專利名稱:高濃度壓力網(wǎng)以及分開合格和不合格品的方法
本發(fā)明關(guān)于一種方法用來在紙漿中分開合格品和不合格品，以及用一個高濃度壓力網(wǎng)來實施這個方法。
克拉克-邦得在他的美國專利3，363，759號中公開了一種濾網(wǎng)裝置，它使用一個內(nèi)表光整的網(wǎng)或籃，罩在一個外表有凸出的轉(zhuǎn)子外面，這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，網(wǎng)罩內(nèi)的局部容積就產(chǎn)生變化。在他的美國專利第3，437，204號中公開了相似的裝置，其中當(dāng)材料流經(jīng)過濾區(qū)和穿過網(wǎng)時，加入稀釋液以減低不合格品。
約瑟夫波爾頓和彼德拉勃朗在他們的美國專利3，726，401號中也公開了使用一種帶隔開凸耳的轉(zhuǎn)子，在過濾時產(chǎn)生脈動，即交變的正向過濾脈動和負向濾網(wǎng)清潔脈動。
紐約的阿斯特勞姆機器公司生產(chǎn)用于壓力網(wǎng)裝置的“成形”(profile)濾網(wǎng)。
本發(fā)明的主要目的是提供一種方法和裝置用于高濃度壓力網(wǎng)，以獲得低的不合格率和低的功率消耗以及最小的纖維分級。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的的獲得是通過把紙漿流過轉(zhuǎn)子和網(wǎng)之間的過濾區(qū)，在過濾區(qū)中造成連續(xù)循環(huán)的正向和負向脈動，各個脈動大約占脈動循環(huán)的50%。典型的是，在一個傳統(tǒng)的網(wǎng)中，這脈動循環(huán)包括一個非常短的正向脈動，一個較長的負向脈動，而在50%的循環(huán)中沒有脈動幅度。流動著的漿處于這個50-50脈動循環(huán)，在過濾區(qū)中被進行著連續(xù)的容積的改變。由于用了成形濾網(wǎng)以及進一步用了一個成形表面的轉(zhuǎn)子，有利地得到了過濾。轉(zhuǎn)子的成形表面包括一個鈍的前面朝向著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，跟著是一個圓弧面，從網(wǎng)這邊向后退，因此使轉(zhuǎn)子和網(wǎng)之間的容積增加。有利的是，從轉(zhuǎn)子端看來，轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出雙重或四重凸輪結(jié)構(gòu)。除了產(chǎn)生連續(xù)的正向和負向脈動，這些凸輪沿著網(wǎng)使紙漿產(chǎn)生大的擾動。
本發(fā)明的其他的目的，特點和優(yōu)點，以及它的組成，結(jié)構(gòu)和操作從下面參照附圖的詳述中可以清楚理解，其中圖1是按照本發(fā)明構(gòu)成的壓力網(wǎng)的縱剖面圖;
圖2是沿圖1Ⅱ-Ⅱ線作的剖面圖;
圖3是一個部分剖面圖特別顯示出使用第一種型式的成形網(wǎng)時，成形網(wǎng)內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子成形面之間的關(guān)系;
圖4是相似于圖3的一個部分剖面圖，顯示使用第二種型式的成形網(wǎng);
圖5是在壓力網(wǎng)中測到的脈動圖表;
圖6是一個圖表，畫出按本發(fā)明構(gòu)成的壓力網(wǎng)的合格品流一降壓曲線;
圖7是一個圖表，顯示按本發(fā)明構(gòu)成的壓力網(wǎng)的不合格品重量百分比-篩余清除曲線。
參看圖1-4，過濾裝置10包括一個外殼12，一對端壁14，16和一個外部的基本上圓柱形的壁18。紙漿被泵著以一定的壓力通過一個入口管20進入殼體，通過位于一端的一個開口22流向不合格品出口24和一個合格品出口26。
裝在殼體內(nèi)和上述流體通道中的是一個成形網(wǎng)28，它用一對環(huán)30裝在殼體的表面，這對環(huán)30和殼壁18以及網(wǎng)28形成合格品室32。
轉(zhuǎn)子34被裝在傳動機構(gòu)38所帶動的軸36上。轉(zhuǎn)子34包括一個空心圓柱體40，圓柱體40被連接到件42，件42被銷裝在軸36上，如44所示。轉(zhuǎn)子34還包括端板46，端板46連接著外壁48和空心圓柱體40，把轉(zhuǎn)子端部封住不讓漿流出來。
在圖2中可清楚看出，轉(zhuǎn)子34包括一個凸輪形的輪廓，它有一對鈍的前緣50，朝向著旋轉(zhuǎn)方向52，各自接著弧形部分54。在一個特別的結(jié)構(gòu)中，這些弧形部分54有著相同的圓弧半徑，而各自的半徑中心對于旋轉(zhuǎn)軸徑向錯開。雖然只顯示出兩個這樣的半圓柱形結(jié)構(gòu)，在壓力網(wǎng)很大的場合可以用更多的數(shù)量。在說明書和權(quán)利要求
書中使用的“鈍”字來形容轉(zhuǎn)子，這是指這個表面的形狀是被做成能俘獲一定容積的紙漿并把它加速到轉(zhuǎn)子的速度。例如，前緣50能被做成對于旋轉(zhuǎn)方向向前傾斜，或做成凹形。
參看圖3和4，兩種不同的成形表面被顯示出用于網(wǎng)，即圖3中的成形面56和圖4中的成形面58。通常，成形面只做在網(wǎng)的內(nèi)表面，也能使用和顯示出的成形面不同的成形面。
在明白了上面所說的脈動現(xiàn)象以后，就要找出它的原因，包括幾何學(xué)上的原因，動力學(xué)上的原因和原料的原因。在幾何學(xué)的原因的范圍中，研究了尖銳的正向壓力脈動，負向和正向壓力脈動的范圍，網(wǎng)板表面的狀況和轉(zhuǎn)子一網(wǎng)之間的間隙。至于動力學(xué)的原因，考慮了轉(zhuǎn)子的表面速度，脈動的頻率和網(wǎng)上的壓力降。原料的原因包括濃度，溫度和纖維類型。所做的研究是用牛奶卡通紙漿，4.5%濃度。泵容量大約是1200加侖/分鐘，用0.078英寸孔網(wǎng)和0.055英寸的孔網(wǎng)，每天300噸的工作量用25馬力。結(jié)果被測出當(dāng)用0，078英寸網(wǎng)時不合格品占重量的5.5%，篩余清除物是52%，用0.055英寸網(wǎng)時篩余清除物是71%。從入口到合格品，游離度在0.078英寸網(wǎng)的場合跌掉一個平均值8點(poi-nts)，在0.055英寸網(wǎng)時增加了10點。網(wǎng)在所有的試驗中都很牢固，也很容易地過濾牛奶卡通紙漿。
為了做上述試驗，牛奶卡通紙漿被打漿成為1000＃特里一代(Tri-dyne)，加入1.5%的次氯酸鈉，共打30分鐘。紙漿從打漿機柵格1/8英寸的篩孔抽出，濃度為5.01%。紙漿中不加入篩余;然而，漿中有許多小片和塑料。本質(zhì)上，這漿被打漿機中的1/8英寸篩孔篩過了。
在圖2中所示的轉(zhuǎn)子，使用了0.078英寸的網(wǎng)和0.055英寸的網(wǎng)，轉(zhuǎn)子的恒速是750轉(zhuǎn)/分，過濾系統(tǒng)首先灌入水把漿從5%稀釋到4.5%，選擇一系列的流量以得到壓降一流量曲線，在這些試驗中，不合格品流量被維持在大約為合格品流量的10%。在第一次試驗中以額定生產(chǎn)值抽取入口、合格品、和不合格品的樣品，在第二次試驗中以泵容量來抽取這些樣品。在第三次試驗中仍利用泵容量但不合格品流量為5%。
下面的表1和表2是當(dāng)上述試驗時得到的數(shù)據(jù)。
表1登出了用0.078英寸篩孔網(wǎng)的數(shù)據(jù)。要注意的是當(dāng)流量增加時馬達負荷減少。這主要是因為更高的入口漿速減低了轉(zhuǎn)子對漿的相對速度而需要較少的功率。在高流量時，功率消耗大約為0.08液壓泵泄放/合格品·噸?？梢姷皆?0%不合格品率時濃度變化很小，在5%不合格品率時變化較大。游離度的變化看不出受不合格品率的影響，而且很小，雖然從入口到合格品是有些變化。
表2登出了用0.055英寸篩孔網(wǎng)的數(shù)據(jù)。功率大致上和上面一樣，在高流量時少于0.1液壓泵泄放/噸。用這個網(wǎng)產(chǎn)生的游離度改變顯示出合格品游離度比進料高，而不合格品游離度比進料低。這對小的篩孔是正常的，但這效果被存在于不合格品流中的大塑料所擴大，這些塑料足夠大到使游離度和輕到使?jié)舛雀淖儭?br>參看圖6，顯示出兩種網(wǎng)的降壓一合格品流曲線。兩種網(wǎng)的上限是泵的容量而不是網(wǎng)。這個0.055英寸的曲線差不多到達最大值而這個0.078英寸的曲線顯示出還可以增大容量。
參看圖7，兩種網(wǎng)的篩余清除被相對于不合格品重量百分比顯示出來。如所示的那樣，這0.055英寸的網(wǎng)比這0.078英寸的網(wǎng)提供較佳的篩余清除。在不合格品率是5.5%的以重量計的不合格品時，篩余清除是52%對于0.078英寸網(wǎng)和71%對于0.055英寸網(wǎng)。
篩余的內(nèi)容用圖象分析器進行測量。每種漿的樣本做四個一克重的圖片。分析器被高速在能數(shù)到圖片中盡可能大的部分，大約是圖片的80%。
靈敏度被調(diào)整在能數(shù)到凡是眼睛能看到的顆粒，放大率大約是1.4X以和分析者的視覺相適應(yīng)。這些試驗的結(jié)果被列在表3中，顯示了各入口，合格品和不合格品樣品的篩余面積。篩余清除用下列公式算出%篩余清除＝1- (合格品篩余)/(不合格品篩余) ×100表3試驗1 試驗2 試驗3 試驗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%篩余清除 64.1 67 51 70.6
從這些試驗和觀察中可以得到一個理論以解釋為什么這里講的轉(zhuǎn)子和網(wǎng)操作起來比先有技術(shù)中的其它的過濾裝置優(yōu)越。先有的翼形網(wǎng)，箔片網(wǎng)等等當(dāng)通過漿時產(chǎn)生正向脈動而不顯著地把擾動能量導(dǎo)入漿中。在這些設(shè)計中產(chǎn)生的漿的流化很小。本發(fā)明中的鈍前緣50移動通過漿，各自俘獲一定容積的漿并把它在轉(zhuǎn)子的切線方向加速到轉(zhuǎn)子的速度。在此高速下，漿移動通過成形網(wǎng)28，沿著圓柱形表面產(chǎn)生了顯著的擾動，使?jié){流化，這種高度流化防止?jié){中各個纖維結(jié)塊、絮凝或纏結(jié)，使網(wǎng)能在比傳統(tǒng)的網(wǎng)高得多的濃度下工作。當(dāng)發(fā)生絮凝或結(jié)塊時，各個纖維不能通過網(wǎng)的圓柱形孔，為此，在低得多的濃度下要進行事先過濾。
如上所述，在一個循環(huán)中大約50%的循環(huán)是正向脈動，而50%是負向脈動。這和傳統(tǒng)的網(wǎng)有很大的不同，傳統(tǒng)的網(wǎng)有正向和負向的脈動時間，但也有主要的零脈動時間。本發(fā)明中的長時間的負向脈動產(chǎn)生通過網(wǎng)板的回流或沖溢。由于成形網(wǎng)的設(shè)計，纖維更難在正向脈動時進入反方向，而較易進入過濾方向。又，在網(wǎng)籃的外面有非常小的擾動，這是比起在網(wǎng)圓柱形內(nèi)在正向脈動時由鈍的前緣產(chǎn)生的擾動而言。因此，在負向脈動時，從網(wǎng)的合格品側(cè)向入口側(cè)的回流主要是水流。在網(wǎng)的合格品側(cè)的紙漿趨向于在合格品側(cè)形成纏結(jié)，因而這只是一種脫水的作用。這個理論已被實驗所證明，發(fā)現(xiàn)合格品的濃度通常至少略高于入口的濃度，而不合格品濃度低于入口濃度。因而，合格品在某種程度上被脫水，當(dāng)每個循環(huán)的負向脈動時情況也極相似。試驗也指出，網(wǎng)上的孔越小，脫水現(xiàn)象越大。這可以用在大孔的網(wǎng)上纏結(jié)生成很少來解釋，大孔的網(wǎng)允許合格品纖維，在負向脈動時跟著水回流。
先有技術(shù)傳統(tǒng)的過濾用的某些網(wǎng)用2%濃度，雖然效率低些，最高用到4%濃度。本發(fā)明的網(wǎng)使用于4%，5%和6%的濃度沒有任何篩余清除效率的下降和沒有不合格品率的增加。在所有其它的網(wǎng)中當(dāng)濃度被增加時，篩余清除效率被減低而不合格品率增加。在本發(fā)明的網(wǎng)中，增加濃度并不減低效率和增加不合格品率。在本發(fā)明的網(wǎng)中的這個結(jié)果可以用下列事實解釋，即轉(zhuǎn)子的鈍的前緣使紙漿產(chǎn)生更大的擾動和流化因而允許較高濃度的紙漿流過網(wǎng)板。在負向脈動相位時，回流或脫水使網(wǎng)內(nèi)的紙漿被沖稀，因而消除了經(jīng)常發(fā)生在其它網(wǎng)上的網(wǎng)區(qū)紙漿的變厚和不合格品。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是比起其它的翼形或箔片型網(wǎng)來，轉(zhuǎn)子和網(wǎng)之間的間距較大。紙漿中含有的廢料或篩余不會楔在轉(zhuǎn)子和網(wǎng)之間，而在其它型式的網(wǎng)中就有這個問題。
雖然我已把我的發(fā)明參照了顯示用的實施例和有關(guān)試驗結(jié)果作了敘述，內(nèi)行熟手可以不離開本發(fā)明的精神和范圍容易地對本發(fā)明作出各種改變和改進。我因此準備在這專利中警告，所有這些改變和改進將被合理地當(dāng)然地包括在我對技術(shù)所作貢獻的領(lǐng)域中。
權(quán)利要求
1.壓力網(wǎng)裝置包括一個殼體它有一個入口以接納紙漿，一個合格品出口和一個不合格品出口；一個空心圓柱形的網(wǎng)位于該殼體內(nèi)，它有一個成形的內(nèi)表面和一個外表面；安裝裝置把該網(wǎng)裝在該殼體的內(nèi)部并圍著該網(wǎng)形成一個合格品室，它和該合格品出口相通并和該入口封隔開所以該入口通過該網(wǎng)及該合格品室和該合格品出口相通；驅(qū)動裝置有旋轉(zhuǎn)的輸出；一個轉(zhuǎn)子連接著該旋轉(zhuǎn)的輸出并被裝在該網(wǎng)里和網(wǎng)隔開，位于該入口和該不合格品出口之間，該轉(zhuǎn)子有一非圓形外表面的外壁裝置，它在朝著旋轉(zhuǎn)方向有一鈍的前緣部分。
2.如權(quán)利要求
1中的壓力網(wǎng)裝置，其特征為，該轉(zhuǎn)子的該外表面包括第一和第二半圓柱形部分各自包括一個長形的第一邊緣和一個長形的第二邊緣，該前緣部分連著該長形的第一邊緣;第二鈍的前緣部分連著該長形第二邊緣。
3.如權(quán)利要求
2中的壓力網(wǎng)裝置，其特征為，該轉(zhuǎn)子還包括一個空心圓柱體;端板把該空心圓柱體裝在該外壁里面，該端板和旋轉(zhuǎn)軸同心并封住該外壁裝置;驅(qū)動軸在該空心圓柱體里面并延伸通過該端板之一;驅(qū)動連接裝置把該軸連接到該空心圓柱體。
4.在一種壓力網(wǎng)中，其中紙漿被供送經(jīng)過入口而朝向合格品出口，經(jīng)過成形網(wǎng)而朝向位于網(wǎng)和轉(zhuǎn)子之間的不合格品出口，其中所作的改進是該轉(zhuǎn)子包括一個長形的基本上圓柱形的身部有一對長形的半圓柱體，在徑向互相錯開;一對部件連接著該半圓柱體以及在相對于旋轉(zhuǎn)的方向形成一對鈍的前緣。
5.在一種壓力網(wǎng)中，其中紙漿被供送經(jīng)過入口而朝向合格品出口，經(jīng)過成形網(wǎng)而朝向位于網(wǎng)和轉(zhuǎn)子之間的不合格品出口，其中所作的改進是該轉(zhuǎn)子包括一個長形的基本上圓柱形的身部有多個弧形部分，在徑向互相錯開;多個部件連接著該弧形部分以及在相對于旋轉(zhuǎn)的方向形成多個鈍的前面。
6.壓力網(wǎng)裝置包括一個殼體它有一個入口以接納紙漿，一個合格品出口，和一個不合格品出口;一個空心圓柱形的成形網(wǎng)裝在和密封在該殼體內(nèi)，靠近位于該入口和該不合格品出口之間的該合格品出口;驅(qū)動裝置;一個轉(zhuǎn)子被連接著該驅(qū)動裝置并被裝在該網(wǎng)內(nèi)和該網(wǎng)的內(nèi)表面離開，在該轉(zhuǎn)子朝向旋轉(zhuǎn)方向的外周上有鈍的前面裝置，在旋轉(zhuǎn)時使轉(zhuǎn)子一網(wǎng)之間的繞著該網(wǎng)內(nèi)表面的空間連續(xù)地變化。
7.壓力網(wǎng)裝置包括一個基本上圓柱形的空心殼體包括側(cè)壁裝置，一個端壁上有一開口，一個入口用來接納位于靠近該殼體一端的紙漿流，一個合格品出口位于該側(cè)壁裝置的中央，一個不合格品出口靠近該殼體的另一端;驅(qū)動裝置有一根可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸延伸穿過該開口并和該殼體密封;一對分開布置的環(huán)被連接在該殼體內(nèi)表面上該合格品出口的各側(cè)，該合格品出口位于該入口和該不合格品出口之間;一個圓柱形成形網(wǎng)被連接在該對環(huán)上以把該合格品出口和該入口隔開;一個轉(zhuǎn)子被連接著該驅(qū)動軸，并被布置于該網(wǎng)內(nèi)，該轉(zhuǎn)子包括一個成形表面，它有裝置用來使?jié){產(chǎn)生擾動，同時提供堆積和清潔網(wǎng)的脈動循環(huán)，在流體沿合格品方向大約+50%正向和-50%負向。
8.如權(quán)利要求
7中的裝置，其特征為，該轉(zhuǎn)子有一個外表面，它包括至少一個連接著它的減小著半徑的弧形表面，以鈍的表面朝向運動方向而形成該裝置以造成擾動。
9.如權(quán)利要求
7中的裝置，其特征為，該轉(zhuǎn)子有一個外表面，它包括至少兩個被至少兩個鈍的前面連接在一起的弧形表面，該鈍的前面能夠俘獲以及加速紙漿使它加速到轉(zhuǎn)子的速度，使該裝置產(chǎn)生擾動。
10.一種從紙漿中分開合格和不合格品的方法包括下列步驟使紙漿在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和成形網(wǎng)之間流動，合格品通過網(wǎng)而不合格品沿著網(wǎng)和轉(zhuǎn)子走過;同時地改變轉(zhuǎn)子外表面和網(wǎng)的內(nèi)表面之間的空間并把漿的速度增加至轉(zhuǎn)子的速度以增加紙漿的擾動和流化從而使高濃度液體穿過網(wǎng)。
11.如權(quán)利要求
10中的方法，其特征為，改變該空間的步驟被進一步限定為循環(huán)地改變轉(zhuǎn)子外表面和網(wǎng)的內(nèi)表面之間在轉(zhuǎn)子整個長度上的該空間。
12.一種把紙漿之類過濾成合格品和不合格品部分的方法包括下列各步把紙漿引至有第一和第二側(cè)的過濾裝置的第一側(cè)上;把一系列的正向和負向脈動加到過濾裝置第一側(cè)上的紙漿上去，這樣，紙漿就永遠處于正向或負向壓力之下，而紙漿就被分成由正向壓力脈動造成的在過濾裝置第二側(cè)上的合格品部分，和在第一側(cè)的不合格品部分;在紙漿中造成的擾動是連接著該正向或負向脈動之一的，從而紙漿的合格品部分被激勵成流化狀態(tài);負向壓力把水從合格品部分吸著穿過過濾裝置，從而合格品部分有較高的濃度而不合格品部分有較低的濃度。
專利摘要
一種高濃度壓力網(wǎng)包括一個有成型內(nèi)表面的網(wǎng)和一個有成型外表面的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子靠近但保持間距地在成型網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生一個正向—負向大致上50％-50％的脈動循環(huán)。
文檔編號D21D5/02GK86103397SQ86103397
公開日1986年12月17日 申請日期1986年5月13日
發(fā)明者彼得·埃德蒙·勒布朗 申請人:美商貝洛特公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan