NO842046L - Vakuum-ekspressanordning for et rotasjonstrommelfilter - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår forbedringer ved roterende vakuumtrommelfiltre, især vakuumutpressingsanord-ninger og fremgangsmåte for avvanning og kompresjon av en filterkake.

Roterende vakuumtrommelfiltre er velkjente og benyttes mye i industrien og i kommunal sammenheng. Eksempelvis er slike filtre benyttet innenfor det kommunale til å behandle kloakkslam og i papirmasse- og papirindustrien benyttes slike filtre for brunslipvasking (brownstock washing) og for å filtrere og vaske tremasseslam. Filtrene omfatter generelt en sylindrisk trommel montert for rotasjon i en tank som inneholder slamoppløsningen. Et filter, eksempelvis et filterklede er anordnet rundt trommelen og etter som trommelen roterer gjennom en filtreringssyklus, opprettholdes et våkum på innsiden av trommelen under en del av syklusen, idet en filterkake dannes på filterets overflate. Når trommelen beveges ut av tanken trekkes filtratet inn i egnede filtreringsrom i trommelen av det på-førte vakuum.

Ved vaskesystemer (brownstock washing system) hvor filtertrommelen fjernes fra tanken, utføres en spylevasking mot overflaten av kaken for å utvirke en vasking av denne. Avvanning av kaken gjennomføres gjennom det neste segment

i trommelens rotasjonssyklus. Vakuumet til filtreringsrommet avbrytes av egnede ventilanordninger og filterkaken fjernes fra filterets overflate av en egnet hjelpeanordning, idet trommelen igjen nedsenkes i tanken.

Ved filtre av denne type kreves vanligvis at kaken skal være vesentlig avvannet eller tørket før fjerning fra hjelpeanordningen og videre at kaken har en ensartet konsistens. Tidligere har ulike hjelpeanordninger, eksempelvis trykkruller eller remmer, vært benyttet for å assistere avvanningsfunksjonen og å øke filterkakens konsistens når trommelens indre våkum påføres kaken før uttømming. US 1

377 765 omhandler eksempelvis en vanntett rem som er struk-ket over frittrullende ruller og bringes i kontakt med filterkaken ved påvirkning av lufttrykk mot den vanntette rem for å presse vann ut av tremasse laget og inn i den

roterende trommel. Andre typer anordninger er omtalt i US 2 371 417 og US 2 713 122 hvor filterkaken komprimeres ved at den legges på filtermediet med et kompresjonsmedium, eksempelvis en endeløs rem eller belte som henger fra rullene over filtertrommelen. Andre patenter, som omtaler rem-legemer av kompresjonstypen, som ligger an mot filterkaken, er eksempelvis nevnt i US 2 094 863, US 2 197 610 og US 2 202 932.

Selv om disse kjente konstruksjoner og andre tilsvarende anordninger har vært brukbare for deres tiltenkte bruk, omfatter de relativt komplekse mekanismer for montering av remlegemene på filteret, som krever betydelige bruksområder og kompresjonskontakt med filterkaken. Som et resultat av dette oppstår vakumtap i filtreringssyklusen, som fører til luftpassasje gjennom filterkaken i forhold til det sterkt komprimerbare materiale eller i andre til-feller til for tidlige riss i filterkaken. Slik det kjennes til på de steder som benytter dette som filtrering av papirmasseslam, vil vite at luft begynner å passere gjennom kaken og det reflektive våkum fra trommelen er nedsatt, mens tørkingen av kaken påvirkes negativt. Videre er luftpassasjen størst gjennom de tynne flekker som først dannes i kaken, idet de tykkere områder av kaken har større fuktighetsinnhold.

Det er et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en ny vakumutvikiingsanordning for avvanning av en filterkake og å forbedre den uttømte kakes konsistens.

Det er et ytterligere mål å frembringe en ny presserem som bringes i kontakt med filterkaken av det på-førte våkum i filtertrommelen.

Et annet mål er å frembringe en lufttett presse-anordning med nye anordninger for montering av presse-anordningen på utsiden av et roterende trommelfilter, som krever minimal plass for drift.

Et annet mål er å frembringe en ny remtrykkan-ordning hvor hele filterkakens område som passerer under remmen, står i kontakt med trykkanordningen og utsettes for ensartet trykk for på denne måte å tørke til tilnærmet

samme ensartete fuktighetsinnhold.

Det er et ytterligere mål å frembringe anordninger for å redusere filterkakens rissedannelse under avvannings-syklusen i et vakumkammerfilter i spesielle prosesser og ved andre bruksområder for å begrense luftpassasjen gjennom kaken slik at kakens konsistens økes.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer en ny vakumtrykkanordning for et roterende trommelfilter bestående av en endeløs ugjennomtrengelig membranrem montert om adskilte langstrakte ruller som strekker seg horisontalt på tvers av toppen av filtertrommelen. Anordninger foreligger for løsbar festing av rullene og remmen til filter-huset og omfatter braketter på hver side av huset som er forbundet med et langstrakt stamlegeme. Kjedehjul er montert på motsatte ender av remmens ruller og er forbundet med den tilstøtende brakett. Hvert par med kjedehjul er forbundet med kjedelegemer til hvilke pressremmens kanter er festet. Når trommelen roterer under remmen, trekkes remmen mot filterkakens overflate av det våkum som trekker luft eller væske gjennom kaken. Remmen beveges ved frik-sjonen mellom remmen og kaken inntil kaken beveges fri av remmen hvor den suges tørr av det påføret våkum før den fjernes fra filteranordnihgen av egnede hjelpemidler.

De ovenfornevnte og andre mål og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil tydelig fremgå av etterfølg-ende beskrivelse av en utførelse av oppfinnelsen vist på tegningen, hvor fig. 1 viser et perspektivriss av et roterende trommelfilter med påmontert den nye trykkanordning, fig. 2 viser et sideriss av trykkanordningen på fig. 1, sett fra høyre side, fig. 3 viser et snitt langs 3-3 på fig. 2, fig. 4 viser et snitt langs 4-4 på fig. 2 og fig. 5 viser skjematisk et sideriss av trykkanordningen med kontakt mot filtertrommelens øvre parti.

Et roterende vakumtrommelfilter 10 er vist på fig.

1 og 2, og omfatter en enhet for vasking av papirmasse ved en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Filteret 10 omfatter en sylindrisk trommel 11 montert på rotasjon i en tank 12 som inneholder en papirmasseslam. Trommelen 10 har flere filtreringsrom (ikke vist) omkring den ytre veggflate.

Et filtermedium, eksempelvis et filterklede 14 er anordnet omkring trommelen 10. Under drift av filteret 10 mates en væskeformet tremasseslam til tanken 12 og trommelen 11 roterer i den med pilen a på fig. 1 viste retning.

Et våkum tilføres filtreringsrommene i trommelen for å utvirke sug gjennom filterklede 14 etterhvert som trommelen 11 beveges fra tanken 12 hvor en filterkake 15 fester seg til filterkledes 14 overflate ettersom filtratet trekkes inn i filtreringsrommet for fjerning fra filteret, gjennom egnede ventiler.

Etter som trommelen 11 beveges opp fra tanken 12 i

et vaskesystem (brownstock washing system), foreligger en sprøyteanordning 16 for å gjennomføre en vask av filterkaken 15 på kjent måte. Etter som trommelen 11 roterer forbi sprøyteanordningen 16 mot en nedadgående bane, vil en ventilanordning (ikke vist) aktiveres på kjent måte for å avbryte vakuum for således å tillate fjerning av filterkaken 15 fra filterklede 14, ved hjelp av en hjelpeanord-, ... ning 17 som delvis er vist på fig. 1.

Det er underforstått at den konstruksjon som hittil

er beskrevet refererer til den kjente konstruksjonsmåte slik det foreligger i kjente roterende trommelvakumfilteret, og at den foreliggende oppfinnelse som beskrives detaljert i det etterfølgende, ikke er begrenset til det spesielle filter som er vist. Tegningene er forenklet for kun å vise konvensjonelle deler av filteret 10 som er nødvendig for å kunne oppnå en klar forståelse av den foreliggende oppfinnelse .

Som nevnt er det et trekk ved den foreliggende oppfinnelse å frembringe en ny trykkanordning for å bidra ved ytterligere avvanning av filterkaken 15 og å forbedre kakens konsistens før den fjernes fra filtermediet 14 ved hjelp av hjelpeanordningen 17. Med dette formål er en trykkanordning, generelt tegnet 2 0 på fig. 1 og 2, montert som en løsbar enhet på filteret 10 mellom sprøyteanord-. ningen 16 og hjelpeanordningen 17 i trommelens 11 påførte

vakumsyklus.

. Trykkanordningen 20 omfatter to adskilte og parallelle, langstrakte rulleelementer 21 og 22 som strekker seg horisontalt på tvers av trommelens 11 topp. De motsatte ender av hver rull 21 eller 22 har akselstusser 23, 24 som er montert for rotasjon i adskilte braketter 25 og 26 på motsatte endevegger av tanken 12, slik det er vist i forhold til en endevegg 27 på fig. 1. Braketter 25 og 26 er forbundet av et langstrakt bjelkelegeme 28 som strekker seg på tvers av filterets 10 topp mellom rullene 21 og 22. Det er underforstått at anordningene for montering av rullene 21 og 22, og brakettene 25 og 26 er identiske ved hver endevegg av filteret 10 og den etterfølgende beskrivelse angår filterets endevegg 27 slik det sees fra høyre på fig. 1 med like henvisningstall som brukes til å identi-fisere tilsvarende identiske deler ved hver ende av trykkanordningen 20.

Slik det sees på fig. 2-4 er kjedehjul 30, 31 o montert på akseltappene 23, 24, mellom rullene 21, 22 og braketten 26. Et endeløst kjede 33 er viklet rundt i inn-grep med kjedehjulene 20 og 31 for å forbinde rullene 21 og 22 slik at disse beveges felles. En lufttett trykkrem 35 omfatter et endeløst ugjennomtrengelig membran plate-legeme av egnet materiale, eksempelvis polyvinyl, det elastiske materiale er viklet omkring rullene 21 og 22 og har motstående parallelle endekanter 36 og er forbundet med kjeden 33 ved hjelp av forbindelsestapper 37 (fig. 3).

Trykkanordningen 20 er montert på filteret 10 for bevegelse mot og bort fra trommelen 11 ved hjelp av en pneumatisk/hydraulisk løfteanordning som omfatter en pneumatisk sylindrisk aktuator 39 som har en ende 40 dreibart festet til en flens 41 på en bueformet plate 42 på filteret 20. Stempelets 43 utragende ende er dreibart forbundet med et boss 44 på bunnen av braketten 26 (fig.2). En andre pneumatisk aktuator omfatter en aktuator 46 av diafragma-typen (fig. 2 og 4) og er montert på en føringsbrakett 47 som er festet til en flensstøtte 48, idet denne igjen er festet til endeplaten 42 nær enden av rullen 22. Slik det sees på fig. 2 og 4 omfatter braketten 47 på hvilken aktu-atoren 46 er montert, også adskilte ben 50 og 51. Aktuat-oren 46 er montert på et mellomliggende legeme 52 med stemplet 54 ragende nedad derfra og forbundet akseltappens 24 ende. Akselens 24 ende er montert i et hus 55 som er bevegelig på benene 50 og 51 på braketten 47.

Et justerbart stopplegeme bestående av en justerbar mutter 56, er montert i brakettens 47 klemparti 57 for å begrense stemplets nedadgående bevegelse og som igjen be-grenser rullens 22 nedadgående bevegelse. Tilsvarende stoppanordninger er anordnet for rullen 21 og omfatter et gjen-get feste- og mutterlegeme 59 som er festet til platen 42 for å ligge an mot og begrense brakettens 26 nedadgående bevegelse. På denne måte fastlegges enkelt remmens 35 avstand fra trommelens 11 overflate ved justering av stoppen^56-59.

De sylindriske aktuatorer 3 9 og diafragmaaktuatorene 46 er tilkoblet en egnet pneumatisk kilde (ikke vist) slik at stemplene 43 og 54 kan beveges frem og tilbake for å bevege trykkbrakettene 25-26 i pilens b (fig. 5) retninger, for å bevege rullen 22 oppover og bort fra filtertrommelen 11. Når diafragmaaktuatoren 46 aktiveres vil stemplet 54 bevege huset 55 opp eller ned på føringsbenene 50, 51 for å bevege rullen 22 mot eller bort fra trommelen 11. Stopp-anordningene 56 og 57 justeres slik at trykkremmen 35 er innrettet til å ligge an mot overflaten av filterkaken 15, men vil ikke ligge an mot filterklede 14. Den pneumatiske kilde kan forbindes med enhver egnet styreanordning for valg av tid og driftssekvenser for stemplene 43 og 54 slik at disse enten arbeider unisont eller individuelt i hen-hold til de behov brukeren har for å frembringe egnet klaring mellom trykkanordningen 20 og trommelen 11 for å kunne skifte eller klargjøre remmen 35 eller filterklede 14 .

