专利名称：筛选纸浆悬浮液的多级筛选设备、筛选篮和方法
技术领域：
本发明涉及用于筛选纸浆悬浮液的筛选设备，包括壳体、把壳体分隔成中心室和基本上环形的外室的管状筛选篮、供给需要筛选的悬浮液进入中心室和外室之一的进口部件、和排出已经通过筛选篮的悬浮液中分离后可接受部分的出口部件。该设备还包括排出悬浮液分离后废弃部分的废弃物出口部件、布置在壳体中在需要筛选的悬浮液中沿筛选篮提供压力和吸入脉冲的转子、和供给稀释液体到中心室和外室之一的稀释装置。
本发明也涉及在多级筛选中如此纸浆悬浮液筛选设备和方法中使用的筛选篮。
背景技术：
在造纸过程中非常重要的步骤是纤维纸浆悬浮液的筛选。传统上，纸浆悬浮液由几个上述类型的压力筛选设备互相连接成为筛选设备系统，其中各筛选设备代表一个依赖于系统中其它级的筛选级。
作为具有几个互相连接筛选设备的传统筛选系统的替代方案，可以设计一个具有几个级的单独的筛选设备，典型地为二或三级综合在同一筛选体中。最近以来已经在市场中引入各种这样具有不同设计的多级筛选设备。
当前造纸生产线规模不断增加已经导致非常大的筛选设备。特别是低浓度纸浆悬浮液的筛选设备很大并且具有非常大的筛选篮，以便容纳很高的液压负载。不同筛选设备的筛选篮典型地大约采用同样的纵横比-长度/直径-而不管其尺寸大小，因此大篮很长。为何许多筛选篮很长的另一个理由是由于对于给定滤网通过增加筛选篮的长度比增加其直径便宜得多。
在长筛选篮中，残余粒子行进的途径将很长。结果，长筛选篮具有这样的缺点，即由于个别需要废弃的粒子的滞留时间将很长，接受或损坏的概率将比较短的筛选篮更高。还有，长筛选篮可能遇到废弃部分变浓的问题并且将具有较低的单位表面面积中的容量和减少的迁移效率。
抵消废弃部分变浓的一种方法是用稀释液体予以稀释，典型地是用水，并且为此目的有一种具有对于筛选篮内部添加稀释水布置的预先筛选设备。例如，美国专利No.6080274及No.6186333和WO 00/50690披露建立在多级筛选设备内部的昂贵的稀释水布置。这些已知多级筛选设备的严重缺点是需要在从不同级中出来的接收管线中以很大阀门和流量计形式用于过程控制的昂贵硬件。各接收隔室需要用流量计和控制阀门作为单独的流量控制。
另一已知的稀释布置包括综合在转子中的旋转稀释水出口。不过使用这种稀释布置很难从筛选壳体进入转子获得加压的稀释水。在设备的静止和旋转部分之间一般设置经常发生磨损问题的密封件，使纤维穿过密封件进入稀释水隔室而终于堵塞稀释水出口。另一已知的稀释布置包括在筛选区域下面的静止稀释水出口。使用这些相当昂贵的已知设备很难把稀释水运送到筛选篮中最佳目标。
瑞典专利申请No.9601979-9建议解决以上著名问题并披露一种稀释布置，其中稀释水引入环绕楔形线条筛选篮的沟槽中。该沟槽通过在筛选篮上两个支承环之间的空间上放置盖子而形成。稀释水注入通过设置在筛选篮的覆盖壁的筛选狭槽进入筛选篮。不过，这解决方法的问题是通过许多细小的筛选狭槽进入筛选篮内部的稀释水不足而不能使稀释水充分穿透并和变浓的废弃部分充分混合。另一问题是对位于筛选篮外部接受室中未知量水通过在楔形杆和固定及支承环之间外部狭窄的端部上轴向开放空间的泄漏，这些环构成稀释水沟槽的顶部和底部。
发明内容
本发明第一目标是提供一种用于在具有简单、便宜的稀释装置的级中筛选纸浆悬浮液的筛选设备，该稀释装置可对筛选篮中最佳目标供给稀释液体以便使废弃部分得到有效的稀释。
本发明第二目标是提供一种在本发明筛选设备中使用并也用作更换现存的筛选设备中用旧的筛选篮。
本发明第三目标是提供一种在各级中筛选纸浆悬浮液的方法，使分离后的废弃部分以最佳形式稀释。
第一目标是通过最初描述类型的筛选设备获得，其中筛选篮包括至少两个单独的管状筛选段，并且稀释装置包括至少一个环形元件轴向地互连两个管状筛选段和形成至少基本上在筛选篮周围延伸的管状稀释液体隔室，环形元件形成多个在稀释液体隔室和中心室及外室之一之间的稀释液体射出通路。
结果，为废弃部分提供有效稀释而从射出通路喷出稀释液体射流的需要量和速度很容易通过正确地设计射出通路的尺寸达到。
按照本发明实施例，接受出口件和废弃物出口件之一，正常为接受出口件，形成从外室的出口通路，而稀释装置包括至少一个延伸通过出口通路到环形元件的稀释液体供给管路，以便从壳体外面到稀释液体隔室供给稀释液体。这一实施例使稀释液体供给管路与环形元件的连接容易和便宜，因为不需要任何通过壳体的单独连接。出口件可以包括一个位于壳体外面的可脱开的出口部分，其中稀释液体供给管路延伸通过可脱开出口部分的壁。
按照本发明另一个实施例，稀释装置包括在其不同位置连接到环形元件的第一和第二稀释液体供给管路。该实施例提供进入筛选篮的稀释液体更均匀的分布。
在两个实施例中，管状稀释液体隔室可以闭环形式围绕筛选篮延伸，而稀释液体供给管路可以布置为引导稀释液体进入稀释液体隔室，使稀释液体沿所说封闭环以单一方向流动。结果在稀释液体隔室中环绕的稀释液体流动将抵消可能进入隔室沉积在隔室壁上的纤维。
本发明第二目标是通过一个筛选篮获得，它包括设置筛选孔的管状覆盖壁，和用于供给稀释液体到管状覆盖壁内部或外部之一的稀释装置。筛选篮的管状覆盖壁包括至少两个单独的管状壁段，和稀释装置包括至少一个轴向地互连覆盖壁的两个管状壁部分并且形成至少基本上围绕管状覆盖壁延伸的管状稀释液体隔室的环形元件，环形元件形成多个在稀释液体隔室和筛选篮的内部或外部之一之间的稀释液体射出通路。
本发明筛选篮的一个重要优点是十分合适用于更换在现存单级筛选设备中用旧的筛选篮，从而在功能上转换现存设备为多级设备。
射出通路可以有圆形截面或者可替代地采取狭槽形式。适当地管状稀释液体隔室具有矩形截面并以闭环形式围绕管状覆盖壁。
稀释装置可以包括在环形元件上位于其不同位置的第一和第二稀释液体供给进口。
本发明第三目标是通过利用具有管状篮的筛选设备的纸浆悬浮液筛选方法获得。该方法包括-供应要求筛选的悬浮液到筛选篮的内部和外部之一，
-沿筛选篮的初次筛选段筛选悬浮液，以便获得通过筛选篮的初次接受部分和被阻止通过筛选篮的初次废弃部分，-供给稀释液体流以稀释初次废弃部分，-沿筛选篮的二次筛选段筛选被稀释的初次废弃部分，以便获得通过筛选篮的二次接受部分和被阻止通过筛选篮的二次废弃部分，-从筛选篮排出二次废弃部分，和-联合初次和二次接受部分形成共同的最终接受部分。
该方法还包括-响应被供给到筛选篮的悬浮液的浓度和流量和从筛选篮排出的二次废弃部分的浓度和流量而控制供给的稀释液体的流量，使进入二次筛选段的初次废弃部分的浓度成为基本上与供给到筛选篮悬浮液的浓度相同。
要求筛选的悬浮液被正常供给进入筛选篮的内部，使初次废弃部分在筛选篮内部分离，由此稀释液体的液流供给到筛选篮的内部而二次废弃部分在筛选篮内部分离。
该方法还可包括以射流形式供给稀释液体流，射流速度范围为2-10米/秒，较佳为4-8米/秒。
供给到筛选篮的筛选液体流的控制根据如下算法。
变浓是由于水通过滤网屏障的接受概率永远高于纤维的结果。它一般定义为从筛选篮供给端到废弃端的浓度增加。变浓随纸浆类型、生产率和压力筛选的设计及运行参数而变化。
变浓F为废弃浓度Cr与供给浓度Cf之比或者质量废弃率Rm和容积废弃率Rv之比。
F=CrCf=RmRv...(1)]]>假定在二级系统中在二个级中的变浓程度相等并且在二个级中质量废弃率相等，有可能计算需要的稀释水量Qd。该计算先决条件是供给及废弃液流的容积流量和浓度已经知道。从这些假定可能推导稀释水需要量的方程式
Qd=Qf*Qr(CrCf-CfCr)...(2)]]>式中Qd是稀释液体量，Qf是供给容积流量，Qr是废弃部分容积流量，Cf是供给浓度(质量浓度)而Cr是废弃部分浓度。
这是使其可能调节和控制稀释水量的算法，以便对于筛选篮二级筛选阶段的供给浓度变成与初级阶段相同。为此计算需要的输入数据只有供给量和最终废弃流量和这些流量的浓度。
控制计算也可以写为Qd=Qf*Qr(F-F-1)...(3)]]>作为本发明(涉及二级筛选)以上方法的替代，本发明第三目标也可以用三级筛选法获得。相应地，该替代方法包括-供应要求筛选的悬浮液到筛选篮的内部和外部之一，-沿筛选篮的初次筛选段筛选悬浮液，以便获得通过筛选篮的初次接受部分和被阻止通过筛选篮的初次废弃部分，-供给第一稀释液体流以稀释初次废弃部分，-沿筛选篮的二次筛选段筛选被稀释的初次废弃部分，以便获得通过筛选篮的二次接受部分和被阻止通过筛选篮的二次废弃部分，-供给第二稀释液体流以稀释二次废弃部分，-沿筛选篮的三次筛选段筛选被稀释的二次废弃部分，以便获得通过筛选篮的三次接受部分和被阻止通过筛选篮的三次废弃部分，-从筛选篮排出三次废弃部分，-联合初次、二次和三次接受部分形成共同的最终接受部分。
该替代方法还包括-各自响应被供给到筛选篮的悬浮液的浓度和流量和从筛选篮排出的三次废弃部分的浓度和流量而控制供给到筛选篮的稀释液体的初次和二次流量，使进入二次筛选段的初次废弃部分浓度和进入三次筛选段的二次废弃部分浓度各自成为基本上与供给到筛选篮的悬浮液的浓度相同。
如上所说需要筛选的悬浮液正常供给进入筛选篮内部。如此，悬浮液被筛选而使初次废弃部分在筛选篮内部分离，由此稀释液体的第一和第二流量供给到筛选篮内部而第二和第三废弃部分在筛选篮内分离。
有可能对在第一Qd1和第二Qd2稀释水阶段中的稀释水需要量推导相似的方程式。该公式的推导相似于以上二级的情况。
在第一筛选阶段后需要的稀释水量以便获得对第二筛选阶段同样供给浓度作为对滤网的供给，第一阶段筛选可以按下列公式计算Qd1=Qf2*Qr3(F3-F-23)...(4)]]>对二级和三级应用的通用公式为Qd1=Qfn-1*Qrm(Fn-F1-nn)...(5)]]>式中筛选级数为(n)。
在同样假定下，在三级筛选篮中对二级稀释需要的量为Qd2=Qd1Rm3...(6)]]>式中(Rm)是在三级以后整个滤网上总质量废弃率。
对于所有类型具有长篮的翻新，例如所有长于(高于)600mm的筛选篮将从本发明得益。它们将通过分隔过分长的筛选区域成为初次和二次阶段而具有提高的容量和/或效率。这些肯定的效果是更加有效地利用筛选篮表面的结果。
利用这一新概念的另一可能性是用筛选篮更加圆滑的表面轮廓运行，这样表面限定的滤网孔有更好的清除效率。过分强烈的表面轮廓不能满足容量要求。多级稀释也使其可能减少转子的转速。在低转速下筛选设备将产生较低的电力负荷。
滤网新生产线可以利用这样的工艺。在这样的筛选壳体和/或滤网转子中不需要稀释布置。可以采用更加简单和廉价的设计。
本发明多级筛选设备可以采用一个接受隔室的设计并且带有较少花费的过程控制。例如，具有根据传统工艺控制质量废弃率二级滤网需要四个流量控制和两个浓度控制器，而根据本发明的多级稀释工艺对于同样的信息只需要各自三个和二个控制。
