专利名称：疏松高稠度纸粕使之与气体漂白剂实现最佳反应的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明的背景本发明一般地涉及纸粕制造方法和所用的设备，更确切地说，涉及一种装置和方法，用来疏松高稠度纸粕并促进高稠度纸粕和一种气体漂白剂之间的紧密接触。
如所周知，纸粕是通过蒸煮木屑获得的，也可是回收纸再生柏，或者从其他来源获得，一般在纸粕厂和纸厂用水处理成纸浆。近来做出了许多努力，以求使用臭氧作为高稠度纸粕和其它木质纤维原料的漂白剂，避免在这种漂白处理中使用氯气。虽然臭氧一开始看来是用于漂白木质纤维原料的一种理想物质，但是，它的特有氧化性质及相对高的价格限制了木格质纤维原料臭氧漂白用的令人满意的设备及工艺的开发。
如这里已经用到的，稠度一词用来表示实测出来的干纸粕纤维对水份的比率，更确切地说，就是干纸粕纤维的重量占纸浆或“浆料”重量的一个百分数。使用了各种定义，例如空气-干燥稠度(a.d.％)，或烘箱-干燥稠度(o.d.％)或无水分稠度(m.f.％)。测定这些值所用的实验室技术可以在一些熟知的有关参考资料中找到，如《TAPPI标准手册》。在纸浆厂和造纸厂中广泛用来说明浆料稠度范围的术语如下低稠度—低于大约4～6％o.d.
中稠度—约9～18％o.d.
高稠度—高于大约18～20％o.d.
但往往超过大约25％o.d.
纸粕浆随其稠度而改变的主要特性是流度。高稠度范围内的纸粕没有类似纸浆的特性，所以称之为潮湿的纤维质固态物料较为恰当。高稠度纸粕有一种附属的特性，那就是它可以被疏松，正如干纤维质固态物如棉花或羽绒可被疏松那样，从而使纸粕成为一种轻质而疏松的物料，其内部纤维可让气态化学试剂接近。一般地说，高稠度纸粕不能用泵打入管道中，这是因为管壁的磨擦阻力很高，会造成泵送系统不经济的功率要求。在供给气态漂白反应剂如臭氧的特定情况下，已证明下述做法是切实可行的采用螺旋输送器将高稠度纸粕送过一短段管道，使之形成一种不可渗透的料塞，以封住漂白反应气体以防其损失。
在用一种高稠度物料梳散机或针梳机之类的疏松机进行疏松时，被疏松的高稠度纸粕形成一种具有高可变堆积密度的脆性纤维质物料，堆积密度的大小取决于纸粕在从疏松机排出时如何被搬运。例如，若将被疏松的纸粕排入一个浅的料箱中，再放置在地面上，它就形成一堆疏松过的纸粕，若将成堆的疏松过的纸粕积累起来高达大约10英尺的话，则纸粕的重量足以将料堆底部的疏松的纸粕加以压缩，从而减小在疏松的纸粕中的气体体积。疏松的纸粕的这种可压缩特性使得难以用常规的固体散料搬运设备来运送疏松的纸粕，而不增大其堆积密度并降低其松度(空隙率)。松度对气体漂白设备具有首要的意义。
如所周知，为了在纤维质纸粕的多级漂白过程中充分实现气相反应的优点，生产疏松纸粕的纸粕粉碎处理务必具有特定性质，使生产出的粉碎物与其大小无关地全部具有低密度和疏松结构，从而实质上不含有任何高度压缩的部分，如密实的纤维束。只有获得这种形态的粉碎的纸粕时，气体反应剂才能达到粉碎的纸粕的各部分，从而确保气体漂白剂同疏松的纸粕的反应迅速而均一地进行。在采用臭氧漂白的情况下，由于在和疏松的纸粕接触时臭气气体的浓度迅速减小，因此要特别注意疏松的纸粕和漂白剂气体之间的均匀接触。上述浓度的减小乃是臭氧和纸粕的极快反应所致。由于此反应速度与浓度有关，所以这一特性伴随着可变的纸粕可渗透性而加剧了不均匀的漂白结果。
如上所述，疏松的纸粕料很容易被固态散料输送设备的动作所压缩而成为其密度高得多、气体可渗透性低得多的叠状物和丛状物。漂白剂气体通过这种叠状物和丛状物的流动速度要慢得多，而通过叠状物与叠状物的接触区域的流动速度则快得多。其结果是接触区域是过漂白；叠状物中心部分是漂白不足。由此发现，凡是使用常规的散料输送设备来输送疏松纸粕通过漂白停留室的漂白系统，在采用臭氧气体漂白纸粕的过程中，都不能成功地生产出均匀漂白的疏松纸粕。
