DE4234522C2

DE4234522C2 - Entgasungsbehälter

Info

Publication number: DE4234522C2
Application number: DE4234522A
Authority: DE
Inventors: Kari Kapanen; Seppo Lukkarinen; Jouni Parviainen; Pentti Vikioe
Original assignee: Andritz Oy
Current assignee: Andritz Oy
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2012-10-14
Also published as: SE9202995L; FI914871A0; JPH0671109A; FR2682610A1; SE510249C2; FI93314B; FI914871A; DE4234522A1; US5308384A; JP2735443B2; FI93314C; FR2682610B1; SE9202995D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen in der Papier- und Zellstoffindustrie verwendeten Entgasungsbehälter. Im be sonderen wird als Gegenstand der Erfindung eine Verbes serung in Hinsicht auf den zur Stabilisierung des Flüssig keitsstandes im genannten Gasabscheidebehälter eingesetzten Überlauf und den Ablaufstutzen für Haupstoffstrom angegeben.

Die genannten Entgasungsbehälter sind unter den Fachleuten der Branche am besten durch das Warenzeichen DECULATOR (A. Ahlstrom Corporation) bekannt. Ihrem Namen nach sollen die Behälter Fasersuspension entgasen. Gleichzeitig werden durch die Behälter auch andere leichte Verunreinigungen entfernt, die sonst die Papierherstellung stören würden. Die Entgasungsbehälter sind große Behälter, denen die der Papiermaschine aufzugebende Fasersuspension als dünnes Gemisch zugeführt wird. Das Funktionsprinzip des Behälters besteht darin, die Fasersuspension unter Unterdruck sieden zu lassen und das Gas dadurch in einen sog. Gasraum und aus dem Behälter abzuscheiden und die anderen leichten Verunreinigungen auf die Flüssigkeitsoberfläche im Behälter ausscheiden zu lassen. Die der Papiermaschine zuzuführende Suspension wird dagegen durch eine Öffnung im Behälterboden entnommen, was natürlich mit dem Gedanken verbunden ist, eine möglichst gasfreie Suspension aus dem Behälter abzuleiten. Um die Entgasungsfähigkeit des Behälters zu maximieren wird im Behälter mittels einer Pumpe ein Unterdruck erzeugt, wobei das Gas durch die Vakuumpumpe aus dem Behälter ent weicht. Darüber hinaus wird die Entgasungsfähigkeit verbes sert, indem die Flüssigkeit durch Strahlrohre oberhalb des Flüssigkeitstandes im Behälter eingegeben wird, wobei das in der Flüssigkeit eventuell als Blasen vorhandene Gas bereits abgeschieden wird, bevor die Flüssigkeit mit der Flüssigkeit im Behälter selbst in Verbindung kommt. Außer zur Stabilisierungs des Flüssigkeitsstandes wird der Überlauf zur Entfernung von auf der Flüssigkeitsoberfläche des Behälters angesammelten leichten Verunreinigungen (Kunststoffen u. dgl.) benutzt, damit sie nicht zur Papier maschine gelangen. Die leichten Verunreinigungen fließen über den Überlauf zum Ablauf und zur Weiterbehandlung, wo man bestrebt ist, sie aus der Suspension abzuscheiden und die Suspension in den Umlauf zurückzuführen (FI-Patent 81397).

Bislang wurde der genannte Überlauf in der Regel im anderen Endabschnitt des Behälters und der Ablaufstutzen für die der Papiermaschine zuzuführende Suspension ungefähr im mittleren Bereich des Behälters vgl. US 3,206,917, US re. 29,472, FI 47 795 und FI 70 945 oder in der Nähe des Überlaufs vgl. US 4,414,109 angeordnet. Jedoch ist es seit langem als problematisch bekannt, daß die zur Papierma schine abzuleitende Flüssigkeit dazu neigt, auf eine für Flüssigkeiten eigene Weise Turbulenzen und dadurch verur sachte Druckschwankungen in der Nähe und an der Ablauf öffnung zu verursachen infolge der Umlenkung der Strömung von einer horizontalen Behälterströmung in eine abwärts gerichte Ablaufströmung. Bei unseren Versuchen wurde festgestellt, daß die Wirbelbildung an der Oberfläche der Suspension beginnt, wobei die Turbulenz, wenn sie stark genug ist, in der abzuleitenden Suspension Druckpulsationen erzeugt oder von der Oberfläche der Strömung zumindest solche Suspension mitnimmt, in der sich leichte Verunreini gungen angesammelt haben, die durch die Überlaufströmung entfernt werden. Außer der eventuellen Wirbelbildung ver ursacht die Turbulenz Schwankungen in der als Überlauf ablaufenden Strömung, die nach der Behandlung dem Umlauf rückgeführt wird. Von früher her weiß man, daß der Bahnbil dungsprozeß einer Papiermaschine gegenüber verschiedenen Vibrationen sehr empfindlich ist, die durch die Strömung einer Flüssigkeit, Wirbelbildung der Flüssigkeit, Wellenbil dung usw. verursacht werden.

