FI96487B - Laite nesteiden ilmanpoistoon - Google Patents

Description

9648?

Laite nesteiden ilmanpoistoon - Apparat för avluftning av vätskor 5 Keksintö koskee menetelmää ja laitetta nesteen, erikoisesti paperimassan ilmanpoistoon.

Jätepaperista tehdyn paperimassan käsittely sisältää hajotus-ja primäärisen puhdistusvaiheen jälkeen massan kirkastuksen 10 pigmenttien ja painomusteen uutolla, jota kutsutaan myös mus-teenpoistoksi.

Musteenpoisto suoritetaan tavallisesti flotaatiolla: paperimassa injektoidaan paineistettuna sekoitusinjektorien kautta 15 säiliöön, missä yhteydessä muodostuu vaahtoa, jonka kupliin tarttuu painomustetta. Vaahto erotetaan jäljellä olevasta paperimassasta joko hitaalla tai nopealla flotaatiolla riippuen käytettävästä laitteistosta, minkä jälkeen se heitetään pois.

20 Flotaatiota voidaan käyttää vaahdon muodostuksen yhteydessä myös muiden pienten ja kevyiden kontaminanttien kuin painomusteen poistoon.

Vaikkakin tekniikalla saavutetaan hyviä tuloksia paperimassan 25 painomusteen poiston suhteen, on sen haittapuolena uutetun vaahdon käsittely.

Kun vaahto on poistettu, se täytyy hajottaa, so. poistaa siitä ilma, ensiksi vaahdon viemän suuren tilavuuden pienentämiseksi 30 ja toiseksi paperimassatraktion sisältämän ilman erottamiseksi massan uudelleen kierrätystä varten.

Vaahto hävitetään tavallisesti tunnetuissa erottimissa. Kerätty neste sisältää kuitenkin edelleen suuren määrän ilmaa lu-35 kuisina hyvin pieninä kuplina; massan tiheys on tällöin välillä 0,5 - 0,7.

2 9648?

Uudelleen käytettäväksi tarkoitettua nestettä on vaikea kuljettaa täsmällisesti sen sisältämän ilman vuoksi; putkistoihin muodostuu ilmataskuja, jotka estävän klassisten pumppujen käytön. Tästä syystä joudutaan käyttämään kalliita tilavuuden 5 syrjäytyspumppuj a.

Keksinnön kohteena on tarjota laite, joka poistaa täydellisesti ilman nesteistä, ei kuplina olevan ilman pakkopoistolla, vaan poistamalla ja vapauttamalla nesteen ja mahdollisesti 10 kuplien sisältämä ilma niin, että nesteen sisältämän ilman määrästä riippumatta neste ei käsittelyn jälkeen sisällä enää lainkaan ilmaa.

Tämä on keksinnön mukaan toteutunut ilmanpoistolaitteistolla, 15 joka tunnetaan pääasiallisesti patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa esitetyistä tunnusmerkeistä. Keksinnön mukainen ilmanpoistolaitteisto käsittää suljetun kammion, joka on varustettu ilmaa sisältävän nesteen sisäänmenoputkella, ilmatto-man nesteen ulostuloputkella ja putken erotetun ilman poista-20 miseksi sekä roottorin, jonka varsi ulottuu kammion läpi, varressa olevat välineet nesteen sentrifugoimiseksi ja välineet sentrifugoidun nesteen intensiiviseksi sekoittamiseksi.

Laitteistossa on myös keinot, joilla säädellään ulosmenevän 25 nesteen virtausnopeutta nesteen sekoitusajan säätelemiseksi, . rei'itetty vaippa kammion jakamiseksi kahteen vyöhykkeeseen, eli sisääntulovyöhykkeeseen, jossa on intensiiviseen sekoitukseen ja ilmanpoistoon tarvittavat välineet, ja vyöhykkeeseen, josta ilmaton neste poistetaan, jolloin rei'itetyn vaipan tar-30 koituksena on myötävaikuttaa ilmattoman nesteen virtauksen säätelyssä.

Suljettu kammio on sylinterimäinen suljettu alue, jossa roottorin varsi ulottuu pyörimisakselia pitkin kammioon. Sentrifu-35 gointivälineinä on edullisesti säteen suuntaisia lapoja tai siivekkeitä, ja ulosmenoputki on sijoitettu pyörimisakseliin.

3 9648?

Rei'itetty vaippa on sylinterimäinen, ja sen pyörimisakseli on sama kuin kammion akseli.

