BRPI0401090B1 - Classificador para a limpeza de uma suspensão de matéria fibrosa - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CLASSIFI- CADOR PARA A LIMPEZA DE UMA SUSPENSÃO DE MATÉRIA FIBRO- SA". A invenção refere-se a um classificador para a limpeza de uma suspensão de matéria fibrosa com, pelo menos, uma unidade de separação, que compreende uma carcaça, um rotor, em forma de parábola ou aproxi- madamente em forma de parábola, um cesto de filtro, uma câmara de acei- tação e uma saída de rejeição.

Na indústria de papéis, classificadores são máquinas emprega- das para a limpeza de uma suspensão de matéria, que é constituída de água, matérias fibrosas e de partículas de sujeira. Nesse caso, uma corrente de entrada é conduzida através de um dispositivo de filtro, sendo que a cor- rente de aceitação, constituída de água e de fibras, passa através do filtro.

Uma corrente parcial, denominada corrente de rejeição, constituída de água, de fibras e de matérias de sujeira é extraída, em geral, na extremidade que fica oposta à corrente de entrada. Por conseguinte, durante a classificação, ocorre uma separação de partículas sólidas existentes no líquido. Em oposi- ção a isso, durante a filtração, o líquido é separado da matéria sólida.

Em geral, um classificador desse tipo é executado com rotação simétrica, e é constituído de uma carcaça com uma entrada disposta tan- gencialmente, de um cesto de filtro cilíndrico, na maioria das vezes equipa- do com furos ou fendas perpendiculares, e com um rotor giratório. A tarefa do rotor consiste na manutenção livre das fendas de filtro, o que é obtido por meio de pás giratórias próximas à superfície de filtro. A corrente de acei- tação é coletada em uma chamada câmara de aceitação, que muitas vezes é executada de forma cônica, e é extraída radialmente. A corrente de rejei- ção é conduzida, em geral, no ponto do cesto de filtro que fica oposto à en- trada, em uma câmara de rejeição, em geral, em forma de anel, e é extraída dessa câmara tangencialmente.

Um classificador desse tipo é conhecido, por exemplo, da paten- te US 4,268,381.

Outros classificadores conhecidos são descritos, por exem- pio, na patente EP 1 122 358 A2, na patente EP 1 124 002 A2 e na pa- tente EP 1 124 003 A2.

Nos classificadores de acordo com a patente EP 1 122 358 A2, na patente EP 1 124 002 A2 e na patente EP 1 124 003 A2, em particular, para o aperfeiçoamento das relações de fluxo são tomadas as seguintes medidas: oo na área de entrada está previsto um cesto de filtro adicio- nal, para a classificação prévia. oo na área de entrada, entre a tubulação e a extremidade livre do rotor, está prevista uma peça de montagem interior es- tacionária, em particular, um cone, um tronco de cone, uma semi-esfera, um segmento de esfera, uma camada de esfe- ra, um parabolóide ou hiperbolóide de duas conchas. oo a câmara de aceitação é construída duplamente cônica, se alarga em direção ao fluxo da suspensão de matéria fibro- sa e se reduz conicamente desde o local da saída de acei- tação na direção da saída de rejeição.

No caso desses classificadores conhecidos, o rotor é projetado para uma corrente de filtro uniforme, e apresenta a forma de uma parábola, de tal modo que, a velocidade de corrente axial através do filtro permanece constante dentro do cesto de filtro com saída de corrente adotada da mes- ma forma. De modo alternativo, a forma do rotor também pode ser aproxi- mada sobre uma forma de cone.

Além disso, é conhecido executar classificadores como classifi- cadores de vários estágios, que compreendem várias unidades de separa- ção ligadas uma após a outra.

Os classificadores conhecidos do estado da técnica, todavia, apresentam desvantagens como de costume. Em particular, na área da saí- da de rejeição, as relações de fluxo deixam a desejar. A presente invenção se propõe a tarefa de colocar à disposição um classificador, no qual seja obtido um aperfeiçoamento amplo das rela- ções de fluxo e, com isso, uma redução da energia empregada durante a produção crescente e a eliminação de sujeira. O classificador de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que, a saída de rejeição está disposta na área do diâmetro máximo do rotor, e pelo fato de que, na área da saída de rejeição, em particular, imediatamente abaixo dela, está disposta, pelo menos, uma alimentação para a água de diluição.