Um die genannten Nachteile zu beheben ist eine Verbesserung gemäß der Erfindung für den Entgasungsbehälter entwickelt worden, wobei die Lage von Überlauf und Ablaufkanal für gasfreie Suspension zueinander derart optimiert ist, daß keine störende Turbulenz gebildet werden kann, wobei die Qualität der der Papiermaschine zuzuführenden Suspension und die Gleichmäßigkeit des Prozesses verbessert werden, und auch beim Endprodukt d. h. dem Papier selbst keine durch die Funktionsstörungen der Entgasungsvorrichtung bedingte Qualitätsprobleme auftreten. Gleichzeitig hat man festge stellt, daß die durch die Bewegung der Flüssigkeit auf den Behälter selbst übertragenen Vibrationen gegenüber Lösungen gemäß dem Stand der Technik wesentlich vermindert werden.

Der erfindungsgemäße Entgasungsbehälter ist gekennzeichnet, durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die übrigen Merkmale des erfindungsgemäßen Entgasungs behälters sind aus den beigefügten Unteransprüchen er sichtlich.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Entgasungsbehälter anhand der beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.

Es zeigt dabei

Fig. 1 eine Apparatelösung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Apparatelösung gemäß einem zweiten und dritten Stand der Technik,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer ge schnittener Seitenansicht,

Fig. 4 detaillierter einen Überlauf gemäß einer vorteilhaf ten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 detaillierter einen Überlauf gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 detaillierter einen Überlauf gemäß einer dritten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 detaillierter einen Überlauf gemäß einer vierten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 detaillierter einen Überlauf gemäß einer fünften vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 detaillierter einen Überlauf gemäß einer sechsten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 10 detaillierter einen Überlauf gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zufolge besteht ein konventioneller Entgasungsbe hälter 10 gemäß dem Stand der Technik (z. B. US-Patent 3,206,917) aus einem Zulaufrohr 12 für die zu behandelnde Suspension, aus Speiserohren 14, einem Ablaufstutzen 16 für gasfreie Suspension, einem Gasaustrittsstutzen/Un terdruckstutzen 18, einer den Überlauf K bildenden Platte 20 und einem Ablaufstutzen 22 für die Oberflächenströmung bzw. Überlaufströmung U. Die Suspension im Behälter hat eine erste Oberfläche 24 im Entgasungsteil des Behälters und eine zweite Oberfläche 28 im Ablaufteil 30 der Oberflächenströmung. Bei der figur gemäßen Lösung ist der Ablaufstutzen 16 für gasfreie Suspen sion am Boden des Behälters 10 im mittleren Bereich des Gasabscheiderteils 26 angeordnet. Der Überlauf 20 wird durch eine Platte gebildet, die in einer Schräglage an geordnet ist, d. h. die Platte ist zum Überlauf hin, zum anderen Behälterende hin derart geneigt, daß der Gasabschei derteil 26 möglichst groß im Verhältnis zum Gesamtvolumen des Behälters wird. Somit sind der Ablaufstutzen und Überlauf zufällig, also ohne jede Verbindung zueinan der angeordnet.

In Fig. 2 wird eine noch gewöhnlichere Lösung gemäß dem Stand der Technik (US Re. 29,472, FI 47 795 und FI 70 945) dargestellt, wobei der Überlauf 20' eine vollkommen senk rechte Platte ist oder die Oberkante des Überlaufs 20'' einen Knick in der Strömungsrichtung U der überfließenden Flüssigkeit aufweist. Der Zweck des Knicks ist entweder der gleiche wie bei der vorhergehenden Ausführungsform oder aber er soll der Platte lediglich Steifigkeit ver leihen. Auch bei diesen Lösungen ist der Ablaufstutzen 16 für gasfreie Suspension im mittleren Bereich des Gasabschei derteils ohne jede Verbindung zum Überlauf 20', 20'' an geordnet.