对于三级设备的同样比较甚至更加有利于本发明。增加的级只需要加上一个流量控制器。而使用传统工艺需要加上两个控制器。
如果多级稀释工艺与滤网转子转速的控制联合，将有可能获得在许多变化过程条件下“两级系统”中最大清除效率。
附图的简要说明本发明在下面随同参考附图更详细地进行描述，其中
图1是本发明第一实施例的筛选设备部分切去的立体图，图2是本发明第二实施例部分切去的立体图，图3是配合按照图1设备的筛选篮立体图，和图4是图3中所示筛选篮剖视立体图。
在图中显示相同部件用相同的参考数字标志。
具体的实施方式图1显示按照本发明用于筛选纸浆悬浮液的筛选设备，包括一个壳体2，一个可释放地连接于供给需要筛选的悬浮液到壳体2的供给管路6的进口件4，一个把壳体2内部分隔成一在中心的、基本上为圆柱形的、以便在中心室10一端12接受需要筛选的悬浮液的室10、和一接受已经通过筛选篮8的悬浮液接受部分的单独的环形接受室14的管状筛选篮8，一个形成出口通路17、并且可释放地连接于接受出口管子18、以便从接受室14排出接受部分的接受出口件16，和一个可释放地连接于废弃物出口管子22、以便从中心室10另一端24排出悬浮液废弃部分的废弃物出口件20。转子26布置在中心室10，以便在悬浮液中沿筛选篮8内部边缘提供压力和抽吸脉冲。稀释装置28用来供给稀释液体到中心室10的端部12和24之间。
筛选篮8包括带有狭槽形状筛选孔的圆柱形覆盖壁30。覆盖壁30设置上凸缘32和下凸缘34，它们各自与壳体上凸肩36和壳体下凸肩38压紧密封。参照图3和4，覆盖壁30分隔成为两个单独的圆柱形段40和42，通过稀释装置28的环形元件44互相轴向地连接。环形元件44形成具有矩形截面并环绕覆盖壁30延伸的稀释液体隔室46。环形元件44具有稀释液体进口开口48和多个具有圆形截面并延伸在隔室46和筛选篮8内部之间的稀释液体射出通路50。用于从壳体2外部供给稀释液体到稀释液体隔室46的稀释装置28的稀释液体供给管路52延伸通过接受出口管子18的壁部并进而通过接受出口件16的出口通路17到环形元件44的开口48。
以上描述的筛选篮8特别适合于在旧筛选设备中更换传统单级筛选篮。利用现存接受出口件连接稀释液体供给管路就不需要重新建造旧设备的壳体。
在运行中，需要筛选的纤维悬浮液通过进口件4从上端12供给进入筛选篮8。在筛选篮8中悬浮液沿覆盖壁30的区段40被筛选，使初次接受部分通过覆盖壁30，而初次废弃部分在筛选篮8中分离。初次废弃部分由通过射出通路50喷射的稀释液体控制液流所稀释。稀释的初次废弃部分沿覆盖壁30的区段42进行筛选，使二次接受部分通过覆盖壁30而二次废弃部分在筛选篮内部分离，并然后从筛选篮8通过废弃物出口件20排出。初次和二次接受部分联合以后经过接受出口件16排出。
稀释液体通过射出通路50的液流是通过响应供给到筛选篮8的悬浮液的浓度及流量和从筛选篮8排出的二次废弃部分的浓度及流量而受到控制，使进入覆盖壁30区段42的初次废弃部分浓度基本上与供给进入筛选篮8悬浮液浓度相等。
按照图1的本发明上述实施例是最通常使用的类型。不过，在本发明一个替代方案中(未示)，悬浮液供给到外室14，而转子布置在外室14以便在悬浮液中沿筛选篮8外面提供压力和抽吸脉冲。在该实施例中，液体射出通路沿隔室46和筛选篮外面之间延伸，使在筛选篮8外部分离的初次废弃部分可以被从射出通路的液体射流所稀释。
图2显示的一种本发明的筛选设备相似于图1所示的实施例，除去筛选篮和稀释液体供应有不同的设计。如此，图2的设备包括具有两个稀释液体进口管56及58的壳体，和具有两个各自连接到管路56及58的稀释液体进口开口62及64的筛选篮60。该实施例适合于新的筛选设备。
权利要求
1.一种用于筛选纸浆悬浮液的筛选设备，包括一个壳体(2；54)，一个把壳体内部分隔成中心室(10)和一外部的基本上为环形的室(14)的管状筛选篮(8；60)，一个供给需要筛选的悬浮液到中心室和外室之一的进口件(4)，一个用于排出已经通过筛选篮的从悬浮液分离的接受部分的接受出口件(16)，一个用于排出从悬浮液分离的废弃部分的废弃物出口件(20)，一个布置在壳体中以便在需要筛选的悬浮液中沿筛选篮8提供压力和抽吸脉冲的转子(26)，和用来供给稀释液体到中心室或外室之一的稀释装置(28，52，56，58)，其特征为，筛选篮包括至少两个单独的管状筛选段(40，42)，而稀释装置包括至少一个轴向地互连两个管状筛选段和形成至少基本上围绕筛选篮延伸的管状稀释液体隔室(46)的环形元件(44)，环形元件在稀释液体隔室和中心室及外室之一之间形成多个稀释液体射出通路(50)。
2.按照权利要求1所述的筛选设备，其特征在于，接受出口件(16)和废弃物出口件(20)之一形成来自外室的出口通路(17)，而稀释装置包括至少一个延伸通过出口通路到环形元件(28)的稀释液体供给管路(52，56，58)，以便从壳体外部到稀释液体隔室(46)供给稀释液体。
3.按照权利要求2所述的筛选设备，其特征在于，还包括可释放地连接于出口件(16)形成所说出口通路的出口管子(18)，其中稀释液体供给管路(52)从壳体外面延伸通过出口管子(18)的壁部进入出口通路。
4.按照权利要求1所述的筛选设备，其特征在于，稀释装置包括第一和第二稀释液体供给管路(56，58)，各在其不同位置连接到环形元件(44)。
5.按照权利要求1所述的筛选设备，其特征在于，管状稀释液体隔室(46)以闭环形式围绕中心室(10)延伸，而稀释液体供给管路(52)布置成为引导稀释液体进入稀释液体隔室，使稀释液体沿所说闭环在一个方向上流动。
6.按照权利要求4所述的筛选设备，其特征在于，管状稀释液体隔室(46)以闭环形式围绕中心室(10)延伸。而第一和第二稀释液体供给管路(56，58)布置成为引导稀释液体进入稀释液体隔室，使稀释液体沿所说闭环在一个方向上流动。
7.一种使用于按照权利要求1-6中任何之一所述的设备的筛选篮(8，60)，包括一个具有筛选孔的管状覆盖壁(30)，和用于供给稀释液体到管状覆盖壁内部和外部之一的稀释装置(28)，其特征为，管状覆盖壁(30)包括至少两个单独的管状覆盖壁段(40，42)，以及稀释装置包括至少一个环形元件(44)，它轴向地互连覆盖壁的两个管状壁段并且形成至少基本上围绕管状覆盖壁延伸的管状液体隔室(46)，环形元件在稀释液体隔室和筛选篮内部和外部之一之间形成多个稀释液体射出通路(50)。
8.按照权利要求7所述的筛选篮，其特征在于，射出通路(50)具有圆形截面。
9.按照权利要求7所述的筛选篮，其特征在于，射出通路采取狭槽形式。
10.按照权利要求7-9任何之一所述的筛选篮，其特征在于，管状稀释液体隔室(46)具有矩形截面。
11.按照权利要求7-10任何之一所述的筛选篮，其特征在于，稀释装置包括在环形元件(44)不同位置上的第一和第二稀释液体供给进口(62，64)。
12.按照权利要求7-11任何之一所述的筛选篮，其特征在于，管状稀释液体隔室(46)以闭环形式围绕管状覆盖壁(30)延伸。
