СПОСОБ СБОРА БУМАЖНОЙ ПЫЛИ И ПЫЛЕСБОРНИК (ВАРИАНТЫ)
METHOD AND SYSTEM FOR PAPER DUST COLLECTION

Предшествующий уровень техники
Настоящее изобретение относится к сбору пыли и, конкретно, к сбору бумажной пыли, производимой бумагоделательными машинами, такими как машины для выработки санитарно-бытовых бумаг.
Пыль, например бумажные волокна и другие маленькие перенесенные воздухом обрезки, образуется во время изготовления салфеток и других типов бумаги. Количество пыли, создаваемой бумагоделательными машинами (например, машинами для выработки санитарно-бытовых бумаг), увеличилось, поскольку увеличилась скорость бумажных полотен, проходящих через бумагоделательные машины. Создается большое количество пыли бумагоделательными машинами, которые изготавливают мягкие салфетки и бумагу, имеющую высокую степень гофрирования.
Существует необходимость удаления пыли, производимой при изготовлении бумаги. Удаление пыли необходимо осуществлять для предотвращения проблем, которые могут возникнуть с пылью, собирающейся на бумагоделательных машинах и бумажных полотнах, образованных этими машинами. Удаление существенных участков пыли при изготовлении бумаги обеспечивает возможность улучшенного качества бумаги и пригодность для печатания созданных бумаг.
Обычные системы удаления пыли, такие как раскрытые в патенте США №6176898, используют различные формы высасывающих поперечных держателей машин. Пылесборники обычно используют большое количество отработавшего воздуха для удаления пыли, созданной во время процесса изготовления бумаги. Указанный патент раскрывает собирающий пыль цилиндр, имеющий внутреннее воздушное завихрение и распыленную воду, которые захватывают загрязненный пылью воздух, как только воздух входит в сборник. В пылесборнике, показанном в данном патенте, впускное отверстие является коротким и углублено относительно цилиндрического сборника так, что загрязненный пылью воздух немедленно смачивается вихрем воздуха и воды внутри сборника.
Сущность изобретения
Согласно изобретению создан способ сбора и манипулирования пылью при производстве бумаги, содержащий следующие стадии:
втягивание загрязненного пылью воздуха в отверстие впуска сборника, содержащего спираль, при этом по меньшей мере участок впуска является по существу прямым и по меньшей мере участок впуска изогнут вокруг по существу цилиндрической камеры в сборнике, при этом впуск расположен между внешней стенкой спирали и внутренней улиткой спирали, которая образует направляющую лопасть, направляющую воздух, пыль и воду в завихрение в центральной камере спирали;
ускорение воздуха, втянутого во впуск, скорость которого зависит от площади поперечного сечения впуска;
введение вращательного потока в камеру в виде потока воздуха через изогнутый участок впуска и прохождение в по существу цилиндрическую камеру сборника;
нагнетание воды в воздух, проходящий через сборник, при этом воду вводят за впуском по ходу потока и пыль в воздухе соединяется с нагнетаемой водой;
создание завихрения в потоке воды, пыли и воздуха в по существу цилиндрической камере сборника,
выпуск воды, пыли и воздуха из сборника.
Участок впуска, который является по существу прямым, может проходить по касательной к по существу цилиндрической камере.
Впуск может быть выдвижным.
Нагнетание воды может включать в себя распыление воды через по меньшей мере одну гидравлическую форсунку, прикрепленную к внешней стенке сборника.
Нагнетание воды может осуществляться в по существу цилиндрическую камеру за изогнутым участком впуска по ходу потока. По существу цилиндрическая камера может быть по меньшей мере частично образована внешней стенкой сборника и внутренней направляющей лопастью, которая образует часть изогнутого участка впуска.
Нагнетание воды может осуществляться в центральную камеру, в которой создается завихрение.
Согласно изобретению создан пылесборник, содержащий проход впуска для воздуха, имеющий отверстие для приема загрязненного пылью воздуха, и горловину, расположенную вблизи выпускного отверстия впуска, при этом отверстие прохода впуска имеет ширину, приблизительно равную ширине бумажного полотна в бумагоделательной машине, а горловина имеет площадь поперечного сечения меньшую, чем площадь поперечного сечения указанного отверстия, проход направляющей лопасти впуска, проходящий от горловины до центральной вихревой камеры и образованный внешней стенкой спирали и внутренней направляющей лопастью спирали, выполненными из сплошного листа, водяной инжектор, установленный во внешней стенке и нагнетающий воду в проход или в центральную вихревую камеру, при этом центральная вихревая камера образована спиралью и соосна с ней, и разгрузочное выпускное отверстие центральной вихревой камеры, соединяемое с сепаратором воды и воздуха и источником всасывания воздуха.
Площадь поперечного сечения впуска может быть регулируемой.
Впуск может содержать регулируемый зажим для регулировки площади поперечного сечения горловины.
Проход направляющей лопасти впуска может быть изогнутым, а проход впуска для воздуха может быть по существу прямым.
Проход впуска для воздуха может быть предотвращен от нагнетания воды.
Разгрузочное выпускное отверстие центральной вихревой камеры может быть расположено по существу перпендикулярно к ее центральной оси.
Согласно другому варианту пылесборник содержит проход впуска для воздуха, имеющий отверстие для приема загрязненного пылью воздуха, имеющее ширину, приблизительно равную ширине бумажного полотна в бумагоделательной машине, при этом проход впуска для воздуха предотвращен от нагнетания воды и содержит по существу прямой участок и изогнутый участок, центральную вихревую камеру, образованную внешней стенкой и внутренней направляющей лопастью и являющуюся по существу цилиндрической, по меньшей мере, один водяной инжектор, установленный во внешней стенке с возможностью нагнетания воды в центральную вихревую камеру по касательной в направлении потока воздуха и создания завихрения в центральной вихревой камере, и разгрузочное выпускное отверстие центральной вихревой камеры, соединяемое с сепаратором воды и воздуха и расположенное по касательной вдоль внешней стенки центральной вихревой камеры.
Пылесборник может содержать множество водяных инжекторов, установленных во внешней стенке.
Разгрузочное выпускное отверстие может проходить на 10-20% осевой длины пылесборника.
Высота прохода впуска для воздуха может составлять 5-15% диаметра центральной вихревой камеры.
Изогнутый участок прохода впуска для воздуха может быть расположен между внешней стенкой и внутренней направляющей лопастью.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 схематично изображает поперечное сечение варианта осуществления системы сбора и удаления пыли.
Фиг.2 - вид в перспективе варианта осуществления системы сбора и удаления пыли, включающей в себя подачу воды, сборник воды и пыли и вакуумный источник.
Фиг.3 - поперечное сечение варианта осуществления системы сбора и удаления пыли, иллюстрированной на фиг.3.
Фиг.4 - вид в перспективе варианта осуществления системы сбора и удаления пыли.
Фиг.5 - вид в перспективе варианта осуществления системы сбора и удаления пыли.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 показан в поперечном сечении вариант осуществления системы 10 сбора и удаления пыли, имеющей удлиненный впуск 12 для сбора пыли и спиральную секцию 14 для удаления пыли. Загрязненный пылью воздух 16 втягивается в отверстие 18 впуска и проходит через сухую, в общем прямую секцию 20 впуска. Секция 22 имеет конкретную площадь поперечного сечения, которая влияет на скорость загрязненного пылью воздуха, проходящего через впуск. Ускоренная пыль и воздух входят в спиральную секцию 14, в которой быстро двигающийся загрязненный пылью воздух смешивается с распыленной водой и вращается для создания завихрения. Вода нагнетается по касательной одним или несколькими водяными инжекторами 24, 26, выполненными в спиральной секции. Внутренняя направляющая лопасть 28 направляет загрязненный пылью воздух для создания завихрения. Загрязненный пылью и смешанный с водой воздух удаляется из вихревой секции на одном из концов секции сбора и удаления.
Систему 10 сбора и удаления можно изготовить из листового металла, такого как гальванизированная сталь для минимизации коррозии. Внутренние поверхности системы 10 можно факультативно покрывать пластмассовым материалом или образовывать из пластмассового облицовочного материала для предотвращения просачивания воды из соединений в системе.
Секция 20 впуска может быть в общем прямоугольной в поперечном сечении, но для конкретных применений могут подходить другие формы поперечных сечений, такие как гоночный трек, продолговатая, овальная и эллиптическая. Площадь поперечного сечения впуска является предпочтительно постоянной от отверстия. Предпочтительно, ширина секции впуска и, в частности, отверстия 18 находится приблизительно, например, в пределах 10% ширины машины для выработки санитарно-бытовых бумаг или салфеток. Точно так же длина спиральной секции 14 предпочтительно равна приблизительно ширине секции впуска и ширине машины для выработки санитарно-бытовых бумаг.
Отверстие 18 впуска можно размещать рядом с полотном или поблизости секции машины, создающей пыль. Секция впуска может включать в себя начальную прямую секцию 20. Длина прямой секции 20, например один фут к десяти футам, является предметом для проектных рассмотрении, таким как положения системы сбора и удаления пыли относительно машины для выработки санитарно-бытовых бумаг и оптимального местоположения отверстия 18 к впуску.
Удлиненная секция 20 впускного отверстия обеспечивает возможность размещения отверстия 18 для системы 10 сбора и удаления пыли в маленьких или ограниченных местоположениях около полотна санитарно-бытовых бумаг или машины, которая не обеспечила бы возможность размещения спиральной секции 14. Длину впуска можно выбирать при конструировании системы 10 сбора и удаления пыли. Факультативно, длина впуска может быть регулируемой, такой как выдвижной впуск, который можно сформировать из множества прямоугольных трубочек, скользящих одна в другой. Удлиненный впуск обеспечивает возможность размещения отверстия 18 в местоположениях, в которых может быть недостаточное пространство для спиральной секции. Хотя впуск 12 показан как прямой, он может быть изогнутым, согнутым или иначе образованным, чтобы входить без зазора в неравномерные пространства около машины для выработки санитарно-бытовых бумаг и быть выполнен так, чтобы размещать отверстие 18 вблизи к полотну санитарно-бытовых бумаг или другому источнику пыли на машине. Отверстие может включать в себя ряд прутков или сетку 19, которая предотвращает втягивание большого материала, например, секций полотна в отверстие 18 и вхождение во внутреннюю часть системы 10 сбора и удаления пыли.
Горловина 22 впуска 12 может иметь площадь поперечного сечения меньшую, чем законченная площадь поперечного сечения прямой секции 20 удлиненного впуска 12. Уменьшенная площадь поперечного сечения горловины может ускорять загрязненный пылью воздух 16, проходящий через сухой впуск. Ускорение воздуха создает относительно высокоскоростной поток воздуха через секцию 22. Ускорение и высокоскоростной воздух поддерживают смешивание пыли в воздухе, предотвращают накопление пыли на сторонах впуска и передают кинетическую энергию пыли и потоку воздуха.
Горловина 22 находится между секцией 20 и спиральной секцией 14. Горловина 22 может иметь искривление из-за изогнутой внутренней направляющей лопасти 28 и изогнутой внешней стенки 30 корпуса спиральной секции 14 системы 10. Внешнюю стенку 30 корпуса можно образовывать из металлического листа, обернутого в направлении от улитки, в котором внешний участок улитки определяет внешнюю стенку корпуса, а внутренняя секция улитки образует внутреннюю направляющую лопасть 28.
Площадь поперечного сечения горловины 22, например ее высоту между внешней стенкой корпуса и внутренней направляющей лопасти, можно выбирать, чтобы обеспечивать оптимальное ускорение потока воздуха. Факультативно, площадь поперечного сечения впуска можно регулировать, чтобы изменять потоки воздуха, например, интенсивность подачи потока воздуха и скорость, чтобы удовлетворять различным рабочим состояниям.
Загрязненный пылью воздух проходит через впуск и входит в секцию 32 прохода спирали между внешней стенкой 30 корпуса и внутренней направляющей 28 лопасти. В иллюстрированном варианте осуществления удлиненная секция является изогнутым проходом между горловиной и открытой в общем цилиндрической камерой 34 в центральной секции спирали. Площадь поперечного сечения удлиненной секции может быть в общем большей, чем площадь поперечного сечения горловины 22. Площадь поперечного сечения секции 32 прохода может быть первоначально относительно маленькой вблизи горловины и увеличиваться, когда проход изгибается вокруг спирали и проходит к выпускному отверстию 36 прохода. Когда загрязненный пылью воздух проходит через секцию 36, поток воздуха поворачивается для прохождения по круговой траектории, таким образом, создавая вихревой поток воздуха. В выпускном отверстии 36 загрязненный пылью воздух проходит в центральную секцию спирали. Воздух проходит по круговой траектории, например в вихре, в центральной секции. Круговая траектория потока воздуха начинается искривлением секции лопасти впуска. Вихревой поток в центральной секции спирали заставляет загрязненный пылью воздух циркулировать внутри спирали.
Воду или другую жидкость нагнетают за горловиной 22 в поток воздуха, проходящий через секцию 32 прохода. Воду предпочтительно нагнетают форсункой (форсунками) 24 в виде тумана, аэрозоли или капелек, которые захватывают пыль в поток воздуха. В виде водной смеси с воздухом пыль в воздухе вводится в воду. Воду предпочтительно нагнетают в виде достаточно мелких капелек в поток воздуха на достаточной скорости, такой, что вода остается в потоке воздуха. Однако немного воды может накапливаться на внутренних стенках секции прохода и центральной секции спирали. Вода на стенках стремится промывать стенки и удалять пыль со стенок.
Водяной инжектор 24 может быть множеством или одной распылительными форсунками, способными нагнетать воду в поток воздуха в секции 32 прохода. Например, водяной инжектор может быть рядом гидравлических форсунок, установленных на внешней стенке 30 корпуса и способных нагнетать воду по касательной в изогнутый проход 32. Форсунки можно расположить по всей длине внешней стенки корпуса. Дополнительно водяные инжекторы можно располагать, например, в пределах от шести дюймов до двух футов, за самой узкой секцией горловины так, чтобы вода входила в относительно высокоскоростном потоке воздуха.
Дополнительный второй водяной инжектор 26 можно устанавливать во внешней стенке 30 корпуса для нагнетания воды непосредственно в центральную секцию спирали 43. Второй водяной инжектор 26 может быть одной или несколькими гидравлическими форсунками, выполненными во внешней стенке корпуса и нагнетающими воду в центральную секцию. Одну или несколько гидравлических форсунок 26 можно выполнять на одном конце центральной секции так, чтобы вода распылялась в завихрение, образованное в этой секции. В этой конфигурации гидравлические форсунки установлены на торцевой стенке 42 внешнего корпуса, показанного на фиг.2. В качестве альтернативы или в дополнение к этому гидравлические форсунки 26 можно выполнять в ряд вдоль изогнутой боковой стенки 30 центральной секции и впрыскивать воду по касательной к завихренному потоку в центральной секции.
Фиг.2 представляет вид в перспективе варианта осуществления системы 10 сбора и удаления пыли, показывающий подачу воды водяным насосом 38 к водяным инжекторам 22, 26 из водного источника 40. Водяной насос обеспечивает воду для водяных инжекторов, таких как ряд гидравлических форсунок 26, и для водяной форсунки 44, выполненной на торцевой стенке 42.
Вторая торцевая стенка 46, противоположная первой торцевой стенке 42, включает в себя выпуск 48 для потока воды и воздуха, который может быть клиновидной трубкой, соединенной со второй торцевой стенкой. К выпуску применяют всасывание, чтобы втягивать воздух и воду из центральной секции 34. Всасывание по меньшей мере частично создает завихрение внутри центральной секции. Завихрение также образуется по касательной нагнетаемыми брызгами воды из инжекторов 24 и 26 и по касательной направленным потоком воздуха из секции прохода в центральную секцию.
Для создания всасывания и извлекания воздуха и воды трубопровод 50 направляет загрязненный пылью и водой воздух в сепаратор 52, например циклон, который имеет верхнее выпускное отверстие, соединенное с вакуумным источником, таким как вентилятор 54, и который имеет нижний сток, текущий к сборнику 56 пыли и воды. Пыль можно отфильтровывать от воды, используя обычные способы обработки воды.
Фиг.3 иллюстрирует в поперечном сечении вариант осуществления системы 100 сбора и удаления пыли, имеющей удлиненный впуск 108 для сбора и удаления пыли. Загрязненный пылью воздух 102 втягивается в отверстие 103 впуска и проходит через сухую, в общем прямую секцию 106 впуска (например, горловину). Конструкция, определяющая отверстие 103, факультативно может быть колоколообразной или иным способом искривленной. Впуск 108 может иметь приблизительно постоянную или изменяющуюся площадь поперечного сечения. Как показано, высота секции впуска может составлять 5-15% диаметра по существу цилиндрической камеры 108. Пыль и воздух по касательной входят в камеру 108 для разгрузки впускного отверстия, которое находится между стенкой 116 и задним краем внутренней направляющей лопасти 110. Использован один или более прикрепляющих механизмов, например болты 107, как иллюстрировано, которые обеспечивают возможность прикрепления системы 100 сбора и удаления пыли близко к листу салфетки или бумаги и/или около него. Болты 107 расположены около отверстия 103 в общем вдоль прямой секции 106 впуска.
Загрязненный пылью воздух входит в отверстие 103 впуска 108 и проходит через прямую секцию 106 впуска. Воздух проходит в изогнутую секцию впуска между стенкой 116 цилиндрической камеры 118 и направляющей лопастью 110 впуска. Искривление впуска создает вращательный поток для воздуха, который ускоряет завихрение в камере 118. Поток воздуха через впуск может быть быстродействующим, таким образом иметь высокую потенциальную энергию. Искривление впуска направляет поток воздуха так, что энергия потока эффективно создает завихрение.
Когда загрязненный пылью воздух входит в цилиндрическую камеру 108, вода нагнетается по касательной одним или более водяными инжекторами 112 через форсунки 114. Крючок 111 обеспечивает доступ желоба к водяным инжекторам 112 и форсункам 114 для очистки или повторного размещения форсунок 114, ремонта и т.д. Внутренняя направляющая 110 лопасти направляет загрязненный пылью воздух для образования завихрения. Крючок 111 также может облегчать доступ к изогнутому участку впускного отверстия 108, определенному внутренней направляющей 110 лопасти.
Загрязненный пылью и водой воздух удаляют из вихревой секции на одном из концов сборника через выпускное отверстие 104. Выпускное отверстие 104 расположено приблизительно перпендикулярно к центральной оси цилиндрической камеры 108, так что загрязненный пылью и водой воздух входит через отверстие в стенке 116 (и не исключительно через отверстие в верхней или нижней части цилиндрической камеры). По существу цилиндрическая форма камеры 108, введение по касательной загрязненного пылью воздуха и разбрызгивание по касательной воды через форсунки 114 отдельно и совместно облегчают образование завихрения в направлении стрелок, показанных на фиг.3.
Воду или другую жидкость нагнетают за впуском в поток воздуха, проходящий по существу в цилиндрическую камеру 108. Воду предпочтительно нагнетают форсункой (форсунками) 114 в виде тумана, брызг или капелек, которые захватывают пыль в потоке воздуха. В смеси воды с воздухом пыль в воздухе прикрепляется к воде. Воду предпочтительно нагнетают в виде достаточно мелких капелек в поток воздуха на достаточной скорости, такой, что вода остается в потоке воздуха. Вода может также промывать стенки 116 по существу цилиндрической камеры 108, чтобы предотвращать оседание пыли на ней.
Водяной инжектор 112 может включать в себя множество или одну распылительную форсунку, выполненные, чтобы вводить воду в поток воздуха в камере 108. Например, водяной инжектор может быть рядом гидравлических форсунок, установленных на внешней стенке, выполненных, чтобы нагнетать воду по касательной в таком же направлении, как и поток воздуха, выходящий из выпуска 108. Форсунки можно выполнять по всей длине внешней стенки корпуса.
После выхода из выпускного отверстия 104 смесь пыли, воздуха и воды можно разделять, используя сепаратор, например циклон, который имеет верхнее выпускное отверстие, соединенное с вакуумным источником, и нижний сток, проходящий к сборнику пыли и воды. Пыль можно отфильтровывать от воды, используя обычные способы обработки воды.
Фиг.4 и 5 иллюстрируют виды в перспективе сборника 200 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Сборник имеет отверстие 205, проходящее по существу по всей длине сборника (например, соответствующее ширине листа салфетки или бумаги). Выпуск 210 расположен на одном конце сборника 200 или около него. Выпуск 210 может проходить на 10-20% от одного конца сборника 200 (то есть, его осевой длины), хотя в некоторых вариантах осуществления выпуск 210 может проходить вплоть до 100% осевой длины сборника. Кроме того, может быть использовано множество выпусков, расположенных по всему сборнику 200. Кроме того, имеются панели 240 доступа и крючки 230, которые облегчают доступ к водяным инжекторам и их форсункам (не показаны). Крепежные болты 220 подобным образом иллюстрированы на концах пылесборника 200 или около них.
Все числовые размеры и диапазоны, как описаны и заявлены, являются приблизительными и включают в себя по меньшей мере некоторую степень изменения.
Хотя изобретение было описано в связи с тем, что, как теперь полагают, является самым практичным и предпочтительным вариантом осуществления, должно быть понятно, что изобретение не должно быть ограничено раскрытым вариантом осуществления, но напротив, предназначено, чтобы охватывать различные модификации и эквивалентные устройства, включенные внутри сути и объема приложенной формулы изобретения.