针式粉碎机和疏松机是纸浆厂和造纸厂及其它工业部门用来粉碎薄层原材料或疏松纤维质原材料的。采用这些机器的典型工艺过程是稠度约为15～50％的薄层纸粕依轴向朝里的方向由一针辊接纳，该针辊上装有一排小针，小针将纸粕薄层撕成碎屑，并将之推入收集传送带或传送槽中以进行下一步处理。由上述针式梳散机生产出来的纤维的大小取决于针的大小和针的间距及旋转速度。
当要求非常细的纸粕纤维时，例如在采用急速干燥纸粕或气相高稠度漂白方法时所要求的那样，试用过一些机器，它们除了给料槽和排料口之外，都在一外壳中封装一针式转子。这种机器的一个示例就是高稠度漂白实验中所用的疏松机，这种机器在属于De Montigny的美国专利U.S.Patent 3,725,193中描述过。该机器包括一个给料槽，后者安置在封装着一针式转子的圆筒形外壳顶上。散装的纸粕由给料槽送给机器。散的纸粕在与针式转子上的针接触时使被撕开。当散的纸粕反复地绕上述外壳内表面被运载时，它的纤维尺寸进一步减小。这种机器在外壳底部还装配着一些狭槽和一个筛子，它们可让足够小的纤维或单根纤维排出，但留住较大的纤维以供进一步脱纤维处理。尽管这种机器和其它类似的机器可能在不同程度上获得了成功，但它们的缺点很多，从而降低了它们的实用性。
举例来说，使用一筛子来留住外壳范围内粗纤维的做法的一个缺点，就是由于潮湿的纸粕的纤维性和絮凝性造成的。具体地说，软质纸粕或针叶树纸粕，其纤维长度平均为2.5～3.5毫米，被分离后的纤维有聚集成丛的强烈倾向，这种纤维丛通常叫做絮凝物，它们比纤维本身要大得多。为了让絮凝物通过筛子，筛子或筛眼必须大得超过合适尺寸，其后果是让具有相近尺寸的未经疏松的纸粕纤维也通过了。
把现在的针式转子用于精细地疏松潮湿纸粕的另一缺点是纤维有集聚在针尖上并粘附在针上的倾向，从而形成纸粕团，致使针尖的尺寸实际上增大。纸粕的这种成团使得细小的针尖不能撕小纸粕。再者，纸粕在针式转子的针尖上的成团现象导致相邻的针之间搭桥，从而产生阻塞作用，以致使针弯曲或者使转子发生故障。由此产生的结果是，这些机器只有在加进小量纸粕条件下才能使用，所以限于供实验室用。说得更具体一点，实验表明纸粕进料量超过大约30克高稠度纸粕时就会引起足够严重的搭桥现象，致使在机器外壳中造成磨擦阻抗，其阻抗量足以弯曲个别的针。
此外，当今用于高速处理高稠度纸粕的针式转子机中，典型的高速针式转子机都配有旋转针和固定针，旋转针配置在转子上，固定针配置在外壳内壁上。这种高速针式转子机应用于低稠度至中等稠度范围纸粕的处理曾获得不同程度的成功。不过，这类高速针式转子机确有许多缺点，使之不能应用于处理高稠度纸粕。例如，这类机器在下述情况下盍时会出现严重的阻塞纸粕纤维缠绕在固定针上，并因运行着的机器的离心力而被紧紧地捕集在固定针上。
上述情况表明，当前应用于高稠度纸粕的疏松和处理的机器有许多局限性。因此，十分明显，提出一个变通的解决方案来克服以上所述的一个或几个局限性，那将是很有利的。根据这一情况，兹提出一个适合的变通方案，下面将详细地说明它所含的特点。
本发明的概述本发明所实现的一个目标是提供一种装置，用来生产尺寸极小的细长多纤维式颗粒以便于臭氧能实质上完全渗透暴露于其中的高稠度纸粕纤维。该装置包含一个外壳，该外壳具有第一端部和第二端部及一个基本上平滑的内表面。它配有一个输送机构，用来将高稠度纸粕输入上述外壳中；一个臭氧气体源，用来漂白外壳中的高稠度纸粕；一个针式转子，可以旋转地安置在外壳中、该针式转子有许许多多的针，每个针都有一针尖；一个限制机构，用来限制高稠度纸粕纤维在针尖上积聚。
同时，根据本发明还提供一种方法，用来使气体漂白剂和一定量高稠度纸粕之间的反应实现最佳化。此方法包括以下步骤把疏松过的高稠度纸粕输送到一个竖直取向的圆锥形接触器中；按预定速度转动接触器中的针式转子；借助针式转子的旋转动作加速接触器中疏松过的纸粕以达到预定的切向速度，此切向速度具有足够的量值来减缓接触器中的纸粕朝下的运动。
