tällöin on tarkoituksena vakioannostella keittimeen syötetty neste-tilavuus alkuperäisen kuituaineksen kosteusvaihteluista riippumatta, jolloin myös korostetaan absoluuttisen kemikaalimäärän annostelun hallinnan merkitystä, samalla kun keittonesteen kemikaalipitoisuus pidetään hai- ~ linnassa. Keksinnön tarkoituksena on välittömästi kompensoida kosteus-vaihteluiden vaikutus nestetasapainoon jatkuvasti kosteuden ilmoittavan mittausarvon avulla, siis toisin kuin aiemmin tunnetuissa, vuokeiton ~· nestefaasiin sovelletuissa järjestelmissä, joissa kuituaineksen kosteuden tasaus voidaan saada aikaan pumppaamalla jätelientä keittimen nes-tetason ilmoittavan impulssin avulla säädettävässä määrässä keittimeen tämän purkupäästä. Menetelmän mukaan mitataan siis kuituaineksen kosteus sopivalla laitteella, niin että kuituaineksen kosteuden ja tasausnesteen summatilavuus nousee ennalta määrättyyn vakioon arvoon. Kuituaines kokonaisuudessaan joutuu siis tässä tapauksessa samaan käsittelyyn muuttamalla kemikaalimäärää saman kemikaalipitoisuuden saamiseksi keittonesteeseen.

5 581 68

Yksikään yllä lyhyesti selostetuista tunnetuista kuituaineen esi-käsittelyjärjestelmistä ei paljasta tai kuvaa keksinnön mukaista esi-käsittelymenetelmää ja -laitetta. Kaikki mainitut järjestelmät esittävät kuitenkin, että on merkityksellistä ottaa huomioon raaka-aineen valhteleva kosteus, eikä tätä siksi tarvitse selvittää tässä lähemmin. Esillä olevan keksinnön päätavoitteena on saada aikaan yksinkertainen menetelmä ja laite huokoiseen aineksen kosteuden tasaamiseksi. Suojattavaksi haluttu ilmenee seuraavista patenttivaatimuksista.

Keksintöä kuvataan lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, joka kaaviollieesti esittää esimerkin menetelmän suorittamiseen —- sopivasta laitteesta.

Kuituaines 1, joka voi esim. olla haketta, joka on tehty puusta, bambusta, heinästä, oljesta, bagassista, kaislasta tms., saapuu jollakin _ tavalla siilosta tai varastointikasasta puhallusjohdolla tai, kuten esitetty, kuljettimella 2 suppiloon 3* josta hake johdetaan annostimeen 4, joka voi esim. käsittää koteloon sijoitetun taskuroottorin. Annostin 4 on varustettu esittämättömällä nopeussäätöisellä käytöllä ja syöttää pyöriessään hakkeen tuloputken 5 läpi säiliöön 10. Säiliö 10 voi olla lieriömäinen, kuten esitetty, tai sen alaosalla voi olla suurempi halkaisija tietyn päästön antamiseksi kuituainekselle, kun tämä turpoaa ja liikkuu alaspäin säiliössä. Säiliö voi olla rakennettu tietylle ylipaineelle tai vain atmosfääriselle paineelle prosessioloista riippuen. Säiliön työs-kentelypaineella ei ole merkitystä keksinnön selittämisen kannalta.

