NO174636B - Apparat for oppdeling av en suspensjon av en fiberholdig cellulosemasse i to eller flere deler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat av den art som er angitt i krav l's ingress, for oppdeling av en suspensjon av fiberholdig cellulosemasse i to eller flere deler i et lukket hus forsynt med innløp og utløp, hvilket apparat har et med utspring forsynt rotororgan, som innbefatter en første rotordel som omsluttes av et silorgan, idet den første rotordel og silorganet i deres aksielle utstrekning danner en silsone og er anordnet for å samvirke med hverandre under den første rotordels rotasjon for siling av suspensjonen i fluidisert tilstand.

For å kunne underkaste en fiberholdig cellulosemasse med midlere konsentrasjon, dvs. i området 6-15 %, en silopera-sjon, må en silanordning anvendes som danner pulser og skyvkrefter i massen slik at denne fluidiseres, dvs. går over i en lettflytende form, og at fibrene derved kan bevege seg i forhold til hverandre. På denne måte blir det ved siling mulig å fremstille en delstrøm av finere fiber-materiale (accept) og en delstrøm av grovere materiale

(rejekt). Et silapparat som bygger på det nevnte prinsipp er beskrevet i SE 8501030-4 (tilsvarende amerikansk patentsøk-nad nr. 836123). Et beslektet apparat er vist i norsk patent nr. 48287.

Et problem med de kjente apparater er at den innførte masse (injektet) kan fortykkes i den første del av silsonen, trolig på grunn av at suspensjonen ennå ikke har rukket å bli fluidisert i denne del samtidig som det skjer en økende ansamling av fiberknipper. Silorganet i form av en silkurv vil på grunn av fortykningen utsettes for presskrefter og økte dreiningsmomenter fra rotoren under dens rotasjon, hvilket foruten å øke effektbehovet kan føre til at sil-kurven deformeres. Samtidig nedsettes apparatets kapasitet og effektivitet.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å eliminere ovenfor nevnte problem og tilveiebringe et apparat som gjør det mulig å innføre suspensjonen i silsonen i en tilstand som er direkte tilpasset for umiddelbar siling, slik at ingen fortykning som følge av høy awanning inntreffer ved den innledende del av silsonen. Samtidig nedsettes effektbehovet i betydelig grad og kapasiteten og effek-tiviteten kan opprettholdes på en ønsket måte og til og med forbedres.

Denne hensikt med oppfinnelsen oppnås ved at rotororganet innbefatter en andre rotordel, som er anordnet umiddelbart til den første rotordel, at et ugjennomtrengelig stabilt veggorgan er anordnet til å omslutte den andre rotordel, at den andre rotordel og veggorganet i deres aksielle utstrekning danner en forbehandlingssone som er anordnet umiddelbart oppstrøms for silsonen og er anordnet for å samvirke med hverandre under den andre rotordelens rotasjon, og at den andre rotordel har utspring, som under rotordelens rotasjon berøringsfritt løper langsetter veggorganets innvendige sylindriske flater, slik at suspensjonen forbehandles og overføres til en fluidisert tilstand, som er tilpasset for siling i den umiddelbart etterfølgende silsone. Apparatet er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakterisrende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-16.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger, hvor

figur 1 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom et apparat ifølge en foretrukken utførelsesform,

figurene 2 og 3 viser deler av et veggorgan ved apparatet ifølge figur 1, vist henholdsvis sett fra innsiden og i tverrsnitt.

Figurene 4 og 5 viser deler av et veggorgan sett henholdsvis fra innsiden og i tverrsnitt ifølge en andre utførelsesform. Figurene 6 og 7 viser deler av et veggorgan sett henholdsvis fra innsiden og i tverrsnitt ifølge en tredje utførel-sesf orm. Figur 8 viser et tverrsnitt av deler av et veggorgan i henhold til en fjerde utførelsesform.

Under henvisning til figur 1 vises det skjematisk deler av et silapparat som innbefatter et hus med et sylindrisk legeme 1 og to endegavler 2, 3, av hvilke den ene er forsynt med et aksielt innløp 4 for suspensjonen (injekt) som skal siles. Huset er i nærheten av den andre gavl 3 forsynt med utløp 5 for det gjenværende materiale (rejektet) etter siling. Endegavlene 2, 3 er montert til legemet 1 ved hjelp av passende ikke viste flenser.

Et silorgan 6 er anordnet i huset, hvilket silorgan i den viste utførelsesform består av en sylindrisk silplate som er forsynt med passende silåpninger 7 i form av hull eller slisser for avsiling av en finere fraksjon, det såkalte accept, fra massen. Silplaten 6 omgis av et ringformet acceptkammer 8 for mottagning av det avsilte accept, idet huslegemet 1 er forsynt med et acceptutløp 9, som kom-muniserer med acceptkammeret 8 for å føre acceptet videre i prosesslinjen.

Apparatet innbefatter et rotororgan 19, som bæres av en horisontal roterbar aksel 11, som er ført gjennom endegavlen 3 som vender mot innløpet 4. Akselen 11 drives av en motor 12 og er lagret i en lagerenhet 13 med passende tetningsorgan ved endegavlen 3 for nødvendig tetning mellom huset og akselen 11.

Rotororganet 10 innbefatter en første rotordel 14, som omsluttes av silplaten 6 og utstrekker seg konsentrisk i forhold til dette. Ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter rotororganet 10 dessuten en andre rotordel 15, som strekker seg fra den første rotordelen 14 i retning mot et injektkaitraier 3 0 ved innløpet 4. Apparatet innbefatter således i henhold til foreliggende oppfinnelse et urørlig, stabilt vannugjennomtrengelig veggorgan 16, som omslutter den andre rotordel 15,som således utstrekker seg konsentrisk i forhold til denne. Det tette veggorgan 16 har en innvendig sylindrisk flate 17, som i utførelsesformen ifølge figur 1 har samme diameter som silplatens 6 innvendige flate 18.

Ved den viste utførelsesform er veggorganet 16 utformet som en platesylinder som er fast forbundet med den sylindriske silplaten 6 og som danner en konstruksjonsenhet med denne, dvs. at silplaten 6 og platesylinderen 16 kan være fremstilt av ett og det samme plateemne.

Veggorganet 16 er fast montert i huset ved endegavlen 2 og står således derved innvendig i direkte kommunikasjon med injektkammeret 30 ved innløpet 4.

Rotororganet innbefatter også en tredje rotordel 19 som strekker seg innen området rejektutløpet 5 til i nærheten av endegavlen 3.

For den viste foretrukne utførelsesform er rotororganet utformet som en eneste langstrakt rotor, hvor de tre nevnte rotordeler går over ihverandre uten synlige grenser. Den langstrakte rotor 10 innbefatter et aksielt sentralt legeme 20 som har mindre diameter eller tverrsnittsdimensjon enn veggorganets 16 og silorganets 6 diameter, slik at det mellom det sentrale legeme 20 og veggorganet 16 henholdsvis silorganet 6 dannes et ringformet rom 21 henholdsvis 22 for den innmatede suspensjon. Rotoren 10 innbefatter videre et flertall utspring 23, som er fast montert ved eller utdannet hos det sentrale legeme 20 og strekker seg langs og radielt ut fra denne for under rotorens rotasjon berøringsfritt å passere langs veggorganets 16 og silorganets 6 indre sylindriske flater 17, 18 og således på passende liten avstand fra disse. Utspringet 23 kan utgjøres av ribber, blader eller som vist i figur 1 som vinger. I henhold til utførelsesformen ifølge figur 1 anvendes fire vinger som hovedsakelig utstrekker seg aksielt. Antall vinger eller andre utspring 23 kan variere avhengig av apparatets kapasitet, suspensjonenes silingsegenskaper, etc.. Alternativ kan vingene være skråttstilt på passende måte slik at de utstrekker seg skruelinjeformet langs det sentrale legeme. De innrettes således fortrinnsvis slik at de gir en gunstig matningseffekt på suspensjonen. Den tredje rotordel 19 kan ha vinger eller lignende med større radiell utstrekning enn hva som er vist i figur 1 for å oppnå en øket utmatningseffekt på rejektet, idet legemet 1 er utvidet radielt i tilsvarende grad i forhold til gavlen 3 for å gi plass til slike vinger med større radiell utstrekning.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er veggorganet 16 ved dets innvendige flate 17 forsynt med et antall forsenkninger med forutbestemte dimensjoner og fordelt på forutbestemt område i omkretsretningen. Forsenkningene har form av relativt korte, smale spor 24, som ifølge utførte forsøk kan ha en lengde på 30-40 mm, en bredde på 3-5 mm og en dypde på 0,5-1 mm, og hvor de kan være anordnet i ét antall sirkelbaner og aksielt innrettet med en avstand mellom to parallelle spor 24 på 20-50 mm og med en avstand mellom to rader av spor 24 på 10-30 mm. Ifølge den i figurene 2 og 3 viste utførelsesform av veggorganet har sporene 24 en begrenset lengdeutstrekning.

En forbehandlingssone 25 dannes innen den aksielle utstrekning av veggorganet 16, den andre rotordel 15 og det mellom disse avgrensete rom 21, som står i direkte forbindelse med injektkammeret 30 og det nedstrøms liggende rom 22. På samme måte dannes en silsone 26 innen den aksielle utstrekning av silorganent 6, den første rotordel 14 og rommet 22 avgrenset mellom disse, hvilket rom 22 står i direkte forbindelse med forbehandlingssonens 25 rom 21 og med utløpet 5 via et

tilsvarende ringformet rom 27 ved den tredje rotordel 19. I den nevnte forbehandlingssone 25 blir den innmatete suspen-

sjon overført og tilpasset til en tilstand som er optimal eller i det vesentlige optimal for at suspensjonen kan siles uten noen alvorlige fortykninger med derav følgende gjentetning av silåpningene 7, når suspensjonen når silsonen 26. Rotorens 10 turtall velges således så høyt at den for siling innmatede suspensjon fluidiseres ved rotorvingenes 23 raske bevegelse gjennom suspensjonen slik at turbulenser, pulseringer og skyvkrefter dannes i suspensjonen, når vingene med høy periferihastighet passerer langs veggorganets 16 innvendige flate 17 og silorganets innvendige flate 18. Denne effekt med turbulenser, pulseringer og skyvkrefter forsterkes ytterligere i forbehandlingssonen 25 ved de ujevnheter som finnes på veggorganets 16 innvendige flate 17, som ved den i figurene 2 og 3 viste utførelse dannes av et stort antall korte spor 24. Denne kraftige behandling innebærer også en gunstig minskning av flisinn-holdet i og med at inngående fiberknipper oppdeles på en effektiv måte, hvilket bidrar til dannelsen av en enhetlig fluidisert suspensjon. Fluidiseringen innebærer at suspensjonen går over i en enhetlig lettflytende form hvor fibrene ikke bindes til hverandre av noen sammenholdende krefter, men kan bevege seg fritt i forhold til hverandre. Ved at suspensjonen i forbehandlingssonen 25 tilpasses for siling, dvs. at fiberknippene oppløses og suspensjonen samtidig overføres til en fluidisert tilstand, i hvilken suspensjonen foreligger når den deretter når silsonen 26, og hvor også den fluidiserte tilstand opprettholdes i silsonen, så nedsettes awanningen av suspensjonen til et minimum, fordi fibrene oppfører seg som væske og deretter kan passere gjennom silåpningene 7 samtidig med væsken. Det oppstår ingen fortykning av suspensjonen ved begynnelsen av silsonen 26 og risikoen for at silorganet 6 skal utsettes for skadelige presskrefter og vridningskrefter fra rotorvingene 23 med derav følgende deformasjoner av silorganet er derved unngått. De forbedrete driftsforhold innebærer også en vesentlig minskning av effektbehovet.

Ifølge en annen utførelsesform av veggorganet er forsenkningene utført som kontinuerlig spor 28, slik som vist i figurene 4 og 5. Sporene 28 utstrekker seg mellom veggorganets 16 ender og er åpne ved den ende som vender mot injektkammeret 30. Derved oppnås en aksiell tilbakestrømning av suspensjonen gjennom sporene 28 til injektkammeret 30, hvilken tilbakestrømning kan ytterligere forbedre effekten for å forhindre igjensetning av silorganets 6 silåpninger 7. Sporene 28 kan også være åpne ved den ende som vender mot silorganet 6 ved å utføre veggorganet 16 med en mindre innvendig diameter enn silorganets 6 innvendige diameter. Forskjellen i diameter og dypden av sporene 28 kan således være tilpasset til hverandre slik at sporenes 28 bunnflater ligger på linje eller i plan med silorganets 6 innvendige flate 18. Den radielle utstrekning av vingene 23 eller andre utspring på den andre rotordelen 15 kan derved minskes i tilsvarende grad.

