FI81621B - Inloppslaoda och ett saett att breda ut massa till en bana. - Google Patents

Description

1 81621

Perälaatikko ja tapa levittää sakeaa massaa rainaksi-Inloppsläda och ett sätt att breda ut massa tili en bana 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on perälaatikko, johon kuuluu painekammio, jonka yksi seinämä muodostaa useita rinnakkaisia virtausaukkoja, jotka avautuvat kammioon, jonka kautta massa syötetään rainanmuodostuslaitteelle. Keksinnön kohteena on myös tapa levittää sakeaa massaa 10 rainaksi.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada perälaatikko ja tapa levittää massa rainaksi, joka soveltuu käytettäväksi 6-15 %, erityisesti 8-12 % massalle.

15

Sakeamassarainauksen ongelmana on ollut kuinka saada tiheä ja vahva kuituverkko hajotetuksi siten, että verkosto hajoaa kuiduiksi ja erillisistä kuiduista voidaan muodostaa tasainen raina. Massan fluidisointi eli massan saattaminen 20 voimakkaaseen turbulensiin, jossa kuituverkosto löystyy, on eräs ratkaisu tähän ongelmaan. Kuitenkin 6-15 %:sen massan fluidisoiminen vaatii tehoa yli sata kertaa enemmän kuin laimean, noin 1 % massan fluidisoiminen. Jos samanaikaisesti joudutaan fluidisoimaan suuria tilavuusmääriä, 25 menetetään se etu, joka saadaan veden käytön vähentämisestä siirryttäessä 1 %:sesta 10 %:seen massaan. Tällöin sakean massan käytöllä ei ole käytännön merkitystä. Sakeamassaperä-laatikko on siis toteutettava siten, että fluidisointi kohdistetaan vain pieneen tllavuusvirtaan ja tällöinkin 30 juuri oikeassa ja tarpeellisessa kohdassa. Keksinnön mukainen perälaatikko ja tapa levittää sakeaa massaa rainaksi täyttää edellä mainitut vaatimukset.

Nykyisin käytetään yleisesti rainanmuodostustapaa, jossa 35 perälaatikosta annostellaan massaa kapean, koko koneen leveyden yli ulottuvan raon läpi suihkuna muodostusviiralle tai muodostusviirojen väliin. Tyydyttävän rainan aikaansaamiseksi on massasuihkun oltava paksuudeltaan ja suunnaltaan 2 81 621 tasainen sekä homogeeninen. Sakeuden ollessa alhainen, noin 1 %:iin saakka, tämä ei aiheuta ongelmia, mutta sakeuden ollessa korkeampi, jolloin kuidut pyrkivät flok-kaantumaan, on tilanne toinen.

5

Sakean massan levittäminen tasaiseksi rainaksi on erittäin vaikeaa, koska esim. 10 %:n sakeusalueella oleva massa on niin kiinteää, että siitä voi muotoilla "lumipallon". Massaseoksen sisältämien sidosten lukumäärä on suoraan 10 verrannollinen massan sakeuteen. Sidosten irrottamiseen tarvittava leikkausjännitys t kasvaa seuraavan yhtälön (Gullichsen & Härkönen, Tappi Pulping Conference, 1980) mukaisesti: 15 τ = kCa , missä k Ja a ovat kullekin massalaadulle ominaisia vakioita.

Tietyissä olosuhteissa sakea massa voidaan hetkellisesti saattaa virtausominaisuuksiltaan veden kaltaiseksi. Tätä 20 ilmiötä kutsutaan fluidisoinniksi.

Fluidisoinnissa massaan tuodaan energiaa kuitujen välisten sidosten irrottamiseksi. Tarvittava energia on verrannollinen massan sakeuteen ja kuitujen välisten sidosten lukumää-25 rään.