下面结合附图对本发明进行详细描述，从中即可明显看出本发明的上述目标和其它目标。
附图的简单说明
图1是本发明装置的处于实验室规模的批量处理式原型，图中示出一个装置外壳的断面，以显示出可以旋转地安置在外壳中的一个针式转子。
图2是本发明装置一个实施例的横断面图，其中，该装置的每一端都由一个支架组合件支承着。
图3也是本发明装置一个实施例的横断面，与图2相似，其中，该装置只在其一端由被支承着。
图4是一个端部断面图，示明图1、2和3所示装置的一个可行的实施例，示明在外壳上形成的一个纵向布置的释除室。
图5是本发明装置一个实施例的横断面图。在此，该装置在一个纸粕漂白系统竖直地取向，它包含一个截头圆锥体形外壳，在此外壳中装配着一个在尺寸上与之相适配的转子组合体。
图6A是图5所示装置的一个端部断面图，示明处于一个偏心安装位置上的转子。
图6B是图5所示装置的一个端部断面图，示明处于一个同心安装位置上的转子。
图7是本发明装置的一个实施例的横断面图。在此，该装置包含一个截头圆锥体形外壳和一个其上偏置地安装着许多针的转子。
图8用曲线表示对图1所示装置所做实验室规模实验的结果。
图9用曲线表示一个用计算机生成的模型的结果。在此绘出气体漂白处理中所消耗的臭氧的预定百分数与所消耗的时间的关系。
详细描述现在参照附图来看，图中相似的参考数字表示各图中相应的部分，以数字10表示一个装置，该装置用于疏松高稠度纸粕和促进高稠度纸粕和气体漂白剂之间的紧密接触。装置10能够生产出尺寸极小的细长多纤维式颗粒，其长度约为单根纤维绝对长度的三倍，其直径约为单根纤维长度的1/2至1/3，这样使得气体反应剂能更好地接触到纤维中的木素。
图1中所示的装置10是本发明组合装置的一个小型的、实验室规模分批式装置的实施例，它包括一个外壳12，它有盖子13；一个针式转子14，它可以旋转地安置在外壳中。在实验室中使用时，装置10中加入预定的高稠度纸粕量，加料时取下外壳盖子13。一种气体漂白剂，例如一种臭氧/载体气体混合物，通过进气口(未示出)进入外壳12中。为了便于操作，装置10安装在一个基座11上。针式转子14有一个轴16，该轴由一个常用的原动机18和一个传动组合机构20所驱动，例如，原动机可以是一台电动机，传动组合机构可以是一种常用的V形(三角)皮带轮组合机构。一个接料容器21用来接受从排料口(未示出)排出的处理好的纸粕。一个密封组合件24对外壳12实现密封，以防止气体在轴16进入外壳的地方泄漏出来。
针式转子14有许多针22，每个针有一针尖23。针22固定地装在针式转子14上，是按预定数目的交错开的排来布置的。例如，第一排针可安置在一个与轴线垂直的平面上，依时钟1200，300，600和900的位置布置。与之相邻的一排针可以依轴线离开1英寸左右加以布置，但这些针的取向是旋转45°，或者依时钟130、430、730和1030的位置布置。下一排针的取向是返回到1200，并如此类推。这种布置的结果是处于一个轴向排中的那些针彼此相离大约13/4至2英寸，但是纸粕是被相隔1英寸间距的齿“梳理”。预定数目的交错开的排是环绕针式转子周边按一定方式加以布置的，使得相邻两排针任意两个针的针尖之间的间距正好是同一排中任意两个针尖相隔距离的一半。例如，设定单一排的针的针尖间距为13/4英寸，则第一排的第一个针和相邻第二排的第一个针之间的间距即约为0.87英寸。
这些针22可以是尖锥形，也可以是圆锥形的，以便于将聚积的纸粕从针上排除，下面还将对此做更详细的说明。此外，这些针22是偏置地安置在针式转子14上的。
