专利名称:高浓度压力网以及分开合格和不合格品的方法
本发明关于一种方法用来在纸浆中分开合格品和不合格品，以及用一个高浓度压力网来实施这个方法。
克拉克-邦得在他的美国专利3，363，759号中公开了一种滤网装置，它使用一个内表光整的网或篮，罩在一个外表有凸出的转子外面，这样，当转子旋转时，网罩内的局部容积就产生变化。在他的美国专利第3，437，204号中公开了相似的装置，其中当材料流经过滤区和穿过网时，加入稀释液以减低不合格品。
约瑟夫波尔顿和彼德拉勃朗在他们的美国专利3，726，401号中也公开了使用一种带隔开凸耳的转子，在过滤时产生脉动，即交变的正向过滤脉动和负向滤网清洁脉动。
纽约的阿斯特劳姆机器公司生产用于压力网装置的“成形”(profile)滤网。
本发明的主要目的是提供一种方法和装置用于高浓度压力网，以获得低的不合格率和低的功率消耗以及最小的纤维分级。
根据本发明，上述目的的获得是通过把纸浆流过转子和网之间的过滤区，在过滤区中造成连续循环的正向和负向脉动，各个脉动大约占脉动循环的50%。典型的是，在一个传统的网中，这脉动循环包括一个非常短的正向脉动，一个较长的负向脉动，而在50%的循环中没有脉动幅度。流动着的浆处于这个50-50脉动循环，在过滤区中被进行着连续的容积的改变。由于用了成形滤网以及进一步用了一个成形表面的转子，有利地得到了过滤。转子的成形表面包括一个钝的前面朝向着转子的旋转方向，跟着是一个圆弧面，从网这边向后退，因此使转子和网之间的容积增加。有利的是，从转子端看来，转子呈现出双重或四重凸轮结构。除了产生连续的正向和负向脉动，这些凸轮沿着网使纸浆产生大的扰动。
本发明的其他的目的，特点和优点，以及它的组成，结构和操作从下面参照附图的详述中可以清楚理解，其中图1是按照本发明构成的压力网的纵剖面图;
图2是沿图1Ⅱ-Ⅱ线作的剖面图;
图3是一个部分剖面图特别显示出使用第一种型式的成形网时，成形网内表面和转子成形面之间的关系;
图4是相似于图3的一个部分剖面图，显示使用第二种型式的成形网;
图5是在压力网中测到的脉动图表;
图6是一个图表，画出按本发明构成的压力网的合格品流一降压曲线;
图7是一个图表，显示按本发明构成的压力网的不合格品重量百分比-筛余清除曲线。
参看图1-4，过滤装置10包括一个外壳12，一对端壁14，16和一个外部的基本上圆柱形的壁18。纸浆被泵着以一定的压力通过一个入口管20进入壳体，通过位于一端的一个开口22流向不合格品出口24和一个合格品出口26。
装在壳体内和上述流体通道中的是一个成形网28，它用一对环30装在壳体的表面，这对环30和壳壁18以及网28形成合格品室32。
转子34被装在传动机构38所带动的轴36上。转子34包括一个空心圆柱体40，圆柱体40被连接到件42，件42被销装在轴36上，如44所示。转子34还包括端板46，端板46连接着外壁48和空心圆柱体40，把转子端部封住不让浆流出来。
在图2中可清楚看出，转子34包括一个凸轮形的轮廓，它有一对钝的前缘50，朝向着旋转方向52，各自接着弧形部分54。在一个特别的结构中，这些弧形部分54有着相同的圆弧半径，而各自的半径中心对于旋转轴径向错开。虽然只显示出两个这样的半圆柱形结构，在压力网很大的场合可以用更多的数量。在说明书和权利要求
书中使用的“钝”字来形容转子，这是指这个表面的形状是被做成能俘获一定容积的纸浆并把它加速到转子的速度。例如，前缘50能被做成对于旋转方向向前倾斜，或做成凹形。
参看图3和4，两种不同的成形表面被显示出用于网，即图3中的成形面56和图4中的成形面58。通常，成形面只做在网的内表面，也能使用和显示出的成形面不同的成形面。
在明白了上面所说的脉动现象以后，就要找出它的原因，包括几何学上的原因，动力学上的原因和原料的原因。在几何学的原因的范围中，研究了尖锐的正向压力脉动，负向和正向压力脉动的范围，网板表面的状况和转子一网之间的间隙。至于动力学的原因，考虑了转子的表面速度，脉动的频率和网上的压力降。原料的原因包括浓度，温度和纤维类型。所做的研究是用牛奶卡通纸浆，4.5%浓度。泵容量大约是1200加仑/分钟，用0.078英寸孔网和0.055英寸的孔网，每天300吨的工作量用25马力。结果被测出当用0，078英寸网时不合格品占重量的5.5%，筛余清除物是52%，用0.055英寸网时筛余清除物是71%。从入口到合格品，游离度在0.078英寸网的场合跌掉一个平均值8点(poi-nts)，在0.055英寸网时增加了10点。网在所有的试验中都很牢固，也很容易地过滤牛奶卡通纸浆。
为了做上述试验，牛奶卡通纸浆被打浆成为1000＃特里一代(Tri-dyne)，加入1.5%的次氯酸钠，共打30分钟。纸浆从打浆机栅格1/8英寸的筛孔抽出，浓度为5.01%。纸浆中不加入筛余;然而，浆中有许多小片和塑料。本质上，这浆被打浆机中的1/8英寸筛孔筛过了。
在图2中所示的转子，使用了0.078英寸的网和0.055英寸的网，转子的恒速是750转/分，过滤系统首先灌入水把浆从5%稀释到4.5%，选择一系列的流量以得到压降一流量曲线，在这些试验中，不合格品流量被维持在大约为合格品流量的10%。在第一次试验中以额定生产值抽取入口、合格品、和不合格品的样品，在第二次试验中以泵容量来抽取这些样品。在第三次试验中仍利用泵容量但不合格品流量为5%。
下面的表1和表2是当上述试验时得到的数据。
表1登出了用0.078英寸筛孔网的数据。要注意的是当流量增加时马达负荷减少。这主要是因为更高的入口浆速减低了转子对浆的相对速度而需要较少的功率。在高流量时，功率消耗大约为0.08液压泵泄放/合格品·吨。可见到在10%不合格品率时浓度变化很小，在5%不合格品率时变化较大。游离度的变化看不出受不合格品率的影响，而且很小，虽然从入口到合格品是有些变化。
表2登出了用0.055英寸筛孔网的数据。功率大致上和上面一样，在高流量时少于0.1液压泵泄放/吨。用这个网产生的游离度改变显示出合格品游离度比进料高，而不合格品游离度比进料低。这对小的筛孔是正常的，但这效果被存在于不合格品流中的大塑料所扩大，这些塑料足够大到使游离度和轻到使浓度改变。
参看图6，显示出两种网的降压一合格品流曲线。两种网的上限是泵的容量而不是网。这个0.055英寸的曲线差不多到达最大值而这个0.078英寸的曲线显示出还可以增大容量。
参看图7，两种网的筛余清除被相对于不合格品重量百分比显示出来。如所示的那样，这0.055英寸的网比这0.078英寸的网提供较佳的筛余清除。在不合格品率是5.5%的以重量计的不合格品时，筛余清除是52%对于0.078英寸网和71%对于0.055英寸网。
筛余的内容用图象分析器进行测量。每种浆的样本做四个一克重的图片。分析器被高速在能数到图片中尽可能大的部分，大约是图片的80%。
灵敏度被调整在能数到凡是眼睛能看到的颗粒，放大率大约是1.4X以和分析者的视觉相适应。这些试验的结果被列在表3中，显示了各入口，合格品和不合格品样品的筛余面积。筛余清除用下列公式算出%筛余清除＝1- (合格品筛余)/(不合格品筛余) ×100表3试验1 试验2 试验3 试验4入口 0.01318 0.00681 0.00512 0.00620合格品 0.00473 0.00222 0.00251 0.00182不合格品 0.02845 0.02324 0.01786 0.00620%筛余清除 64.1 67 51 70.6