Sakea massa flokkaantuu ja tukkii herkästi virtauskanavan virratessaan kapenevan kartion muotoisissa rakenteissa. Kapenevissa kartioissa sakean massan kuidut pakkaantuvat 30 tiheästi, jolloin virtaus helposti estyy ja virtauskanava tukkeutuu. Suotautuminen on seuraus "virtausviivojen" tiivistymisestä ilman turbulenssia. Tässä suhteessa sakea massa erottuu virtausominaisuuksiltaan vedestä ja laimeista massoista. Vedelle ja laimeille massoille kapenevan kartion 35 aiheuttama virtaushäviö on vähäinen verrattuna poikkipinta-alojen suurten muutosten aiheuttamiin häviöihin.

3 81621

Suomalaisesta patentista 51116 on tunnettua, että jos sakea massa saatetaan alttiiksi suurille leikkausvoimille, voidaan aikaansaada kuitujen tasainen jakaantuminen yli koko koneen leveyden.

5

Suomalaisesta patenttihakemuksesta 1284/73 on tunnettu laite, jossa kuitususpensio, jonka sakeus on suuri, jaetaan useisiin rinnakkaisiin kanaviin ja ruiskutetaan suurella nopeudella kammioon, jossa virtauksen suunta äkillisesti 10 muutetaan.

Ruotsalaisesta kuulutusjulkaisusta 7807097-6 on tunnettu menetelmä ja laite rainan muodostamiseksi kuitususpensiosta, erityisesti korkeasakeuksisista paperimassasuspensioista, 15 joissa suspensio saatetaan virtaamaan rinnakkaisina suihkuina tangentiaalisesti sekoituskammioon, jolla on pyörimistä edistävä poikkileikkaus ja josta suspensio poistuu 90-180o suunnanmuutoksen jälkeen.

20 Yllä mainitut laitteet, joissa kuitususpensio virrattuaan kammion läpi johdetaan muodostusviIralle ulosvirtauskanavan kautta, jossa koossapysyvä kuituverkosto muodostuu, ovat käyttökelpoisia korkeintaan 6 %:n massalle.

25 Ennestään tunnettuja ovat rakenteet, joissa perälaatikon sisällä on koneen poikkisuuntainen, pyörivä elin. Näissä rakenteissa ei fluidisoida sakeaa massaa, vaan rikotaan flokkeja laimeassa massassa tai lisätään turbulenssia siihen. Sakeilla massoilla reikätelat menevät helposti 30 tukkoon ja vaikeuttavat siten rainanmuodostusta. Esimerkkeinä tällaisista rakenteista viitataan alla mainittuihin patenttijulkaisuihin.

DE-kuulutusjulkaisussa 1.058.355 esitetään laitteisto, jonka 35 avulla osa paperimassan sisältämistä vesimolekyyleistä syrjäytetään paineilman ja pyörivän sekoittajan avulla. Sekoittajan pyörimisnopeuden on oltava niin matala, ettei faasien erkanemista tapahdu. Fluidisoimisen vaatimat suuret 4 81621 pyörimisnopeudet olisivat haitallisia kuulutusjulkaisussa kuvatun laitteen toiminnan kannalta, koska ne voisivat erottaa paineilman muusta massasta, jolloin paineilman lisäyksestä ei olisi saatu mitään etuja.

5 DE-hakemusjulkaisussa 2.239.080 esitetään paperikoneen perälaatikko, jonka sisällä on ympyränmuotoinen, kapea kanava. Kanavan keskustan muodostaa koneen poikki suuntainen, liikuteltava tela. Julkaisun mukaan turbulentti tila voidaan 10 saada aikaan syöttämällä massaa kapeaan rengasmaiseen kanavaan, jossa se jakaantuu kahteen osaan niin, että massa virtaa kahdelta taholta huulikanavaan.

DE-kuulutusjulkaisussa 1.294.177 esitetään perälaatikko, 15 jonka sisällä on koneen poikittaissuuntainen, kiinteä reikätela huuliaukon edessä. Massa syötetään reikätelan sisällä olevaan kanavaan, josta se jaetaan huuliaukkoon. Reikätelan sisällä on pyörivä, kartiomaisesti laajeneva akseli, jonka avulla tasataan virtausta ulos perälaatikosta. 20 Reikätela suodattaa flokkaantumattomat kuidut huulelle. Kartiomaisesti laajeneva akseli supistaa virtauskanavaa kartiomaisesti. Kartiomaisesti kapenevat rakenteet eivät sovellu 6 - 15 % sakealle massalle. Lisäksi reikätelan reiät tukkeutuvat herkästi tällä sakeusalueella.

25

Ennestään tunnettu on myös FI-hakemuksessa 843463 esitetty laite, jossa pitkänomaisen aukon eteen on sijoitettu koneen poikkisuuntainen, kartiomaisesti laajeneva akseli, jossa on syöttöruuvi. Ruuvin sydän ja ruuvin perän vaippaseinämä 30 rajoittavat väliinsä tilan, jolla on rengasmainen poikki-leikkausala, joka pienenee jatkuvasti ruuvin syöttöruuvissa. Tässä keksinnössä ei ole kyse fluidisoinnista tai edes £lokkien rikkomisesta, vaan kyseessä on syöttöruuviyksikkö, jonka avulla jopa 9-12 %:sta massaa pusketaan ulos 35 pitkänomaisesta aukosta. Muodostuva raina ei siis ole laadultaan tasainen tai kontrolloitu. Tasaisen ja kontrolloidun radan syntymisen perusedellytyksenä on, että kuitu-verkosto hajotetaan ja kuidut pääsevät muodostamaan uuden li 5 81 621 verkoston muodostuvassa radassa ja että muodostunut rata voi virrata eteenpäin. Kartiomalsesti kapeneva virtaus-kanavaa ei voida käyttää sakean massan virtauksessa.

5 US-patentissa 3,563,853 esitetään tapa levittää perälaatik-koon tuleva virtaus rainan levyiseksi virtaukseksi. Keksinnön tarkoituksena on pyörivien elinten ja kanavan tilavuus-muutosten avulla saada aikaan tasainen, leveä ja rauhallinen virtaus. Pyörivät elimet ovat koneen poikkisuuntaisia. 10 Elimillä ei fluidisoida massaa.

US-patenteissa 3.119,734 ja 3,255,074 on perälaatikon sisällä koneen poikkisuuntainen pyörivä elin. US-patentissa 3,119,734 pyörivä elin on tela, jonka kehälle on kiinnitetty 15 akselin keskiöön nähden vinosti ohuita, hammastettuja levyjä. Rakenteen tarkoituksena on kontrolloida tulovirtaus-ta ja jakaa massa tasaisesti. Massa virtaa huulelle kar-tiomaisesti kapenevaa kanavaa pitkin. US-patentissa 3,255,074 esitetyn keksinnön tarkoituksena on minimoida 20 flokkaantuminen. Tämän patentin esittämä laite, kuten edellisenkin, on tarkoitettu vaihtoehdoksi reikätelalle ja laimeille massoille.

Johan Gullichsen on esittänyt (Tappi Pulping Conference, 25 1980) periaatekuvan n. 10 %:n sakeudessa toimivasta perälaa- tikosta. Perälaatikon sisällä on suuri koneensuuntainen tela, jonka tarkoituksena on fluidisoida telan ja perälaatikon muodostama virtauskanavassa oleva massa ennen kuin se syötetään ulos perälaatikosta kapean raon kautta viiralle 30 tai kahden viiran väliin. Sakea massa muodostaa vahvan ja yhtenäisen kuituverkon. Tämän kuituverkon rikkomiseen tarvitaan huomattavasti suurempi teho kuin laimeassa massassa olevien kuituflokkien hajottamiseen, joten suuri tela, joka pyörimisnopeudellaan joutuu fluidisoimaan suuren 35 tilavuusmäärän massaa ennen huulikanavaa, vie tehoa niin paljon, ettei tällainen ratkaisu ole toteutettavissa käytännössä.