Com isso, o rejeito que sai é diluído com água. Em particular, no caso de uma forma de execução do classificador em vários estágios, no qual o rejeito de um estágio passa ao mesmo tempo para a entrada do está- gio seguinte, essa diluição é favorável.

Podem estar previstas uma ou várias alimentações para a água de diluição, que estão dispostas e/ou que podem estar dispostas na carcaça da unidade de separação ou no cesto de filtro e/ou no rotor. No caso de uma disposição de uma alimentação para água de diluição no rotor, essa alimentação é alimentada, de preferência, através de um condutor que se encontra dentro do rotor.

Eventualmente as várias alimentações para água de diluição podem ser alinhadas de tal modo que, a água de diluição pode ser introdu- zida na direção de ereção do rotor e/ou contra a direção de ereção do rotor.

Com isso, o movimento de rotação da suspensão de matéria fibrosa pode ser reduzido. Através do turbilhonamento da suspensão pode ser melhorada a desintegração da mesma.

Uma outra forma de execução preferida do classificador de acordo com a invenção é caracterizada pelo fato de que, na área do diâme- tro máximo do rotor está ou estão dispostos um ou vários dispositivos para a interrupção da corrente axial. A seguir, será empregado o conceito generalizado "dispositivos" (no plural), sendo que, nesse caso, também estão incluídos classificadores de acordo com a invenção, os quais contêm apenas um dispositivo para a interrupção da corrente axial.

Em função da origem, do tipo da matéria fibrosa (mercadoria de reciclagem, fibras frescas, etc.) as matérias fibrosas apresentam um grau de sujeira diferente. Para uma operação estável do classificador devem ser ajustados determinados volumes de carga mínima (volumes de rejeição), em função da parte de sujeira e de água, bem como, das propriedades reológi- cas da suspensão.

Tem-se mostrado que é vantajoso dispor na altura do máximo diâmetro do rotor de dispositivos para a interrupção da corrente axial, a fim de assegurar a operação estável do classificador.

Os dispositivos para a interrupção da corrente axial, nesse caso, podem estar dispostos na carcaça da unidade de separação ou no cesto de filtro e/ou no rotor do classificador. Por conseguinte, também é possível uma forma de execução na qual, em ambos os lados (isto é, tanto na carcaça, como também, no rotor), estão previstos dispositivos para a interrupção da corrente axial.

De preferência, no caso dos dispositivos, trata-se de um ou de vários anéis para interrupção da corrente axial. O anel para interrupção da corrente axial pode ser executado, dependendo da forma de execução, con- tínuo ou na forma de segmentos individuais, ou pode apresentar interrup- ções. O anel para interrupção da corrente axial (ou os anéis para in- terrupção da corrente) nesse caso pode ser regulado, de tal modo que o tamanho da passagem criada pelo anel para interrupção pode ser modifica- do para o rejeito. O anel para interrupção da corrente pode ser executado regulá- vel, por exemplo, de acordo com o tipo de uma fotoíris. Além disso, o anel para interrupção da corrente pode ser executado regulável estaticamente (por exemplo, na forma de segmentos anulares reguláveis estaticamente). O diâmetro externo de um anel para interrupção da corrente disposto no lado do rotor apresenta, de preferência, um perfil em forma de dente.

Em uma outra forma de execução preferida do classificador de acordo com a invenção, pelo menos, uma alimentação para a água de dilui- ção está acoplada com um dispositivo para a interrupção da corrente axial.

Por exemplo, a alimentação para a água de diluição pode se projetar para dentro da câmara entre a carcaça e o rotor e, por conseguinte, servir como dispositivo para a interrupção da corrente axial.

Em particular, no caso de classificadores de vários estágios, durante a passagem de matéria do primeiro para o último estágio do classi- ficador ocorre, por um lado, um espessamento da suspensão na área de entrada da superfície de filtro e, por outro lado, um aumento da concentra- ção da cota de molhado.