从这些试验和观察中可以得到一个理论以解释为什么这里讲的转子和网操作起来比先有技术中的其它的过滤装置优越。先有的翼形网，箔片网等等当通过浆时产生正向脉动而不显著地把扰动能量导入浆中。在这些设计中产生的浆的流化很小。本发明中的钝前缘50移动通过浆，各自俘获一定容积的浆并把它在转子的切线方向加速到转子的速度。在此高速下，浆移动通过成形网28，沿着圆柱形表面产生了显著的扰动，使浆流化，这种高度流化防止浆中各个纤维结块、絮凝或缠结，使网能在比传统的网高得多的浓度下工作。当发生絮凝或结块时，各个纤维不能通过网的圆柱形孔，为此，在低得多的浓度下要进行事先过滤。
如上所述，在一个循环中大约50%的循环是正向脉动，而50%是负向脉动。这和传统的网有很大的不同，传统的网有正向和负向的脉动时间，但也有主要的零脉动时间。本发明中的长时间的负向脉动产生通过网板的回流或冲溢。由于成形网的设计，纤维更难在正向脉动时进入反方向，而较易进入过滤方向。又，在网篮的外面有非常小的扰动，这是比起在网圆柱形内在正向脉动时由钝的前缘产生的扰动而言。因此，在负向脉动时，从网的合格品侧向入口侧的回流主要是水流。在网的合格品侧的纸浆趋向于在合格品侧形成缠结，因而这只是一种脱水的作用。这个理论已被实验所证明，发现合格品的浓度通常至少略高于入口的浓度，而不合格品浓度低于入口浓度。因而，合格品在某种程度上被脱水，当每个循环的负向脉动时情况也极相似。试验也指出，网上的孔越小，脱水现象越大。这可以用在大孔的网上缠结生成很少来解释，大孔的网允许合格品纤维，在负向脉动时跟着水回流。
先有技术传统的过滤用的某些网用2%浓度，虽然效率低些，最高用到4%浓度。本发明的网使用于4%，5%和6%的浓度没有任何筛余清除效率的下降和没有不合格品率的增加。在所有其它的网中当浓度被增加时，筛余清除效率被减低而不合格品率增加。在本发明的网中，增加浓度并不减低效率和增加不合格品率。在本发明的网中的这个结果可以用下列事实解释，即转子的钝的前缘使纸浆产生更大的扰动和流化因而允许较高浓度的纸浆流过网板。在负向脉动相位时，回流或脱水使网内的纸浆被冲稀，因而消除了经常发生在其它网上的网区纸浆的变厚和不合格品。
本发明的另一个优点是比起其它的翼形或箔片型网来，转子和网之间的间距较大。纸浆中含有的废料或筛余不会楔在转子和网之间，而在其它型式的网中就有这个问题。
虽然我已把我的发明参照了显示用的实施例和有关试验结果作了叙述，内行熟手可以不离开本发明的精神和范围容易地对本发明作出各种改变和改进。我因此准备在这专利中警告，所有这些改变和改进将被合理地当然地包括在我对技术所作贡献的领域中。
权利要求
1.压力网装置包括一个壳体它有一个入口以接纳纸浆，一个合格品出口和一个不合格品出口；一个空心圆柱形的网位于该壳体内，它有一个成形的内表面和一个外表面；安装装置把该网装在该壳体的内部并围着该网形成一个合格品室，它和该合格品出口相通并和该入口封隔开所以该入口通过该网及该合格品室和该合格品出口相通；驱动装置有旋转的输出；一个转子连接着该旋转的输出并被装在该网里和网隔开，位于该入口和该不合格品出口之间，该转子有一非圆形外表面的外壁装置，它在朝着旋转方向有一钝的前缘部分。
2.如权利要求
1中的压力网装置，其特征为，该转子的该外表面包括第一和第二半圆柱形部分各自包括一个长形的第一边缘和一个长形的第二边缘，该前缘部分连着该长形的第一边缘;第二钝的前缘部分连着该长形第二边缘。
3.如权利要求
2中的压力网装置，其特征为，该转子还包括一个空心圆柱体;端板把该空心圆柱体装在该外壁里面，该端板和旋转轴同心并封住该外壁装置;驱动轴在该空心圆柱体里面并延伸通过该端板之一;驱动连接装置把该轴连接到该空心圆柱体。
