Проточное сито с профилированными просеивающими щелями
Изобретение относится к устройствам для отделения жидкости из потока жидкой массы черного щелока, содержащего жидкую и твердую фракции. Сепаратор жидкости для отвода жидкости из движущегося потока жидкой массы черного щелока содержит цилиндрический корпус, имеющий входной канал, расположенный проксимально к первому концу цилиндрического корпуса, первый выходной канал, расположенный проксимально ко второму концу цилиндрического корпуса, второй выходной канал, расположенный проксимально к первому концу цилиндрического корпуса, а также внутреннюю камеру, расположенную между входным каналом и первым выходным каналом, при этом внутренняя камера продолжается вдоль оси цилиндрического корпуса. Сепаратор также содержит фильтрующую корзину, установленную во внутренней камере цилиндрического корпуса, при этом фильтрующая корзина образована пластиной, имеющей боковые кромки, которые соединены для образования проточной камеры для потока жидкой массы черного щелока, при этом входной канал и первый выходной канал цилиндрического корпуса сообщаются по текучей среде с проточной камерой для потока жидкой массы черного щелока, камеру для сбора жидкости, образованную между наружной поверхностью фильтрующей корзины и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, второй выходной канал на цилиндрическом корпусе, сообщающийся по текучей среде с камерой для сбора жидкости. Фильтрующая корзина содержит щели, проходящие сквозь корзину для обеспечения проходов для потока жидкости из проточной камеры для потока жидкой массы черного щелока в камеру для сбора жидкости. Каждая из просеивающих щелей имеет длину, существенно превышающую ширину щели. Ширина щелей подобрана для задержки твердых частиц движущегося потока жидкой массы черного щелока в проточной камере для потока жидкой массы черного щелока и недопущения попадания твердых частиц в камеру для сбора жидкости. При этом щели имеют размер по длине, при котором образуется косой угол относительно оси цилиндрического корпуса, составляющий примерно от пяти градусов до девяноста градусов, при этом каждая из щелей имеет искривленную угловую кромку, прилегающую к поверхности фильтрующей корзины, обращенной к проточной камере для потока жидкой массы черного щелока. Щели расположены рядами на фильтрующей корзине, ряды отделены сплошными участками фильтрующей корзины, и все щели в каждом из рядов единообразны в ряду по размерам, ориентационным положениям и формам. Техническим результатом является предотвращение закупоривания и содействие прохождению твердых частиц сквозь щели в фильтрующей корзине. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.
Перекрестные ссылки
Данная заявка имеет приоритет по предварительной заявке на патент США № 61638246, зарегистрированной 25 апреля 2012 г., которая включена в настоящее описание путем ссылки.
Уровень техники изобретения
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройствам для отделения жидкости с целью извлечения потока жидкости из потока жидкой массы черного щелока, содержащего жидкую и твердую фракции (черного щелока). Изобретение, в частности, относится к просеивающим щелям в проточном сите, предназначенном для отделения потока избыточного щелока от потока черного щелока, в состав которого входит жидкость, обычно содержащая, по меньшей мере, некоторое количество древесной щепы или мелких частиц древесины в системе для варки целлюлозы.
2. ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Проточные сита для системы варки целлюлозы, такие как раскрыты в патенте США № 6451172, обычно используются при подаче щепы в системе варки целлюлозы. Обычно проточные сита применяются для возврата процеженной жидкости из потока жидкой массы черного щелока в жидкую массу древесной щепы и щелока, поступающие потоком через передаточное устройство высокого давления в сосуд для варки целлюлозы, например варочный котел непрерывного действия. Проточное сито извлекает часть жидкости в потоке жидкой массы черного щелока, поступающего из выходного канала низкого давления передаточного устройства высокого давления. Процеженная жидкость, извлеченная из потока жидкой массы черного щелока с помощью проточного сита, может повторно использоваться в системе варки целлюлозы. Рециркулированная жидкость, представляющая собой смесь древесной щепы и оставшегося щелока, поступающие из проточного сита, перетекает обратно в поток щепы из бункера для щепы и поступает в питатель высокого давления.
Сложность, связанная с использованием проточных сит, возникает при извлечении жидкости из потока жидкой массы черного щелока путем фильтрации. Процесс фильтрации, связанный с отделением некоторого количества процеженной жидкости от потока жидкой массы черного щелока, оставляет древесную щепу, мелкие древесные частицы и острые древесные включения в потоке щелока, поступающего через проточное сито (жидкость которого становится рециркулированной жидкостью). Фильтрация обычно выполняется с помощью цилиндрической корзины в проточном сите. Стенки корзины содержат щели или отверстия, которые столь узки, что мелкие частицы и острые включения древесины через них не могут пройти. Традиционные фильтрующие корзины выполняются из стальных стержней, расположенных параллельно, горизонтально или под углом относительно направления потока жидкой массы черного щелока, так что щелок проходит через щели, оставляя древесные частицы в проточном сите, при этом древесные частицы могут быть удалены из проточного сита в потоке рециркулированной жидкости. Традиционные цилиндрические фильтрующие корзины выполняют из цельного листа материала, при этом лист имеет сквозные щели, как показано в патенте США № 6451172.