Para a manutenção do efeito de classificação, a consistência da suspensão, como foi descrito anteriormente, é ajustada por meio de uma diluição intermediária. Tem-se comprovado como vantajoso reagir contra o aumento da concentração da cota de molhado, por meio da intercalação de uma unidade de retirada de água.

Em conseqüência disso, a unidade de separação do classifica- dor de acordo com a invenção compreende, de preferência, uma unidade de retirada de água. A unidade de retirada de água é executada em forma de um ou de vários anéis dispostos na carcaça ou no cesto de filtro e/ou no rotor. A forma das peças de montagem interior corresponde a tipos bastante conhecidos, sendo que podem ser introduzidos adicionalmente elementos condutores hidráulicos, a fim de ajuste de diferenças de pressão. O classificador de acordo com a invenção pode compreender, de preferência, uma ou várias unidades de separação dispostas uma após a outra, sendo que todas as unidades de separação compreendem um rotor comum, que em função da unidade de separação apresenta, respectivamen- te, uma forma de parábola ou forma de segmento de parábola adaptada às relações de fluxo na unidade de separação.

De preferência, a altura de cada unidade de separação é, pelo menos, duas vezes tão grande como a soma das alturas das unidades de separação adjacentes à unidade de separação, isso significa que, no caso de um classificador com três unidades de separação, a altura do primeiro estágio é, pelo menos, 2/3 da altura total do agregado, e a altura do segun- do estágio é, pelo menos, 2/9 da altura total.

De preferência, em cada unidade de separação de um classifi- cador de vários estágios de acordo com a invenção, na área do diâmetro máximo do rotor está ou estão dispostos um ou vários dispositivos para a interrupção da corrente axial, como descrito acima.

Da mesma forma, preferencial mente em cada unidade de sepa- ração, na área da saída de rejeição, ou abaixo dela, está disposta, pelo me- nos, uma alimentação para a água de diluição.

Em um classificador de vários estágios, a alimentação para água de diluição pode estar disposta no limite inferior do segmento do rotor de uma unidade de separação, de tal modo que, a água de diluição seja for- necida para a câmara abaixo do segmento do rotor (e com isso, na área da saída de rejeição ou abaixo dela). De forma alternativa ou adicional, a ali- mentação para água de diluição pode ser disposta na área superior do segmento do rotor da unidade de separação seguinte.

No caso de um classificador de vários estágios de acordo com a presente invenção com, pelo menos, três unidades de separação está pre- vista, de preferência, pelo menos, uma unidade de retirada de água, em par- ticular, na passagem da segunda para a terceira unidade de separação.

Além das características descritas anteriormente, o classificador de acordo com a invenção apresenta, de preferência, uma ou várias das características dos classificadores descritos na patente EP 1 122 358 A2, na patente EP 1 124 002 A2 e na patente EP 1 124 003 A2. A seguir, formas de execução preferidas do classificador de acordo com a invenção serão descritas, com auxílio das figuras. Nelas são mostrados: Figura 1 uma representação de um classificador de acordo com o estado da técnica Figura 2 uma representação de um classificador de vários está- gios de acordo com uma forma de execução preferida da presente invenção Figura 3 um recorte ampliado de uma saída de rejeição do clas- sificador de acordo com a Figura 2 Figura 4 um recorte ampliado de uma forma de execução alter- nativa de uma saída de rejeição O classificador 1 de acordo com a Figura 1 compreende uma tubulação de alimentação 2 de forma bastante conhecida, através da qual é conduzida uma suspensão de matéria fibrosa para a limpeza. Na área da entrada está prevista uma peça de montagem interior 3, que nesse caso está representada como tronco de cone. A suspensão de matérias fibrosas entra na câmara entre o rotor 4 em forma de parábola e o filtro 5, e é trans- portada através do filtro, para a câmara de aceitação 6. A carcaça da câma- ra de aceitação, nessa forma de execução, é construída duplamente cônica de modo bastante conhecido. Com o número de referência 7 está designada a saída de aceitação. O rejeito é transportado através da saída de rejeição 8.

Na Figura 2 os dispositivos e as partes do dispositivo que são idênticos àqueles da forma de execução do estado da técnica de acordo com a figura 1, estão designados com os mesmos números de referência.

Na forma de execução preferida de um classificador de acordo com a inven- ção, de acordo com a Figura 2, o classificador 1 é constituído de três unida- des de separação 1', 1" e 1'".

As três unidades de separação 1', 1" e 1'" compreendem um rotor comum, cujas respectivas seções 4', 4" e 4'" são executadas adapta- das às relações de fluxo na respectiva unidade de separação em forma de parábola ou na forma de um tronco de cone parabólico. De modo alternativo a isso, as seções do rotor também podem ser executadas em forma de tron- co de cone ou aproximadamente à forma de uma parábola.

Cada unidade de separação apresenta uma saída de rejeição (9', 9", 9'"). O rejeito da primeira e da segunda unidade de separação, nesse caso, é ao mesmo tempo a entrada para a próxima unidade de separação. O rejeito das terceira e última unidades de separação é transportado atra- vés da saída de rejeição 8.

Com 10 está designado na Figura 2 um condutor para água de diluição disposto dentro do rotor, cujas saídas ainda serão descritas na se- qüência em maiores detalhes.

Na passagem da segunda para a terceira unidade de separação está prevista uma unidade de retirada de água 13.

Nas Figuras 3 e 4 estão representadas, de agora em diante, execuções preferidas de uma saída de rejeição (nesse caso, da saída de rejeição 9'), em uma ampliação do recorte indicado com traço e ponto na Figura 2.

De acordo com a forma de execução representada na Figura 3, tanto no lado da carcaça, como também, nas seções do rotor 4' e 4", na área da saída de rejeição 9' ou abaixo dela, estão previstas alimentações para água de diluição 10a', 10b' e 10c'. A alimentação 10a' está disposta no limite inferior do segmento do rotor 4' da primeira unidade de separação 1'. A alimentação 10b' está disposta na área superior do segmento do rotor 4" da segunda unidade de separação 1". As alimentações 10a' e 10b' podem ser alimentadas através de um condutor 10 disposto dentro do rotor (ver Figura 2). A alimentação 10c' está disposta, por exemplo, na área de um flange 11 entre a primeira unidade de separação 1' e a segunda unidade de separação 1", e é alimentada através de um condutor não representado.

Com as alimentações para a água de diluição 10a', 10b' e 10c' pode ser regulada, de modo eficiente, a consistência da suspensão de ma- téria fibrosa que flui para a unidade de separação seguinte.

Além disso, na forma de execução de acordo com a Figura 3, na extremidade inferior da seção do rotor 4', está disposto um anel de regula- gem 12a'. O anel de regulagem, como esclarecido acima, pode ser disposto podendo ser regulado, por exemplo, na forma de uma fotoíris (indicada pela seta dupla). De preferência, o diâmetro externo do anel de regulagem, ou de seus segmentos, apresenta um perfil em forma de dente.

Com o anel 12a' regulável, o fluxo da corrente axial pode ser regulado através da saída de rejeição 9'. A forma de execução da saída de rejeição 9' representada na Figura 4 diferencia-se da forma de execução de acordo com a figura 3 pelo fato de que, adicionalmente ao anel de regulagem 12a', no lado da carcaça, está disposto um anel para interrupção da corrente 12b'. No anel para inter- rupção da corrente 12b', além disso, está disposta no lado da carcaça a ali- mentação 10c' para a água de diluição, isto é, a alimentação para a água de diluição e o anel para interrupção da corrente estão acoplados entre si. Na- turalmente também podem estar previstas, na forma de execução de acordo com a Figura 4, outras alimentações para a água de diluição no rotor, como representado na figura 3.

Claims (19)

1. Classificador (1) para a limpeza de uma suspensão de maté- ria fibrosa com, pelo menos, uma unidade de separação (1', 1", 1'"), que compreende uma carcaça, um rotor (4, 4', 4", 4'"), em forma de parábola ou aproximadamente em forma de parábola, um cesto de filtro (5), uma câmara de aceitação (6) e uma saída de rejeição (9', 9", 9'"), caracterizado por a saída de rejeição (9', 9", 9'") estar posicio- nada na área do diâmetro máximo do rotor (4', 4", 4'"), e onde na área da saída de rejeição (9', 9", 9'"), em particular, imediatamente abaixo dela, está posicionada, pelo menos, uma alimentação (10a', 10b', 10c') para a água de diluição.

2. Classificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, pelo menos, uma alimentação (10c') para a água de diluição estar dis- posta na carcaça da unidade de separação ou no cesto de filtro (5).

3. Classificador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteri- zado por, pelo menos, uma alimentação (10a', 10b') para a água de diluição estar disposta no rotor (4, 4', 4", 4'"), e ser alimentada através de um condu- tor (10) que se encontra dentro do rotor.

4. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por, pelo menos, uma alimentação (10a', 10b', 10c') para a água de diluição estar alinhada de tal modo que, a água de diluição pode ser introduzida na direção de ereção do rotor.

5. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por, pelo menos, uma alimentação (10a', 10b', 10c') para a água de diluição estar alinhada de tal modo que, a água de diluição pode ser introduzida contra a direção de ereção do rotor.

6. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por, na área do diâmetro máximo do rotor estar ou estarem dispostos um ou vários dispositivos (12a', 12b') para a interrupção da corrente axial.

7. Classificador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por, o dispositivo ou, pelo menos, um dos dispositivos (12b') para a inter- rupção da corrente axial estar disposto na carcaça da unidade de separação ou no cesto de filtro (5).

8. Classificador de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracteri- zado por, o dispositivo ou, pelo menos, um dos dispositivos (12a') para a interrupção da corrente axial estar disposto no rotor (4', 4", 4'").

9. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado por, como dispositivo para a interrupção da corrente axial estar previsto, pelo menos, um anel para interrupção da corrente axial (12a', 12b').

10. Classificador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por, o anel para interrupção da corrente axial ou, pelo menos, um dos anéis para interrupção da corrente axial (12a', 12b') poder ser regulado, por exemplo, de acordo com o tipo de uma fotoíris.

11. Classificador de acordo com a reivindicação 9 ou 10, carac- terizado por, o diâmetro externo do anel para interrupção da corrente axial ou, pelo menos, de um dos anéis para interrupção da corrente axial (12a', 12b') apresentar um perfil em forma de dente.

12. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 6 a 11, caracterizado por, pelo menos, uma alimentação para a água de diluição (10c) estar acoplada com um dispositivo para a interrupção da corrente (12b') axial.

13. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 1 a 12, caracterizado pelo fato de que, a unidade de separação (1', 1", 1'") compreender uma unidade de retirada de água (13).

14. Classificador de acordo com a reivindicação 13, caracteriza- do por, a unidade de retirada de água (13) ser executada em forma de um ou de vários anéis dispostos na carcaça ou no cesto de filtro (5) e/ou no ro- tor (4', 4", 4'").

15. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 1 a 14, caracterizado por, ele compreender uma ou várias unidades de separação (1', 1", 1'") dispostas uma após a outra, sendo que todas as unidades de separação compreendem um rotor (4', 4", 4'") comum, que em função da unidade de separação apresenta uma forma de parábola ou for- ma de segmento parábola adaptada às relações de fluxo na unidade de se- paração.

16. Classificador de acordo com a reivindicação 15, caracteriza- do por, a altura de cada unidade de separação (1', 1", 1'") ser, pelo menos, duas vezes tão grande como a soma das alturas das unidades de separa- ção adjacentes à unidade de separação.

17. Classificador de acordo com a reivindicação 15 ou 16, ca- racterizado por, em cada unidade de separação (1', 1", 1'"), na área do diâ- metro máximo do rotor (4', 4", 4'") estar ou estarem dispostos um ou vários dispositivos (12a', 12b') para a interrupção da corrente axial.

18. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 15 a 17, caracterizado por, em cada unidade de separação (1', 1", 1'"), na área da saída de rejeição (9', 9", 9'"), em particular, abaixo dela, es- tar disposta, pelo menos, uma alimentação (10a', 10b', 10c') para a água de diluição.

19. Classificador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 15 a 18, com pelo menos, três unidades de separação (1', 1", 1'"), caracterizado por, estar prevista, pelo menos, uma unidade de retirada de água (13), de preferência, na passagem da segunda (1") para a terceiraunidade de separação (1'").