用于分离纸浆悬浮液中颗粒的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于分离纸浆悬浮液中颗粒的设备。
【背景技术】
[0002]造纸中的筛选意思是将异物或不同颗粒与纸浆悬浮液分离并可在纤维生产线中不同的工艺步骤中进行。
[0003]纸浆不可避免地含有不想要的固体材料。某些木肩可能未被适当蒸煮，而有些纤维材料可能未完全成为单独纤维的形式。木材缺陷可能显示为无纤维固体。除木材外的污染物也可能随木肩进入系统。筛选的目的是从主纸浆流去除这些杂质以尽可能高效地进行丢弃处理并洗出良好纤维，将这些良好纤维返回到主纸浆流并准备丢弃处理。
[0004]筛选设备(参见例如EPO 444 051)可包括封围称为筛选件或筛框的圆筒形屏障的筛选壳体，具有例如孔洞或狭槽形式的孔用于实际筛选。筛选设备可还包括:通向筛选件的用于纸浆悬浮液的入口 ；用于良浆、即具有已从内侧穿过筛选件并出去的小颗粒的材料的良浆出口；以及用于浆渣、即具有未穿过筛选件的大颗粒的材料的浆渣出口。
[0005]为了改进筛选过程，筛选设备可例如设有具有例如叶片或突起的某种转子，在筛选件中转动或者筛选件可转动。此外，筛选件可在其内表面上设有突起的不同变型。
[0006]例如移动转子叶片的端部从筛选件的内表面移动较短距离，从而防止在筛选件的表面上形成纸浆层并防止各孔堵塞。筛选件的各移动转子叶片与各突起之间的相互作用导致可将纸浆液化的压力脉冲和/或剪切力和紊流。这使得某些液化纸浆穿过筛选件作为良浆到达良浆出口，而这使得较重的颗粒、污物和类似浆渣材料径向向外穿到浆渣出口。
[0007]称为结筛(knotting)的现有粗筛方案基于约3_4%的纸浆浓度水平。由于筛选设备之前的浓度通常为筛选设备之前的10-12%，从而在实践中能够进行筛选，现在通常需要在筛选之前通过稀释来降低纸浆浓度并通过在筛选之后和洗涤之前通过脱水或增稠来增加纸浆浓度。
[0008]纸浆浓度的增加意味着流体化所需的能量强度的增加。浓度因此限定用于有效利用筛选的极限。太高的浓度导致纤维悬浮液中的结块不会破裂，这暗示着筛选过程不能继续进行。
[0009]在用于纸浆的常规筛选设备中，沿筛选区域的长度从未筛选纸浆的入口到排出浓缩杂质的出口的增稠是实际问题，这限制筛选效率，关系到生产能力和效率。增稠实际上意味着纤维悬浮液的浓度沿筛选件的表面从入口向丢弃出口增加，即脱水。杂质还从入口向丢弃出口浓缩。增加的浓度暗示着纤维网的强度显著增加。
[0010]随着筛选设备的转子沿筛选区域的整个长度等速转动，能量供给从筛选件的馈送或注入侧至丢弃侧是大致恒定的。这暗示着筛选必须在筛选区域开始处以过低浓度开始，从而防止纸浆浓度快速变高，以致筛选区域的大部分用作增稠器。相对于纸浆浓度过高的能量强度暗示着筛选区域开始处纸浆悬浮液具有不必要的高紊流值，且因此具有变差的分离选择性。在具有理想条件的短区域之后，纸浆浓度太高，能量不再足以打破纤维网，且筛选区域的最终部分并未起作用。高程度的增稠还会由于筛选件与转动装置之间机械传递的力而产生制动效应。换言之，增稠暗示着筛选件丧失效率和生产能力，且可能受损。
[0011]在纤维生产线的不同步骤中，还必须在脱水设备或增稠器内浓缩，即脱水或增稠纸浆悬浮液。有不同的方法且还可使用屏障件以不同方式完成，例如用在以上筛选设备中的对应方式完成。与筛选的不同在于在脱水设备或增稠器中，增稠效应是期望的，且想要保留的是具有尚未穿过屏障件的大颗粒的材料，且不想保留的是已经穿过屏障件的具有小颗粒的材料(液体，称为滤出液)。
[0012]脱水设备或增稠器内的屏障件因此用作过滤器。脱水可通过简单使用重力来实现或通过使在屏障件下受压将滤出液抽过屏障件或替代地在纸浆悬浮液上加压并将滤出液挤压穿过屏障件来更高效地实现。
[0013]除了使用筛选类方案，另一替代方式是使用辊式压榨，其包括两个协配且相反转动的压榨辊，每个压榨辊具有屏障件，屏障件具有对于挤出纸浆的滤出液可渗透的外表面的形式。纸浆沉积在可渗透外表面上，并在压榨辊之间的辊隙或压隙中压榨，由此将滤出液从纸浆中压榨出来。通常，压榨辊还包括在压隙之前的一个或多个洗涤区域。在US3，980，518中披露了这种辊式压榨机的一个例子，其中，压榨辊的旋转轴线位于基本相同的水平面上，纸浆沿着垂直方向从下到上地穿过压榨辊之间的压隙。
[0014]另一已知的洗涤设备是筒式洗涤机，其中，纸浆在单个转动过滤筒上沉积并进行脱水，该转动过滤筒具有可渗透的外表面形式的屏障件，在添加洗涤液之后，该转动过滤筒移置在前述处理步骤之后残留在纸幅上的液体。静压致使滤出液通过可渗透液体的外表面。原始筒式洗涤机的另一发展形式是加压置换式洗涤机，其中，在过压下迫使滤出液通过可渗透的外表面。
[0015]已知脱水设备和洗涤设备的问题在于它们由于低流速且因此低表面效率而需要大型且昂贵的机器。机器的屏障件未被高效利用且因此有来流纸浆浓度约5-6%的最大极限。但洗涤压棒可达到10-12%。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是用权利要求1的发明解决上述问题，其建立可在不同类型设备中实施的新思路。
[0017]通过确保纸浆悬浮液不在流体化区域停留太久，分离变得高效得多，且堵塞屏障件中孔的风险显著降低。该设备可做得更小且能够具有更高浓度的来流纸浆悬浮液。在筛选设备中，后者降低筛选前对稀释的需求，以及筛选后和洗涤前对增稠的需求。
[0018]本发明总体涉及用于分离纸浆悬浮液中颗粒的设备，该设备包括:壳体；带孔的屏障件；用于纸浆悬浮液的入口 ；用于具有未穿过屏障件的大颗粒的材料的第一出口 ；用于具有穿过屏障件的小颗粒的材料的第二出口 ；以及轴线上的转子，该转子布置成在屏障件附近形成流体化区域。本发明设备包括成形为像环形，且较佳地为环面或环面的各部分的分离室，屏障件布置成环形分离室的内壁的一部分，以及转子布置成在环形分离室内形成来流纸浆悬浮液的循环流并从纸浆悬浮液清除屏障件。通过设计本身呈环形的分离室，屏障件上悬浮液的速度可通过建立的循环保持较高，流速降低更少。环形室应具有所产生涡流的均匀和连续偏转，并可具有任何圆形或椭圆形状。在环形分离室的具体实施例中，分离室的形状可形成环面。
[0019]在设备的较佳实施中，用于纸浆悬浮液的入口切向地连接到环形分离室，所述入口垂直于环形分离室定向。该切向连接将加强分离室内和屏障件上产生的涡流。
[0020]在设备的另一实施例中，入口连接到环面形分离室的内径，从而进一步增强涡流。
[0021]在设备的又一实施例中，屏障件紧接着入口之后布置且布置在环形分离室的壁上，使得纸浆悬浮液的来流在环形分离室的入口处暴露于屏障件。这将使在进入分离室处供给的新鲜悬浮液能够立即脱水，该新鲜悬浮液处于最低浓度。
[0022]在设备的另一替代实施例中，转子还布置成在分离室内形成来流纸浆悬浮液的循环流，使得在流体化区域内小部分循环流切向于屏障件或跟随屏障件，而大部分循环流跟随环形或环形分离室。
[0023]在设备的另一替代实施例中，屏障件上的流体化区域比分离室内建立的循环流的总面积小。此外，屏障件仅是回转形成环形分离室的圆的总周长的一部分，且该部分小于40%，且较佳地小于25%。这将使用新鲜纸浆悬浮液的来流速度和局部受限区域处转子的流体化效应以最佳条件产生局部脱水区域。
[0024]在较佳实施例中，设备还布置成给予循环流以沿屏障件的切向速度，该切向速度等于或高于该流朝向屏障件的法向速度。这将使用横向流过滤技术增加屏障件上的脱水效果O
[0025]此外，在较佳实施例中，设备布置成将在环形分离室内循环的纸浆悬浮液暴露于屏障件多于一次。由于更致密部分将被扔到分离室的壁，这具有多重效果，且可以最高浓度通向出口，同时新鲜悬浮液在屏障件上的脱水效果保持较高。
[0026]在较佳实施例中，环形分离室成形为在流动中引起两个同时的圆周运动，其中一个运动跟随在屏障件周围，且另一运动是环形分离室内的循环流，使得仅小部分循环流切向于屏障件或跟随屏障件，而大部分循环流跟随环形分离室。转子将增加跟随屏障件的该圆周运动，但将通过新鲜纸浆悬浮液的馈入补充跟随环形分离室的圆周运动。
[0027]分离室可具有几种形状的环形分离室，且屏障件可具有成形为环面的一部分的互补形式。替代地，屏障件由于仅是环形分离室的小部分，而可成形为像锥形或截头锥形，这将使得制造更容易且更廉价。屏障件还可以是平坦的或者甚至形状像圆柱形。
[0028]在本发明的替代变型中，屏障件可最靠近轴线(9)设有不带孔的区域。这是为了减少馈入分离室的新鲜纸浆的立即脱水，和与分离室内循环的悬浮液的某些混合。该区域相对于屏障件沿悬浮液流动方向的延伸部相对短，且较佳地小于所述延伸部的50%。
[0029]本发明设备的转子较佳地包括上游叶片。且这些上游叶片可较佳地设有