如图4所清楚示明的，外壳12界定出一个大体说来是平滑的内表面25，在装置10的运行过程中高稠度纸粕在此内表面上形成一筒状层。针尖23以大约1/8至1/4英寸的间隙贴近内表面25旋转。在外壳12的内表面的一个区域上形成一个释除室26。在此情况下，针式转子的轴16围绕一个中轴线27旋转。平滑的内表面25界定出一个第一区和一个第二区。外壳12的第一内表面区确定出离轴线27的一个恒定距离r1，从外壳内表面25上的预定点B顺时针延伸而达到预定点A。第二内表面区确定出一个可变的距离r2，从预定点A顺时针到预定点B，在内表面25上的整个预定距离内r2大于r1，直到B点，在B点r1等于r2。释除室26是由外壳内表面25的第二内表面区所界定的，而且释除室26沿着外壳12的整个长度依纵向延伸。
如图4所示，外壳12大体上与针式转子14同心。如上所述，外壳的内几何构形可使在针尖23上形成的纤维聚积丛29从针22被甩掉，甩入释除室26中，再被旋转着的筒状纸粕层28扫去。在针式转子14旋转时，针尖23从释除室26处的外壳内表面25偏离，使得各个针尖23和外壳内表面之间的间隙增大到大约3/8至5/8英寸，然后在通过外壳内表面25第一区的旋转过程中各个针尖恢复到较小的间隙。筒状高稠度纸粕层28被针尖23梳理，使缠结的纸粕颗粒分离破碎，纸粕自一个上述的脱水和压紧装置接受进来；从而，产生大体上沿环向取向的纤维。
高稠度纸粕借助旋转的针22的作用而被旋转。应理解到，离心力是由于针式转子14以速度r1旋转而产生的，这促使外壳12中的高稠度纸粕形成筒状纸粕层28，并促使筒状纸粕层28贴近外壳内表面25旋转。由于离心力之故，旋转着的筒状高稠度纸粕层经受内表面25上的摩擦阻力，使得筒状纸粕层28以速度V2旋转，而速度V2小于速度V1，这样一来，在针和纸粕之间便确立一个差速度V3，从而导致在针尖23和筒状高稠度纸粕层28之间产生梳理作用。
图2示明装置10的一个为商业目的考虑的实施例，它的设计要求是连续疏松高容量的高稠度纸粕；连续促进高稠度纸粕和一种气体漂白剂之间的密切接触。外壳12接受由一个给料和形成气体密封的组合装置30给出的连续高稠度纸粕流，该组合装置将高稠度纸粕压实成不透气的栓状物31。针式转子轴16载动着纸粕撕碎部件33，该部件将栓状物31撕碎，并将之输送到外壳12的一个疏松和接触区内，该区通以数字35表示。撕碎部件33还给予纸粕纤维一个初始环绕速度。针尖23疏理贴近外壳内壁25上形成的筒状纸粕层28。
在图2所示的装置10运转时，筒状高稠度纸粕层依轴向移动通过外壳12，这可以采用不同的工艺技术来加以实现。例如，纸粕层的轴向移动可以采取下述措施来加以实现并控制1)使用气体漂白剂流来把已疏松的纸粕吹过外壳12；2)使用外壳12内侧上的螺旋导流叶片将旋转的纸粕层推向一纸粕排出口；3)对装置10进行比例调整，使得流化的疏松的纸粕的自然离心梯度赋予纸粕以适当的轴向速度；4)使针22依照螺旋型式在转子上定位，或者使针22略具非对称的偏倚形状，借以对纸粕产生一种运送作用。
此外，图2所示的装置还包含一个气体漂白剂入口37和一个废气排出口39，此入口和排出口依照顺流的方向将纸粕处理用的漂白剂引入外壳12中，这就是说，漂白剂是随同未处理的纸粕一起被引入的，而且依同一方向运动。部分地使用过的漂白剂又可随同纸粕通过排料区41排出。
图3示明图2所示装置10的一个为商业目的设计的改进型装置的实施例，但是它是按一种悬臂构造加以装配的，而且它包括供料并形成气体密封的组合装置30，该组合装置沿着装置10的主轴线取向，而不是通常那样垂直于该主轴布置的。纸粕撕碎部件33装于一端部构造上，后档安置在一个装有叶片的扇形组合部件43上，该组合部件给高稠度纸粕提供动力以利于输送高稠度纸粕纤维并使之与针尖23相接触。