13.一种利用具有管状筛选篮(8，60)的筛选设备的筛选纸浆悬浮液的方法，该方法包括-供应要求筛选的悬浮液到筛选篮的内部和外部之一，-沿筛选篮的初次筛选段筛选悬浮液，以便获得通过筛选篮的初次接受部分和被阻止通过筛选篮的初次废弃部分，-供给稀释液体流以稀释初次废弃部分，-沿筛选篮的二次筛选段筛选被稀释的初次废弃部分，以便获得通过筛选篮的二次接受部分和被阻止通过筛选篮的二次废弃部分，-从筛选篮排出二次废弃部分，和-联合初次和二次接受部分形成共同最终的接受部分，其特征为-响应被供给到筛选篮的悬浮液的浓度和流量和从筛选篮排出的二次废弃部分的浓度和流量而控制供给的稀释液体的流量，使进入二次筛选段的初次废弃部分的浓度成为基本上与供给到筛选篮的悬浮液的浓度相同。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，要求筛选的悬浮液被供给进入筛选篮的内部并且进行筛选，使初次废弃部分在筛选篮内部分离，由此稀释液体的液流供给到筛选篮的内部而二次废弃部分在筛选篮内部分离。
15.按照权利要求13或14所述的方法，其特征在于，还包括以具有速度在2-10米/秒、较佳地为4-8米/秒范围的射流形式供给稀释液体流。
16.一种利用具有带有穿孔的管状筛选篮的筛选设备筛选纸浆悬浮液的方法，该方法包括-供应要求筛选的悬浮液到筛选篮的内部和外部之一，-沿筛选篮的初次筛选段筛选悬浮液，以便获得通过筛选篮的初次接受部分和被阻止通过筛选篮的初次废弃部分，-供给第一稀释液体流以稀释初次废弃部分，-沿筛选篮的二次筛选段筛选被稀释的初次废弃部分，以便获得通过筛选篮的二次接受部分和被阻止通过筛选篮的二次废弃部分，-供给第二稀释液体流以稀释二次废弃部分，-沿筛选篮的三次筛选段筛选被稀释的二次废弃部分，以便获得通过筛选篮的三次接受部分和被阻止通过筛选篮的三次废弃部分，-从筛选篮排出三次废弃部分，-联合初次、二次和三次接受部分形成共同的最终接受部分，其特征为-各自响应被供给到筛选篮的悬浮液的浓度和流量和从筛选篮排出的三次废弃部分的浓度和流量而控制供给到筛选篮的稀释液体的初次和二次流量，使进入二次筛选段的初次废弃部分浓度和进入三次筛选段的二次废弃部分浓度各自成为基本上与供给到筛选篮的悬浮液的浓度相同。
17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，需要筛选的悬浮液供给进入筛选篮内部并进行筛选，使初次废弃部分在筛选篮内部分离，由此稀释液体的第一和第二流量供给到筛选篮内部而第二和第三废弃部分在筛选篮内分离。
18.按照权利要求16或17所述的方法，其特征在于，还包括以具有速度在2-10米/秒、较佳地为4-8米/秒范围的射流形式供给第一和第二稀释液体流。
全文摘要
一种用于筛选纸浆悬浮液的筛选设备包括一个分隔壳体内部成为中心室(10)和单独的外部环形室的筛选篮(8)。悬浮液供给到外室和中心室之一，使接受部分通过滤网，而被阻止通过滤网的废弃部分可以分离。设置稀释装置(28)以便稀释废弃部分。筛选篮至少分为两个单独的管状筛选段(40，42)。稀释装置包括至少一个轴向地互连两个管状筛选段、形成管状稀释液体隔室(46)并至少基本上围绕筛选篮延伸的环形元件。环形元件(44)在稀释液体隔室和中心室及外室之一之间形成多个稀释液体射出通路。本发明还涉及用于以上描述的筛选纸浆设备和方法中使用的筛选篮。
文档编号D21D5/02GK1659333SQ03812979
公开日2005年8月24日 申请日期2003年5月8日 优先权日2002年6月7日
发明者B·夫雷德里克森 申请人:美佐纸业股份有限公司