В потоке жидкой массы черного щелока, проходящем через проточное сито, отношение жидкости к древесине (по объему) превышает 5 к 1 (что означает, по меньшей мере, 5 частей жидкости на 1 часть твердой фракции), что приводит к низкой концентрации твердой фазы в потоке, поступающем в фильтрующую корзину в проточном сите. Поток жидкой массы черного щелока, проходящий через фильтрующую корзину, движется с высокой скоростью, например 10 футов в секунду. В результате того, что концентрация твердой фазы мала, а скорость потока через фильтрующую корзину велика, твердые материалы, такие как щепа, острые включения и мелкие частицы древесины, легко выстраиваются параллельно щелям и проходят сквозь щели, либо застревают в щелях фильтрующей корзины.
Чтобы не допустить прохождения твердых частиц сквозь щели или застревания в них, в традиционных проточных ситах имеются спиральные перегородки или спиральные участки, которые придают потоку жидкой массы черного щелока, протекающему через фильтрующую корзину, спиральное движение. Спиральное движение потока жидкой массы черного щелока приводит к тому, что твердые частицы движутся через фильтрующую корзину по спиральной траектории и не застревают параллельно щелям.
Другой подход к предотвращению закупоривания и содействию прохождению твердых частиц сквозь щели в фильтрующей корзине заключается в том, чтобы расположить щели фильтрующей корзины под наклоном к направлению продольной оси проточного сита, а значит, под наклоном к направлению потока, проходящего через фильтрующую корзину. Этот подход не приводит к потере давления потока жидкой массы черного щелока, которая часто происходит при использовании спиральных перегородок и участков. Угол расположения щелей фильтрующей корзины относительно направления потока жидкой массы черного щелока, проходящего через фильтрующую корзину, лежит в диапазоне от около 0 градусов (перпендикулярно) до 90 градусов.
Спиральные перегородки и участки, а также щели, расположенные под наклоном к потоку жидкой массы черного щелока, полностью не устраняют проблему закупоривания щелей твердыми частицами, в особенности древесными мелкими частицами и острыми включениями. Такое закупоривание - конкретная проблема, возникающая, когда щели образованы путем прорезывания в фильтрующих корзинах, выполненных из металлических пластин. Сохраняется давно испытываемая потребность в фильтрующих корзинах, имеющих щели, менее подверженные закупориванию твердыми частицами, такими как щепа, острые включения и мелкие частицы древесины. Настоящее описание направлено на удовлетворение этой и других потребностей.
Термины «щепа», «острые включения» и «мелкие частицы» в настоящем описании, в общем, относятся к измельченным целлюлозным волокнистым материалам, таким как древесная щепа, древесным опилкам, травянистым растениям, таким как солома или кенаф, сельскохозяйственным отходам, таким как багасса, а также вторичной бумаге. Проточные сита, раскрытые в настоящем описании, применимы для сепараторов жидкости, предназначенных для подающих систем варочных котлов как непрерывного, так и периодического действия, а также применимы для подачи сырья в несколько варочных котлов непрерывного действия либо один или более варочных котлов периодического действия.
Сущность изобретения
Представлен вариант осуществления фильтрующей корзины, имеющей новую конструкцию щелей фильтрующей корзины, содержащую наклонные щели с искривленными входными кромками. Фильтрующая корзина может быть создана из металлической пластины, соединенной на противоположных боковых кромках для образования цилиндра. Искривленные входные кромки уменьшают тенденцию к захвату щелью твердых материалов, когда материал поступает через фильтрующую корзину. Острые кромки традиционных щелей, имеющих острые края, таких как щели, имеющие прямоугольный угол, проявляют тенденцию к захвату твердого материала, который в идеале должен пройти мимо щелей сквозь всю фильтрующую корзину.
Щели, имеющие искривленные входные кромки, прилегают к внутренней поверхности полотна сита. Искривленные входные кромки могут быть закругленными, пологими, скошенными или наклонными. Например, входные отверстия могут иметь радиус кривизны, равный одной трети или двум третям толщины полотна. Криволинейные входные отверстия могут быть только на нижней боковой поверхности щели либо на верхней и нижней боковых поверхностях щели.