图5示明装置10的第三个实施例，它一般是竖直地安装在一个纸粕处理系统(未示出)上以便于操作。图5所示的装置包括一个大体呈圆锥形的外壳12，该外壳有一内表面25，该内表面在垂直于中轴线的平面上于沿中轴线27的任一预定点都确定出一个恒定距离r1。在此实施例中，针式转子14是偏心地安置在外壳12内，使得在外壳的一边上有一小的间隙，而在其相对的一边上有一大的间隙，从而构成一个释除室26，该室的作用如前述。应该懂得，针式转子14是可以调节地安置在外壳12内，以便提供一个具有尺寸范围的释除室。说得更具体一点，针式转子14可以这样安装它可调节旋转地安装在外壳12内，从第一安置位置开始旋转，在这个位置上针式转子与图6B所示的外壳内表面25同心，然后经过一系列安装位置而达到第二安装位置，在此针式转子被安置在一个相对于图6A所示的外壳内表面25极端偏心的位置上。还应懂得，释除室26还可采用其它各种几何构形来代替前述构形，例如采用一种椭园形外壳或一种非圆形外壳来提供两个释除室。
图5所示的装置10在气体漂白处理工艺中可用作为一种连枷式装置型垂直接触器。在按这样的构造使用时，针式转子14可以同心地安装在外壳12中。一般地说，垂直接触器在气体漂白处理工艺上不是很有效的，这是因为高稠度纸粕倾向于以一个比所要求获得有效漂白的速度较快的速度下落而通过垂直的外壳。为了克服这一缺点，已经发现假若外壳12做成截头圆锥形，并具有渐缩的内壁表面25，而且针式转子14以预定的高速度旋转，那么纸粕被留在接触器内的时间便会较长而合乎要求，从而获得有效的漂白结果。在图5所示的装置运转时，进入外壳12中的高稠度纸粕被抛向外壳内壁25，并高速地按照环行方向环绕着外壳一个上部区行进。纸粕在表面25上的摩擦很快使纸粕减速，于是纸粕开始下落，使得针22接触纸粕。针22依一切向速度保持一环状的纸粕层，该切向速度的量值足以阻止纸粕凭重力降落到外壳底部的倾向。图7所示是与图5所示相似的装置10的一个实施例，图示的装置包括一个转子，该转子上装有许多的针，偏置地安装在一个截头圆锥形的外壳中。
图8以曲线表示针对装置10的在实验室规模下的实验的结果，现说明如下。
实验室所用接触器是按图1所示设计制造的。外壳12的内部尺寸是直径6英寸，长12英寸。针式转子14原有的直径是5.75英寸，同心地安置在具有6英寸直径的外壳中，由此在转子针尖23和外壳之间形成的间隙为0.125英寸。在一次原始的试验中发现。在装置10中，以针式转子速度1050转/分，可以搅散大约不越过5克(烘箱干燥基础上)、稠度为45％的纸粕。当把一个较大量纸粕放在该装置中时，便使得用作为原动机的1.5马力电动机停止转动了。
随后，如下表所示，分两步减小针尖23的直径，以便稍许加大纸粕量进行试验。但是，当该装置的负荷高达100克纸粕时，电动机总是停止转动。间隙 纸粕重量 电动机安培数 结果(7.1安培满载)0.125英寸 ＞25克 停转0.188英寸 25克 6.7安培 纸粕循环50克 6.7安培 纸粕循环75克 7.6安培 停转100克 33.0安培0.312英寸 25克 0.9安培 纸粕循环50克 …… 停转0.312英寸 而且将每一轴向排列中的针每隔一个撤去一个30克 2.0克纸粕循环71克 2.2克纸粕循环100克 …… 停转按照每次该装置停止运转的实验，将装置拆卸后观察到针尖23上覆盖一丛硬硬的纸粕纤维29，这一丛纸粕纤维集结起来在针尖上形成一个硬的簇，该簇一直楔在针22和外壳内壁25之间，产生一种阻塞作用，使得电动机突然超载。
后来按照本发明对实验室所用的装置进行了如下调整将针式转子14偏心地安置在外壳中，在最紧靠的一边上得出的最小间隙是0.236英寸，而在相对的一边上得出的最大间隙是0.625英寸。于是形成一个弓形的间隙区，即释除室26，在针式转子每转一周时通过离心力的作用使纤维簇可在该释除室中被排除一次，从而防止纤维簇增大到接触外壳并造成高摩擦阻力的程度。