For begge utførelsesformer ifølge figurene 2 og 3 henholdsvis figurene 4 og 5 kan forsenkningene 24, 28 anordnes med en liten vinkel i forhold til den viste aksielle retning. Et område mellom to forsenkninger kan i og for seg betraktes som en opphøyning selv om det ligger i det samme plan som veggorganets innvendige flate 17. Alternativt kan ved siden av forsenkninger anordnes særskilte opphøyninger, eksempelvis mellom to nærliggende forsenkninger.

I figurene 6 og 7 vises en tredje alternativ utførelsesform av et veggorgan 16, som på den innvendige flate 17 utviser et antall forhøyninger i form av relativt korte, smale åser eller ribber 29, som kan ha de samme dimensjoner som sporene 24 ifølge figurene 2 og 3. Alternativt kan ribbene 29 strekke seg kontinuerlig mellom veggorganets ender på samme måte som de kontinuerlige spor 28 ifølge figurene 4 og 5.

I figur 8 vises en ytterligere utførelsesform av veggorganet 16, som innbefatter et stabilt ytre sylinderformet støtte-element 31 og en i denne anordnet hylse 32, hvis innside danner veggorganets innvendige flate 17 og som kan være forsynt med forsenkninger og/eller forhøyninger som ovenfor beskrevet. Den viste hylse 32 utviser gjennomgående åpninger 33, som når hylsen 32 er plasert inni og i nær overflatekon-takt med støtteelementet 31 stenges av dette og derved dannes tilsvarende forsenkninger i veggorganet 16, hvilke forsenkninger ifølge oppfinnelsen ikke er gjennomgående. Ved slitasje på veggorganet behøver kun hylsen 32 byttes ut i stedet for hele veggorganet (og eventuelt silorganet) om disse utgjør en enhet. Da veggorganets støtteelement og silorganet utgjør en enhet, eksempelvis er fremstilt av ett og samme plateemne, blir således den av hylsen 32 dannete innvendige diameter hos veggorganet 16 noe mindre enn siloganets 6 innvendige diameter tilsvarende den dobbelte veggtykkelse av hylsen 32. Alternativt kan hylsens 32 og silorganets 6 innvendige diametre være like store, idet veggorganets 16 støtteelement 31, mot hvilket hylsen 32 skal ligge i nær flatekontakt, forstørres eller tilpasses i tilsvarende grad.

Ved det i figur 1 viste apparat oppdeles massen i to deler. Det er naturligvis mulig å oppdele den i flere deler om dette er ønskelig. Ved en slik utførelse kan silorganet bestå av to etter hverandre anordnete silplater med silåpninger med forskjellige størrelser for erholdelse av to forskjellige akseptmasser som oppsamles i hvert sitt akseptkammer som omgir de respektive silplater.

I utførelsesformen vist i figur 1 er rotororganet opplagret i husets ene ende. Alternativt kan rotororganet være opplagret i begge ender av huset, eksempelvis med en gjennomgående aksel, idet innløpet for injektet kan være anordnet ved siden av huset, f.eks. med radiell innretning.

Ifølge en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen er de to rotordelene adskilte, dvs. rotororganet består av en første rotor, som er anordnet i en silsone og en andre rotor som er anordnet i en forbehandlingssone, idet rotorene er lagret ved hver sin ende av huset og drives av hver sin motor. På denne måte er det mulig å drive rotorene med forskjellige hastigheter, hvis dette er ønskelig.

Turtallet på rotororganene velges slik at dens vinger får en periferihastighet som er tilstrekkelig for å oppnå den nevnte fluidiserte tilstand. Normalt ligger en slik periferihastighet ved ca. 20-25 m/sek. for en masse med middels konsentrasjon.

Claims (16)

1. Apparat for oppdeling av en suspensjon av en fiberholdig cellulosemasse i to eller flere deler i et hus (1) forsynt med innløp (4) og utløp (5,9), hvilket apparat har et med utspring (23) forsynt rotororgan (10) som innbefatter en første rotordel (14) som omsluttes av et silorgan (6), idet den første rotordel (14) og silorganet (6) i deres aksielle utstrekning danner en silsone (26) og er anordnet for å samvirke med hverandre under den første rotordels (14) rotasjon for siling av suspensjonen i en fluidisert tilstand, og hvor rotororganet (10) innbefatter en andre rotordel (15) som er anordnet umiddelbart inntil den første rotordel (14), at et væskeugjennomtrengelig stabilt veggorgan (16) er anordnet for å omslutte den andre rotordel (15), slik at den andre rotordel (15) og veggorganet (16) i deres aksielle utstrekning danner en forbehandlingssone (25) umiddelbart oppstrøms for silsonen (26) og er anordnet for å samvirke under den andre rotordelens (15) rotasjon, idet den andre rotordel (15) har utspring (23) som under rotordelens (15) rotasjon berøringsfritt løper langs veggorganets (16) innvendige sylindriske flate (17), slik at suspensjonen forbehandles og overføres til en fluidisert tilstand, som er tilpasset for siling i den umiddelbart etterfølgende silsone (26) , karakterisert ved at veggorganet (16) på sin indre flate (17) utviser et antall forsenkninger (24;

28) og/eller opphøyninger (29).

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at forsenkningene har form av aksielle eller skråttstilte korte spor (24), som er anordnet i rekker rundt veggorganets (16) indre flate (17).

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at hvert spor (24) har en lengde i området 30-40 mm, en bredde i området 3-5 mm og en dypde i området 0,5-1 mm, og at avstanden mellom to spor (24) i en rekke er i området 20-50 mm, og avstanden mellom to sporrekker er i området 20-50 mm.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at forsenkningene har form av aksielle eller skråttstilte kontinuerlige spor (28) som utstrekker seg mellom veggorganets (16) ender.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at forhøyningene har form av aksielle eller skråttstilte ribber (29) eller lignende, som er anordnet i rekker rundt veggorganets (16) innvendige flate (17).

6. Apparat ifølge hvilke som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at forbehandlingssonens (25) lengde utgjør 20 - 100 %, fortrinnsvis 30 - 50 %, av silsonens (26) lengde.

7. Apparat ifølge hvilke som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at den andre rotordelens (15) utspring (23) utgjøres av vinger med aksiell eller skråttstilt utstrekning.

8. Apparat ifølge hvilke som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at rotororganet har form av en i ett stykke utført langstrakt rotor (10) der den første rotordel (14) og den andre rotordel (15) går over i hverandre for å drives av en felles aksel (11), og hvor rotoren (10) har utspring (23) som utstrekker seg innenfor de to nevnte rotordeler (14, 15).

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at rotorens (10) utspring (23) utgjøres av vinger med aksiell eller skråttstilt utstrekning.

10. Apparat ifølge hvilke som helst av kravene 1-9, karakterisert ved at silorganet (6) og veggorganet (16) er fast forbundet med hverandre og utformet som en sylinderenhet som fortrinnsvis er fremstilt av ett og samme plateemne.

11. Apparat ifølge hvilke som helst av kravene 1-9, karakterisert ved at veggorganet (16) innbefatter et ytre sylinderformet støtteelement (31) og en deri anordnet hylse (32), som i omkretsretningen ligger an mot støtteelementet (31) og som danner veggorganets innvendige flate (17).

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at hylsen (32) er utbyttbart anordnet i støtteelementet (31).

13. Apparat ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at hylsen (32) har gjennomgående åpninger (33) anordnet slik at når hylsen (32) er plassert i støtteelementet (31) vil åpningene (33) lukkes av dette og danne veggorganets nevnte forsenkninger.

14. Apparat ifølge hvilke som helst av kravene 11 - 13, karakterisert ved at silorganet (6) og veggorganets (16) støtteelement (31) er fast forbundet med hverandre eller utformet som en sylinderenhet.

15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at støtteelementet (31) og silorganet (6) er fremstilt av ett og samme plateemne og utviser derved den samme innvendige diameter.

16. Anvendelse av apparatet ifølge hvilket som helst av kravene 1-15 for oppdeling av en cellulosemasse med en konsentrasjon i middel konsentrasjonsområde i to eller flere fraksjoner.