专利名称：将悬浮液送入加压容器的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及纤维素纸浆厂中将悬浮液，优选为载液中的碎屑悬浮液，送入压力容器的系统，特别涉及将载液中碎屑悬浮液送入一个加压的预浸渍容器中，或者最好是通过一个加压蒸煮器顶部入口直接将悬浮液送入到连续操作的蒸煮器中，该系统也可用于纤维素纸浆厂中将悬浮液送入其它类型的加压容器中，比如加压苛化容器。
背景技术：
图1所示为上文叙述的一类用于将碎屑送入连续操作的蒸煮器中的普通系统。碎屑从碎屑容器1通过计量装置2加料到汽蒸室4。计量装置2主要包括一个具有可变转速的旋转池轮和一个星型轮加料器形式的低压加料器3。碎屑在汽蒸室4中脱气，并用从纸浆厂回收的蒸汽进行预加热。用蒸汽处理过的碎屑从汽蒸室4经碎屑斜槽5输送到高压加料器6。高压加料器6包括一个所谓高压加料器，可以说它构成了整个常规加料系统的核心。它的主要作用是作为一个闸门阀，在低压部分和高压部分之间，低压部分包括上述部件和下游返回环路，返回环路包括带有第一个泵8的管道7、砂石分离器9、以及带有接到碎屑斜槽5的返回管道11的筛浆机10和缓冲罐13。另一方面，高压部分包括上行管15、蒸煮器17本身、用于从蒸煮器17提取液体的返回管道18、和返回管道18中的第二个泵19，上行管15从高压加料器6连接到连续操作蒸煮器17顶部的入口16。高压泵20将蒸煮液输送到蒸煮器的顶部，并保持蒸煮器17中所需的压力。蒸煮液一方面包含通过分离管12输送的白液，另一方面包含来自缓冲罐13的循环液。此外，还有一个泵21用于循环黑液。
如前所述，高压加料器6包含一个可在加料器室中缓慢旋转的高压加料器，并具有四个连续的分割箱，这样，该加料器可在一定的旋转位置从碎屑斜槽5充入碎屑配料。在下一个旋转位置，这些配料在高压部分中泵19的作用下被输送如上行管15中。该高压加料器6具有一些特别的优点它不损坏碎屑、有抵御反吹的有效作用、它是耐用的，且如经验所证明的那样，它是很可靠的。但同时它又有一些缺点它是很复杂的，因而制造成本高、它以脉动方式操作，且为了维修必须经常停车。然而，它的优点是这样的突出，以致于起码40年来它的主要部分保持不变，而且仍然广泛地用作连续碎屑蒸煮器的碎屑加料器。加料系统的其余部分在这段时间内也基本保持不变。在过去这些年已经有人提出了一些变型，比如，US-B-5,476,572介绍了一种改进的装置，不过，它仍然基于采用已知类型的高压加料器。
还有人提出了利用送进装置而不是所述高压加料器的加料系统。例如，US-A-3,874,996介绍了一种系统，其中一个低压泵将淤浆形式的碎屑通过一个截流阀送进罐中，然后关闭阀门，借助于一个高压泵将罐中的物料泵入反应器中。这样，该系统也是采用闸门操作的，因而也是符合与常规系统相同的基本原理的脉动方式，即使采用了其它部件。据本发明申请者所知，该系统从来没有进入实际应用。
