專利名稱：用于從離心分離機(jī)中的氣體分離纖維的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及氣流中攜帶的固體微粒的分離，更具體地，涉及流體中攜帶的木纖維的分離，以將至少一部分蒸汽從剩余的纖維和蒸汽流分離。
背景技術(shù)：
在造紙中，木屑往往經(jīng)受化學(xué)作用或經(jīng)受機(jī)械和化學(xué)作用的結(jié)合，從而變?yōu)榧?xì)纖維。通常，這些纖維通過管道在5, 000至30， 000英尺每分的速度下以蒸汽的方式被傳送到其他加工工作臺。
當(dāng)蒸汽流中攜帶的纖維到達(dá)加工工作臺時，通常，蒸汽和纖維的攜帶物經(jīng)過旋風(fēng)分離器使纖維從流體分離。可選地，美國專利4,253, 857 ('857專利)中描述了用于將木纖維從蒸汽分離的纖維-蒸汽分離離心機(jī)。如，857專利中所描述的，纖維進(jìn)入殼體包括轉(zhuǎn)子的離心機(jī)的殼體中。所述轉(zhuǎn)子具有葉片端部，該葉片端部直接接合流經(jīng)所述殼體的纖維和蒸汽。由轉(zhuǎn)子施加到纖維的離心力易于將纖維移動到所述殼體的外周，并且進(jìn)入所述殼體的纖維排放端口。與纖維經(jīng)過所述殼體的路徑相比較，流經(jīng)所述殼體的蒸汽通過由在與所述殼體相鄰的分離室中旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇產(chǎn)生的吸力向下抽向轉(zhuǎn)子中心。
，857專利中公開類型的纖維-蒸汽分離器由于轉(zhuǎn)子葉片端部摩擦殼體及纖維在轉(zhuǎn)子邊緣和殼體之間的小間隙中的堆積，因而出現(xiàn)問題。因此對于用于將纖維從纖維和蒸汽流中的蒸汽分離的改進(jìn)的方法和設(shè)備存在長期的需要。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)開發(fā)了 一種用于將微粒從氣流中分離的分離器(例如將木屑纖維從蒸汽流中分離)，所述分離器包括殼體，包括第一室，形成用于氣流經(jīng)過所述分離器的彎曲流動路徑；在所述第一室中的轉(zhuǎn)子組件；所述室包括外部徑向區(qū)域，具有由所述轉(zhuǎn)子組件的外部半徑形成的內(nèi)部徑向側(cè)和由所述室的內(nèi)表面形
成的外部徑向側(cè)；到所述第 一室的流體入口端口和到所述第 一室的纖維出口端口 ，其中，所述入口端口和出口端口每一個與所述第一室的外部徑向區(qū)域?qū)?zhǔn)；和第二室，由氣體通道結(jié)合到所述第一室，其中，所述第二室處于比所述第一室低的壓力下，以使來自氣流的氣體通過所述氣體通道抽吸，其中，到所述第一室中的氣體通道的孔在所述外部徑向區(qū)域的徑向向里處。
已經(jīng)開發(fā)了一種用于將微粒從氣流分離的分離器，包括殼體，包括形成用于氣流經(jīng)過所述分離器的彎曲流動路徑的第 一 圓柱狀室，和第二圓柱狀室，其中，所述第一圓柱狀室與所述第二圓柱狀室相鄰，并且所述室由隔壁分隔；在所述第一圓柱狀室中的轉(zhuǎn)子組件；所述第一圓柱狀室具有外部徑向區(qū)域，其中，所述區(qū)域在所述轉(zhuǎn)子組件和所述第一圓柱狀室的內(nèi)表面之間徑向延伸；到所述第一圓柱狀室的流體入口端口和到所述第一圓柱狀室的纖維出口端口 ，其中，所述入口端口和出口端口每一個與所述第一室的外部區(qū)域?qū)?zhǔn)，并且其中，所述第二圓柱狀室處于比所述第一圓柱狀室低的壓力下，以使來自氣流的氣體通過所述氣體通道抽吸，其中，到所述第一圓柱狀室中的氣體通道的孔在所述外部徑向區(qū)域的徑向向里處。
已經(jīng)開發(fā)了 一種用于將微粒從氣流分離的方法，其中所述分離器包括殼體，所述殼體包括形成用于氣流經(jīng)過所述分離器的彎曲流動路徑的第 一 圓柱狀室，和第二室，其中，所述第一圓柱狀室與所述第二室相鄰，所述方法包括將氣流？ 1入所述第 一 圓柱狀室的外部徑向區(qū)域；在所述第 一 圓柱狀室中使用所述第一圓柱狀室中的轉(zhuǎn)子組件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，其中，所述轉(zhuǎn)子組件具有所述第一圓柱狀室外部徑向區(qū)域的徑向向里的外部徑向邊緣；將所述旋轉(zhuǎn)流用來移動氣流經(jīng)過所述外部徑向區(qū)域，并且將離心力施加到到所述外部徑向區(qū)域外部徑向外周的氣流中的樣i粒； >(人經(jīng)過所述第 一 圓柱狀室的周壁中的纖維出口端口的氣流排出纖維；將^v來自所述外部徑向區(qū)域的氣流的氣體吸入所述第一圓柱狀室中的孔，其中，所述孔在所述外部徑向區(qū)域的徑向向里處。


6圖1是顯示了纖維-蒸汽離心機(jī)側(cè)視圖的剖視示意圖； 圖2是顯示了纖維-蒸汽離心機(jī)立體圖和局部剖視圖的示意圖； 圖3是顯示了纖維-蒸汽離心機(jī)的另 一個視圖的剖視示意圖； 圖4是用于纖維-蒸汽離心機(jī)的轉(zhuǎn)子組件、風(fēng)扇和軸的立體視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是纖維-蒸汽離心機(jī)10的剖視側(cè)視圖，離心機(jī)10具有通常圓柱狀的 并且包括第一圓柱狀室14和第二圓柱狀室16的主殼體12。圓形側(cè)壁18分隔 所述第一圓柱狀室和第二圓柱狀室。軸組件20延伸穿過所述主殼體的中心， 并且安裝在殼體中的軸承22上。
小轉(zhuǎn)子組件24通過例如焊接的方式固定到所述軸上。所述小轉(zhuǎn)子組件具 有通常從所述軸徑向向外延伸出并且部分延伸到所述第一圓柱狀室14內(nèi)的轉(zhuǎn) 子葉片26。葉片26的寬度基本上延伸所述第一室14的整個寬度(w)。當(dāng)葉片 在第一室中旋轉(zhuǎn)時，葉片的側(cè)邊緣與第一室的側(cè)壁30緊密貼近。優(yōu)選葉片26 的側(cè)邊緣與第一圓柱狀室14的側(cè)壁30之間基本上沒有間隙。葉片側(cè)邊緣和所 述室側(cè)壁之間的緊密接近阻止纖維在側(cè)壁和葉片邊緣上的大量聚集。
葉片26的端部28部分延伸到第一圓柱狀室14內(nèi)，并且優(yōu)選地不徑向延 伸經(jīng)過到所述殼體12的入口端口 34的徑向向里邊緣32。葉片不延伸到第一室 14的外部徑向區(qū)域36內(nèi)，其中，徑向區(qū)域36具有環(huán)形形狀，所述環(huán)形形狀 具有從葉片端部28延伸到第一室的圓柱狀周邊的側(cè)壁38的厚度(R)。通過示 例，外部徑向區(qū)域36的厚度(沿徑向方向)可以大約等于轉(zhuǎn)子葉片26的高度 (h)。但是，外部徑向區(qū)域的厚度可以根據(jù)離心機(jī)10的設(shè)計(jì)比葉片的高度窄 或?qū)挕?br> 外部徑向區(qū)域36為第一圓柱狀室14中基本上開放的環(huán)形體積，其在轉(zhuǎn)子 葉片徑向向外處。流經(jīng)所述徑向區(qū)域36的纖維不直接由轉(zhuǎn)子葉片撞擊，因而 沒有被葉片損壞或撕裂。入口端口 34直接通到外部徑向區(qū)域36，以使纖維和 其他微?？蛇M(jìn)入所述區(qū)域而沒有撞在轉(zhuǎn)子葉片上。而且，盡管非有意地，穿過 入口端口 34插入的螺旋輸送機(jī)或其他機(jī)構(gòu)的端部可延伸到所述徑向區(qū)域36,而不造成對轉(zhuǎn)子葉片或所述機(jī)構(gòu)的損壞。
在第一圓柱狀室14中的轉(zhuǎn)子葉片26的旋轉(zhuǎn)在外部徑向區(qū)域36中產(chǎn)生纖 維和蒸汽的旋轉(zhuǎn)流。由葉片產(chǎn)生的蒸汽和纖維的旋轉(zhuǎn)流延伸遍布所述室14,包 括在環(huán)形外部徑向區(qū)域36中。第一圓柱狀室14中的旋轉(zhuǎn)流在入口端口 34處 產(chǎn)生部分吸力，其將纖維和蒸汽抽入外部徑向區(qū)域36內(nèi)。進(jìn)入入口端口 34的 纖維和蒸汽的速度可提供用于纖維和蒸汽沿旋轉(zhuǎn)方向移動經(jīng)過第一圓柱狀室 14的附加推動力。
第一圓柱狀室14中的纖維和蒸汽旋轉(zhuǎn)流將離心力施加到所述流中的纖維， 所述流傾向于將纖維推入外部環(huán)形徑向區(qū)域36內(nèi)并且遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子葉片26。所述 流中的蒸汽，其具有比纖維小的質(zhì)量，傾向于在所述圓柱狀室14中被纖維徑 向向內(nèi)移位。另外，所述蒸汽，或其至少一部分，由吸力抽到第一和第二圓柱 狀室14， 16之間的隔壁18中的孔40?？?0用作使蒸汽從第一圓柱狀室流到 第二圓柱狀室的氣體通道?？?0優(yōu)選與軸2G同軸，并且基本上圍繞所述軸延 伸。所述孔可以是隔壁中孔的陣列，連續(xù)環(huán)狀孔或僅部分圍繞所述軸延伸的孔。 孔40允許蒸汽從第一圓柱狀室14排出，并且流入第二圓柱狀室16中。
由于第一室14中旋轉(zhuǎn)流的離心力將纖維推到外部環(huán)形區(qū)域36，所述外部 環(huán)形區(qū)域36超過環(huán)形孔40的外徑邊緣42，因此纖維不流經(jīng)所述環(huán)形孔。由于 環(huán)形孔40不延伸到轉(zhuǎn)子葉片的端部28或進(jìn)入其中纖維聚集的外部徑向區(qū)域36 中，因此沒有或幾乎沒有流經(jīng)孔40的纖維。通過將蒸汽引導(dǎo)通過孔40將蒸汽 從纖維流分離。
用于將蒸汽經(jīng)過孔40抽出的吸氣壓力由在第二圓柱狀室16中旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇 44產(chǎn)生。風(fēng)扇的葉片46將第二圓柱狀室中的蒸汽和空氣推到沿第二圓柱狀室 16的切線延伸的氣體出口 48。第二圓柱狀室中的壓力由通過風(fēng)扇推出所述室 的蒸汽和空氣流降低。第二圓柱狀室中壓力的降低產(chǎn)生吸力，其通過孔40抽 吸空氣，并且抽出第一圓柱狀室。風(fēng)扇葉片46可基本上延伸第二圓柱狀室的 整個寬度和徑向高度。
風(fēng)扇44與軸組件20同軸，并且通過例如焊接固定到軸組件20。風(fēng)扇、轉(zhuǎn) 子組件和軸優(yōu)選以相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選所述軸的旋轉(zhuǎn)速度在1800轉(zhuǎn)每
8分(RPM)至1100 RPM之間，例如1500 RPM。這些速度相對慢，并且傾向于使轉(zhuǎn)子組件和風(fēng)扇在其各自的第一圓柱狀室和第二圓柱狀室中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。第一圓柱狀室中的旋轉(zhuǎn)流處于足夠?qū)⒗w維推到第一圓柱狀室的內(nèi)周壁38的環(huán)流速度(annular velocity )。
圖2是纖維-蒸汽離心機(jī)10的示意圖，以剖視圖顯示了殼體12。軸通過皮帶傳動52結(jié)合到電機(jī)50。轉(zhuǎn)子組件、風(fēng)扇和軸的旋轉(zhuǎn)速度由皮帶傳動和所述電才幾確定。
纖維出口管道54從第一圓柱狀室14的底部垂直向下延伸。纖維和一部分沒有抽到第二室的蒸汽從纖維出口管道排出。優(yōu)選地，纖維出口管道54從第一圓柱狀室沿第一室14的切線延伸。而且，出口管道54優(yōu)選從入口端口 34圍繞第一圓柱狀室14的周界以約90度偏離。纖維和蒸汽流通過入口端口 34進(jìn)入第一圓柱狀室14,移動經(jīng)過第一圓柱狀室的90度，并且纖維離開所述室到纖維出口管道54。
圖3是部分以剖視圖顯示的纖維-蒸汽離心機(jī)10的側(cè)視圖。纖維經(jīng)過離心機(jī)的流動^各徑56由經(jīng)過用于纖維和蒸汽流的入口管道58的箭頭顯示。當(dāng)流體經(jīng)過入口端口 34時，流體通過來自所述流體入口速度的動量和所述室中由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組件24及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片26產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)流推動經(jīng)過第 一 圓柱狀室14。
由于所述室的通常圓形周界(參見內(nèi)壁38),流體在第一圓柱狀室14中轉(zhuǎn)向。流體從流體經(jīng)過入口端口 34的例如水平的方向轉(zhuǎn)向到流體在出口端口 60處并且進(jìn)入出口管道54的例如垂直的方向。流體在第一圓柱狀室中的轉(zhuǎn)向量，例如90度，應(yīng)足夠使流體中的纖維朝向第一圓柱狀室的內(nèi)周壁38推動，使蒸汽抽入孔40,并且由此與纖維分離。
優(yōu)選地，用于纖維流的出口端口 60為內(nèi)周壁38中的槽孔。出口60的孔的尺寸可選擇來使沿周壁38移動的纖維流出室14而沒有從所述室排出過量的氣體。如圖3中所示，出口 60為具有比等同于圖1中所示的入口孔34的面積和形狀相對較小面積的出口。纖維出口 60直接通到纖維出口管道54。該管道54的橫截面積可顯著大于纖維出口 60的面積，如從第一圓柱狀室14周界處的內(nèi)壁38的部分62明顯可見的。
圖4是轉(zhuǎn)子組件24的立體視圖，顯示了轉(zhuǎn)子葉片26、風(fēng)扇44和風(fēng)扇葉片以及軸組件20。轉(zhuǎn)子組件24和風(fēng)扇44肩并肩同軸安裝在軸組件20上，例如通過焊接。轉(zhuǎn)子葉片和風(fēng)扇葉片陣列的每一個可包括環(huán)形支架64。環(huán)形支架提供結(jié)構(gòu)剛度和對葉片的支撐，并且輔助保持適當(dāng)?shù)膹较蚺帕小?br> 纖維蒸汽離心分離器10不限于將纖維從蒸汽分離。本文公開的所述分離器為對分離攜帶在氣流中，更具體地氣態(tài)蒸汽中的微粒有用的分離器的示例性實(shí)施例。所述分離器具有幾個優(yōu)點(diǎn)，包括將《效粒>夂人蒸汽分離而不直接接觸微粒的能力。所述分離器可用于將可能通過與轉(zhuǎn)子葉片或其他機(jī)械運(yùn)動部件接觸而受損壞的微粒分離。
雖然本發(fā)明已經(jīng)關(guān)于目前被認(rèn)為是最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)可理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而是相反，旨在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和等同布置。
權(quán)利要求
1、一種用于從氣流分離微粒的分離器，所述分離器包括殼體，包括形成用于氣流經(jīng)過所述分離器的彎曲流動路徑的第一室；位于所述第一室中的轉(zhuǎn)子組件；所述第一室包括外部區(qū)域，所述外部區(qū)域具有與所述轉(zhuǎn)子組件的外徑相鄰的內(nèi)圓周側(cè)和由所述第一室的內(nèi)部表面形成的外周側(cè)；到所述第一室的流體入口端口和從所述第一室出來的纖維出口端口，其中，所述入口端口和出口端口每一個與所述第一室的外部區(qū)域?qū)?zhǔn)，和由氣體通道結(jié)合到所述第一室的第二室，其中，到所述第一室中的氣體通道的孔在所述外部徑向區(qū)域的徑向向里處。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子 葉片，并且所述轉(zhuǎn)子葉片的端部與所述外部區(qū)域的內(nèi)周側(cè)相鄰。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于，所述外部徑向區(qū)域形成 基本上沒有運(yùn)動的機(jī)械部件的、位于所述流體入口端口和所述纖維出口端口之 間的-危動通道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于，所述第一室為圓柱狀室， 并且所述第二室為圓柱狀室，其中，所述第一室與所述第二室相鄰，并且所述 室由隔壁分隔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離器，其特征在于，所述氣體通道為所述隔 壁中的孔。
6、 一種用于從氣流中分離微粒的分離器，所述分離器包括殼體，包括形成用于氣流經(jīng)過所述分離器的彎曲流動i 各徑的第一室，和第 二室，其中，所述第一室與所述第二室相鄰，并且所述室由隔壁分隔；位于所述第 一室中的轉(zhuǎn)子組件；所述第一室具有外部徑向區(qū)域，其中，所述區(qū)域在所述轉(zhuǎn)子組件和所述第 一室的內(nèi)表面之間徑向延伸；到所述第一室的流體入口端口和從所述第一室出來的纖維出口端口 ，其 中，所述入口端口和出口端口每一個均與所述第一室的外部區(qū)域?qū)?zhǔn)，并且其中，到所述第一圓柱狀室中的氣體通道的孔在所述外部徑向區(qū)域的徑向 向里處。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離器，其特征在于，所述分離器還包括與所 述第一圓柱狀室中的壓力相比較可減小所述第二室中壓力的所述第二室中的 風(fēng)扇，其中，所述風(fēng)扇包括徑向向外延伸超過所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)扇 葉片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分離器，其特征在于，所述分離器還包括所述 殼體中的軸，其中，所述轉(zhuǎn)子組件和風(fēng)扇同軸安裝在所述軸上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組件包括延伸 不超過所述第一室的徑向尺寸的一半的轉(zhuǎn)子葉片。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子 葉片，并且所述轉(zhuǎn)子葉片的端部延伸到所述外部區(qū)域的內(nèi)部徑向側(cè)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離器，其特征在于，所述外部區(qū)域形成基本 上沒有運(yùn)動的機(jī)械部件的、位于所述流體入口端口和所述纖維出口端口之間的流體通道o
12、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離器，其特征在于，所述流體入口端口和所 述纖維出口端口切向于所述第 一室的內(nèi)表面。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的分離器，其特征在于，所述流體入口端口以 至少九十度從所述纖維出口端口關(guān)于所述第一圓柱狀室偏離。
14、 一種使用分離器將微粒從氣流分離的方法，所述分離器包括形成用于 氣流經(jīng)過所述分離器的彎曲流動路徑的第一室，和第二室，其中，所述第一室 與所述第二室相鄰，所述方法包括將氣流51入所述第 一 室的外部區(qū)域；在所述第一室中使用所述第一室中的轉(zhuǎn)子組件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，其中，所述轉(zhuǎn)子組件具有所述第 一 室外部區(qū)域徑向向里的外部徑向邊緣；將所述旋轉(zhuǎn)流用來移動氣流經(jīng)過所述外部區(qū)域，并且用于將離心力施加到 到所述外部區(qū)域外部徑向周界的氣流中的微粒；將來自所述氣流的纖維通過所述第 一室的周壁中的纖維出口端口排出；將從來自所述外部區(qū)域的氣流的氣體吸入所述第一室中的孔，其中，所述 孔在所述外部區(qū)域的徑向向里處。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述孔通到處于比所述 第一室壓力低的第二室，并且氣體的吸力由所述第一室和所述第二室之間的壓 力差產(chǎn)生。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述微粒流經(jīng)所述外部 區(qū)域而不與所述分離器的運(yùn)動的機(jī)械部件碰撞。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，將氣流引入到所述外部 徑向區(qū)域包括氣流沿通常切向于所述外部區(qū)域的路徑的移動。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，氣流包括蒸汽和微粒， 所述微粒包括木纖維。
全文摘要
一種用于從氣流分離微粒的分離器，所述分離器包括殼體，所述殼體包括形成用于氣流經(jīng)過所述分離器的彎曲流動路徑的第一圓柱狀室，和第二圓柱狀室，其中，所述第一圓柱狀室與所述第二圓柱狀室相鄰，并且所述室由隔壁分隔；在所述第一圓柱狀室中的轉(zhuǎn)子組件；所述第一圓柱狀室具有在所述轉(zhuǎn)子組件和所述第一圓柱狀室之間徑向延伸的外部徑向區(qū)域；到所述第一圓柱狀室的流體入口端口和到所述第一圓柱狀室的纖維出口端口，其中，所述入口端口和出口端口每一個與所述第一室的外部區(qū)域?qū)?zhǔn)，并且其中，所述第二圓柱狀室處于較低的壓力下，以使來自氣流的氣體通過所述氣體通道抽出。
文檔編號B01D45/14GK101670212SQ20091012601
公開日2010年3月17日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者M·廖托 安東尼, 蒂耶特瑪·烏爾姆 申請人:安德里茲有限公司