[发明专利]造纸浆料筛分装置和方法

说明书

发明背景

本发明涉及一种用于筛分造纸纤维浆料的旋转压力筛分装置。

这里所用的术语“翼片”或“冲振件”不一定局限于符合流体动力学的成型件或象翼剖面的部件，尽管后者常被用于造纸纤维浆料旋转筛分装置的冲振翼片。但是，这些术语被指定用于任何类型和任何形状的搅动件，它可以例如是鼓式旋翼表面上的突起。

在用于去除杂质或分离造纸纤维浆料中的悬浮物的造纸纤维浆料压力筛分过程中，就筛子表面或一个独立区域而言，通常提供一个将许多冲振件安装在臂件或支承鼓上的旋翼。于是，作为在这样的压力筛分装置中的一个例子，等间距臂件和所附翼片安装成便于紧邻筛面转动，如韦伯的专利US4,166,028、马丁的专利US4,851,111或楚布卡的专利US5,078,275所述的那样。在这样的装置中，使用了少如两个的径向相关的臂件和翼片并且尝试了有五片、八片和十一片翼片的结构。在这些翼片支承在径向延伸臂上的实施例中，用至少三个这样的臂件来支承翼片变成优选的常用配置方式。为了抑制筛子弯曲、应力和可能因金属疲劳引起的断裂，已经部分地利用了这样的优选方式以便在筛子上产生更均匀的冲振力分布。在鼓式旋翼中，为旋翼或圆筒的任何给定的轴向部或区域设置了至少两个翼片。

通常在筛子的一个轴向端如上端或者下端给如专利US4,166,028和US4,851,111所述类型的圆筒筛框供应浆料(suspension)，如这些专利的实施例所述的那样。浆料稠度在筛子输入端最低，并且由于筛子漏水，稠度在输出端升到最高。转动翼片赋予浆料的筛选能量必须足以搅断纤维网并破碎纤维絮，从而允许各段纤维和碎片穿过筛眼或筛缝。另外，这个能量造成纤维网格中污染物(contaminants)松脱并通过筛子使其与收集纤维分离。

由于筛分耗能，所以最好在筛板面临界层中具有接近纤维网流化所需最小值的能量强度。如果能量强度过高，则出现了破坏有效筛选的混乱。另一方面，如果翼片所赋予的能量强度在筛子输入面的临界层内太低，则筛选过程变得效率低下，并且主要将只出现纸浆的清洗和脱水。

由于传统的筛选翼片在整个圆筒筛轴向长度范围内产生了均匀的冲振强度，所以在输入区或输入端施加了比流化低稠度浆料实际所需高的能量强度。结果，浪费了能量并且可能使污染物漏过筛眼。当试图通过控制能量输入来平衡该状况时，输出端的能量强度可能变得太低以致不能正确地流化变稠的浆料。因此，可以通过改装各筛分区的旋翼和翼片设计来达到能效更高的筛选。

已经通过使鼓式旋翼上的突起的间距在输入端变到最大并在输出端变到最小的方式来尝试着补偿沿圆筒筛轴向长度的浆料稠度变化。但是，这种补偿技术效率比较低，因为它导致冲振发生件在输入端离过筛面较远、并且在要求有效筛分以使纤维网破裂的筛子输入面处超过了分界层。

因此，需要整体能量更少地进行有效筛分的改进旋翼设计方案。

发明概述

申请人已经发现了，可以通过至少在入口端在旋翼或筛子的给定环形部或区域内配有单个转动翼片件的旋翼结构来获得压力筛分装置的改善功率、效率和筛分结果。现在描述包含这种设想的实施例。

在传统圆筒筛框内绕一个紧邻筛分面的环形区转动的单翼片具有在筛面上以比至少两个这样的翼片低的功率有效搅断纤维网的优点，其中上述两个翼片在靠近相同表面区的筛分区内以相同速度转动。使用单臂件和单翼片具有很大优势，因为使圆筒筛罩内的流体转动的趋势相应地比较弱，从而翼片在整个环形路线上扫过相对不受搅动的流体区，所述流体区未受前翼片引入涡流的干扰。另外，翼片上的相对速度矢量没有因翼片使筒内流体与翼片同向转动而减小。换句话说，使用单翼片确保了翼片与流体之间的相对速度保持最大值并且更近似地等于翼片相对表面的实际运动速度。因此，当获得了与用传统多翼片旋翼时的相同的生产率时，可以降低翼片运动速度。

根据本发明，这样的单翼片旋翼可以单独使用或者与其它单翼片旋翼一起联合使用，或者可以与传统的多翼片旋翼部结合使用，所述旋翼部在浆料稠度高的筛子区域内工作。实验结果表明，翼片式筛分装置的能耗直接与所用翼片数有关，因而可以通过使用单翼片降低能耗。总的来说，本发明还允许采用更少的翼片而没有降低装置的筛分能力，这是因为将单翼片设置在一个靠近需要较少能量的筛子输入区的筛分区、并且因为采用了只使单翼片相对筛子的环形部或区域转动的方案。