Säiliön alaosaan on laitettu purkain, joka voi esim* muodostua keskisesti säiliössä pyörivästä raappalaitteeBta tai yhdestä tai useista ruuveista, jotka syöttävät hakkeen säiliön poikkipinnan osan tai sen koko poikki-pinnan yli vaakasuorasti tai vinosti vaakatasoon nähden poistoputkea kohti. Yksinkertaisuuden vuoksi on esitetty vain yksi ruuvi 11, joka on laakeroitu molemmista päistään ja varustettu käytöllä 12. Ruuvi 11 syöt-tää hakkeen poistoputkeen 13, joka voi olla liitetty sopivaan annostimeen 14, josta hake, osoitettu nuolella 13, syötetään seuraavaan prosessivaiheeseen, ei esitetty, joka voi olla jatkuvatoiminen eli vuokeitin. Purkaimen 11 yhteyteen on asennettu sihtilevy 16, jonka läpi hake ei voi päästä. Sihtilevy on tarkoitettu päästämään hakkeesta pois mahdollisen vapaan nesteen, esim. muodostuneen lauhteen, ja sen pitää olla itsepuh-disteinen, esim. siten, että ruuvi 11 pyörii lähellä sitä. Neste keräytyy sihtilevyn 16 toisella puolella sijaitsevaan kammioon 17, johon asennetun taskuputken 1Θ läpi neste 19 johdetaan pois järjestelmästä. Säiliö 10 on sijoitettu ja pystytetty sopivasti, niin että sen kokonaispaino mukaan 4 58168 lukien kuituainessisältö ja säiliöön kiinnitetyt laitteet voidaan punnita.

Tämä voi tapahtua esim. käyttämällä säiliön laakerointipisteiden 20 yhteyteen asennettuja venymäliuska-antureita. Painon rekisteröivä koje on osoitettu neliöllä 21* Koje 21 on johdolla 22 yhteydessä annoBtimeen 4 sillä tavalla, että annostimen 4 kierrosnopeus lisääntyy tietyssä suhteessa, kun säiliön paino pienenee. Kaasumaista ainetta, esim. höyryä, osoitettu nuolella 23, lisätään säiliöön yhden tai useampien, säiliön kehän ympäri jaettujen tuloaukkojen 24 läpi. Nämä tuloaukot voidaan sopivasti sijoittaa säiliön alaosaan, samalla kun säiliön yläosaan sijoitetaan yksi tai useampia poistoaukkoja kuituaineksesta ulosajetun ilman ja kaasun, osoitettu nuolella 26, poistamiseksi. Tällä tavalla joutuu lisätty kaasu- — mainen aine 23 virtaamaan ylöspäin säiliössä kuituaineksen alaspäin liikettä vastaan ja siten ajamaan ilman ja kaasut edellään poistoaukkojen 23 läpi, mutta tuloaukot 24 voidaan myös sijoittaa säiliön yläosaan ja ilman sekä v kaasujen poistoaukot 23 säiliön alaosaan lisätyn aineen saamiseksi virtaamaan vastakkaiseen suuntaan. Kumpaa virtaussuuntaa pidetään parempana, sillä ei ole lainkaan merkitystä keksinnön selityksen kannalta. Säiliössä 10 on lisäksi osoitettu olevan pinnankorkeus- eli tasomittari 29 sekä kaksi eri kuituainestasoa 27 ja 28.

Koko säiliö yllä kuvattuina varusteineen voi olla sijoitettu esim. ennen Kamyr-tyyppistä vuokeitintä. Tällöin on sopivaa, että kuituaines 13, joka poistuu säiliöstä pääasiassa jatkuvana virtana ja pääasiassa vakiolla, keittimen tuotantokapasiteettia vastaavalla tilavuusvirtauksella, syötetään keittimen syöttöpäähän.