In Fig. 3 wird ein erfindungsgemäßer Entgasungsbehälter 100 dargestellt, wobei die wesentlichsten Teile den in Fig. 1 dargestellten Teilen insofern entsprechen, als vor die Bezugsnummer aus Fig. 1 eine Eins gesetzt, und in Fig. 4 bis 9 in Verbindung mit der den Überlauf bildenden Platte noch die Nummer derjenigen Figur angegeben ist, bei der die Platte vorgestellt wurde (z. B. ist die Platte 1204 der Über lauf in Fig. 4). Wesentlich für den erfindungsgemäßen Entgasungsbehälter ist, daß der Überlauf 120 oder genauer gesagt die den Überlauf bildende Platte 120 und der Ablauf stutzen 116 für gasfreie Suspension nah einander derart angeordnet sind, daß der Überlauf im wesentlichen auf gleicher Höhe mit einem Wandungsabschnitt W des Stutzens 116 zu liegen kommt. In der Praxis bedeutet dies, daß zwischen Platte und Stutzen keine bedeutende Schwelle gebildet wird, als welche bereits ein Abstand von 50 bis 200 mm angesehen werden kann, abhängig natürlich von den Abmessungen des Behälters. Die Strömung A der gasfreien Suspension will man also vom Entgasungsteil 126 entlang der Platte 120 direkt zum Ablauf stutzen leiten.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die den Überlauf K bildende Platte 1204 am Boden 132 des Behälters im wesent lichen auf gleicher Höhe mit dem Wandungsabschnitt W des Ablauf stutzens 116 angeordnet. Wesentlich für die Platte 1204 ist außerdem, daß sie entgegen der Überlaufströmung U über den Überlauf K derart geneigt ist, daß die Platte 1204 die Strömung A der gasfreien Suspension zum Stutzen 16 leitet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist die Platte 1205 der Ausführungsform von Fig. 4 entsprechend befestigt, die Platte 1205 selbst unterscheidet sich aber von der Platte gemäß Fig. 4. Der am Boden 132 des Behälters befes tigte Unterteil 1205' der Platte 1205 ist im wesentlichen senkrecht zum Behälterboden und der Oberteil 1205'' der Platte seinerseits entgegen der Überlaufströmung U über den Überlauf K derart geneigt, daß die Platte 1205 die Strömung A der gasfreien Suspension zum Stutzen 116 leitet. Anderseits kann man sagen, daß die Ausrichtung des Unterteils 1205' der Platte im wesentlichen die gleiche ist wie die des Ablaufstutzens 116. Mit anderen Worten: wenn der Ablaufstutzen aus irgendeinem Grund in einer Winkelposition gegenüber dem Behälterboden arran giert ist, wird die Platte 1205 so angeordnet, daß keine wesentliche Änderung der Strömungsrichtung stattfindet, wenn die Strömung A der gasfreien Suspension von der Platte 1205 auf den Stutzen 116 übergeht.

In Fig. 6 ist die Platte 1206 nach wie vor gemäß Fig. 4 befestigt, die Platte 1206 selbst unterscheidet sich aber von den Platten gemäß Fig. 4 und 5. Die Platte 1206 ist gegenüber einer vorzugsweise horizontalen Achse auf solche Weise gekrümmt, daß sich der Überlauf der über die Schwelle K stattfindenden Überlaufströmung U derart entgegen erstreckt, daß die Platte 1206 die Strömung A der gasfreien Suspension strömungsgünstig zum Stutzen 116 leitet.

In Fig. 7, 8 und 9 werden die Fig. 4 bis 6 entsprechenden den Überlauf K bildenden Plattenkonstruktionen 1204, 1205 und 1206 dargestellt, wobei jedoch an der Vorderkante des Ablaufstutzens 116 eine Erweiterung/Anfasung 128 oder eine gekrümmte Erweiterung 130 (Fig. 9) ausgeführt ist, die die Strömung A der gasfreien Suspension zum Stutzen 116 erleichtern soll.

In Fig. 10 wird noch ein Entgasungsbehälter 110 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, in Richtung der Horizontalachse aufgeschnitten dargestellt. Vom Behälter sind in Fig. 10 nur die wesentlichsten Teile, d. h. der Ablaufstutzen 122 für Oberflächenströmung, der Ablaufstutzen 116 und die den Überlauf bildende Platte 120 dargestellt, die bei der Ausführungsform der Figur in der Strömungsrichtung der Suspension gesehen konkav, d. h. die Platte gegenüber einer vertikalen Achse gekrümmt ist. Die Platte 120 kann auch von der Seite gesehen, d. h. gegen über einer horizontalen Achse gekrümmt sein, wobei eine ideale Situation erreicht wird, d. h. daß die Platte 120 aus einer Kugelfläche gebildet wird. Am besten sollte die Platte natürlich der Kontur der Ablauföffnung entsprechen, oder umgekehrt sollte die Ablauföffnung entsprechend der Krümmung der Platte derart gestaltet werden, daß der Übergang der die Platte entlang kommenden Strömung A der gasfreien Suspension von der Platte zum Ablaufstutzen sanft erfolgt. In der Praxis würde solch eine Konstruktion zu sehr teuren Lösungen führen, die aber jedoch keinen Vorteil gegenüber den konst ruktionell einfacheren Lösungen unserer Erfindung bieten würden.