6 81 621

Ennestään tunnettuja ovat myös rakenteet, joissa perälaati-kon sisällä on värähtelevä deflokkulaattori. Tällaisia on esitetty mm. patenttijulkaisuissa US 3,562,108 ja CA 1 173 681. Perälaatikossa värähtelevä elin pystyy hajotta-5 maan flokkeja laimeassa massassa, mutta aiheuttaa haitallisia pulsseja. Värähtelevä deflokkulaattori ei pysty siirtämään riittävästi fluidisointienergiaa massarataan aiheuttamatta ylisuuria pulsseja.

10 Keksinnön mukaiselle laitteelle, jossa on useita virtausauk-koja, jotka avautuvat kammioon, jonka kautta massa syötetään rainanmuodostuslaitteelle, on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kunkin aukon läheisyyteen on sovitettu juuri siitä aukosta purkautuvaa massaa fluidisoiva oma pyörivä 15 fluidisointielin.

Keksinnön mukaiselle tavalle levittää sakeaa massaa rainak-si, jossa massa saatetaan virtaamaan rinnakkaisina mas-sasuihkuina, on puolestaan tunnusomaista se, että kukin 20 massasuihku saatetaan kunkin massasuihkun nuodostamista varten erikseeen järjestetyn pyörivän roottorin vaikutuksen alaiseksi niin, että massa fluidisoituu.

Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisiin 25 piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista perälaatikkoa pystyleikkauksessa, kuvio 2 esittää kuviosta 1 viivaa A-A pitkin otettua leikkausta suurempaan mittakaavaan piirrettynä, 30 kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaisen rakenteen vaihtoehtoista muotoa, kuvio 4 esittää kuvion 1 kohdan B vaihtoehtoista muotoa suurempaan mittakaavaan piirrettynä ja kuvio 5 esittää erästä toista keksinnön suoritusmuotoa.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä suoritusmuodossa perälaatikko käsittää painekammion 1, johon syötetään massaa ja jossa ylläpidetään haluttu paine sinänsä tunnetulla, ei lähemmin 35 7 81 621 esitetyllä tavalla. Painekammiossa on mahdollisesti pyörivä tai liikkuva elin, jolla massa pidetään liikkeessä kammiossa ja tasataan sen virtausta, koska sakean massan sisäinen kitka on niin suuri, ettei se valu helposti. Painekammion 5 alaosassa olevassa koneen poikkisuunnassa kulkevassa pystyseinämässä 2 on useita aukkoja 3 vaakarivissä. Paine-kammion alaosaan on ruuveilla kiinnitetty poikkisuuntainen törmäyseste 4, jonka asema vaakatasossa on säädettävissä. Painekammion alle on sovitettu rainanmuodostuslaite, johon 10 kuuluu imutela 5, jonka ympäri muodostuspintana toimiva viira 7 kulkee. Muuttamalla painekammion asentoa pystytasos-sa voidaan törmäysesteen alareunan ja viiran välinen rako 16 säätää rainanmuodostuksen kannalta sopivaksi. Seinämään 2 on kiinnitetty tiiviste 6, joka sulkee seinämän 2 alareu-15 nan ja viiran 7 välisen raon. Törmäysesteeseen on kääntyväs-ti kiinnitetty ohjainlevy 8.

Painekammioon on sovitettu useita pyörivällä roottorilla 9 varustettuja fluidisaattoreita, jotka on sijoitettu siten, 20 että kunkin aukon edessä on fluidisointiroottori. Roottori on kiinnitetty painekammion takaseinämän 11 läpi menevään akseliin 12, jota moottori 13 pyörittää. Roottoreiden asentoa aukkoihin 3 nähden voidaan säätää siirtämällä fluidisaattoreita aukkoja kohti tai niistä poispäin.

