NO883867L - Fremgangsmaate og innretning for fraksjonering av en fibersuspensjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og utstyr for å separere, ved hjelp av sentrifugalkraft, grove og tunge partikler fra materialet som skal graderes. Fremgangsmåten og massesorteren, en såkalt virvelrenser eller en renser for fremgangsmåten, er især velegnet for å sortere fibersuspensjoner i tremasse- og papirindustrien, for å separere,Stener, metallforurensninger o.l. fra fibersuspensjonen.

Det finnes mange såkalte hydrosyklonrensere hvor massen som skal renses føres tangentialt mot den øvre kant av den sylindriske del hvorved massen utfører en spiralbevegelse som sirkulerer nedover langs utstyrets vegg. På denne måte vil eventuelle tunge uønskede partikler somStener og metallpartikler trekkes på grunn av sentrifugalkraften til ytterkanten av utstyrets vegg og de lettere materialer vil samles mot midten av utstyret hvorfra det vanligvis tømmes via en kanal i den øvre del av utstyret som har en vesentlig mindre diameter enn selve utstyret.

Det tunge materiale som separeres fra tremassen blir tømt ved hjelp av spesielle anordninger via en tømmeåpning plassert i den nedre del av utstyret.

I noen utførelser er det tilveiebrakt et kammer som fremspringer nedenfor den koniske del av et hydrosyklonutstyr og som står i forbindelse med en kanal som kan stenges ved hjelp av en stengeinnretning. I den nedre del av kammeret er det en annen stengeventil hvis åpning gjør det mulig å tømme kammeret. Under normale forhold er den øvre stengnings innretning åpen og det separerte grove materiale strømmer inn i kammeret. Når kammeret er nesten fullt blir den øvré stengeinnretning stengt og den nedre stengeinnretning åpnet hvorved materialet som separeres samles over den øvre stengeinnretning. Når kammeret er tomt blir den nedre stengeinnretning stengt og den øvre åpnet hvorved materialet som er opp-samlet der vil falle inn i kammeret.

US-patentskrift 3 533 506 viser f.eks. meget spesielle problemer som kan oppstå i forbindelse med syklonseparatorer. Ett av problemene kan være i forbindelse med tømmingen av syklonen. Partikler som skal separeres av syklonen kan ofte ha en betydelig størrelse eller kan forøvrig lett tilstoppe tømmeåpningen. Når tømmeåpningen blir tilstoppet vil uttøm-mingen eller separeringen av materialet stoppe og det separerte materiales nivå vil raskt stige og således fylle syklonen hvorved partiklene skal separeres blir trukket vekk med den godkjente masse. Forsøk har vært utført for å hindre eller minimere denne tilstopping av syklonens tømmeende, f.eks. ved hjelp av anordninger som vist i GB-patentskrift 1 249 634 som inkluderer både en bevegelig tverrstang som strekker seg gjennom kanalen inn i en syklonkonus og skovlhjul som begge brukes for å skape bevegelse i det separerte lag av massen for å hindre at massen tilstopper tømmeåpningen i syklonen og lar massen strømme jevnt til tømmekanalen. Skovlhjulet er laget slik at det utsetter den separerte masse for en kraftkomponent som virker nedover mot tømmeåpningen, med andre ord vil skovlhjulet forsøke å pumpe det separerte materiale fra syklonen.

Hittil kjente utstyr har også ulempen med fylling av bunnen og tilstopping ved bunnen av utstyret, hvorved de separerte deler ikke lenger når bunnen men blir trukket oppover sammen med strømmen av de aksepterte massedeler. Derfor har det vært viktig i slikt utstyr å opprettholde det oppsamlede materiales nivå i den nedre del av utstyret, eller i det minste under en viss grense for å hindre den uønskede fylling av bunnen.