Intensiiviset sekoituskeinot sisältävät pintaelementtejä ja 5 aukkoja, joiden kautta neste voi kiertää säteittäisesti, ja pintaelementit ovat sentrifugointivälineissä.

Intensiivisen sekoituksen välineet sisältävät rummun, joka edullisesti on tavanomaista sylinterimäistä muotoa ja liikkuu 10 roottorin avulla pyörien, sentrifugointisiivekkeiden kannattamana, ja jossa on useita säteittäisiä aukkoja tai rei'itystä.

Vaipan rei'ityksen halkaisijat ovat huomattavasti pienemmät kuin rummun vastaavat halkaisijat niin, että rummusta ulos 15 virtaavan nesteen vastus on mitätön verrattuna vaipan läpi ulos virtaavan nesteen aiheuttamaan vastukseen, minkä ansiosta liikkuva rumpu pysyy upotettuna nesteeseen ja sekoittaa nestettä ilmanpoistoon tarvittavan ajan.

20 Rummun ja vaipan rei'itys muodostuu edullisesti tavanomaisista rei'istä, mutta se voi myös muodostua raoista. Vaipan reikien halkaisija on noin viisi kertaa pienempi kuin rummun reikien halkaisija.

25 Keksinnöllä on seuraavat edut:

Ulos menevä neste ei sisällä lainkaan ilmaa; neste on täysin ilmatonta, kuten ei ole asian laita dekantoinnin jälkeen edes silloin kun dekantointiaika on pitkä.

30

Ilmanpoisto tapahtuu hyvin nopeasti; lyhyt sekoitus riittää; ; vaippa toimii myös suodatusseulana ja pystyy poistamaan suu riakin epäpuhtauksia, jotka voivat tukkia injektorit, erityi-’ sesti silloin kun ilmaton neste jatkaa toiseen painomusteen- 35 poistokäsittelyyn.

Vaipan rei'itykset voivat olla hyvin hienojakoisia, jolloin laitteistoa voidaan käyttää myös kuidun lajittelussa, jolloin 4 9648? vain osa kuiduista läpäisee vaipan ja toisen osa erottuu vasta seuraavassa käsittelyssä.

Keksinnön eräs suoritusmuoto on kuvattu liitteenä olevassa 5 piirroksessa, jossa: kuva 1 on keksinnön ensimmäisen toteutusmuodon mukaisen laitteen pitkittäisleikkauksen kaaviokuva, kuva 2 on keksinnön toisen toteutusmuodon mukaisen laitteen 10 pitkittäisleikkauksen kaaviokuva, kuva 3 on keksinnön sentrifugointi- ja sekoitusrummun perspektiivikuva, kuva 4 on kuvan 3 rummun poikkileikkauskuva, ja kuva 5 on keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen ilmankeräys-15 putken perspektiivikuva.

Kuten piirroksesta nähdään sisältää keksinnön mukainen ilman-poistolaitteisto edullisesti sylinterimäisen suljetun kammion l, jossa on sekoitusakseli 2, ilmaa sisältävän massan sisään-20 menoputki 3, ilmattoman massan ulostuloputki 4 ja ilmanpois- toputki 5.

Tämän kammion 1 sisään on sijoitettu roottori, jonka varsi 6 yhtyy kammion 1 pyörimisakseliin 2. Varsi kannattaa sentrifu-25 gointivälineitä ja välineitä sentrifugoidun nesteen tehokkaa seen sekoitukseen. Eräässä toteutusmuodossa sentrifugointivä-lineinä ovat lavat 7 tai suorat säteittäiset siivekkeet; myös kuvan 3 muotoisia, säteittäisiä kaarevia siivekkeitä voidaan käyttää.

30

Siivekkeiden 7 päihin on sijoitettu pintaelementit, joiden tarkoituksena on aikaansaada massaan suuri turbulenssi, joka suuntautuu sentrifugoinnin vaikutuksesta kohti säiliön seiniä.

35 Esimerkin toteutusmuodossa nämä elementit koostuvat yleistä sylinterimäistä muotoa olevasta rummusta 8, jonka akseli on samansuuntainen sekoitusakselin 2 kanssa ja joka sisältää useita reikiä 9.

5 9648? Tämä rumpu muodostaa sellaisen sekoituslaitteen, jossa massa, jota siivekkeet 7 kiivaasti sentrifugoivat, iskeytyy osittain rummun 8 pintaelementteihin 10 (so. rei'ittämättömään osaan), ja loppu kulkee rei'ityksen 9 läpi. Massan virtausta säädel-5 lään niin, että massan pinnankorkeus 11 riittää pitämään rummun pinnan jatkuvasti massan sisään uponneena.

Siten rei'itetty pinta liikkuu sentrifugivoiman alaisena olevassa massassa.

10

Reikien mitat ovat sellaiset, että sentrifugaalisen suuntaus-vaikutuksen jälkeen massa, joka ei kykene virtaamaan ulos ja poistumaan siivekkeiltä, palaa kohti rumpua, ja kulkiessaan sen läpi joutuu uudelleen sen kiivaan sekoituksen alaiseksi. 15

Rumpu on vain yksi keksinnön toteutustapa, ja se voidaan korvata millä tahansa yhtäläisellä kokoonpanolla, joka käsittää sylinterimäisen vaipan, jonka pintaelementtejä vasten massa iskeytyy, mikä näyttää hajottavan kuplat ja vapauttavan ilman, 20 joka erottuu sentrifugoinnin aiheuttaman painegradientin vaikutuksesta kohti keskustaa, ja rei'ityksen, jonka avulla massa läpäisee kiertoliikkeessä tämän sylinterimäisen sekoitusvai-pan.

25 Keksinnön mukaan voidaan vaihtoehtoisesti käyttää myös kartion muotoista pyörimisrumpua.

Laitteisto sisältää ilmattoman nesteen virtauksen säätölaitteet .

30

Massaa on välttämätöntä sekoittaa riittävän pitkä aika, jotta ilman poistuminen on täydellistä.

Tätä tarkoitusta varten massa pidetään kammiossa alentamalla 35 sen ulosvirtausnopeutta.

Ensimmäisessä totetusmuodossa sijoitetaan yksinkertainen venttiili 12 ulosmenoputkeen 4. Käytännössä täytyy sisääntulovir- 6 9648? tauksen kuitenkin olla vakio, mikä ei nimenomaan toteudu, koska sisääntuleva neste sisältää suuren osan ilmaa. Sen seurauksena voi kammmion 1 massan määrä vaihdella hyvin nopeasti ja sentrifugoituneen massan muodostaman renkaan paksuus voi vä-5 hentyä niin pieneksi, että sekoitusrumpu ei enää ole täysin uponneena massaan.

Tämän vaikeuden poistamiseksi on roottorin ympärille edullisesti järjestetty rei'itetty vaippa 13, joka jakaa kammion 1 10 kahteen vyöhykkeeseen: sisäänmenovyöhykkeeseen 19, joka sisältää mekaanisen ilmanpoiston välineet: roottorin varsineen, sen siivekkeet ja rummun, ja ulostulovyöhykkeeseen 20, sekä vyöhykkeeseen, josta ilmaton neste poistetaan.

15 Tämä vaippa 13 toimii ilmaa sisältävän nesteen virtauksen säätelemiseksi. Tätä tarkoitusta varten on vaipan rei'itysten tai muun muotoisten reikien mitat valittu niin, että niiden halkaisija on paljon pienempi kuin vastaavat mitat rummussa. Rummun aiheuttama painehäviö on siten mitätön verrattuna vaipan 20 aiheuttamaan painehäviöön. Siten massa pidättyy sisäänmeno-vyöhykkeellä vasten vaippaa, jonka se läpäisee hitaasti muodostaen melko vakiopaksuisen sylinterin, johon rumpu on upotettu.

25 Vaipan rei'itysten halkaisija on edullisesti noin viisi kertaa : pienempi kuin rummun rei'itysten halkaisija. Ei-rajoittavassa esimerkissä voi vaipan rei'itysten halkaisija olla 1-5 mm ja rummun rei'itysten 5-25 mm; mutta vaipan rei'itys voi olla vieläkin hienompi, halkaisijaltaan alle l mm.

30

Edelleen roottorin säteittäinen pää on varustettu vähintään yhdellä lavalla 14, jonka tarkoitus on pyyhkiä vaipan sisäpinta sen tukkeutumisen estämiseksi. Kuvatussa esimerkissä tämä lapa on sijoitettu rummun pinnalle ja se ulottuu yli koko pi-3 5 tuuden.

Lisäksi on asennettu putki 15, joka kerää massasta erotetun ilman. Tämä putki on järjestetty roottorin sekoitusakselin 2 7 9648? kanssa yhdensuuntaisesti ilman ulostuloputken 5 puolelle. Tämä putki määrittelee ilman lepoalueen; itse asiassa yhdistetyllä sekoituksella ja sentrifugoinnilla erotettu ilma joutuu keski -hakuliikkeen aikana siivekkeiden vaikutuksen alaiseksi. Sii-5 vekkeisiin kiinnitetty putki on avoin kahdesta päästään 16, 17, ja ilma voi vapaasti kulkeutua niihin. Putken sisäosassa ei ole siipiä, joten siinä oleva ilma on levossa.

Tämä putki jatkuu ilman ulostulopuolelta niin, että se ohjaa 10 ilman kohti ulostuloputkea 5, mutta se voi myös jatkua yli suuren osan vartta 6 ja voi jopa muodostaa varren. Tässä tapauksessa voi putki esimerkiksi (kuva 5) sisältää siivekkeet 7 ja sillä voi olla oma pintarei'itys 18 ilman kierrättämiseksi .

15

Kuvassa 1 kuvattu laitteisto edustaa keksinnön ensimmäistä toteutustapaa. Ilmaa sisältävän massa sisäänmeno on sijoitettu kammion yhteen päähän, kohtisuoraan kammion akselia vastaan. Ilmattoman massan ulosmenoputki 4 on sijoitettu vastakkaisen 20 pään puolelle niin, että massa virtaa koko sylinterin pituuden ennen kuin se poistetaan.

Ilmanpoistoputki 5 on järjestetty akseliin 2 massan ottoputken 3 puolelle, vastapäätä roottoria käyttäviä elementtejä.

25

Kuvassa 2 esitetyssä toteutustavan muunnelmassa massan sisään-menoputki on sijoitettu kammion akseliin 2, roottoria käyttävien elementtien vastapäiselle puolelle, ja ilman poisto tapahtuu mainittujen roottoria käyttävien elementtien puolelta. 30 Ilmankeruuputki avautuu ilman vastaanottolaatikkoon 21, joka on rakenteellinen osa suljettua aluetta, mihin putki 5 on sijoitettu.

Edelleen ilman vastaanottolaatikon 21 sisäänmenoaukkoon on 35 sijoitettu vannemainen seinämä 22, jonka tarkoituksena on pitää säiliön massa sentrifugivaikutuksen alaisena ja estää sitä poistumasta säiliöstä ja tunkeutumasta mainittuun laatikkoon.

8 "96487

K

Tällainen vanne voidaan asentaa myös kuvan 1 esimerkkiin, kohta 23; tässä tapauksessa se asennetaan rummun 8 päähän ja se jatkuu kohti keskusakselia 2 muodostaen kooltaan 20 - 30 mm kokoisen pidättävän reunan.

5

Keksinnön mukainen laite toimii seuraavasti:

Erottimesta poistuva massa johdetaan kammioon 1 sisäänmeno-putken 3 kautta. Roottori käynnistetään ja massaa sentrifugoi-10 daan kiivaasti siivekkeiden avulla.

Tämän toiminnan seurauksena massa suuntautuu kammion seinämille, tai paremminkin erotusvaippaan 13. Venttiili 12 ja vaippa 14 varmistavat virtauksen säädön niin, että vähintään minimi-15 määrä massa kulkeutuu kammioon.

Massa joutuu samanaikaisesti sentrifugoinnin kanssa sekoitti-mien mekaanisen vaikutuksen alaiseksi, jotka sekoittimet hävittävät pienet kuplat ja vapauttavat ilman, joka erottuu ja 20 keräytyy kohti kammion keskiakselia.

Massa, josta ilma on poistettu pakotetulla sekoituksella, kulkee vaiheittain vaipan 13 läpi ja menee kohti ulosmenoputkea 4.

25

Ilma keräytyy samanaikaisesti kammion keskiosaan, joka tyhjennetään yksinkertaisen kanavan avulla, joka on sijoitettu mainitun kammion keskiakseliin.

30 Kuten voidaan todeta, prosessi on jatkuva, mikä sallii ulos-tulevan aineen suoran syötön ulostulosta uuteen painomusteen-poistokennoon tai muuhun jatkuvatoimiseen laitteeseen.

Keksinnön mukaisella laitteistolla on useita etuja:

Kammio toimii yhtä hyvin vaakasuuntaisella kuin pystysuuntai-sellakin sylinterillä.

m «rt i ä lii i i i St 35 3648? 9

Suljettu tila voi olla minkä tahansa muotoinen rei'itetyn vaipan läsnäollessa. Jälkimmäisen on oltava sylinterimäinen ja yhdensuuntainen roottorin akselin kanssa vakiopaksuisen sent-rifugoidun massasylinterin muodostamiseksi.

5

Ilmanpoisto on käytännöllisesti katsoen täydellinen tai vähintäänkin hyvin riittävä massan kuljetttamiseksi käsittelylaitoksen putkistoon ja tämä pätee riippumatta sisäänmenevän nesteen laadusta: se voi olla joko vettä tai massaa, jossa on 10 runsaasti kemiallisia aineosia tai ilmaa.

Revitetyllä vaipalla on edelleen suodatusvaikutus, joka estää epäpuhtauksia pois tiimasta kammiosta ja joutumasta seuraavan painomusteenpoistokennon injektoreihin.

15

Rei'itetty vaippa toimii virtauksen automaattisena säätäjänä, joten laitteisto ottaa käyttöön ilman mitään syötteen virtausnopeuden säätämiseksi tarkoitettuja esilaitteistoja.

k ·

Claims (10)

10 9648?

1. Laite nesteen, ja erityisesti paperimassan, sisältämän ilman poistamiseksi, jossa laitteessa on - suljettu kammio (1) , joka on varustettu ilmaa sisältävän 5 nesteen sisääntuloputkella (3), ilmattoman nesteen ulos- menoputkella (4) sekä ilman poistoputkella (5); - roottori, jonka akseli (6) ulottuu kammioon, joka akseli kannattaa välineitä (7) nesteen sentrifugoimiseksi ja rei'illä (9) varustettua rumpua (8), 10 tunnettu siitä, että laitteessa lisäksi on - rei'itetty vaippa (13), joka on kiinteästi yhdistetty suljettuun kammioon (1) ja on varustettu rei'illä, joiden koko on pienempi kuin rummun (8) rei'iät, jolloin tämän järjestelyn kautta kammioon syntyy sentrifugoin-15 ti, voimakas sekoittuminen rummun (8) toimesta sekä rummun (8) ja rei'itetyn vaipan (13) välinen voimakas kitka, joka aiheuttaa kuplien särkymisen ja ilman vapautumisen, joka ilma sent-rifugoinnin paineen vaikutuksesta kerääntyy keskivyöhykkeeseen ja poistuu keskiputken (5) kautta. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite nesteen ilman poistamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (12, 13. ilmattoman nesteen poistovirtausnopeuden säätämiseksi nesteen hämmennysajan kontrolloimista varten. 25

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite nesteen ilman poistamiseksi, tunnettu siitä, että - suljettu kammio (1) on yleismuodoltaan sylinterimäinen kammio; 30. roottorin varsi (6) ulottuu pitkin kammion pyörähdysakselia (2) ; - keskipakovälineet ovat säteittäisiä lapoja tai siivekkeitä (7) ; - ilman ulosmenoputki on sovitettu pyörähdysakselille. 35

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite nesteen ilman poistamiseksi, tunnettu siitä, että kammion jakava rei'itetty 11 9648? vaippa (13) on sylinterin muotoinen ja sillä on sama pyöräh-dysakseli (2) kuin kammiolla (1).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite nesteen ilman pois-5 tamiseksi, tunnettu siitä, että vaipan (13) reikien poikkileikkaukset ovat huomattavasti pienemmät kuin rummun (8) vastaavat poikkileikkaukset siten, että rummussa tapahtuva paine-häviö on mitätön verrattuna vaipan painehäviöön, jotta liikkuva rumpu pysyy upotettuna nesteeseen ja sekoittaa nestettä 10 ilmanpoistoon tarvittavan ajan.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite nesteen ilman poistamiseksi, tunnettu siitä, että vaipan (13) reikien halkaisija on noin viidennes rummun (8) reikien (9) halkaisijasta. 15

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite paperimassan ilman poistamiseksi, tunnettu siitä, että sekoitusvälineet käsittävät vähintään yhden pitkittäisen lavan (14), joka ulottuu rei'itetyn vaipan (13) koko pituudelle ja joka on tarkoitettu 20 estämään mainitun vaipan tukkeutumista.

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite nesteen poistamiseksi, tunnettu siitä, että nesteen ulosmenoaukossa on virtausnopeuden säätöventtiili (12). 25 .* 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite nes teen ilman poistamiseksi, tunnettu siitä, että sisääntuloputki (3) on sovitettu roottorin akseliin (2).

10. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite nesteen ilman pois tamiseksi, tunnettu siitä, että ilman ulosmenoputken (5) välittömässä läheisyydessä keskipakosiivekkeissä (7) on putki (15), joka on samanakselinen roottorin varren kanssa ja jonka tarkoituksena on ottaa vastaan ja ohjata nesteestä poistettu 35 ilma. 12 9648?