然后向装置10逐步增加稠度为45％的纸粕供给量，使针式转子以1750转/分的速度运转。将动力消耗记录下来，并以曲线形式表示在图8中，同时将上表中0.312英寸同心间隙一例的有关数据亦绘制在该图上以资对照。查看图上的曲线便可清楚看出在采用常规的同心结构条件下，当不断加入纸粕时，动力会急剧增大到干扰和停转点。这种情况有碍于该装置以符合商业要求的更高负荷运转。然而，按照本发明提出的偏心结构，当纸粕的供给量逐渐增加时，动力也随之稳定而缓慢地增高，这一点表明在采用符合商业要求的装置型号来处理连续的纸粕流时，可以提高物料通过量以吸收所选择的物料疏松或接触用的马力，而不会有使该装置停转和受到干扰的风险，因而可使该装置(机器)按照设计生产能力平稳地运转。
符合商业要求的机器，如图2和3所示，其生产能力可以从实验室批量试验结果中很容易地预测出来。由于实验室用的装置是以例如总量为350克(以烘箱干燥基础)相当于0.77磅的旋转环状纸粕层进行工作的，又由于外壳的表面积约为1.57平方英尺，所以其设计负荷约为0.5磅/平方英尺。对一台用于连续处理的机器来说，所要求的规格可以很容易地从这一“单位壁面积负荷”计算出来，加上所要求的在机器中为疏松或化学接触所需的停留时间，再加上所要求的物料通过量。
表面积＝(时间)×(物料通过量/单位壁面积负荷)图9以曲线表示一个计算机模型的结果，图中以曲线表示气体漂白处理中所耗臭氧的百分数与在连续顺流反应器或接触器中它所耗时间的关系，该反应器或接触器见图2和图3所示。(图9假定在反应开始时足浓度的臭氧与纸粕反应)。图9中所绘六条曲线即A-F，分别说明如下—曲线A表示一个接触器，在其中安置了一个按照本发明的针式转子，使用了浓度为12％的臭氧。
—曲线B表示一个接触器，在其中安置了一个常用的勺浆式转子，使用了浓度为12％的臭氧。
—曲线C表示一个接触器，在其中安置了一个按照本发明的针式转子，使用了浓度为6％的臭氧。
—曲线D表示一个接触器，在其中安置了一个常用的勺桨式转子，使用了浓度为6％的臭氧。
—曲线E表示一个接触器，在其中安置了一个按照本发明的针式转子，使用了浓度为3％的臭氧。
—曲线F表示一个接触器，在其中安置了一个常用的勺浆式转子，使用了浓度为3％的臭氧。
关于图9中以曲线表示的结果，对用本发明装置进行疏松处理的纸粕所做的实验室观测表明纸粕由细长的纤维组成，纤维长度是0.25至0.50英寸(6.4至12.7毫米)，其宽度或直径是0.03至0.06英寸(0.8至1.6毫米)。因为实验室测试表明，臭氧漂白动力(反应速度)看来是受臭氧从气相到存有木质的纤维之中的物质转换过程所支配，所以一根细长纤维上的重要尺寸是短尺寸。如上面概述过的纤维尺寸所表明的，按照本发明的针式转子疏松器能获得优良的疏松质量，这一点已由较高的反应速度所证明，见图9所示。
除了能生产具有较小尺寸的纸粕之外，按照本发明的装置10用作为气体漂白接触器时，由于它对旋转的筒状纸粕层所起到的小尺度梳理作用，所以它能更有效地使纸粕暴露在漂白剂之下。这样便能进一步改善物质转换过程，并允许使用较短的留置时间，亦见图9中所示。
装置10在运转时能疏松高稠度的纸粕，同时也可用作为一种接触器使高稠度纸粕和气体漂白剂之间实现最佳反应。高稠度纸粕从外壳12的一端引入，形成一个厚约1/2至4英寸的均一筒状纸粕层28，分布在外壳的内表面25上，使得纸粕层可以由针式转子14加以梳理和疏松。外壳上有一个释除室，针尖23可以从内表面25偏转到该室中，然后再恢复与内表面之间的紧密间隙，这样，针式转子每旋转一周就至少有一次清除掉针尖上聚积的纤维丛，从而可以避免针与针之间的间隔被堵塞或针尖和内表面25之间因纸粕聚积而雍塞。筒状的纸粕层由针式转子14或由其它推进机构沿轴向推动而通过外壳，并在排料区41被排出。筒状纸粕层的离心力在内表面25上产生一摩擦阻力，该摩擦阻力使纸粕层的旋转速度减慢到大大低于针式转子的旋转速度，从而有可能实现前述的梳理作用。根据动力的75％是因摩擦而消耗的这一计算结果得出纸粕的旋转速度约为针式转子旋转速度的40％。这一点意味着针尖经过纸粕层的相对速度为针尖速度的60％。