发明概述本发明的目的是提供一种前言中所述类型的加料系统，该系统不基于采用系统的低压和高压部分之间作为闸门的加料器操作。相反，本发明提出一种较简单的加料系统，它比常规系统具有更少的高压送料管道，但并没有放弃加料部件决不能损坏碎屑或相当物料的要求。这些及其它目的可借助于以下事实来实现该系统在低压部分和高压容器之间包含起码一个泵，用于将悬浮液从低压部分送入高压容器，该泵是这样一种类型，它包含一个组套，一个包含许多在一起的平行盘的所谓盘组，该盘组在泵室中围绕公共转动轴转动，平行盘间的空间大于悬浮液中的颗粒，且具有悬浮液的轴向入口和切向出口。此类泵的商品名为DISCFLO。EP-0,016,825中介绍了该泵的基本原理，美国专利4,514,139,4,768,920和4,773,819中也介绍了同一泵的改进。该类泵的使用相当广泛，但对泵活鱼、鲜水果和其它易损坏货物，其尺寸相对较小。然而，该泵也有某些局限性。所以，单独一个此种类型的泵是否能够产生将碎屑从低压部分送入蒸煮器所必需的压力增加而没有危险，尤其是损坏碎屑的危险，这是值得怀疑的。而且，即使提供一个单独泵具有为了能够产生所需压力和流量的尺寸，该泵的控制成本也会是很高的。通过串联使用两个或多个泵可以在相当程度上克服这些问题，这些泵在下文中被称为盘组泵，最好通过蒸煮器或相当的高压容器之间的一个返回管和出口管与入口管之间的连接管连接这些泵，所述出口管在串联连接的泵的第一个泵上，所述入口管接在另一个下游泵即所述盘组泵的第二个泵上。而且还通过一股液体导入所述连接管，从而与通过第一个盘组泵泵入连接管的悬浮液相混合。这一方法具有许多优点，比如，回收高压返回液体中一定的能量，这就减少了为该系统提供所需压力增加而需要的能量输入。根据用于减少整个系统总能量需求的一种可选择的方法，返回液体是从高压容器通过一个返回管导入的，返回管连接到驱动所述泵的涡轮，或者当两个或多个泵串联使用时，连接到所述第一个泵，从而使泵中所述盘组旋转。
本发明一个目的还使得可能消除常规加料系统的其它部件，该常规加料系统已在上文参照图1作了说明。为了这一目的，与第二个盘组泵串联的一个喂料器泵或与第二个盘组泵串联的一个下游盘组泵以这样的方式设计，以致它能够以可变的旋转速度旋转，从而调节蒸煮器的压力。
本发明的另一个目的是提供进一步改进的加料器系统，它包含至少一个所述类型的加料器泵，这里称为盘组泵，这一系统的设计能够有效地防止不希望的蒸汽扩展，即在本系统的碎屑斜槽中或者其它低压部分单元中的所谓反吹。
从所附专利权利要求书和下文系统的优选实施例可进一步理解本发明的其它特征和内容。
附图简述在附图中图1所示为上文所述的常规加料系统的立体图，图2所示为根据本发明的第一个实施例的加料系统的立体图，图3所示为系统部件的侧视图，图4所示为图3中Ⅳ-Ⅳ处俯视的泵连接图，图5所示为泵的主要原理示意图，此泵系统被称为盘组泵，它是该系统的加料泵，图6是按照本发明的第二个优选实施例进一步改进的系统的示意图，图7是图6中Ⅶ-Ⅶ处俯视的装置图，图8所示为这一改进系统包含的泵原理图，以及图9所示为另一个进一步开发和改进的加料器系统，它至少包含一个盘组泵作为碎屑加料泵。
发明详述在图2到图4中，对于与图1常规系统中直接相当的部件采用了与图1相同的部件编号。根据本发明，在涡流室14和加料管15之间串联安装着两个盘组泵，即第一个泵25和第二个泵26。按照该实施例，涡流室14通过一个很短的碎屑斜槽5连接到第一个泵25的轴向入口。泵25和26分别由马达27和28驱动。在第一个泵25的切向出口和第二个泵26的轴向入口有连接管29，见图4。加料管15连接到第二个泵26的切向出口30，见图3。