Представлен другой вариант осуществления фильтрующей корзины для устройства отделения жидкостей, предназначенного для использования в подающей системе в способе получения пульпы из измельченного целлюлозного материала (такого как древесная щепа). Фильтрующая корзина содержит цилиндрический корпус, включающий в себя входной канал для потока жидкой массы черного щелока, содержащего твердую и жидкую фазы, на первом конце цилиндрического корпуса или рядом с ним. Фильтрующая корзина также имеет выходной канал для рециркулированной жидкости на противоположном конце или рядом с ним, выходной канал для процеженной жидкости на первом конце или рядом с ним, предназначенный для рециркулированной жидкости, а также внутреннюю поверхность. Цилиндрический сборочный узел фильтрующей корзины установлен по центру в цилиндрическом корпусе и включает в себя наружную цилиндрическую поверхность. Между наружной поверхностью фильтрующей корзины и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса имеется кольцеобразная полость, при этом выходной канал для отделенной или процеженной жидкости сообщается по текучей среде с кольцеобразной полостью. Цилиндрическая фильтрующая корзина выполнена из пластины, образующей цилиндр с соединением впритык, соединяющим противоположные боковые кромки пластины, а также горизонтальными или вертикальными рядами щелей, проходящих сквозь пластину. Каждая щель имеет искривленную входную угловую кромку, прилегающую к внутренней поверхности пластины и расположенную под наклоном к продольной оси корзины. Искривленная входная угловая кромка щели может быть закругленной, скошенной, пологой и/или наклонной. Искривленные входные угловые кромки щелей могут иметь радиус кривизны в диапазоне от одной трети до двух третей толщины пластины. Искривленные угловые кромки щелей могут быть расположены только на нижнем крае или верхнем крае каждой щели либо на обоих краях щелей.
Ось каждой щели, проходящей сквозь цилиндрическую пластину фильтрующей корзины, может располагаться под наклоном к соответствующей радиальной линии от оси фильтрующей корзины, так что вход каждой щели на внутренней поверхности пластины фильтрующей корзины расположен дальше по ходу в направлении прохождения потока жидкой массы черного щелока относительно выхода щели на наружной поверхности пластины. В частности, ось каждой щели может располагаться под углом наклона от 5 градусов до 45 градусов или от 5 градусов до 30 градусов, или от 5 градусов до 15 градусов. Отрезок длины каждой щели может располагаться под наклоном к оси фильтрующей корзины, например под углом от 1 градуса до 75 градусов, от 30 градусов до 60 градусов, от 40 градусов до 50 градусов, или 45 градусов. В каждом ряду щелей фильтрующей корзины щели могут быть единообразны по форме, размеру, высоте и ориентационному положению. Форма, размер, высота и ориентационное положение могут варьироваться от ряда к ряду.
Представлен вариант осуществления способа отвода жидкости из потока жидкой массы черного щелока с помощью сепаратора жидкости, известного как проточное сито, который имеет цилиндрическую фильтрующую корзину, выполненную из металлической пластины с щелями, прорезанными в пластине. Один вариант осуществления способа содержит следующие этапы: подачу потока жидкой массы черного щелока, содержащего жидкость и твердый материал, такой как щепа, острые включения и мелкие частицы древесины, в кольцеобразную область сепаратора жидкости между цилиндрическим корпусом сепаратора и цилиндрической фильтрующей корзиной; отделение части жидкости от потока жидкой массы черного щелока, содержащего целлюлозный материал, по мере того как поток жидкой массы черного щелока проходит сквозь щели в фильтрующей корзине, при этом по существу ни одна из твердых частиц в потоке жидкой массы черного щелока не может пройти через щели; твердые частицы перетекают через искривленные входные угловые кромки щелей, при этом кромки прилегают к поверхности пластины фильтрующей корзины, прилегающей к кольцеобразной области и обращенной к потоку черного щелока; часть жидкости отводится в виде относительно чистой жидкости, при этом поток жидкой массы черного щелока, в котором отсутствует отделенная часть жидкости, отводится из сепаратора жидкости.
Представлен вариант осуществления сепаратора жидкости для отвода жидкости из сепаратора жидкости подающей системы для получения целлюлозного материала из измельченной пульпы. Сепаратор жидкости содержит прокатанную пластину, образующую цилиндрическую фильтрующую корзину, а также вертикальные или горизонтальные ряды щелей, образованных в пластине и ориентированных горизонтально. Каждая щель имеет искривленную входную угловую кромку, прилегающую к внутренней поверхности пластины, при этом каждая щель расположена под наклоном к вертикальной оси корзины. Единственный сварной шов проходит вертикально между стыкуемыми кромками пластины, при этом во внутреннем пространстве цилиндрической фильтрующей корзины расположен шнек. Искривленная входная угловая кромка щели может быть закругленной, скошенной, пологой и/или наклонной. Искривленная входная угловая кромка имеет радиус кривизны в диапазоне от одной трети до двух третей толщины пластины. Искривленная угловая кромка может быть расположена только на нижней кромке или верхней кромке каждой щели либо на обеих кромках.
Представлен другой вариант осуществления сепаратора жидкости для отвода жидкости из сепаратора жидкости подающей системы для получения целлюлозного материала из измельченной пульпы, который содержит прокатанную пластину, образующую цилиндрическую фильтрующую корзину, а также вертикальные или горизонтальные ряды щелей, образованных в пластине и ориентированных вертикально, при этом каждая щель имеет искривленную входную угловую кромку, прилегающую к внутренней поверхности пластины, при этом каждая щель расположена под наклоном к вертикальной оси корзины. Единственный сварной шов проходит вертикально между стыкуемыми кромками пластины, при этом внутри цилиндрической фильтрующей корзины имеется шнек. Искривленная входная угловая кромка щели может быть закругленной, скошенной, пологой и/или наклонной. Искривленная входная угловая кромка имеет радиус кривизны в диапазоне от одной трети до двух третей толщины пластины. Искривленная угловая кромка может быть расположена только на нижней кромке или верхней кромке каждой щели, либо на обеих кромках щелей.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 схематично показана система варочного котла непрерывного действия, в которой применяется традиционная система подачи щепы, включающая в себя проточное сито.
На Фиг.2 показан вид в разрезе традиционного проточного сита.
На Фиг.3 показан вид сбоку фильтрующей корзины для проточного сита, где в разрезе показана правая сторона фильтрующей корзины.
На Фиг.4, 5 и 6 соответственно показаны наружная поверхность, сечение и внутренняя поверхность участка фильтрующей корзины.
На Фиг.7 показано сечение щели в фильтрующей корзине.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На Фиг.1 схематично показана система 10 подачи щепы для традиционного производственного оборудования с варочным котлом непрерывного действия. Система 10 подачи щепы включает в себя проточное сито 12. Проточное сито 12 принимает поток жидкой массы черного щелока, состоящий из щелока и твердых частиц, например щепы, мелких частиц и острых включений древесины, отведенный из выходного канала 14 низкого давления для щелока передаточного устройства 16 высокого давления (в данном случае питателя высокого давления). Поток жидкой массы черного щелока имеет высокий показатель отношения щелока к твердым частицам, поскольку фильтр в выходном канале для щелока не допускает выброса из выходного канала 14 низкого давления большинства твердых частиц, особенно щепы. Поток жидкой массы черного щелока проходит через магистраль 18 выходного канала низкого давления питателя высокого давления в песочный сепаратор 20, например песочный сепаратор центробежного типа, имеющий нижнее выпускное отверстие для тяжелых твердых частиц, например песка и тонкодисперсных частиц, и верхнее выпускное отверстие для потока жидкой массы черного щелока, содержащего щелок и более легкие твердые частицы, например щепу, мелкие частицы и острые включения. Поток жидкой массы черного щелока поступает в проточное сито 12, которое извлекает часть жидкости из потока жидкой массы черного щелока и направляет извлеченную жидкость (процеженную жидкость) в накопительный резервуар 22 для использования в системе варочного котла. Поток жидкой массы черного щелока с оставшейся жидкостью поступает по магистрали 24 выходного канала для рециркулированной жидкости и попадает в поток рециркулированной жидкости, состоящей из щепы и жидкости, поступающей из бункера 26 для щепы через трубопровод 28 для щепы, и далее в передаточное устройство 16 высокого давления.
Добавление рециркулированной жидкости из проточного сита 12 к щепе, поступающей из бункера 26 для щепы, увеличивает отношение щелока к щепе в жидкой массе в трубопроводе 28 для щепы, поступающей в передаточное устройство 16 высокого давления. Проточное сито 12 встроено в контур циркуляции, который в непрерывном режиме повторно использует щелок при переносе щепы из бункера 26 для щепы в передаточное устройство 16 высокого давления. Проточное сито 12 также перемещает древесные твердые частицы, прошедшие через фильтры в выходном канале 14 низкого давления передаточного устройства 16 высокого давления, обратно в жидкую массу древесной щепы, передаваемой через передаточное устройство 16 высокого давления в варочный сосуд.
На Фиг.2 показан вид в разрезе традиционного проточного сита, где показаны поток 32 жидкой массы черного щелока для жидкости, несущей частицы, которую требуется процедить, выходной канал 35 для процеженной жидкости, предназначенный для жидкости, которая прошла или процежена через цилиндрическую фильтрующую корзину 48 проточного сита 12, а также выходной канал 34 для рециркулированной жидкости, предназначенный для жидкости, извлеченной из потока 32 жидкой массы черного щелока. Проточное сито 12 включает в себя цилиндрический корпус 36, имеющий накладную пластину 38 нижнего конца с входным отверстием 40, и выходной конец с накладной пластиной 42 верхнего конца. Накладная пластина 42 верхнего конца обычно содержит подъемное ушко 44 и соответствующие верхние крепежные приспособления 46, например резьбовые шпильки и гайки. Цилиндрическая фильтрующая корзина 48, обычно расположенная коаксиально с цилиндрическим корпусом 36, установлена в цилиндрическом корпусе 36. Цилиндрическая фильтрующая корзина 48 и цилиндрический корпус 36 обычно ориентированы вертикально. Верхний конец цилиндрической фильтрующей корзины 48 имеет упорный выступ, опирающийся на кольцеобразный крепежный фланец 50 на цилиндрическом корпусе 36, и соответствующие внутренние крепежные приспособления 52, такие как резьбовые винты. Нижний конец цилиндрической фильтрующей корзины 48 плотно входит в механически обработанную поверхность входного отверстия 40 накладной пластины 38 нижнего конца.
Цилиндрическая фильтрующая корзина 48 может также включать в себя подъемное ушко 54 корзины для извлечения цилиндрической фильтрующей корзины 48 с целью замены или технического обслуживания. Цилиндрический корпус 36 обычно включает в себя установочный фланец 56 с угловым креплением для установки проточного сита 12 в системе 10 подачи щепы. Входной канал 58 для паровой продувки позволяет инжектировать пар в цилиндрический корпус 36 для периодической паровой очистки проточного сита 12, в частности цилиндрической фильтрующей корзины 48.
Цилиндрическая фильтрующая корзина 48 расположена в цилиндрическом корпусе 36 так, что между наружной поверхностью цилиндрической фильтрующей корзины 48 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 36 образуется кольцеобразная полость 60. Кольцеобразная полость 60 принимает поток жидкой массы черного щелока, проходящий через щели в цилиндрической фильтрующей корзине 48 и поступающий в выходной канал 35 для процеженной жидкости. Путь прохождения потока жидкой массы черного щелока через проточное сито 12 продолжается от входного отверстия 40, в которое поток 32 жидкой массы черного щелока заходит, через полую сердцевину цилиндрической фильтрующей корзины 48 и далее в верхнюю камеру 62 в цилиндрическом корпусе 36. Верхняя камера 62 отделена от кольцеобразной полости 60, так что процеженная жидкость 35a в кольцеобразной полости 60 не смешивается с рециркулированной жидкостью 34a в верхней камере 62. Из верхней камеры 62 рециркулированная жидкость 34a поступает через выходной канал 34 для рециркулированной жидкости. Спиральная перегородка 65 придает потоку 32 жидкой массы черного щелока спиральное движение при перемещении вверх в цилиндрической фильтрующей корзине 48.
Хотя центральная ось выходного канала 34 для рециркулированной жидкости расположена под прямым углом к центральной оси цилиндрического корпуса 36, выходной канал 34 для рециркулированной жидкости может также располагаться в накладной пластине 42 верхнего конца, так что его центральная ось по существу коллинеарна центральной оси цилиндрического корпуса 36. Выходной канал 34 для рециркулированной жидкости, коллинеарный центральной оси цилиндрического корпуса 36 и потоку жидкой массы черного щелока, может использоваться для потоков жидкой массы черного щелока с относительно низкими показателями отношения щелока к твердым частицам. В таких потоках жидкой массы черного щелока резкое изменение направления течения, такое как на девяносто градусов к выходному каналу 34 для рециркулированной жидкости, может вызвать нежелательные ограничения потока и застой твердых частиц в проточном сите 12. Для потоков жидкой массы черного щелока с относительно высокими показателями отношения щелока к твердым частицам, таких как поток жидкой массы черного щелока из выходного канала низкого давления передаточного устройства 16 высокого давления или питателя высокого давления, резкое изменение направления потока часто является допустимым и не приводит к застою твердых частиц.
Традиционные цилиндрические фильтрующие корзины 48 могут изготавливаться из набора эквидистантно разнесенных вертикальных стержней 64, так что обеспечивается процеживающая поверхность, имеющая набор вертикальных щелей 66 между стержнями 64. Цилиндрическая фильтрующая корзина 48 также обычно включает в себя нижнюю неперфорированную цилиндрическую секцию 68 и верхнюю неперфорированную цилиндрическую секцию 70 на концах цилиндрической фильтрующей корзины 48.
Поток 32 жидкой массы черного щелока под давлением, такой как поток щелока и щепы, острых включений или мелких частиц древесины, поступает в проточное сито 12 через входное отверстие 40 проточного сита 12. Давление потока 32 жидкой массы черного щелока может составлять примерно от 0 до 5 бар или примерно от 0 до 30 бар. Конструкция цилиндрического корпуса 36 и цилиндрической фильтрующей корзины 48 будет зависеть, в частности, от этого давления. Спиральная перегородка 65 придает потоку 32 жидкой массы черного щелока тангенциальную составляющую скорости, так что поток, проходящий через цилиндрическую фильтрующую корзину 48, в какой-то степени проходит по спирали и под наклоном к направлению расположения щелей 66 между стержнями 64. По мере того как поток 32 жидкой массы черного щелока проходит через цилиндрическую фильтрующую корзину 48, часть жидкости из потока 32 жидкой массы черного щелока проходит сквозь вертикальные щели 66, собирается в кольцеобразной полости 60 и выводится из выходного канала 35 для процеженной жидкости. Щепа, мелкие частицы, острые включения и другие твердые материалы значительного размера слишком велики, чтобы пройти сквозь щели 66, и остаются в цилиндрической фильтрующей корзине 48. Поток 32 жидкой массы черного щелока, из которого удален щелок, поступает в верхнюю камеру 62 и выводится из выходного канала 34 для рециркулированной жидкости.
В дополнение к изготовлению из параллельных стержней или прутков, как на Фиг.2, цилиндрические фильтрующие корзины 48 также традиционно выполняются из пластин, например пластин из нержавеющей стали. Пластинам придается форма цилиндра, так что стороны пластин соединены по вертикальной линии соединения. Вдоль линии соединения может проходить сварной шов, чтобы сохранить цилиндрическую форму пластины и обеспечить уплотнение между боковыми кромками пластины. Вертикальные щели 66 в пластине могут быть образованы путем водоструйной резки, лазерной резки, фрезерования электрическим разрядом (EMD), сверления или другими традиционными способами создания отверстий или узких щелей в пластинах. Цилиндрический корпус 36 проточного сита 12 и цилиндрическая фильтрующая корзина 48 обычно выполнены из металла, например стали, стального сплава, нержавеющей стали, алюминия, титана или любого другого коммерчески доступного металла, но также могут изготавливаться из пластика с высокими эксплуатационными характеристиками или композитного материала.
На Фиг.3 показан вид сбоку фильтрующей корзины 80 по одному варианту осуществления изобретения. С левой стороны фигуры 3 показан вид сбоку фильтрующей корзины 80, а с правой стороны представлен вид в разрезе, чтобы показать внутреннюю поверхность фильтрующей корзины 80. Фильтрующая корзина 80 имеет вертикальную ось 82. На подавляющей части длины, например от 80 до 90 процентов, фильтрующая корзина 80 покрыта набором 84 щелей. Верхняя область 86 и нижняя область 88 являются цельными и не имеют щелей. Эти области обеспечивают конструкционную опору для фильтрующей корзины 80 и включают в себя установочные фланцы 90 на концах фильтрующей корзины 80. Установочные фланцы 90 могут представлять собой металлические кольца, которые удерживают верх и низ полотна сита в форме цилиндра и обеспечивают соединение с цилиндрическим корпусом проточного сита. В нижней области 88 может размещаться дополнительный винтовой участок 92, расположенный ближе по ходу от входа в набор 84 щелей.
Фильтрующая корзина 80 может представлять собой металлическую пластину, которой придана форма цилиндрической оболочки, имеющей вертикальное сварное соединение между стыкуемыми боковыми кромками пластины. Фильтрующая корзина 80 может быть выполнена из другого материала, пригодного для использования в сосуде для проведения обработки, обычно содержащем среду, в которой присутствуют химические вещества кислотного и щелочного действия.
Фильтрующая корзина 80 может иметь диаметр от 10 до 36 дюймов (от 0,25 метра до 1,0 метра) и вертикальную длину от 48 до 120 дюймов (от 1,2 метра до 3 метров). Эти размеры приведены в качестве примера. Фильтрующая корзина 80 может располагаться в вертикальном положении и быть соосной с цилиндрическим корпусом проточного сита. Фильтрующая корзина 80 может входить в состав в остальном традиционного проточного сита 12, такого как показано на Фиг.2.
Профилированные щели 94 в фильтрующей корзине 80 могут быть единообразными по длине и ширине. Профилированные щели 94 могут располагаться рядами 96 на фильтрующей корзине 80. Каждая профилированная щель 94 может иметь длину, например, от 2 до 14 дюймов (от 50 мм до 360 мм), например 110 мм. Вертикальная высота каждого ряда 96 может составлять от 2 до 10 дюймов (от 50 мм до 250 мм). Количество профилированных щелей 94 в каждом ряду 96 зависит от длины окружности фильтрующей корзины 80. Количество профилированных щелей 94 в каждом ряду 96 и размеры, например вертикальный размер, каждого ряда 96 могут быть одинаковыми в фильтрующей корзине 80 или отличаться от ряда к ряду. В каждом ряду размеры щели (ширина щели, задний угол и диагональный угол относительно горизонта) могут оставаться постоянными от щели к щели. Размер щели также может варьироваться от ряда к ряду. Число рядов 96 может зависеть от требуемой открытой площади фильтрующей корзины 80, чтобы предусмотреть поступление в проточное сито требуемого потока щелока, извлеченного из потока жидкой массы черного щелока (на Фиг.3 не показано).
Профилированные щели 94 проходят сквозь пластину фильтрующей корзины 80 и выполнены с возможностью позволить пройти жидкости и заблокировать твердые материалы, такие как щепа, мелкие частицы и острые включения древесины. Профилированные щели 94 могут иметь наклон относительно вертикального и горизонтального направлений. Профилированные щели 94 могут быть расположены рядами 96, которые могут представлять собой горизонтальные ряды, продолжающиеся полностью вокруг цилиндрической поверхности фильтрующей корзины 80.
На Фиг.4, 5 и 6 соответственно показаны виды участка наружной поверхности, сечения и внутренней поверхности фильтрующей корзины 80. На Фиг.5 показано сечение участка, отмеченного 5-5 на Фиг.3. На Фиг. 4 и 6 представлены виды наружной и внутренней поверхностей, показанных в сечении на Фиг.5.
Внутренняя поверхность 102 фильтрующей корзины 80 (показанной на Фиг.3), в общем, является гладкой цилиндрической и включает в себя диагональные ряды 103, 104 профилированных щелей 94, а также поверхности 106 цельных участков между диагональными рядами 103, 104. Ширина профилированных щелей 94 и расстояние между ними зависят от ожидаемого размера твердых частиц в потоке жидкой массы черного щелока, проходящего через проточное сито, а также требуемого падения давления на профилированных щелях 94. Для потоков жидкой массы черного щелока с низкой концентрацией твердых включений, например потока жидкой массы черного щелока с высоким показателем отношения щелока к щепе/острым включениям/мелким частицам, ширина щелей на самом узком участке (горловине) щели может составлять примерно от 1 до 8 мм, а длина - от 5 до 36 мм. Обычно все профилированные щели 94 в фильтрующей корзине имеют единообразную ширину. В ряду 103, 104 профилированных щелей 94 расстояние между смежными боковыми кромками профилированных щелей 94 может составлять от 2 до 7 мм.
Направление расположения профилированных щелей 94 относительно оси фильтрующей корзины может быть параллельным, перпендикулярным или наклонным. Направление расположения профилированных щелей 94, представленных в качестве примера на Фиг. 4-7, составляет угол 45 градусов.
Как ясно видно на Фиг.5 и 7, профилированные щели 94 могут быть узкими на внутренней поверхности 102 фильтрующей корзины и широкими на наружной поверхности 100. Толщина (T) пластины 116 может составлять от 4 до 12 мм. Горловина 108, являющаяся самым узким участком профилированной щели 94, может иметь ширину от 1 мм до 6 мм, например 2,5 мм. Щели могут быть выполнены на конус от внутренней до наружной поверхности корзины при величине заднего угла (β) от 5 градусов до 45 градусов, от 5 градусов до 30 градусов, от 5 градусов до 15 градусов.
Ось 111 каждой профилированной щели 94 может быть отклонена от горизонтали на некоторый угол, например 45 градусов, так что входное отверстие каждой профилированной щели 94 на внутренней поверхности 102 фильтрующей корзины аксиально смещено от выходного отверстия профилированной щели 94 на наружной поверхности 100. Это аксиальное смещение таково, что выходное отверстие профилированной щели 94 расположено ниже входного отверстия профилированной щели 94 в направлении струи 112 потока жидкой массы черного щелока через фильтрующую корзину. Ввиду аксиального смещения направление потока 114 щелока через профилированную щель 94 имеет составляющую, противоположную направлению струи 112 потока жидкой массы черного щелока. Аксиальное смещение в профилированных щелях 94 выполнено с возможностью усиления эффекта перемещения щелока сквозь профилированные щели 94 и недопущения попадания твердых частиц в профилированные щели 94 или их закупоривания. Аксиальное смещение может быть выполнено под углом относительно оси фильтрующей корзины, составляющим 45 градусов или лежащим в диапазоне от 40 градусов до 50 градусов, или от нуля градусов (вертикальное расположение) до 75 градусов. Верхняя боковая стенка 120 каждой профилированной щели 94 может быть отклонена от перпендикуляра к пластине 116 фильтрующей корзины на угол (ω), составляющий от 5 градусов до 45 градусов, от 5 градусов до 30 градусов или от 5 градусов до 15 градусов.
На Фиг.7 показана профилированная щель 94, имеющая искривленную кромку 118 вдоль всего дальнего по ходу угла профилированной щели 94. Искривленная кромка 118 прилегает к внутренней поверхности 102 пластины 116. Искривленная кромка 118 может располагаться только на верхнем крае, как показано на Фиг.7, только на нижних краях профилированных щелей 94 или как на верхних, так и нижних краях профилированных щелей 94. Кромки профилированных щелей 94 на входном отверстии 174 щели могут быть закругленными, скошенными, пологими или наклонными. Искривленная кромка 118 может иметь единообразный радиус кривизны в диапазоне от одной трети до двух третей, например 0,5, толщины (T) пластины 116.
Избегая острых углов на кромках щелей, можно снизить тенденцию к захвату твердых частиц (древесной щепы, малых частиц, другого целлюлозного материала и т.д.) на кромках профилированных щелей 94. Для проточного сита, имеющего верхний входной канал, профилированные щели 94 могут иметь искривленную кромку 118 на нижнем крае входного отверстия профилированной щели 94. Для проточного сита, имеющего нижний входной канал, искривленная кромка 118 может находиться на верхнем крае входных отверстий профилированных щелей 94. Искривленная кромка 118 снижает тенденцию к захвату кромками профилированных щелей 94 твердых частиц (целлюлозного материала) в потоке жидкой массы черного щелока, поступающем через проточное сито. Искривленная кромка 118 профилированной щели 94 стремится отклонить твердые частицы, возвращая в поток и отводя от профилированной щели 94.
Хотя изобретение описано в отношении наиболее практичных и предпочтительных вариантов осуществления по сегодняшним представлениям, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а наоборот, предполагает охват различных модификаций и эквивалентных схем, конструкций, систем и способов в рамках сущности и объема изобретения по прилагаемой формуле изобретения.
1. Сепаратор жидкости для отвода жидкости из движущегося потока жидкой массы черного щелока, содержащий:
цилиндрический корпус, имеющий входной канал, расположенный проксимально к первому концу цилиндрического корпуса, первый выходной канал, расположенный проксимально ко второму концу цилиндрического корпуса, второй выходной канал, расположенный проксимально к первому концу цилиндрического корпуса, а также внутреннюю камеру, расположенную между входным каналом и первым выходным каналом, при этом внутренняя камера продолжается вдоль оси цилиндрического корпуса;
фильтрующую корзину, установленную во внутренней камере цилиндрического корпуса, при этом фильтрующая корзина образована пластиной, имеющей боковые кромки, которые соединены для образования проточной камеры для потока жидкой массы черного щелока, при этом входной канал и первый выходной канал цилиндрического корпуса сообщаются по текучей среде с проточной камерой для потока жидкой массы черного щелока;
камеру для сбора жидкости, образованную между наружной поверхностью фильтрующей корзины и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса;
второй выходной канал на цилиндрическом корпусе, сообщающийся по текучей среде с камерой для сбора жидкости;
при этом фильтрующая корзина содержит щели, проходящие сквозь корзину для обеспечения проходов для потока жидкости из проточной камеры для потока жидкой массы черного щелока в камеру для сбора жидкости;
при этом каждая из просеивающих щелей имеет длину, существенно превышающую ширину щели, при этом ширина щелей подобрана для задержки твердых частиц движущегося потока жидкой массы черного щелока в проточной камере для потока жидкой массы черного щелока и недопущения попадания твердых частиц в камеру для сбора жидкости,
при этом щели имеют размер по длине, при котором образуется косой угол относительно оси цилиндрического корпуса, составляющий примерно от пяти градусов до девяноста градусов, при этом каждая из щелей имеет искривленную угловую кромку, прилегающую к поверхности фильтрующей корзины, обращенной к проточной камере для потока жидкой массы черного щелока, при этом щели расположены рядами на фильтрующей корзине, ряды отделены сплошными участками фильтрующей корзины, и все щели в каждом из рядов единообразны в ряду по размерам, ориентационным положениям и формам.
2. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором каждая щель имеет единообразную ширину примерно от 1 до 8 мм и длину примерно от 5 до 36 мм.
3. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором косой угол лежит в диапазоне от 25 до 35 градусов.
4. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором косой угол лежит в диапазоне от 35 до 45 градусов.
5. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором косой угол лежит в диапазоне от 45 до 55 градусов.
6. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором пластина фильтрующей корзины имеет толщину (Т), при этом искривленная угловая кромка имеет радиус кривизны в диапазоне от одной трети Т до двух третей Т.
7. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором искривленная угловая кромка находится на краю щели, расположенном дальше по ходу движущегося потока жидкой массы черного щелока.
8. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором искривленная угловая кромка расположена на обоих боковых краях каждой щели.
9. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором каждая щель имеет наименьшую ширину между искривленной угловой кромкой и выходным отверстием щели.
10. Сепаратор жидкости по п. 9, в котором наименьшая ширина каждой щели лежит в диапазоне от 1 до 6 мм.
11. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором ширина каждой щели одинакова вдоль длины щели.
12. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором каждая щель выполнена на конус от входного отверстия до выходного отверстия под углом (β) от 5 до 45 градусов.
13. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором ось каждой щели отклонена от перпендикуляра к оси на угол в диапазоне от 30 до 55 градусов.
14. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором выходное отверстие каждой щели расположено аксиально ближе по ходу от входного отверстия щели в направлении прохождения потока жидкой массы черного щелока.
15. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором искривленная кромка каждой щели по меньшей мере является закругленной, пологой, скошенной или наклонной.
16. Сепаратор жидкости по п. 1, в котором все щели единообразны во всем ряду по размерам, ориентационному положению и форме.