25

Painekammioon syötetty massa fluidisoituu siivillä tai muilla ulkonemilla varustettujen fluidisointiroottoreiden avulla aukkojen edessä ja virtaa paine-eron aiheuttaman suuren virtausnopeuden johdosta aukkojen läpi fluidisoi-30 tuneena. Massa purkautuu aukoista suurella nopeudella suihkuina seinämän 2 ja törmäysesteen 4 väliseen kammioon 14. Suihkut törmäävät törmäysesteen vastepintaan 15, jolloin niiden suunta jyrkästi muuttuu ja muodostunut pyörteinen virtaus jakaa kuidut tasaiseksi rainaksi telan 5 yli 35 kulkevan viiran 7 päälle. Massa viedään kammiosta 14 välittömästi viiralle seinämän 2 ja törmäysesteen 4 väliinsä rajoittavan viiraa kohti suunnatun aukon 17 kautta niin, etteivät kuidut pääse flokkautumaan ennen kuin raina β 81621 muodostuu viiralle. Rainan paksuutta voidaan säätää muuttamalla törmäysesteen alareunan ja viiran välistä rakoa 16. Ohjainlevy 8 pidetään sen liikettä viiraa vastaan rajoittavan asetustangon 18 ja viiralle muodostunutta rainaa 5 puristavan jousen avulla pääasiallisesti viiran suuntaisena. Suihkun ja törmäysesteen välistä kulmaa voidaan muuttaa seinämää 4 kallistamalla suihkun leveyden säätämiseksi.

Kuviossa 3 esitetyssä suoritusmuodossa £luidisaattorit on 10 sovitettu siten, että niiden roottorit 9 sijaitsevat seinämän 2 aukkojen 3 välissä.

Kuviossa 4 esitetyssä suoritusmuodossa fluidisaattoreiden roottorit 9 ulottuvat aukon 3 läpi kammion 14 sisään, 15 jolloin niiden vaikutus ulottuu seinämän 3 molemmille puolille.

Kuviossa 5 esitetyssä suoritusmuodossa on koneen poikkisuun-taiselle pyöritettävästi laakeroidulle akselille 20 sovitet-20 tu useita kapeita renkaita tai kiekkoja 21, jotka sijaitsevat seinämässä 2 olevien aukkojen kohdalla. Renkaat aiheuttavat pyöriessään massan fluidisoinnin aukkojen edessä.

Keksinnön mukainen laite ja tapa soveltuu erilaisille 25 massoille ja sitä voidaan käyttää laajalla sakeusalueella.

Keksintö ei ole rajoitettu esimerkeissä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimuksen määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. 30 Niinpä seinämä 2 voi muodostaa päällekkäisiä aukkorivejä. On myös mahdollista sijoittaa fluidisaattorit siten, että kaksi vierekkäistä aukkoa joutuvat saman roottorin fluidisoinnin vaikutuksen alaiseksi.

Claims (7)

9 81621

1. Perälaatikko sakeudeltaan 6 - 15 %:n massan levittämisek-5 si rainaksi, johon kuuluu painekammio (1), jonka yksi seinämä (2) muodostaa useita rinnakkaisia virtausaukkoja (3), jotka avautuvat kammioon (14), jonka kautta massa syötetään rainanmuodostuslaitteelle (5, 7) ja johon kammioon on järjestetty ainakin yksi pyörivä elin, tunnettu siitä, 10 että kunkin aukon (3) läheisyyteen on sovitettu juuri siitä aukosta purkautuvaa massaa fluidisoiva oma pyörivä fluidisointielin (9).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen perälaatikko, tunnettu 15 siitä, että fluidisointielimet (9) on sijoitettu aukkojen ylävirran puoleiselle puolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että fluidisointielimien (9) asentoa 20 aukkojen (3) suhteen voidaan säätää.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että fluidisointielimet (9) ulottuvat aukkojen (3) läpi. 25

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että fluidisointielimet muodostuvat kunkin aukon (3) suhteen samankeskisestä roottorista (9).

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että fluidisointielimet (9) on sovitettu aukkojen (3) väliin.

7. Tapa levittää sakeudeltaan 6-15 %:nen massa rainaksi, 35 jossa massa saatetaan virtaamaan rinnakkaisina massasuihkui-na, jotka yhdistetään rainan levyiseksi virtaukseksi, tunnettu siitä, että kukin massasuihku saatetaan kunkin massasuihkun muodostamista varten erikseeen järjestetyn 10 81 621 pyörivän roottorin vaikutuksen alaiseksi niin, että massa fluidisoituu. η 81621