两个泵25和26是上文简要介绍的类型，这里被称为盘组泵。其结构原理示于图5，在此例中它代表第一个泵25，虽然第二个泵26也有同样的结构原理，只是尺寸不同，其原因将在下文解释。泵外壳一般标为35。泵壳室36具有轴向入口37和切向出口38。在泵壳室中有所谓盘组39，它由许多平行的环状盘40构成，每个盘有一个中心孔41和带中心部分的盘42，该中心部分连接到与入口37同轴相对的驱动轴44上。为了形成所述整体盘组39，这些盘通过连接部件45相互连接，盘组39作为一个整体借助于马达27通过驱动轴44围绕转动轴45转动。在盘之间有尺寸大于碎屑颗粒长度的空间46。空间46的尺寸，即盘之间的距离，一般为20到200毫米之间。当盘组39转动时，盘40和42将介质吸入空间46，在没有升高压差的情况下，通过出口38将此介质泵出。新鲜介质，即碎屑与其载液一起，通过入口37抽入，并通过中心孔41分布到盘之间的空间46。
根据本实施例，第一个泵25用于将压力从涡流室14中的约1.3巴升高到连接管29中的约5-10巴，第二个泵26则用于进一步将压力升高到13到17巴的必要高压，以便将碎屑和液体的悬浮液通过上升管15驱动到入口16并进入蒸煮器17。由于本实施例涉及到包含充有液体的蒸煮器的应用，一个向下加料的顶部筛浆机用于从悬浮液中分离掉部分输送液。如熟练的人员所知，该顶部筛浆机包含一个装在网框中的送料螺旋杆。用于返回输送液体的抽取管50分接在返回管51和52上。管51通过一个减压阀53将支流送到泵25和26之间的连接管29。这一支流有助于第二个泵26的操作，其结果是可以大大减少第二个泵26的驱动马达28的容量。
管51中的压力在减压阀53中被减低，以致该压力相应于连接管29中的压力。相应于流量的近似25％到50％的支流是通过返回管51送到第一个泵25的。这意味着第一个泵25的流量比第二个泵26的流量小得多，因而其尺寸也可相应地减小。
来自蒸煮器17的第二个支流和来自白液管12的白液构成的混合返回液通过管52和连接管56从白液管12输送到涡流室14上游的很短的碎屑斜槽5。
第二个泵26的优选条件是能够以可变转速操作，以便调节蒸煮器17中的压力。
在图6和图7中，对于与前面图中直接相当的部件采用了相同的部件编号。根据图6和图7示意的该系统的优选实施例，来自蒸煮器17通过管51的支流不是返回到标为25＇的第一个泵和第二个泵26之间的连接管29，而是返回到涡轮61的切向入口60。该涡轮可以是轴向辐流式的，它具有可调节的叶片用于调节涡轮的转动速度，并具有叶片轮62和液体的轴向出口。然而，与常规的轴向辐流式涡轮不同，连接到叶片轮62上的转动轴63通过涡轮的轴向出口向外延伸。涡轮61通过其轴向出口进一步连接到涡流室14的入口，该入口又连接到第一个泵25＇的轴向入口。涡轮转动轴63穿过涡流室14和第一个泵25＇的入口连接到盘组39上，更确切地说是连接到在泵壳36内部的盘组39上。
通过管51的返回液流，最好在不降低压力的情况下，用于驱动涡轮61，涡轮61在正常操作过程中通过转动轴63反过来驱动第一个泵25＇。不过当必要时，如工厂开工时，由马达26来驱动第一个泵25＇。在连接到涡流室14入口的涡轮61的出口处，就获得了所需的碎屑均匀分布的混合涡流。这一涡流也为盘组泵25＇的工作提供了积极的贡献。转动液体从涡流室14流入环形空隙37＇，它在泵25＇的轴向入口区域环绕转动轴63。通过适当调节涡轮61的尺寸，它可获得更高效率，其结果是除了来自驱动马达27的很少的能量外，有可能让第一个泵25＇提供两个串联使用的泵25＇和26的绝大部分总的增压。根据本实施例，第二个盘组泵26在第一例中可用于调节蒸煮器17的压力。这一改进的系统的优点是，与图2和图4的系统相比，进一步提高了能量的回收、更好的碎屑溶合、以及第一个泵25＇所需的木料/液体比例。此外，通过采用双轴承，可以将涡轮61和第一个泵25＇制造得非常耐用，双轴承即是既在涡轮室中，又在泵室中，均有转动轴63的轴承。