Seuraavassa kuvataan esimerkillä yllä selitetyn laitteen toimintaa. Tiettykosteuksista kuituainesta 1 syötetään tietyllä kierrosnopeudella pyörivällä syöttimellä 4 pääasiassa vakiolla tilavuusvirtauksella säi- ~ liöön 10 tuloputken 3 läpi. Höyryä 23 syötetään tietyssä määrässä ja lämpötilassa ja tietyllä paineella tuloaukkojen 24 läpi säiliöön, johon se voidaan esittämättömien elimien avulla sopivasti jakaa. Esimerkkinä tällaisista jakoelimistä voidaan mainita, että säiliön tuloaukkojen 24 sisäpuolella voi olla hajotinlevy ja tämän edessä säiliön sisäkehän ympäri ulottuva lieriösärmi, jossa on tasavälein reikiä tai rakoja, joiden läpi höyry virtaa säiliöön. Säiliön halkaisija voi suureta Bärmin kohdalla, niin että alaspäin liikkuva kuituaines saa laskeutuessaan suuremman poikkipinnan liikkumistaan varten, jolloin kuituaineksen eullou-tumisaste pienenee, mikä edullisesti vaikuttaa höyrynläpäisyyn. Särmin yläreuna voi yhtyä säiliön halkaisijaan, kun taas sen alareuna voi olla 5 58168 tietyllä etäisyydellä säiliön alempana olevasta suurempihalkaisijaisesta seinämästä, jolloin ko. etäisyydestä on seurauksena aukko, joka myös voidaan sulkea reikä- tai rakolevyllä. Tällaisia särmejä ja halkaisijan-lisäykeiä voidaan mahdollisesti järjestää säiliön useaan vyöhykkeeseen, mikä järjestely yhdessä mahdollisesti alaspäin (kartiomaieesti) laajenevan säiliön seinämän kanssa vaikuttaa kuituaineksen laskeutumiseen sen mahdollisimman tasaisen liikkumisen saavuttamiseksi. Poistoaukot 23 voivat olla liitetty johdoilla (ei esitetty) sopivaan höyryn ja kaasujen lauhdut-timeen niiden lämpö- ja kemikaalisisällön talteen ottamiseksi. Laskuaukko 18 on myös johdoilla liitetty sopiviin laitteisiin lauhteen 19 talteen- — ottamiseksi. Poistamalla lauhde ennen keittoprosessia saavutetaan parempi lämpötalous osin siksi, että lauhteen lämmitys täyteen keittolämpötilaan jää pois, ja osin siksi, että lauhteen haihdutus jää myös pois. Purkain 11 _ pyörii sopivalla kierrosnopeudella, jolloin vakio hakemäärä syötetään poistoaukon 13 läpi laitteeseen 14, joka myös pyörii vakiolla nopeudella käytännöllisesti katsoen vakion hakovirran 13 syöttämiseksi prosessin seuraavaan vaiheeseen.

Säiliöön syötetyn ja siitä puretun hakkeen vakiomäärän johdosta syntyy tasapainosuhde, niin että säiliössä ylläpidetään esim. haketaso 27· Tuloaukkojen 24 läpi lisättävä höyry 23 jakautuu hakepilariin ja lämmittää sen. Höyry kondensoituu hakepalasille, jotka imevät itseensä lauhteen. Mahdollinen ylimäärälauhde, jota kuituaines ei ota vastaan, valuu hake-palojen läpi alas tullen lopulta sihtilevylle 16, jonka läpi neste suo-tautuu pois säiliöstä ja virtaa kammion 17 ja laskuaukon 18 läpi. Höyryä lisäämällä ajetaan myös ilma pois hakepalasilta, ja lämpötilan nousun johdosta muodostuu myös tiettyjä kaasuja. Höyry, ilma ja kaasut ajetaan ^ ylöspäin hakepilarin läpi ja tästä haketason 27 yläpuoliseen tilaan ja lasketaan ulos poistoaukkojen 23 läpi.

Tänä aikana rekisteröi koje 21 koko säiliön painon mukaan lukien - sen sisällön ja varusteet. Jos syötetyn hakkeen kosteus vähän myöhemmin esim. laskee, hake kevenee, ja kun tietty määrä tätä kevyempää haketyyp-piä on syötetty säiliöön, säiliön kokonaispaino laskee, minkä koje 21 rekisteröi. Koska koje on asetettu pitämään painon vakiona, se antaa johtimella 22 impulssin syöttimeen 4, jolloin tämä lisää pyörimisnopeuttaan, niin että suurempi haketilavuus/aikayksikkö syötetään säiliöön. Koska säiliöstä purettu hakemäärä 13 pidetään edelleenkin vakiona, niin aikaisemmin korkeudessa 27 ollut haketäso nousee vähitellen, mikä merkitsee säiliön kokonaispainon lisääntymistä. Koje 21 on niin asetettu, että painon sai- 6 58168

Iitaan lisääntyä kunnes se on saavuttanut saman numeerisen arvon kuin silloin, kun haketaso oli tasapainossa korkeudessa 27. Tämä voi sattua esim. silloin, kun haketaso on saavuttanut korkeuden 2Θ. Koje 21 lähettää tällöin syöttimeen 4 impulssin kierrosnopeuden laskemiseksi purkaimen 14 kanssa yhtäpitävään kierrosnopeuteen, niin että syötetty hakemäärä on yhtä suuri kuin purettu hakemäärä. Tällöin saavutetaan uudelleen tasapainotila. Nyt säiliöön syötetty, pienemmän kosteuden johdosta kevyempi hake viipyy suuremman korkeutensa johdosta kauemmin säiliössä, jolloin sillä on suurempi mahdollisuus imeä itseensä kosteutta. Tällöin on päästy keksinnöllä pyrittyyn vaikutukseen.

Jos syötetty hake tulisi jostain syystä raskaammaksi, so. sisäl- ~ täisi enemmän kosteutta, tulisi suhteesta vastakkainen yllä kuvattuun nähden. Koje 21 rekisteröi silloin säiliön painon lisäyksen ja lähettää syöttimeen 4 signaalin sen kierrosnopeuden vähentämiseksi, niin että syö- -- tetty hakemäärä pienenee, mikä vuorostaan johtaa säiliön haketason alenemiseen kunnes saavutetaan asetettu paino, jolloin syöttimen 4 kierros-nopeutta jälleen lisätään kunnes on saavutettu sen tasapainotila laitteella 14 säiliöstä puretun määrän kanssa. Tällä tavalla saa suuremman kosteuden johdosta raskaampi hake lyhyemmän viipymisajan säiliössä kuin pienemmän kosteuden johdosta kevyempi hake.

Käytännön syistä täytyy saman säiliön ylempi ja alempi haketaso rajoittaa maksimi- ja minimikorkeudeksi säiliön sopimattoman korkean tai matalan haketason välttämiseksi. Eräissä ääritapauksissa saattaa säiliöön syötetyn kuituaineksen kosteus olla niin suuri, että vakion painon ylläpitämiseksi tason tulisi alittaa minimikorkeus. Näissä tapauksissa voidaan höyryn syöttö lopettaa ja automaattisesti kytkeä kosteutta pois-kuljettavan aineen, esim. lämminilman tai savukaasujen syöttö. Tällöin ~ vähennetään kuituainespilarin kosteutta, niin että vakio paino voi jälleen palautua.

Esillä olevan keksinnön suorittamiseen sopiva laite voidaan saada ^ aikaan hyvin yksinkertaisesti, mikä merkitsee, että myös olemassa oleviin laitoksiin, joissa sovelletaan käsittelyä astioissa, voidaan hyvin pienin kuluin hankkia ja asentaa kojeita ja säätölaitteita syötetyn aineksen painon ja siten kosteuden myötä muuttuvan säiliössäviipymisajan saavuttamiseksi ja kosteuden tasaamiseksi yllä ilmoitetulla tavalla.

Kyseessä olevan huokoisen aineksen kosteus voi muuttua lyhyemmin tai pitemmin aikavälein, esim. päivästä yöhön, tai lyhyempinä ajanjaksoina paikallisista olosuhteista, kuten esim. säästä, kuljetusmenetelmästä, varastointitavasta jne. riippuen. Muutosten esiintymistiheydellä ei ole 7 58168 merkitystä keksinnön suorittamisessa, koska keksinnön ajatuksena on kompensoida tapahtuvat muutokset, niin että saavutetaan huokoisen aineksen mukana seuraavan nestemäärän tasaus, mihin pyritäänkin. Paitsi massateollisuudessa käytettävän kuituaineksen kosteuden tasausta voidaan keksintöä soveltaa myös muissa teollisuuksissa, joissa pidetään merkityksellisenä tasaisen kosteuden saavuttamista huokoisiin kosteutta absorboiviin aineisiin.

Keksintöä ei rajoiteta yllä esimerkkinä esitettyyn, vaan sitä voidaan muutella seuraavien patenttivaatimusten ulottuvuudessa.

Claims (11)

1. Menetelmä huokoisen aineksen (1), esim. kuituaineksen, jota pääasiassa jatkuvasti syötetään säiliöön (10), erityisesti aineksen (1) kosteuden tasaamiseksi, jolloin ainesta (1) käsitellään yhdellä tai useammalla kaasumaisella aineella (23) aineksen kostuttamiseksi tai kuivattamiseksi ja jolloin kuituainesta (1) poistetaan säiliöstä (10) pääasiassa jatkuvasti, tunnettu siitä, että säiliö (10) siihen kiinnitettyine laitteineen ja sisältöineen punnitaan jatkuvasti (20, 21) ja pidetään pääasiassa vakiopainoisena ainestasoa (27, 28) korottamalla tai laskemalla mahdollisten paino- ~ muutosten mukaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säiliö (10) sisältöineen pidetään pääasiassa vakiopai- — noisena samanaikaisesti kun aineksista ulosajettu ilma ja kaasu (26) sekä mahdollisesti muodostunut vapaa lauhde (19) johdetaan pois säiliöstä (10).

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että aines (1) syötetään ulos säiliöstä (10) tasaisella nopeudella ja että ainestasoa (27, 28) säiliössä muutetaan muuttamalla aineksen (1) sisäänsyöttönopeutta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainestasoa (27, 28) säiliössä (10) jatkuvasti tarkkaillaan ja että käsittelyainetta (23) syötetään ainekseen (1) kosteuden syöttämiseksi siihen tai poistamiseksi siitä, jolloin ainestaso saavuttaa maksimi- tai minimiarvonsa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelyaineet (23) muodostuvat höyrystä.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelyaineet (23) muodostuvat kuumasta ilmasta tai savukaasuista.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivempi syöttöaines (1) saa pitemmän viipymisajan kuin kosteampi syöttöaines.

8. Laite jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän suorittamiseksi, huokoisen aineksen (1) kuten kuituaineksen kosteuden tasaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu ainesta (1) varten säiliö (10), syötin (4) aineksen syöttämiseksi säiliöön, purkain (14) aineksen purkamiseksi säiliöstä sekä syötin (24) ja purkain (25) kaasumaisia aineita varten, tunnettu punnituselimestä (20, 21), 9 58168 joka on sovitettu jatkuvasti tunnustelemaan säiliön (10) painoa sisältöineen sekä punnituselimiin (20, 21) ja säiliön syöttimeen (4) ja purkaimeen (m) liitetystä säätimestä (21), joka on sovitettu punnituselimien (20, 21) tunteman painon perusteella säätämään syö-tintä ja purkainta suhteessa toisiinsa siten, että mainittu paino pidetään vakiona.

8 58168

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu ainestasomittarista, joka on sovitettu tarkkailemaan säiliön ainestasoa ja maksimi- tai minimiarvoilla vaikuttamaan kaasumaisten aineiden syöttimeen (24) tai purkaimeen (25) kosteuden lisäämiseksi ainekseen —' tai poistamiseksi siitä.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite »tunnettu siitä, että säiliön (10) poikkipinta on tasainen tai portaittain ^ kasvava aineksen alaspäinsuuntautuvassa kulkusuunnassa.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laite, tunnettu purkaimen (14) yhteyteen sovitetusta poisjuoksutuslaitteesta (16) vapaata nestettä esim. muodostunutta lauhdetta varten, joka pois-juoksutuslaite sisältää itsepuhdisteisen sihtilevyn. 10 581 68