当本发明的装置用作为气体漂白接触器时，气体漂白剂从装置的一端引入，从另一端排，依顺流或逆流进行均可。对纸粕层的梳理作用可以导致改善气体漂白剂和纸粕纤维之间的物质转换，从而大大加快反应速度。
已按照一个优选的实施例对本发明做了图示和说明，与此同时确认在不违背本发明的条件下可以做某些变改，如在下面的权利要求书中所提出的。
权利要求
1.一种装置，用于生产极小尺寸的细长的多纤维式颗粒，以利于高稠度纸粕纤维在暴露于臭氧之下时基本上完全被臭氧渗透，该装置包括一个外壳，它有第一端部和第二端部，并具有实质上平滑的外壳内表面；用来将高稠度纸粕引入外壳的机构；一个臭氧源，用于高稠度纸粕的气体漂白；用来将臭氧气体引入外壳的机构；一个针式转子，它可以旋转地安装在外壳内，该针式转子有许多的针，每个针都有一针尖；和用来限制高稠度纸粕纤维在针尖上聚积的工具。
2.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于所用的针是按照预定数目的交错的排安置在针式转子上的。
3.按照权利要求2中所述的一种装置，其特征在于每一轴向排的针彼此的间距约为13/4至2英寸。
4.按照权利要求2中所述的一种装置，其特征在于预定数目的交错的排是按一定的型式布置在针式转子的外周上，使得相邻排中任意两个针的针尖之间的间距等于同一排中任意两个针尖之间的间距的一半。
5.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于针的形状是尖锥形的。
6.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于针是呈圆锥形的。
7.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于针是偏置地安置在针式转子上。
8.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于外壳具有大体平滑的内表面，在该装置运转时高稠度纸粕在该内表面上形成一筒状纸粕层；针尖旋转时与内表面靠得很近，使得针尖能够搅动起一薄层纸粕纤维。
9.按照权利要求8中所述的一种装置，其特征在于针尖旋转时与外壳内表面之间的间隙约为1/8至1/4英寸。
10.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于用来限制高稠度纸粕在针尖上聚积的机构包括一个释除室，该室是沿纵向在外壳内表面上形成的。
11.按照权利要求10中所述的一种装置，其特征在于针式转子围绕一中轴线旋转，外壳内表面界定出一个第一区和一个第二区；第一区确定一个与中轴线的恒定距离r1，由内表面上的第一预定点顺时针延伸至第二预定点；第二区确定出一个可变的距离r2，由第二预定点顺时针延伸至第一预定点，在内表面上整个的一个预定距离内r2大于r1，直到第一预定点，在此r1等于r2。
12.按照权利要求11中所述的一种装置，其特征在于r2比r1约大3/8至5/8英寸。
13.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于针式转子在外壳中是偏心的。
14.按照权利要求13中所述的一种装置，其特征在于偏心地安置的针式转子在外壳的一边上在针尖和外壳内表面之间造成一个小间隙，而在相对立的一边上则造成一个大间隙；用来限制高稠度纸粕纤维在针尖上聚积的机构是由上述大间隙所界定的。
15.按照权利要求14中所述的一种装置，其特征在于针式转子是可以调节地安置在外壳中的，以便提供一个具有一尺寸范围的大间隙，从第一安置位置-在此处针式转子相对于外壳内表面是同心的，经过一系列安装位置到第二安装位置-在此处针式转子相对于外壳内表面是安置在一个极偏心的位置上。
16.按照权利要求8中所述的一种装置，其特征在于筒状的高稠度纸粕层由针尖加以梳理，从而使纤维大体上呈环形排列。
17.按照权利要求16中所述的一种装置，其特征在于高稠度纸粕由旋转的针的作用而被旋转。
18.按照权利要求17中所述的一种装置，其特征在于以预定速度V1旋转的针式转子产生一离心力，使得筒状的高稠度纸粕层紧靠外壳内表面旋转，于是旋转着的筒状高稠度纸粕层遇到一种摩擦阻力，致使筒状纸粕层以预定速度V2进行旋转，速度V2小于V1，从而在针和纸粕之间产生一差速度V3，此差速度V3在针尖和筒状高稠度纸粕层之间导致产生一种梳理作用。
19.按照权利要求1中所述的一种装置，其特征在于一个进给和形成气体密封的组合部件将高稠度纸粕压实成不透气的栓状体。
20.按照权利要求19中所述的一种装置，其特征在于针式转子载有将纸粕撕开用的元件，可将上述栓状体撕开。
21.按照权利要求1中所述的一个装置，还包括一个气体漂白剂入口和一个废气排出口，它们可顺流地将用于纸粕处理的气体漂白剂引入外壳中。
22.一个高稠度纸粕/臭氧漂白接触器配用在一个系统上，该系统包括一个纸粕增稠装置、一个疏松器-吹送器、用来将增稠的纸粕撕成疏松的纸粕纤维并将疏松过的纸粕吹送到接触器、和一个吹送气体的旋风分离器，该装置包含一个大体上垂直定向并呈圆锥形的外壳，该外壳具有平滑的内表面；一个臭氧源，用于高稠度纸粕的气体漂白；上述臭氧流用的引入机构，用来在外壳中提供一种含臭氧的气相；一个可旋转地安置在外壳中的针式转子，该针式转子有许多针，每个针都有一针尖；和用来限制高稠度纸粕纤维在针尖上聚积的工具。
23.按照权利要求22中所述的一种装置，其特征在于针式转子是偏心地安置在外壳中的。
24.按照权利要求22中所述的一种装置，其特征在于偏心安置的针式转子在外壳的一边上在针尖和外壳内表面之间造成一小的间隙，而在相对的一边上造成一大的间隙；用来限制高稠度纸粕纤维聚积在针尖上的工具是由上述大的间隙所界定的。
25.按照权利要求24中所述的一种装置，其特征在于针式转子是可调地安置在外壳中，以使所提供的大的间隙具有一尺寸范围，即从第一个安装位置(针式转子在此处与外壳内表面同心)，经过一系列的安装位置，到第二个安装位置(在此处针式转子相对于外壳内表面而言安置在一个极端偏心的位置上)。
26.使用一种气体漂白剂来漂白高稠度纸粕的一个系统，该系统包括一个纸粕增稠装置；一个用来将增稠的纸粕撕成疏松的纸粕纤维的疏松器；一个铅直取向的圆锥形旋风接触器，用于收集已疏松过的纸粕；一种方法，用来实现气体漂白剂和高稠度纸粕之间的最佳反应，该方法包含以下几个步骤将疏松过的纸粕输往垂直取向的圆锥形接触器；以预定速度旋转外壳中的针式转子；和借助旋转的针式转子的作用，加速接触器中疏松的纸粕达到一预定的切向速度，该切向速度的量值足以阻止纸粕在接触器中向下运动。
全文摘要
一种装置生产具有极小尺寸的细长的多纤维式颗粒，以利于高稠度纸粕纤维在暴露于臭氧之下时基本上完全被臭氧所渗透。提供了一个外壳，该外壳有第一端部和第二端部，和一个基本上平滑的内表面。提供了一种机构，用来将高稠度纸粕引入外壳。一个臭氧气体源，用来漂白外壳中的高稠度纸粕。一个针式转子可旋转地安置在外壳中，它有许多针，每个针都有一针尖。提供了一种工具，用来限制高稠度纸粕纤维聚积在针尖上。
文档编号D21C9/10GK1137812SQ94194172
公开日1996年12月11日 申请日期1994年9月9日 优先权日1993年9月21日
发明者L·A·卡尔史密夫, A·S·沃特, O·卢蒂, A·G·阿杜马西 申请人:英格索尔-兰德公司