通过本发明，送入高压容器的悬浮液能够具有比用高压加料器操作的常规系统中更高的碎屑/液体比例，也就是说，碎屑的重量比可大于5％。优选的碎屑的重量比为8％到20％，最好是8％到15％。流量可以是，比如每秒200到600升，最好是每秒250到350升。
蒸煮器17上部的温度，以及通过管50抽出来的液体的温度一般为110-130℃，比如120℃。如果很热的液体被导入该系统的低压部分，象参照图6和图7的说明那样，就不得不考虑所谓反吹的危险，或者起码是有强烈的、不需要的蒸汽扩展进入碎屑储料箱。图9所示为该加料器系统的一个改进的实施例，其中消除了这一危险。根据该改进的实施例，该系统包含一个用于输送液体的液体交换器70。至于该系统的其它设备，则基本上与上文参照图6-8的介绍相同。所以，该系统的这些部件以与图6-8中相同的编号标出。
所示输送液体的液体交换器70的主要部件，包括立式加料螺杆71，它工作在一个立式输送器箱72中。该输送器箱的下部是一个立式圆柱状隔板73，围绕其周围的是隔板箱74，它是依据US-A-5,504,987和/或US-A-5,503,323制造的。隔板73和隔板箱74之间的环形空间75被称为隔板室。在输送液体的液体交换器70的上部有一个被称为液体交换器室的腔室76，它优选为无螺纹的。螺杆71是由未示出的位于设备顶部的马达77所驱动的。
从图9中未示出的第二个泵26的切向出口30，伸出一个管80，接到输送液体的液体交换器70底部的碎屑入口81。管83从隔板室中用于过滤的排液出口82伸出，接到涡轮61的入口60。从管83通过旁路管89将一支流导入泵25＇和26之间的连接管29，见图7。输送黑液的管12连接到涡流室14用于加入化学试剂，通过该管也可加入一个来自管83的过滤液支流。从蒸煮器17的顶部伸出一个出口管51＇用于经泵86使液体进入液体交换器室76。最好在泵86的上游安装一个用于白液的管。从室76伸出一个碎屑入口加料管15＇接到蒸煮器17的顶部。
所述系统以下述方式工作。从切向出口30，碎屑作为第一种输送液体的第一悬浮液，其温度不超过100℃，通过管80到碎屑入口81，并通过此入口进入输送液体的液体交换器70的底部。借助于送料螺杆71，悬浮液向上进入输送液体的液体交换器70，同时，作为第一种输送液体的一部分，从出口82抽出，并通过高压回收。高压能用于液体交换器中驱动涡轮61。安装涡轮61是为了回收通过出口82抽出的液体中尽可能多的动能。马达27提供驱动泵25＇所需的其余能量。涡轮中液体的压力降大约为10到15巴。在液体交换器室76中，变浓的悬浮液遇到抽出或者可能加入的液体，该液体通过管51＇并经泵86通过上部入口87导入液体交换器室76。碎屑从上部出口88被压出，以第二悬浮液的形式进入管15＇，第二悬浮液包含增加的液体和第一输送液未经下部出口82抽出的剩余部分。所述第二悬浮液的温度超过100℃，一般为110-130℃，比如120℃。输送液体的液体交换器70由其输送螺杆71操纵，在该系统中作为对反吹的有效障碍，同时消除了强烈的蒸汽扩展进入碎屑储料箱的危险。所示采用输送液体的液体交换器70的实施例也可与用于其它没有高压加料器的应用。
权利要求
1．纤维素纸浆厂中将悬浮液，优选为载液中的碎屑悬浮液，送入压力容器的系统，其特征在于加料系统在低压部分和高压容器之间至少有一个泵(25,26)用于驱动悬浮液从低压部分进入容器，该泵的类型是包含许多平行盘(40,42)，它们在一起形成一组(39)，并在泵壳的泵室(36)中围绕共同转动轴转动，盘之间的空隙(46)尺寸大于悬浮液中颗粒的尺寸，且有一个悬浮液的轴向入口和一个切向出口。
2．根据权利要求1的系统，其特征在于它包含两个在低压部分和高压容器之间串联连接的所述类型的泵。
3．根据权利要求2的系统，其特征在于返回管(50,51)安装在高压容器(17)和连接管(29)之间，该连接管(29)位于第一个泵(25)的出口管和连接到第二个即下游泵的入口管之间，泵(25)构成所述泵之一，下游泵构成所述泵之二，并且从高压容器有液流被导入所述连接管(29)，以便与经第一个泵泵入连接管的悬浮液相混合。
4．根据权利要求3的系统，其特征在于在高压容器和所述连接管(29)之间至少安装一个减压元件(53)。
5．根据权利要求1或2的系统，其特征在于返回管(50,51＇)安装在高压容器和涡轮(61)的入口(60)之间，以利用返回管中返回液流的能量来驱动涡轮叶片轮(62)，并且为了转动所述盘组(39)，叶片轮的转动轴(63)与所述泵(25’)或第一个泵相偶合，优选为直接偶合。
6．根据权利要求5的系统，其特征在于转动轴(63)从涡轮通过泵的入口延伸进入泵室，转动轴(63)用于转动泵中的所述盘组，并且悬浮液经过在入口区域环绕转动轴(63)的环形空隙(37＇)被导入泵。
7．根据权利要求1到6的系统之一，其特征在于涡流室(14)通过其出口连通到泵的入口，即串联使用的第一个泵的入口。
8．根据权利要求7的系统，其特征在于涡流室(14)位于涡轮(61)和泵(25＇)之间，驱动轴(63)从涡轮延伸穿过涡轮的轴向出口，再延伸穿过涡流室，然后穿过泵的轴向入口进入泵。
9．根据权利要求1到8系统的任何一种，其特征在于从高压容器的一股返回液流也被导入低压部分，并且安装有压力调节装置(55)以将返回液的压力降低到低压部分的水平。
10．根据权利要求2到9系统的任何一种，其特征在于第一个泵(25)的流量比第二个泵(26)的流量少15-75％，优选为少25-50％。
11．根据权利要求1到10系统的任何一种，其特征在于所述泵之一，优先选用第二个泵(26)，或者与后者串联相接的下游第三个泵能够以可变的转速转动，以便调节高压容器的压力。
12．根据权利要求1到11系统的任何一种，其特征在于高压容器包含一个连续操作的蒸煮器，以及悬浮液包含碎屑在载液中的悬浮液，并且该悬浮液是从蒸煮器的顶部导入的。
13．根据权利要求12的系统，其特征在于悬浮液中碎屑的重量百分比大于5％，优选为8-20％,8-15％更合适。
14．根据权利要求13的系统，其特征在于悬浮液加料进入高压容器的流量为200-600升/秒，优选为250-350升/秒。