Under bruk av trykkanordningen 20 som filter roteres trommelen 10 i pilens a retning og filterkaken 15 festes til filterkledets overflate når det påføres våkum til filtreringsrommene etter som filterkaken heves fra tanken

I 2 og vaskes eller oversprøytes av sprøyteanordningen 16 hvor etter den passerer under trykkremmembranet 35. Det vakuum som påføres fra trommelens 11 indre gjennom filterkaken 15 gjør at membranet 35 trekkes ned mot og ensartet ligger an mot filterkakens 15 øvre overflate. Når trommelen II roterer vil kaken 15 feste seg til undersiden av rem-membranet 35 for å bevege rullene 21, 22 og kjedehjulene 30, 31 i pilens c retning (fig. 1), sammen med kaken, inntil kaken passerer rullen 21 hvoretter den suges tørr ved fort-satt påføring av vakuum når den forlater membranet 35, eller fjernes umiddelbart. Egnede ventiler avbryter deretter vakuumet før eller ved hjelpeanordningene 17, hvoretter kaken 15 fjernes fra filterklede 14 på vanlig måte.

Ved en laboratorietest av den omtalte trykkanordning, ble en forsøkstrommel med en 1 m diameter og 17 cm bredde benyttet til å vaske tremasse fra hårdved med 657 CSF frihet ved 20°C. Betingelsene ellers var ved 3,3 r/min, vakuum på 203 mm Hg, 1,1% matekonsistens ved en hastighet på 1,5 kg/min. Kaken ble oversvømmet umiddelbart foran trykkremmen, til omtrent 10% konsistens. Etter 1,8 sekunder med trykk (36° rotasjon) og 1,9 sekunder med etterfølgende tørking, var tømmekonsistensen 22,9%. Dette kan ekstrapoleres til ekvivalenten til 0,54 TPD/FT 2 ved samme konsistens for kjent utstyr.

Ved en annen laboratorietest ved bruk av den samme forsøkstrommel ble det benyttet den samme forsøkstrommel med filteravispapir ved 310 CSF frihet ved 20°C. Betingelsene var 2,1 r/min, 381 mm Hg, 0,78% matekonsistens ved en hastighet på 0,34 kg/min. Kaken ble oversvømmet umiddelbart før trykkremmen til omtrent 10% konsistens. Etter 2,8 sekunder med trykk (36°) og 3,0 sekunder med etterfølgende tørking, var utslippskonstistensen 20,2%. Dette er ekviva-lent med 0,12 TPD/FT 2ved samme tømmekonsistens som ved kjent utstyr.

Det vil for fagfolk tydelig fremgå at den ovenfor beskrevne trykkanordning 20 har mange fordeler ved bruk. Blant andre fordeler er trykkremmen 35 innrettet til å dekke hele filterkakens overflate for å danne en lufttett kompresjon av kaken slik at det hindres luftpassasje gjennom kaken og derved frembringe en mer ensartet tykkelse av kaken. Som et resultat av dette forbedres kakens konsistens og avvanningen av kaken økes betydelig. Den.nye anordning for montering av trykkanordningen 20 på filteret 10 tillater utskifting av eksisterende filtre med anordningen. Den nye hydrauliske aktuator muliggjør enkel og effektiv tilgang til trykkremmen 35 eller filtermediet 14 for å rense eller utskifte deler.

Claims (16)

1. Vakuumtrykkanordning for roterende trommelvakuum-filter, KARAKTERISERT VED at den omfatter en trykkrem med en plate av ugjennomtrengende materiale som henger over et parti av filtertrommelen, anordninger for å montere platematerialet i en fastlagt avstand fra overflaten av filtertrommelen, og at materialet er innrettet for å ligge av filterkakens overflate i en lufttett stilling mot filterkakens overflate ved påføring av vakuum fra filterets indre til trommelens overflate.