Sowohl der von uns entwickelten Theorie als auch den von uns durchgeführten Versuchen zufolge entspricht der optimalen Plattenform am besten eine Platte gemäß Fig. 10, die ein Teil einer Kugelfläche ist oder sonst aus einer mehrdimen sionalen gekrümmten Fläche besteht, die die Strömung A der gasfreien Suspension strömungsgünstig zum Ablaufstutzen leitet. Der Krümmungsradius der Platte, wenn eine gekrümmte Platte benutzt wird, sollte gern möglichst groß sein. Zum Vergleich soll die sog. 3D- Kurve erwähnt werden, die beim Kurzen Umlauf der Papier maschine benutzt wird. Der Biegeradius der dort verwendeten Rohre entspricht 3 mal dem Rohrdurchmesser, wodurch sichergestellt wird, daß die Strömung im Rohr, oder bei unserer Erfindung die Strömung A der gasfreien Suspension entlang der Platte möglichst laminar stattfindet. Unsere Versuche haben jedoch gezeigt, daß eine ausreichende Gleich mäßigkeit der Strömung erreicht wird, wenn der Biegeradius der gekrümmten Platte oder der Radius eines die Oberfläche der aus planförmigen Teilen zusammengesetzten Platte tan gierend gezeichneten Kreises das 1- bis 2fache des Durchmessers des Ablaufstutzens beträgt.

Es soll jedoch beachtet werden, daß die größte Verbesserung gegenüber Lösungen gemäß dem Stand der Technik erreicht wird, indem die den Überlauf bildende Platte oder die sog. Trennwand im wesentlichen auf gleicher Höhe mit einem Wandungsabschnitt des Ablaufstutzens für gasfreie Suspension angeordnet wird. Alle weiteren Verbesserungen optimieren die Ab- und Überlaufströmung von gasfreiem Medium, bewirken aber eine verhältnismäßig kleinere Verbesserung als die Anordnung der Trennwand.

Wie aus den oben dargestellten Ausführungsformen hervorgeht, hat man einen von Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik deutlich abweichenden Entgasungsbehälter entwickeln können, von dem oben nur einige verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, durch die der Umfang und die Schutzgrenzen der Erfindung keineswegs von dem eingeschränkt werden soll, was in den beigefügten Patentansprüchen dargestellt ist, die allein den Umfang der Erfindung festlegen. Somit kann, sowohl bei den beschriebenen Ausführungsformen dargestellt wurde, daß die den Überlauf bildende Platte stets entweder senk recht zum Behälterboden oder entgegen der Überlaufströmung geneigt ist, die Platte in einigen Fällen an einem Teil auch in die entgegengesetzte Richtung geneigt sein, jedoch so, daß die Oberkante der Platte d. h. der Überlauf stets entgegen der Überlaufströmung gerichtet ist. Auch die Ausrichtung des Ablaufstutzens für gasfreie Suspension kann von der in den Figuren Dargestellten ab weichend sein, was selbstverständlich Veränderungen auch in Ausrichtung und Lage der Platte verursachen kann.

Claims

1. Entgasungsbehälter, bestehend aus dem Behälter selbst, einer darin angeordneten, einen Überlauf (K) bildenden Trennwand und im Behältermantel angeordneten Stutzen für Eingabe medium, gasfreies Medium, abgeschiedenes Gas und mittels des Überlaufs abgeschiedenes Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (120, 1204, 1205, 1206) im wesentlichen auf gleicher Höhe mit einem Wandungsabschnitt (W) des Ablaufstutzens (116) für das gasfreie Medium angeordnet ist.

2. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Oberkante der Trennwand (120, 1204, 1205, 1206) d. h. der Überlauf (K), gegen die Überlaufströmung (U) gerichtet ist.

3. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Trennwand (120, 1204, 1205, 1206) auf gleicher Höhe mit dem Wandungsabschnitt (W) des Ablaufstutzens angeordnet ist.

4. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Trennwand (120, 1204, 1205, 1206) bogig ist.

5. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sich die Trennwand (1205) aus zwei Teilen (120', 120'') zusammen setzt, die in einer Winkelposition zueinander angeordnet sind.

6. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (120, 1204, 1205, 1206) am unteren Teil senkrecht zum Boden (132) des Behälters (110) angeordnet ist.

7. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Trennwand (120, 1204, 1205, 1206) gegenüber einer horizontalen Achse bogig ist.

8. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Trennwand (120, 1204, 1205, 1206) gegenüber einer vertikalen Achse bogig ist.

9. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Krümmungsradius der bogigen Trennwand (120, 1206) oder der Krümmungsradius eines die aus planförmigen Teilen zusammengesetzte Trennwand (1205) tangierend gezeichneten Kreises mindestens dem Durchmesser des Ablauf stutzens (116) entspricht.

10. Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß die Vorderkante der Ablauföffnung (116) mit einer Anfasung (128) oder Abrundung (130) versehen ist.