15．根据权利要求1到14系统的任何一种，其特征在于在所述一个低压部分和高压容器(17)之间的至少一个泵，和高压容器之间，有一个用于输送液体的液体交换器(70)，它具有第一个部分，该部分具有用于第一输送液中第一悬浮液的第一入口(81)，所述第一输送液的温度不超过100℃，和用于抽取一部分第一输送液的第一出口(82)，用于输送第一悬浮液中的固体物质和第一输送液的其余部分到输送液体的液体交换器的第二部分的装置，所述第二部分具有用于温度在110℃以上较热液体的第二入口(87)和用于第二悬浮液的第二出口(88)，第二悬浮液包含在第二输送液中的固体物质，而第二输送液包括所述较热液体和所述其余第一输送液，用于将管(15＇)中所述第二悬浮液从所述第二出口输送到高压容器。
16．根据权利要求12和15的系统，其特征在于导入蒸煮器的悬浮液包含所述第二悬浮液，以及所述较热液体起码部分包含从蒸煮器顶部抽出的液体。
17．根据权利要求15或16的系统，其特征在于从输送液体的液体交换器(70)的第一部分，第一输送液的抽出部分全部或部分作为返回液流进行循环，以便协助驱动所述第二个泵，或者任一所述泵。
18．形成系统组成部分的泵，用于在纤维素纸浆厂将悬浮液，优选为碎屑在载液中的悬浮液，加料到高压容器，其特征在于该泵是这样的类型，它包含许多平行盘(40,42)，这些盘结合在一起形成一个盘组(39)并在泵壳的泵室(36)中围绕公共转动轴转动，盘间的空隙(46)大于悬浮液中颗粒的尺寸，且具有一个轴向入口和一个切向出口，用于驱动盘组的驱动轴(63)通过轴向入口延伸进入泵室，所述悬浮液经过在轴向入口区域环绕驱动轴(63)的环形空隙(37＇)被导入泵室。
19．形成系统组成部分的设备单元，用于在纤维素纸浆厂将悬浮液，优选为碎屑在载液中的悬浮液，加料到高压容器，其特征在于该设备单元一方面包含一个泵，该泵是这样的类型，它包含许多平行盘(40,42)，这些盘结合在一起形成一个盘组(39)并在泵壳的泵室(36)中围绕公共转动轴转动，盘间的空隙(46)大于悬浮液中颗粒的尺寸，且具有一个轴向入口和一个切向出口，另一方面包含一个涡流室，涡流室的轴向出口连接到泵的轴向入口。
20．形成系统组成部分的设备单元，用于在纤维素纸浆厂将悬浮液，优选为碎屑在载液中的悬浮液，加料到高压容器，其特征在于它一方面包含泵(25)，该泵是这样的类型，它包含许多平行盘(40,42)，这些盘结合在一起形成一个盘组(39)并在泵壳的泵室(36)中围绕公共转动轴转动，盘间的空隙(46)大于悬浮液中颗粒的尺寸，且具有一个轴向入口和一个切向出口，另一方面包含一个带有叶片轮(62)的涡轮(61)和一个轴向出口，一根转动轴在叶片轮和所述泵室(36)中的盘组(39)之间延伸穿过涡轮的轴向出口，并穿过泵的轴向入口。
21．根据权利要求20的设备，其特征在于涡流室(14)安装在涡轮和泵之间，所述转动轴(63)延伸穿过涡流室。
全文摘要
纤维素纸浆厂中将悬浮液,优选为载液中的碎屑悬浮液,送入压力容器的系统,该系统在低压部分和高压容器之间至少有一个泵(25,26),用于驱动悬浮液从低压部分进入容器,该泵的类型是包含许多平行盘(40,42),它们在一起形成一组(39),并在泵壳的泵室(36)中围绕共同转动轴转动,盘之间的空隙(46)尺寸大于悬浮液中颗粒的尺寸,且有一个悬浮液的轴向入口和一个切向出口。本发明还包括一个泵和用于形成该系统组成部分的一个设备单元。
文档编号F04D5/00GK1216591SQ97193899
公开日1999年5月12日 申请日期1997年4月15日 优先权日1996年4月17日
发明者罗尔夫·埃克霍尔姆, 乌尔夫·扬松, 芬恩·乌利耶 申请人:卡瓦纳碎浆处理公司