2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at mont-eringsanordninger for materialet omfatter et par langstrakte ruller som strekker seg på tvers og i avstand fra trommelens overflate, og hvor trykkremmen er viklet om rullene.

3. Innretning ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at monteringsanordningene videre omfatter et par braketter som omfatter endevegger av filteret, idet rullene har motsatte endepartier som bæres av og roterbart er montert til brakettene.

4. Innretning ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at kjedehjul er anordnet på endene av rullene mellom rullen og braketten, endeløse kjeder forbinder kjedehjulene på hver side av filteret og anordninger forbinder remmens kanter med kjedene for å bringe kjedehjulene og rullene til å bevege seg unisont med trykkremmen ved dennes kontakt med filterkaken.

5. Innretning ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at aktuatoranordningene er forbundet med filtret og braketten og kan under drift bevege trykkremmen mot og bort fra trommelens overflate.

6. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at aktuatoranordningene omfatter et pneumatiske aktuatorer med frem og tilbake gående stempler og anordninger for å forbinde stemplene med brakettene for å dreie trykkremmen mot eller bort fra filtertrommelen.

7. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at de justerbare stoppanordninger er innrettet for begrensning av aktuatorenes bevegelse for å styre den stilling rullene har i forhold til trommeloverflaten.

8. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at et langstrakt dragelegeme er anordnet mellom rullene og har motstående ender forbundet med brakettene på hver side av filteret.

9. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at de pneumatiske aktuatoranordninger omfatter en sylindrisk aktuator og diafragmaaktuator montert på trykkanordningen brakett.

10. Vakuumtrykkanordning for et roterende trommelvakuum-filter med en trommel innrettet for rotasjon i en oppad-stigende og nedadstigende bane inn i og ut av en slamtank og hvor et indre vakuum påfø res trommelens overflate under en del av filtreringssyklusen, KARAKTERISERT VED at trykkanordningen omfatter et par langstrakte ruller som strekker seg på tvers av filtertrommelens topp og er adskilt fra dennes overflate, en trykkrem bestående av en plate med ugjennomtrengelig materiale som er viklet om rullene og adskilt i en fastlagt avstand fra trommelens overflate, støtteanordninger på motsatte sider av filteret for under-støttelse av rullene for rotasjon, og hvor remmen er innrettet til anlegg mot filterkaken på trommelens overflate etter påføring av vakuum til filterkaken på trommelen.

11. Innretning ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at remmen og rullene er innretning for unison bevegelse etter anlegg av remmen mot filterkaken for å rotere i en retning motsatt trommelen.

12. Innretning ifølge krav 11, KARAKTERISERT VED at sprøyteanordninger er anordnet nær en rull for å rense remmen og å oversprøyte kaken.

13. Innretning ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at aktuatoranordningene er forbundet med filtret og med monteringsanordningene for rullene for å bevege trykkremmen og rullen mot og bort fra trommelens overflate.

14. Innretning ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at aktuatoranordningene omfatter en hydraulisk aktuator på hver side av filtret, som er forbundet med rullene og filtret og hvor stoppanordninger er plassert for å begrense rullenes bevegelse mot og bort fra trommelens overflate.

15. Fremgangsmåte for filtrering av en tremasseslam. KARAKTERISERT VED å mate slammen til en filtreringstank med et bevegelig filtermedium, å bevege filtermediet gjennom slammen, å påfø re et våkum til filtermediet for å fjerne væske fra slammen og å danne en filterkake på filtermediet, og bevege kaken gjennom en sprøyteanordning for å overt ... strømme kaken, å pålegge et ugjennomtrengelig lufttett platemateriale på filterkakens overflate umiddelbart etter oppsvømmingen og etterhvert som vakuum påføres på denne, og deretter å fjerne kaken fra filtermediet.

16. Fremgangsmåte for vasking av filtrering, KARAKTERISERT VED å mate en slamoppløsning til en filtreringstank med en roterbar trommel, å rotere trommelen gjennom slammen, å påføre vakuum til trommelen for å fjerne væske fra slammen, til trommelens overflate for å danne en filterkake på denne, å rotere filterkaken gjennom en vaskeoversprøyting for å oversvømme kaken, å tilføre et ikke gjennomtrengbart lufttett platemateriale til filterkakens overflate umiddelbart etter oppsvømmingen og etter som vakuum tilføres og deretter å fjerne vakuum fra filtertrommelen.