Dessuten karakteriseres hydrosyklonene som brukes for å gradere fibersuspensjoner i tremasse- og papirindustrien, ved at konsistensen ved behandlingen av massen er meget lav, vanligvis under 1%, som nevnt i det ovennevnte US-patentskrift. Imidlertid er det ønskelig å oppnå høyere konsistens ved fremstillingen av tremasse og cellulose, helst betydelig over 1%. slike hydrosykloner i sin nåværende form gjør prosessen mer komplisert på grunn av at alle andre kompo-nenter i forbindelse med fremstillingsprosessen kan behandle tykkere masse hvorved massen må utvannes til en konsistens under 1% før den mates til hydrosyklonen og må gjøres tykkere igjen etter separering.. Denne fremgangsmåte som ikke angår denne fremgangsmåte medfører unødvendige kostnader for utstyr' og krever behandling, pumping og sirkulering av betydelig

mengder vann.

For å eliminere eller minimere de nevnte problemer og ulemper har det blitt utviklet en fremgangsmåte og et utstyr for å gradere fibersuspensjonen i tremasse- og papirindustrien ved en konsistens som er høyere enn hva som har vært ansett for å være normalt. Ved å bruke fremgangsmåten og utstyret ifølge oppfinnelsen er det mulig effektivt å separere de tyngre urenheter fra fibersuspensjonen opptil en konsistens på 5%. Således passer utstyret fra oppfinnelsen særlig godt f.eks. som en for-sorterer for en mølle.

Fremgangsmåten for å gradere eller fjerne grovt materiale fra en fiber eller tremassesuspensjon i samsvar med oppfinnelsen, karakteriseres ved at massens rotasjonshastighet til det andre trinn, økes hvorved den aksepterte del blir skilt fra massen ved hjelp av sentrifugalkraften og returnert til massesirkulasjonen hvoretter avfallet tømmes fra systemet.

Utstyret ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at en rotor er anordnet i utstøtningskammeret for å akselerere massens rotasjonsbevegelse idet den strømmer inn i utstøt-ningskammeret og at utstøtningskammeret har en tømmekanal for den'aksepterte del som separeres fra massen.

Oppfinnelsen vil bli videre beskrevet nedenfor ved hjelp av eksempel og med henvisning til de medfølgende tegn-inger, hvor fig. 1 er et snitt av et utstyr ifølge en foretrukket utførelse tilkoplet en hydrosyklon, og fig. 2 er et forstørret og et mer detaljert riss av et utstyr ifølge en foretrukket utførelse.

En masserenser eller graderer ifølge oppfinnelsen, omfatter på fig. 1, en syklondel 1 og et uts tøtningskammer 10. Massen som skal behandles føres inn i syklondelen 1 fra tangentrørledningen 2 hvorved massen blir brakt i sirkulasjon i en spiralbevegelse langs den sylindriske vegg 3 i syklonen. Syklonens vegg forandres fra en konisk 4 form under den sylindriske vegg, hvorved massens rotasjonshastighet øker og hvor også sentrifugalkraften mot massepartiklene øker. Tunge urenheter vil separeres, mot innerflaten av det koniske hus 4 i syklonen 1 og blir trukket langs overflaten til tømmeåp-ningen 5 plassert ved bunnen av den koniske del og via tømme- åpningen til utstøtningskammeret 10. Om ønskelig kan en mel-lomliggende ventil anordnes i tømmeåpningen 5 som kan brukes til å stenge utstøtningskammeret midlertidig. Den finere del av massen vil samle seg rundt syklonens 1 akse og stige mot tømmeåpningen 6 og aksepteres på dekslet 7 for syklonen.

Delen som separeres fra massen og som mates inn i syklonen og som bæres til utstøtningskammeret 10, inkluderer både urenheter og akseptabel masse, som om mulig bør separeres fra den forkastede del. Når massefraksjonen ankommer i utstøt-ningskammeret 10 foretar en fremdeles en roterende bevegelse som hjelper til å skille, urenheter fra den akseptable masse. På grunn av at utstøtningskammerets diameter imidlertid er større enn tømmeåpningen 5 for utkastet, vil massens rotasjonshastighet i utstøtningskammeret avta vesentlig. Imidlertid er en rotor 11 anordnet i utstøtningskammeret 10 ifølge oppfinnelsen, som vil øke massens rotasjonshastighet slik at det akseptable materialet i massen vil oppsamles i den midtre del av utstøtningskammeret 10 hvorfra det kan fjernes og f.eks. føres tilbake til -pumpekammeret, til sorterens mater eller liknende, med andre ord til syklonen, langs kanalen 12. Rotoren vil således hindre at massefraksjonen fra syklonen til utstøtningskammeret stopper og hindrer at massen fyller utstøtningskammeret. På grunn av den økede sentrifugalkraft forårsaket av den økte rotasjonshastighet, vil eventuelle urenheter i massen oppsamles på veggene i utstøtningskam-meret og strømme langs veggene til bunnen av utstøtningskam-meret 10. Den forkastede del tømmes via en åpning 13 i bunnen av kammeret 10 hvis åpning har en ventil eller et lukkeelement 15 i en kanal som strekker seg fra åpningen. Således inkluderer oppfinnelsen en forbedring ved betjening av utstøtnings-kammeret i syklonrenseren, ved å returnere akseptabel fiberfraksjon fra strømmen til utstøtningskammeret, tilbake til sorterens mater og derfor medfører den også en økning av innretningens separasjonseffektivitet.

Fig. 2 viser i detalj et utstøtningskammer 10 ifølge en foretrukket utførelse med samme fundamentale elementer som i utstyret på fig. 1, nemlig en rotor 11, en returkanal 12 for akseptabel fiberfraksjon, en tømmeåpning 13 for utkastet, en kanal 14 og en ventil eller stengeelement 15. Dessuten viser fig. 2 en støtplate 16 for virvelen plassert under tømmeåpning for utkastet i den nedre del av syklonen 1, idet platen hindrer at strømmen som stiger i den midtre del av utstøtningskammeret 10, stiger tilbake inn i syklonen og hvorved primærvirvelen som kommer til utstøtningskammeret hurtig føres til veggene i utstøtningskammeret. Returkanalen 12 for den akseptable fiberfraksjon åpner seg fortrinnsvis umiddelbart nedenfor virvelens støtplate.

Når gjelder utstyret på fig. 2 er rotoren 11 vesentlig mindre enn på fig. 1. Ifølge tegningen omfatter rotoren 11 ett enkelt eller fler-bladet utstyr som dreier rundt den vertikale akse i utstøtningskammeret. Utstyret drives ved hjelp av en akse 18 som strekker seg gjennom bunnen 17 i utstøtningskammeret 10. Dessuten har denne utførelse ribber 19 anordnet på utstøtningskammerets vegger hvis formål er å øke urenhetenes turbulens idet disse dreier rundt utstøt-ningskammerets vegger og således akselerere deres fall mot bunnen av utstøtningskammeret 10 nærliggende tømmeåpningen 13. Denne oppsamling intensiveres også av bunnens 17 form i utstøtningskammeret 10 som skråner mot tømmeåpningen 13. Utstøtningskammeret 10 tømmes ved at massen som oppsamles i kammeret strømmer vegg fra tid til annen eller ved at kammerets bunn vaskes, f.eks. med vann. Denne ordning gjør det mulig å justere separasjonseffektiviteten. Det er klart at rotasjonshastigheten for rotoren påvirker separasjonshastig-heten og på den annen side påvirker den også tykkelsen i utstøtningslaget som oppsamles ved bunnen av utstøtningskam-meret. Det er videre mulig å tømme utstøtningskammeret auto-matisk f. eks. ved installering av tidsur eller ved å måle momentet for rotorakselen f.eks. ved at et visst moment sam-svarer med en viss høyde i utkastet iutstøtningskammeret. Naturligvis er også mulig å måle motorens kraftforbruk som dreier motoren hvilket vil gi nøyaktig samme resultat.

Selv om rotorens 11 blader 12 på fig. 2, er aksiale kan deres retning avvike, f.eks. på en slik måte at retningen gir massen en viss oppadgående pumpevirkning hvilket ikke bare vil få massen til å strømme til utstøtningskammeret med større hastighet, men vil også føre den akseptable frak sjon mot åpningen av tømmekanalen 12. Et annet formål med rotoren 11 er å bryte opp masseklumper som trekkes inn i utstøtningskammeret 10 hvilket gjør fraksjoneringen av massen finere og således kan en større del av det akseptable materiale som slynges mot utkastet, bli returnert til pumpekammeret og videre tilbake i sirkulasjon. Klumpene som rotoren bryter ved å utsette den separerte masse for skjærkrefter i utstøt-ningskammeret, er ikke særlig store eller bindingene som holder dem sammen er ikke meget stramme slik at energien kreves for å bryte dem er ikke sammenliknbar sammenliknet med den fordel som vinnes ved forbedret separasjon. Videre kan ribbene 19 på utstøtningskammerets 10 vegger også brukes for å bryte klumpene f.eks ved å forlenge rotorens 11 blader 20 og ribbene 19 til det samme aksiale nivå og også nærme dem til hverandre hvorved det skapes en sterk turbulens som effektivt ville bryte opp fiberklumpene. På den annen side er det også viktig å unngå for meget turbulens på grunn av at det vil forstyrre separasjonen av massepartiklene.

Selv om den mer detaljerte utførelse på fig. 2 viser et utstøtningskammer med en spesiell og oppbygging, kan ut-støtningskammeret ifølge oppfinnelsen avvike vesentlig fra ovennevnte. Avhengig av renhetsgraden i massen som strømmer inn i utstøtningskammeret, konsistensen og liknende, kan rotoren også være lik den som er vist på fig. 1 eller noe midt mellom disse to utførelser. Videre, kan ribbene i ut-støningskammerets 10 vegger være enten aksiale eller spiral-formede avhengig av om det er ønsket å drive nøytralt, føre det separerte materiale nedover eller deselerere så effektivt som mulig den separerte masses rotasjonstrøm. Som det vil fremgå fra beskrivelsen, kan oppfinnelsen fravike en del fra de ovenfor beskrevne utførelser og likevel ikke skille seg fra oppfinnelsens konsept som er vist i de medfølgende krav som alene bestemmer oppfinnelsens omfang.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fraksjonering av en fibersuspens jon hvor tremasse mates til en separator eller sorterer hvor tremassen separeres til akseptabelt materiale og grovt materiale, idet det akseptable materiale fjernes fra sorteren og det grove materiale mates til et andre trinn hvor det separeres eller fraksjoneres til to fraksjoner, KARAKTERISERT VED at rotasjonshastigheten for tremassen som mates til andre trinn økes idet den akseptable fraksjon som separeres fra tremassen, utnytter sentrifugalkraften og deretter returnerer tilbake til tremassesirkulasjonen, og at utskilt materiale fjernes fra systemet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tremassen under det andre trinn utsettes for skjærkrefter slik at alle fiberklumper i tremassen brytes opp i mindre klumper eller enkeltfibre som deretter returneres til tremas-sesirkulas jonen .

3. Fremgangsmåte ifølg.e krav 1, KARAKTERISERT VED at akseptabel tremasse tømmes ut fra det andre trinn som en kontinuerlig, ensartet strøm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tremassens konsistens ved innmating til syklonen er 0,5 5%.

5. Innretning for fraksjonering av en fibersuspensjon, med en syklonseparator (1) og et tømmekammer (10) forbundet med tømmeåpningen (13) for utsortert materiale, KARAKTERISERT VED at en roterbar rotor (11) for akselerering av tremasse-strømmens rotorhastighet inn i kammeret (10) er anordnet i kammeret og at kammeret (10) har en tømmekanal (12) for den akseptable fraksjon som separeres fra tremassen.

6. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at ribber (19) er anordnet på kammerets (10) vegg og er utformet og/eller dimensjonert slik at turbulensen for de urenheter som roterer omkring kammerets (10) vegg bremses og å akselerere nedsenkningen til kammerets (10) bunn.

7. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at rotorens (11) vinger (20) er slik rettet at det fremkommer en effekt som frembringer en lett pumpeeffekt mot den roterende tremasse, oppad fra midten.

8. Innretning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at rotoren (11) og ribbene (19) rager mot samme aksiale sone i kammeret (10), idet turbulensen som frembringes av de to elementer, bryter effektivt alle fiberklumper i tremassen.

9. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at rotoren (11) forløper nær kammerets (10) vegg.