4.在一种压力网中，其中纸浆被供送经过入口而朝向合格品出口，经过成形网而朝向位于网和转子之间的不合格品出口，其中所作的改进是该转子包括一个长形的基本上圆柱形的身部有一对长形的半圆柱体，在径向互相错开;一对部件连接着该半圆柱体以及在相对于旋转的方向形成一对钝的前缘。
5.在一种压力网中，其中纸浆被供送经过入口而朝向合格品出口，经过成形网而朝向位于网和转子之间的不合格品出口，其中所作的改进是该转子包括一个长形的基本上圆柱形的身部有多个弧形部分，在径向互相错开;多个部件连接着该弧形部分以及在相对于旋转的方向形成多个钝的前面。
6.压力网装置包括一个壳体它有一个入口以接纳纸浆，一个合格品出口，和一个不合格品出口;一个空心圆柱形的成形网装在和密封在该壳体内，靠近位于该入口和该不合格品出口之间的该合格品出口;驱动装置;一个转子被连接着该驱动装置并被装在该网内和该网的内表面离开，在该转子朝向旋转方向的外周上有钝的前面装置，在旋转时使转子一网之间的绕着该网内表面的空间连续地变化。
7.压力网装置包括一个基本上圆柱形的空心壳体包括侧壁装置，一个端壁上有一开口，一个入口用来接纳位于靠近该壳体一端的纸浆流，一个合格品出口位于该侧壁装置的中央，一个不合格品出口靠近该壳体的另一端;驱动装置有一根可旋转的驱动轴延伸穿过该开口并和该壳体密封;一对分开布置的环被连接在该壳体内表面上该合格品出口的各侧，该合格品出口位于该入口和该不合格品出口之间;一个圆柱形成形网被连接在该对环上以把该合格品出口和该入口隔开;一个转子被连接着该驱动轴，并被布置于该网内，该转子包括一个成形表面，它有装置用来使浆产生扰动，同时提供堆积和清洁网的脉动循环，在流体沿合格品方向大约+50%正向和-50%负向。
8.如权利要求
7中的装置，其特征为，该转子有一个外表面，它包括至少一个连接着它的减小着半径的弧形表面，以钝的表面朝向运动方向而形成该装置以造成扰动。
9.如权利要求
7中的装置，其特征为，该转子有一个外表面，它包括至少两个被至少两个钝的前面连接在一起的弧形表面，该钝的前面能够俘获以及加速纸浆使它加速到转子的速度，使该装置产生扰动。
10.一种从纸浆中分开合格和不合格品的方法包括下列步骤使纸浆在旋转的转子和成形网之间流动，合格品通过网而不合格品沿着网和转子走过;同时地改变转子外表面和网的内表面之间的空间并把浆的速度增加至转子的速度以增加纸浆的扰动和流化从而使高浓度液体穿过网。
11.如权利要求
10中的方法，其特征为，改变该空间的步骤被进一步限定为循环地改变转子外表面和网的内表面之间在转子整个长度上的该空间。
12.一种把纸浆之类过滤成合格品和不合格品部分的方法包括下列各步把纸浆引至有第一和第二侧的过滤装置的第一侧上;把一系列的正向和负向脉动加到过滤装置第一侧上的纸浆上去，这样，纸浆就永远处于正向或负向压力之下，而纸浆就被分成由正向压力脉动造成的在过滤装置第二侧上的合格品部分，和在第一侧的不合格品部分;在纸浆中造成的扰动是连接着该正向或负向脉动之一的，从而纸浆的合格品部分被激励成流化状态;负向压力把水从合格品部分吸着穿过过滤装置，从而合格品部分有较高的浓度而不合格品部分有较低的浓度。
专利摘要
一种高浓度压力网包括一个有成型内表面的网和一个有成型外表面的转子，转子靠近但保持间距地在成型网中旋转以产生一个正向—负向大致上50％-50％的脉动循环。
文档编号D21D5/02GK86103397SQ86103397
公开日1986年12月17日 申请日期1986年5月13日
发明者彼得·埃德蒙·勒布朗 申请人:美商贝洛特公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan