專利名稱：用來分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液的水力旋流器單元及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液的水力旋 流器單元，包括外殼，該外殼形成細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的分離室，該分離室具有底 端和頂端；至少一個(gè)位于外殼上的懸浮液入口構(gòu)件，懸浮液入口構(gòu)件設(shè)計(jì)成將待分 離的懸浮液在分離室的底端處切向地饋送到分離室內(nèi)，這樣，進(jìn)入的懸浮液形成漩 渦，其中，重的污染物被離心力徑向地向外拉，而纖維被曳拉力徑向地向內(nèi)推，由 此，基本上含有纖維的懸浮液的中心部分中心地形成在漩渦中，而含有重的污染物 和某些纖維的舍棄部分徑向向外地形成在分離室內(nèi)。水力旋流器單元還包括位于分 離室頂端用來排出舍棄部分的舍棄部分出口、位于分離室底端用來排出中心部分的 中心接納部分出口、以及至少一個(gè)將流體注入到分離室內(nèi)的流體注射構(gòu)件。本發(fā)明 還涉及一種用來分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液的方法。
背景技術(shù)：
水力旋流器單元用于紙漿和造紙工業(yè)中，其用來清潔纖維紙漿懸浮液以脫離污 染物，尤其是但不排外地用來脫離掉密度不同于纖維的污染物。 一種重要的應(yīng)用是 清潔除掉比重大于纖維比重的較重顆粒形式的污染物，諸如尺寸范圍在100-1000 微米內(nèi)的微粒、碎屑、沙粒和金屬顆粒。設(shè)計(jì)用于如此應(yīng)用的傳統(tǒng)水力旋流器的分 離室在懸浮液入口構(gòu)件處的直徑約小于150mm，以形成足夠強(qiáng)的離心力來徑向向 外地曳拉漩渦中的重的污染物。分離室的錐形設(shè)計(jì)是必要的以保持漩渦的轉(zhuǎn)動(dòng)速 度，因此，保持沿分離室作用在重的污染物上的所需離心力的大小，這樣，在全部 分離室內(nèi)的分離效率符合要求。此外，當(dāng)清潔高稠度纖維懸浮液以防止形成纖維網(wǎng) 時(shí)，保持漩渦速度是特別地重要。如此的纖維網(wǎng)不利地影響著分離效率并在分離室 的頂端處阻塞相當(dāng)小的軸向開口。由于纖維網(wǎng)形成的趨勢(shì)隨著纖維濃度提高而增 大，所以，傳統(tǒng)水力旋流器通常用于分離纖維濃度達(dá)1.0% (例外情形達(dá)1.5%)的 纖維懸浮液。
并行連接且形成第一分離級(jí)的多個(gè)傳統(tǒng)型的水力旋流器已經(jīng)用于傳統(tǒng)的水力 旋流器設(shè)備內(nèi)，以達(dá)到清潔大懸浮液流量所需的總生產(chǎn)量，該生產(chǎn)量典型地在
40000和200000升/分之間，這通常存在于造紙工業(yè)中。傳統(tǒng)的水力旋流器設(shè)備還 包括傳統(tǒng)型水力旋流器的其它分離級(jí)，典型地是呈串聯(lián)連接的四至五級(jí)，以從第一 級(jí)中形成的懸浮液的舍棄部分中回收纖維，由此，提高了設(shè)備的分離效率。
人們已經(jīng)知道提供一個(gè)帶有流體注射構(gòu)件的水力旋流器，該流體注射構(gòu)件用來 將沖洗液體注射到緊靠舍棄部分出口附近的分離室內(nèi)以沖洗掉變厚的舍棄部分，這 樣，纖維從重的污染物中釋放出來，并防止舍棄部分出口的堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用來分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液 的水力旋流器單元，與上述傳統(tǒng)的水力旋流器相比，本發(fā)明的水力旋流器具有提高 的生產(chǎn)量、低的能耗和提高的分離效率。
該目的通過水力旋流器單元來達(dá)到，其特征首先在于，流體注射構(gòu)件適于在離 分離室頂端一距離處切向地將流體注入到分離室內(nèi)，該距離至少是分離室長(zhǎng)度的 40%，這樣，注入的流體提高了分離室內(nèi)漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由此，提高了 存在于所述漩渦部分內(nèi)的纖維的分離效率。
如果將本發(fā)明的水力旋流器單元與底端處具有相同直徑的分離室的傳統(tǒng)水力 旋流器比較，則可以看到，由于根據(jù)本發(fā)明的上述流體注射結(jié)構(gòu)，新的水力旋流器 單元可以設(shè)計(jì)得基本上比傳統(tǒng)水力旋流器長(zhǎng)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，提高了懸浮液通 過長(zhǎng)的水力旋流器單元的駐留時(shí)間，由此，水力旋流器單元的總分離效率得到提高。 此外，由注射構(gòu)件注入的流體稀釋了進(jìn)入第二分離室的懸浮液，由此，阻礙阻塞的 纖維網(wǎng)的形成。這使得用較高纖維濃度的纖維懸浮液饋送新的水力旋流器單元成為 可能，g口，濃度至少達(dá)到2.0%或可能更高。
例如，纖維濃度從1.0%增加到2.0%會(huì)導(dǎo)致減少超過50%的通過多級(jí)水力旋 流器設(shè)備的流量，該多級(jí)水力旋流器設(shè)備中至少第一級(jí)裝備有本發(fā)明的水力旋流器 單元。減少的流量又相應(yīng)地可減少第一級(jí)內(nèi)的水力旋流器單元的數(shù)量。由于第一級(jí) 內(nèi)的舍棄比率也減小了，所以，要求其后可能的傳統(tǒng)水力旋流器的級(jí)數(shù)也較少。在 此實(shí)例中，其后級(jí)內(nèi)的水力旋流器數(shù)量可以顯著地減少。
因此，對(duì)于裝備有本發(fā)明水力旋流器單元的新的水力旋流器設(shè)備來說，本發(fā)明 的水力旋流器單元能夠在提高的纖維濃度下工作，并組合有比傳統(tǒng)水力旋流器裝置 低的舍棄比率，較小的占地面積，較少的管道，較少的泵和較小的輔助設(shè)備。此外， 新設(shè)備工作的能耗顯著地降低。其結(jié)果，與傳統(tǒng)設(shè)備相比，新設(shè)備大大地降低了投 資和工作的能量成本。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，外殼形成分離室的細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的第一腔室 部分和分離室的細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的第二腔室部分，第一腔室部分從分離室的底端 延伸到具有軸向開口的第一腔室部分的頂端，第二腔室部分從其具有軸向開口的底 端延伸到分離室的頂端。第一腔室部分與第二腔室部分連通，這樣，工作中形成在 分離室內(nèi)的漩渦從第一腔室部分通過第一腔室部分的頂端的軸向開口以及第二腔 室部分的底端的軸向開口延伸到第二腔室部分內(nèi)。流體注射構(gòu)件設(shè)計(jì)成在第二腔室 部分的底端處切向地將流體注入第二腔室部分內(nèi)，以提高存在于第二腔室部分內(nèi)的 漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，第二腔室部分的長(zhǎng)度至少是第一腔室部分長(zhǎng)度的60%，
最好至少為70%，以使流過水力旋流器單元的分離室的懸浮液達(dá)到長(zhǎng)的駐留時(shí)間。
流體注入到第二腔室部分內(nèi)之處測(cè)得的第二腔室部分的寬度小于第一腔室部分的
寬度，最好是在懸浮液饋送到第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)得的第一腔室部分寬度的65 至100%。第一腔室部分在頂端處的寬度是在懸浮液饋送到第一腔室部分內(nèi)之處測(cè) 得的第一腔室部分寬度的50至75%，而第一腔室部分的長(zhǎng)度是也在懸浮液饋送到 第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)得的第一腔室部分寬度的5至9倍。
流體注射構(gòu)件可注入液體或液體與氣體的混和物。注入液體與氣體混和物的優(yōu) 點(diǎn)在于，氣體機(jī)械地解散發(fā)生在第二腔室部分內(nèi)的纖維網(wǎng)。有利地是，注入的流體 可以是纖維懸浮液，其纖維濃度低于由入口構(gòu)件饋送的纖維懸浮液的纖維濃度。
第一和第二腔室部分相對(duì)于彼此定位成它們的中心對(duì)稱軸線彼此相交?；蛘?， 第一和第二腔室部分可以彼此對(duì)齊。 一般地說，第一腔室部分頂端處的軸向開口形 成了第二腔室部分底端處的軸向開口。
根據(jù)本發(fā)明第一替代的實(shí)施例，第二腔室部分包括位于第二腔室部分底端處的 注射通道以便接納由注射構(gòu)件注入的流體，其中，注射通道的寬度沿著注射通道沿 朝向第二腔室部分頂端的方向擴(kuò)展。
根據(jù)本發(fā)明第二替代的實(shí)施例，第二腔室部分的底端寬于第一腔室部分的頂 端，而第一腔室部分頂端的開口形成第二腔室部分底端的開口，由此，分離室的寬 度在第一腔室部分通入到第二腔室部分的地方突然增加。
根據(jù)本發(fā)明第三替代的實(shí)施例，外殼形成管狀壁，該壁形成第一腔室部分，而
管狀壁的一部分延伸入第二腔室部分內(nèi)，這樣，第一腔室部分頂端處的軸向開口位 于第二腔室部分內(nèi)，由此，管狀壁的所述部分在第二腔室部分內(nèi)起作漩渦溢流管的 作用。第二腔室部分包括位于第二腔室部分底端處的注射通道以便接納由注射構(gòu)件
注入的流體，管狀壁的所述部分延伸通過所述注射通道。在此實(shí)施例中，第一腔室 部分頂端的寬度是懸浮液饋送到第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)得的第一腔室部分寬度的
30 — 60%,且不大于流體注射到第二腔室部分的注射通道內(nèi)之處測(cè)得的第二腔室部 分寬度的90%。
盡管上述本發(fā)明的實(shí)施例只包括兩個(gè)分開的分離室的腔室部分，但也可布置三 個(gè)或更多個(gè)設(shè)置有兩個(gè)或多個(gè)流體注射構(gòu)件的腔室部分。對(duì)于相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)分離室位 于相同軸向高度上且周向上彼此間隔開的每個(gè)腔室部分，可有兩個(gè)或更多個(gè)流體注 射構(gòu)件。例如，外殼可以設(shè)置有兩個(gè)流體注射構(gòu)件，它們相對(duì)于彼此周向上間隔 180°以將流體注射到第二腔室部分內(nèi)。
上述的至少一個(gè)本發(fā)明的水力旋流器單元有利地用于水力旋流器設(shè)備中，該設(shè) 備包括至少兩級(jí)水力旋流器，第一級(jí)多個(gè)水力旋流器并行地連接，第二級(jí)多個(gè)水力 旋流器也并行地連接。兩級(jí)水力旋流器串聯(lián)地連接，至少第一級(jí)內(nèi)的至少一個(gè)水力 旋流器包括所述水力旋流器單元。水力旋流器設(shè)備的至少第一級(jí)內(nèi)的水力旋流器中 的每一個(gè)最好包括所述水力旋流器單元。
本發(fā)明還涉及一種分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液的方法。該方 法包括
a) —提供具有敞開底端和敞開頂端的細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的分離室，
b) _在分離室底端處切向地將懸浮液饋送到分離室內(nèi)以形成漩渦，其中， 重的污染物被離心力徑向地向外拉，而纖維被曳拉力徑向地向內(nèi)推，由此，基本上 含有纖維的懸浮液的中心部分中心地形成在漩渦中，而含有重的污染物和某些纖維 的舍棄部分徑向向外地形成在分離室內(nèi)，
c) 一在離分離室頂端一距離處切向地將流體注射到分離室內(nèi)，該距離至少 為分離室長(zhǎng)度的40%，這樣，注入的流體提高了腔室內(nèi)漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度， 以對(duì)存在于所述漩渦部分內(nèi)的纖維提高分離效率，
d) —通過分離室的敞開底端排出形成的中心部分，以及
e) —從分離室的頂端排出形成的舍棄部分。 本發(fā)明的方法還包括
f) 一提供分離室的細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的第一腔室部分和分離室的細(xì)長(zhǎng)而大
致呈錐形的第二腔室部分，第一腔室部分從分離室的底端延伸到具有軸向開口的第 一腔室部分的頂端，第二腔室部分從其具有軸向開口的底端延伸到分離室的頂端，
g) —提供第一腔室部分和第二腔室部分之間的連通，這樣，漩渦從第一腔 室部分通過第一腔室部分的頂端的軸向開口以及第二腔室部分的底端的軸向開口 延伸到第二腔室部分內(nèi)，以及
h) —在第二腔室部分的底端處切向地將流體注入第二腔室部分內(nèi)，以提高 存在于第二腔室部分內(nèi)的漩渦的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
步驟(C)可通過注射液體或液體和氣體混和物來執(zhí)行。例如，通過劃分饋送 到第一腔室部分內(nèi)的纖維懸浮液的一部分流，并在所述流體進(jìn)入到第二腔室部分內(nèi) 時(shí)注射纖維懸浮液的所述部分流，由此可執(zhí)行步驟(C)。
第一和第二細(xì)長(zhǎng)呈錐形的腔室部分可根據(jù)上述本發(fā)明水力旋流器單元的設(shè)計(jì)
進(jìn)行設(shè)計(jì)。
上述本發(fā)明的水力旋流器單元是紙漿和造紙工業(yè)中作為前置水力旋流器而公 知的類型，其中，含有接納部分的纖維通過分離室的底端排出，而含有舍棄部分的 重的污染物通過分離室的頂端排出。
然而，本發(fā)明的水力旋流器單元也可替代地是紙槳和造紙工業(yè)中作為反置水力 旋流器而公知的類型，其中，清潔纖維懸浮液而脫離輕的污染物。反置水力旋流器 這樣進(jìn)行操作，使含有接納部分的纖維通過分離室的頂端排出，而含有舍棄部分的 輕的污染物通過分離室的底端排出。
因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種反置的水力旋流器單元，用來 分離含有相對(duì)較輕的污染物的纖維紙漿懸浮液，該水力旋流器單元包括外殼，外 殼形成細(xì)長(zhǎng)而呈錐形的分離室，分離室具有底端和頂端；外殼上的懸浮液入口構(gòu)件， 該懸浮液入口構(gòu)件設(shè)計(jì)成將待分離的懸浮液在分離室底端處切向地饋送到分離室 內(nèi)，這樣，進(jìn)入的懸浮液形成漩渦，其中，纖維被離心力徑向地向外拉，而輕的污 染物被曳拉力徑向地向內(nèi)推，由此，含有輕的污染物和某些纖維的懸浮液的中心舍 棄部分中心地形成在漩渦中，而基本上含有纖維的接納部分徑向向外地形成在分離 室內(nèi)；位于分離室頂端用來排出接納部分的接納部分出口；位于分離室底端用來排 出中心舍棄部分的中心舍棄部分出口；以及至少一個(gè)將流體注入到分離室內(nèi)的流體 注射構(gòu)件。反置水力旋流器單元的特征在于，流體注射構(gòu)件適于在離分離室頂端一 距離處切向地將流體注入到分離室內(nèi)，該距離至少是分離室長(zhǎng)度的40%，這樣， 注入的液體提高了腔室內(nèi)漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由此，提高了存在于所述漩渦
部分內(nèi)的纖維的分離效率。
本發(fā)明還提供另一種分離含有相對(duì)較輕的污染物的纖維紙漿懸浮液的方法，該 方法包括
a) —提供具有敞開底端和敞開頂端的細(xì)長(zhǎng)而呈錐形的分離室，
b) _在分離室底端處切向地將懸浮液饋送到分離室內(nèi)以形成漩渦，其中，
纖維被離心力徑向地向外拉，而輕的污染物被曳拉力徑向地向內(nèi)推，由此，含有輕 的污染物和某些纖維的懸浮液的中心舍棄部分中心地形成在漩渦中，而基本上含有 纖維的接納部分徑向向外地形成在分離室內(nèi)，
c) _在離分離室頂端一距離處切向地將流體注射到分離室內(nèi)，該距離至少
為分離室長(zhǎng)度的40%，這樣，注入的流體提高了腔室內(nèi)漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度， 以對(duì)存在于所述漩渦部分內(nèi)的纖維提高分離效率，
d) —通過分離室的敞開底端排出形成的中心舍棄部分，以及
e) —從分離室的頂端排出形成的接納部分。


下面參照附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中
圖1是本發(fā)明水力旋流器單元的一實(shí)施例的示意截面圖，
圖2和3是圖1所示實(shí)施例的改型，
圖4示意地示出采用傳統(tǒng)水力旋流器的五級(jí)水力旋流器設(shè)備，以及 圖5示意地示出具有與圖4所示傳統(tǒng)設(shè)備相同生產(chǎn)量的采用本發(fā)明水力旋流器 單元的三級(jí)水力旋流器設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，在全部的幾個(gè)圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的或?qū)?yīng)的元件。 圖1顯示本發(fā)明的水力旋流器單元1，其包括形成細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的分離室 3的外殼2，分離室3具有底端4和頂端5。入口構(gòu)件6設(shè)置在外殼2上并設(shè)計(jì)成 在分離室3的底端4處將待分離的纖維懸浮液切向地饋送到分離室3內(nèi)。在分離室 3的頂端5處有舍棄部分出口 7用來排出形成的懸浮液的舍棄部分，而在分離室3 的底端4處有由傳統(tǒng)漩渦溢流管9形成的中心接納部分出口 8用來排出形成的懸浮 液的中心部分。
在工作中，泵IO通過管道11將含有重的污染物的纖維懸浮液泵送到入口構(gòu)件
6，而入口構(gòu)件6切向地將懸浮液饋送到分離室3內(nèi)。進(jìn)入的懸浮液形成漩渦，其 中，重的污染物被離心力徑向地向外拉，而纖維被曳拉力徑向地向內(nèi)推。其結(jié)果， 基本上含有纖維的懸浮液的中心部分中心地形成在漩渦中，而含有重的污染物和某 些纖維的舍棄部分徑向向外地形成在分離室內(nèi)。形成的舍棄部分通過舍棄部分出口 7排出，而形成的中心部分通過中心接納部分出口 8排出。
外殼2形成分離室3的細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的第一腔室部分3a和細(xì)長(zhǎng)而大致呈 錐形的第二腔室部分3b，第一腔室部分從分離室3的底端4延伸到具有軸向開口 13的第一腔室部分3a的頂端12，第二腔室部分從其底端14延伸到分離室3的頂 端5。第一腔室部分3a的頂端12的軸向開口 13也形成了第二腔室部分3b的底端 14處的開口。第一和第二腔室部分3a、 3b彼此對(duì)齊，這樣，它們的中心對(duì)稱軸線 形成了公共的中心對(duì)稱軸線15。工作中形成在分離室3內(nèi)的漩渦從第一腔室部分 3a通過第一腔室部分3a的頂端12的軸向開口 13延伸到第二腔室部分3b內(nèi)。
注射構(gòu)件16設(shè)置在外殼2上離分離室3頂端5 —距離處，以將液體切向地注 射到分離室3內(nèi)，該距離至少是分離室3長(zhǎng)度的40%。在圖1的實(shí)施例中，第二 腔室部分3b包括位于第二腔室部分3b底端14處的用來接納注射構(gòu)件16注射出的 液體的注射通道3c。注射通道3c的寬度沿著注射通道3c沿朝向分離室的頂端5 的方向擴(kuò)張。
在工作中，泵17通過管道18將液體泵送到注射構(gòu)件16，注射構(gòu)件16切向地 將液體泵送到第二腔室部分3b內(nèi)，這樣，注入的液體提高了腔室部分3b內(nèi)漩渦的 一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由此，提高了存在于所述漩渦部分內(nèi)的纖維的分離效率。如圖 1中虛線19所示，通過管道11傳輸?shù)睦w維懸浮液的一部分流可通過可調(diào)整閥20 可供選擇地引導(dǎo)到管道18。
第一腔室部分3a的長(zhǎng)度Ll約為60cm，而第二腔室部分的長(zhǎng)度L2約為50cm。 液體注入處測(cè)得的第二腔室部分3b的寬度約為6cm，而懸浮液饋入處的第一腔室 部分3a的寬度約為8cm。
一般來說，第一腔室部分3a的長(zhǎng)度Ll應(yīng)為也在懸浮液饋入第一腔室部分內(nèi) 之處測(cè)量的第一腔室部分3a的寬度的5至9倍。在液體注入處測(cè)量的第二腔室部 分3b的寬度應(yīng)等于或小于第一腔室部分的寬度，最好是在懸浮液注入到第一腔室 部分內(nèi)之處測(cè)量的第一腔室部分寬度的65至100%。第一腔室部分頂部處的寬度 應(yīng)為在懸浮液饋入到第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)量的第一腔室部分寬度的50至75%。
圖2示出根據(jù)圖1實(shí)施例的一種改型，其中，外殼2形成管狀壁21，管狀壁
形成了第一腔室部分3a，管狀壁21的一部分22延伸入第二腔室部分3b內(nèi)，這樣， 第一腔室部分3a頂端12處的軸向開口23位于第二腔室部分3b內(nèi)，由此，管狀壁 21的部分22起作第二腔室部分3b內(nèi)的漩渦溢流管的功能。第二腔室部分3b包括 位于第二腔室部分3b底端處的注射通道24，其用來接納注射構(gòu)件16注射出的液 體。管狀壁21的部分22延伸通過注射通道24。在該實(shí)施例中，第一腔室部分3a 在頂端12處的寬度應(yīng)為在懸浮液饋入到第一腔室部分3a內(nèi)之處測(cè)量的第一腔室部 分3a寬度的30至60%，且不應(yīng)大于在流體注入到注射通道24內(nèi)之處測(cè)量的第二 腔室部分3b寬度的卯％。
圖3示出根據(jù)圖1實(shí)施例的另一種改型，其中，第二腔室部分3b具有的底端 25寬于第一腔室部分3a的頂端12,而第一腔室部分3a的頂端12的開口 26形成 了第二腔室部分3b的底端25的開口。其結(jié)果，分離室3的寬度在第一腔室部分 3a通入到第二腔室部分3b的地方突然增加。
圖4示意地示出采用傳統(tǒng)水力旋流器的典型的五級(jí)水力旋流器設(shè)備。五級(jí)水力 旋流器串聯(lián)地連接，S卩，形成在第二至第五級(jí)中任何一級(jí)內(nèi)的接納部分被傳輸?shù)较?鄰前一級(jí)的饋送入口。中等CSF (加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度)的纖維紙漿在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行處 理以清潔纖維紙漿脫去重的污染物。纖維紙漿用水箱27供應(yīng)的水稀釋以形成纖維 濃度(FC)為0.99% (按重量計(jì))的纖維懸浮液。第一級(jí)28包括62個(gè)傳統(tǒng)水力 旋流器，懸浮液以38000升/分的流量饋送給它們。在第一級(jí)28中，懸浮液分離為 通過管道29從設(shè)備中排出的接納的纖維部分以及包含重的污染物和通過管道30 排走的纖維的舍棄部分。
形成在第一級(jí)28內(nèi)的舍棄重量比率構(gòu)成了饋送到第一級(jí)28的懸浮液流量的 22%并包含了必須回收的相當(dāng)數(shù)量的纖維。這要求如圖4所示的四個(gè)另外水力旋流 器級(jí)，其中，第二級(jí)31、第三級(jí)32、第四級(jí)33和第五級(jí)34分別包括22個(gè)水力旋 流器、7個(gè)水力旋流器、3個(gè)水力旋流器和l個(gè)水力旋流器。因此，圖4所示的傳 統(tǒng)設(shè)備需要95個(gè)傳統(tǒng)水力旋流器。傳統(tǒng)設(shè)備的功耗比為13.8kWh/ton。
圖5示意地示出新的采用本發(fā)明水力旋流器單元1的三級(jí)水力旋流器設(shè)備，其 具有與圖4所示的傳統(tǒng)設(shè)備相同的生產(chǎn)量。纖維紙漿(中等CSF)用水箱27中的 水進(jìn)行稀釋以形成纖維濃度(FC)為1.99% (按重量計(jì))的纖維懸浮液。第一級(jí) 35包括27個(gè)水力旋流器單元，懸浮液以17000升/分的流量饋送給它們。以水、白 水或纖維懸浮液形式注入的液體被注入到對(duì)應(yīng)水力旋流器單元的分離室內(nèi)。這里， 注入液體是通過管道38從水箱27供應(yīng)的水的形式。形成在第一級(jí)35內(nèi)的舍棄重 量比率構(gòu)成了饋送到第一級(jí)35的懸浮液流量的10%。只需要包括本發(fā)明水力旋流 器單元l的另外兩個(gè)水力旋流器級(jí)，用來回收離開第一級(jí)35的舍棄部分中的纖維， 其中，第二級(jí)36和第三級(jí)37分別包括4個(gè)水力旋流器單元1和1個(gè)水力旋流器單 元l。因此，新的設(shè)備只需要32個(gè)水力旋流器單元1 (對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)備，需要95 個(gè)水力旋流器)。新的設(shè)備的功耗比小于5kWh/ton (對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)備，則為13.8)。 以上如圖4所示的傳統(tǒng)水力旋流器設(shè)備和采用如圖5所示的本發(fā)明水力旋流器 單元的新的設(shè)備之間所作的比較，強(qiáng)調(diào)了本發(fā)明技術(shù)中的顯著進(jìn)步。
權(quán)利要求
1.一種用來分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液的水力旋流器單元(1)，包括外殼(2)，所述外殼(2)形成細(xì)長(zhǎng)而呈錐形的分離室(3)，所述分離室具有底端(4)和頂端(5)；至少一個(gè)位于所述外殼上的懸浮液入口構(gòu)件(6)，所述懸浮液入口構(gòu)件設(shè)計(jì)成將待分離的所述懸浮液在所述分離室的所述底端處切向地饋送到所述分離室內(nèi)，這樣，進(jìn)入的懸浮液形成漩渦，其中，所述重的污染物被離心力徑向地向外拉，而所述纖維被曳拉力徑向地向內(nèi)推，由此，基本上含有纖維的懸浮液的中心部分中心地形成在所述漩渦中，而含有重的污染物和某些纖維的舍棄部分徑向向外地形成在所述分離室內(nèi)；位于所述分離室的所述頂端用來排出所述舍棄部分的舍棄部分出口(7)；位于所述分離室的所述底端用來排出所述中心部分的中心接納部分出口(8)；以及至少一個(gè)將流體注入到所述分離室內(nèi)的流體注射構(gòu)件(16)，其特征在于，所述流體注射構(gòu)件(16)適于在離所述分離室的所述頂端(5)一距離處切向地將流體注入到所述分離室(3)內(nèi)，該距離至少是所述分離室長(zhǎng)度(L1+L2)的40％，這樣，注入的流體提高了所述分離室內(nèi)所述漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由此，提高了存在于所述漩渦部分內(nèi)的纖維的分離效率。
2. 如權(quán)利要求1所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述外殼(2)形成所 述分離室(3)的細(xì)長(zhǎng)而大致呈錐形的第一腔室部分(3a)和所述分離室的細(xì)長(zhǎng)而 大致呈錐形的第二腔室部分(3b)，所述第一腔室部分從所述分離室的所述底端(4) 延伸到具有軸向開口 (13; 23; 26)的所述第一腔室部分的頂端(12)，所述第二 腔室部分從其具有軸向開口 (13; 23; 26)的底端(14; 25)延伸到所述分離室的 所述頂端(5)，所述第一腔室部分(3a)與所述第二腔室部分(3b)連通，這樣， 在工作中形成在所述分離室內(nèi)的所述漩渦從所述第一腔室部分通過所述第一腔室 部分的所述頂端(12)的所述軸向開口 (13; 23; 26)以及所述第二腔室部分的所 述底端(14; 25)的所述軸向開口 (13; 23; 26)延伸到所述第二腔室部分(3b) 內(nèi)，所述流體注射構(gòu)件(16)設(shè)計(jì)成在所述第二腔室部分的所述底端處切向地將流 體注入所述第二腔室部分(3b)內(nèi)，以提高存在于所述第二腔室部分內(nèi)的所述漩渦 的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
3. 如權(quán)利要求2所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述第二腔室部分(3b) 的長(zhǎng)度(L2)至少是所述第一腔室部分(3a)的長(zhǎng)度(Ll)的60%。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的水力旋流器單元，其特征在于，在流體注入到所述 第二腔室部分內(nèi)之處測(cè)量的所述第二腔室部分(3b)的寬度等于或小于在懸浮液饋 送到所述第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)得的所述第一腔室部分(3a)的寬度。
5. 如權(quán)利要求2—4中任何一項(xiàng)所述的水力旋流器單元，其特征在于，第一腔 室部分(3a)在所述頂端(12)處的寬度是在懸浮液饋送到所述第一腔室部分內(nèi)之 處測(cè)得的第一腔室部分(3a)寬度的50至75%。
6. 如權(quán)利要求2 — 5中任何一項(xiàng)所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述第 一腔室部分(3a)的長(zhǎng)度(Ll)是在懸浮液饋送到所述第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)得 的所述第一腔室部分寬度的5至9倍。
7. 如權(quán)利要求l一6中任何一項(xiàng)所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述流 體注射構(gòu)件(16)適于注射液體或液體和氣體的混和物。
8. 如權(quán)利要求7所述的水力旋流器單元，其特征在于，待注入的流體是纖維懸 浮液，其纖維濃度低于或等于由所述入口構(gòu)件饋送的纖維懸浮液的纖維濃度。
9. 如權(quán)利要求2 — 6中任何一項(xiàng)所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述第 一和第二腔室部分(3a、 3b)相對(duì)于彼此定位成它們的中心對(duì)稱軸線(15)彼此相 交。
10. 如權(quán)利要求2 — 6中任何一項(xiàng)所述的水力旋流器單元，其特征在于，所 述第一和第二腔室部分(3a、 3b)彼此對(duì)齊。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述第二腔 室部分(3b)包括位于所述第二腔室部分的所述底端(14)處的注射通道(3c)以 便接納由所述注射構(gòu)件(16)注入的流體，所述注射通道的寬度沿著所述注射通道 沿朝向所述分離室(3)的所述頂端(5)的方向擴(kuò)展。
12. 如權(quán)利要求9或10所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述第二腔 室部分(3b)的所述底端(25)寬于所述第一腔室部分(3a)的所述頂端(12)， 而所述第一腔室部分(3a)的所述頂端(12)的所述開口 (26)形成所述第二腔室 部分(3b)的所述底端(25)的所述開口，由此，所述分離室(3)的寬度在所述 第一腔室部分(3a)通入到所述第二腔室部分(3b)的地方突然增加。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的水力旋流器單元，其特征在于，在流體注入 到所述第二腔室部分內(nèi)之處測(cè)量的所述第二腔室部分(3b)的寬度是在懸浮液注入 到所述第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)量的所述第一腔室部分(3a)寬度的65至100%。
14. 如權(quán)利要求9或10所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述外殼(2)形成管狀壁(21),該壁形成所述第一腔室部分(3a)，而所述管狀壁的一部分(22) 延伸入所述第二腔室部分(3b)內(nèi)，這樣，所述第一腔室部分的所述頂端(12)處 的所述軸向開口(23)位于所述第二腔室部分內(nèi)，由此，所述管狀壁的所述部分(22) 在所述第二腔室部分內(nèi)起作漩渦溢流管的作用。
15. 如權(quán)利要求14所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述第二腔室部 分(3b)包括位于所述第二腔室部分的所述底端處的注射通道(24)以便接納由所 述注射構(gòu)件(16)注入的流體，所述管狀壁(21)的所述部分(22)延伸通過所述 注射通道(24)。
16. 如權(quán)利要求15所述的水力旋流器單元，其特征在于，所述第一腔室部 分(3a)的所述頂端(12)的寬度是懸浮液饋送到所述第一腔室部分內(nèi)之處測(cè)得的 所述第一腔室部分寬度的30 — 60%，且不大于流體注射到所述第二腔室部分的所 述注射通道(24)內(nèi)之處測(cè)得的所述第二腔室部分(3b)寬度的卯％。
17. —種在水力旋流器設(shè)備內(nèi)使用如權(quán)利要求1一17中任何一項(xiàng)所述的至 少一個(gè)水力旋流器單元(1)的用途，該設(shè)備包括至少兩級(jí)水力旋流器，第一級(jí)多 個(gè)水力旋流器并行地連接，第二級(jí)多個(gè)水力旋流器也并行地連接，其中，所述兩級(jí) 水力旋流器串聯(lián)地連接，至少所述第一級(jí)內(nèi)的至少一個(gè)水力旋流器包括所述水力旋 流器單元(1)。
18. 如權(quán)利要求17所述的用途，其特征在于，所述水力旋流器設(shè)備的至少 所述第一級(jí)內(nèi)的所述水力旋流器中的每一個(gè)包括所述水力旋流器單元(1)。
19. 一種分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液的方法，該方法包括a) _提供具有敞開底端(4)和敞開頂端(5)的細(xì)長(zhǎng)而呈錐形的分離室 (3)，b) —在所述分離室的所述底端處切向地將懸浮液饋送到所述分離室內(nèi)以 形成漩渦，其中，所述重的污染物被離心力徑向地向外拉，而所述纖維被曳拉力徑 向地向內(nèi)推，由此，基本上含有纖維的懸浮液的中心部分中心地形成在所述漩渦中， 而含有重的污染物和某些纖維的舍棄部分徑向向外地形成在所述分離室內(nèi)，c) —在離所述分離室(3)的所述頂端(5) —距離(L2)處切向地將流 體注射到所述分離室內(nèi)，該距離至少為所述分離室長(zhǎng)度(Ll+L2)的40%，這樣， 注入的流體提高了所述腔室內(nèi)所述漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以對(duì)存在于所述漩渦 部分內(nèi)的纖維提高分離效率，d) _通過所述分離室的所述敞開底端排出形成的所述中心部分，以及e) —從所述分離室的所述頂端排出形成的所述舍棄部分。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括提供所述分離室(3) 的細(xì)長(zhǎng)而呈錐形的第一腔室部分(3a)和所述分離室的細(xì)長(zhǎng)而呈錐形的第二腔室部 分(3b)，所述第一腔室部分從所述分離室的所述底端(4)延伸到具有軸向開口(l'3; 23; 26)的所述第一腔室部分的頂端(12)，所述第二腔室部分從其具有軸向開口 的底端(14; 25)延伸到所述分離室(3)的所述頂端(5);提供所述第一腔室部 分和所述第二腔室部分之間的連通，這樣，所述漩渦從所述第一腔室部分通過所述 第一腔室部分(3a)的所述頂端(12)的所述軸向開口 (13; 23; 26)以及所述第 二腔室部分(3b)的所述底端的所述軸向開口延伸到所述第二腔室部分內(nèi)；在所述 第二腔室部分的所述底端(14; 25)處切向地將流體注入所述第二腔室部分內(nèi)，以 提高存在于所述第二腔室部分內(nèi)的所述漩渦的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二腔室部分(3b)的 長(zhǎng)度(L2)至少是所述第一腔室部分(3a)長(zhǎng)度(Ll)的60%。
22. 如權(quán)利要求19一21中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過注射液 體或液體和氣體混和物來執(zhí)行步驟(d)。
23. 如權(quán)利要求19一21中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過注射纖 維懸浮液來執(zhí)行步驟(d)。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，通過劃分饋送到所述分離室 (3)內(nèi)的纖維懸浮液的一部分流，并在所述流體進(jìn)入到所述分離室內(nèi)時(shí)注射纖維懸浮液的所述部分流，由此執(zhí)行步驟(d)。
全文摘要
一種用來分離含有相對(duì)較重的污染物的纖維紙漿懸浮液的水力旋流器單元(1)，包括細(xì)長(zhǎng)而呈錐形的分離室(3)；將懸浮液在分離室底端(4)處切向地饋送到分離室內(nèi)的入口構(gòu)件(6)，這樣，進(jìn)入的懸浮液在分離室內(nèi)形成漩渦；位于分離室頂端(5)處用來排出含有重的污染物的舍棄部分的舍棄部分出口(7)；以及位于分離室底端(4)處用來排出含有纖維的中心部分的中心接納部分出口(8)。流體注射構(gòu)件(16)適于在離分離室頂端(5)一距離(L2)處切向地將流體注入到分離室(3)內(nèi)，該距離至少是分離室長(zhǎng)度(L1+L2)的40％，這樣，注入的流體提高了分離室內(nèi)漩渦的一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由此，提高了存在于所述漩渦部分內(nèi)的纖維的分離效率。
文檔編號(hào)B04C5/14GK101184553SQ200680018374
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
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