專利名稱：用于供給細(xì)顆粒狀物質(zhì)的軟管閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管閥，其用于輸出細(xì)顆粒狀材料，優(yōu)選保持65-90%干物質(zhì)含量水 平的干石灰泥，其中該管閥包括設(shè)置在壓力腔室內(nèi)的彈性內(nèi)管，所述壓力腔室圍繞所述彈 性內(nèi)管。
背景技術(shù)：
綠液是苛化過程中的過程液體，綠液主要由碳酸鈉組成。綠液在苛化過程中與生 石灰發(fā)生反應(yīng)，由此形成碳酸鈣(石灰泥)以及氫氧化鈉(白液)。白液在管狀過濾器或盤 形過濾器中被過濾，其中這些過濾器(尤其是盤形過濾器)通常為加壓型過濾器。所獲得 的白液在用于蒸煮制漿木片的硫酸鹽處理中被重新使用。從過濾器得到的石灰泥最后被燃 燒，以便重新組成(reform)生石灰。如Chemical Pulping(化學(xué)制漿)，Book 6B，ISBN952-5216-06-3 中白液制備部 分(pp. B133-B202)中所描述的，傳統(tǒng)上，石灰泥在白液過濾器之后被處理，使得其形成為 35% -40%濃度的漿，并儲存在儲存箱中，從而確保石灰泥被穩(wěn)定地供給到石灰窯。已成漿 的石灰泥被從這些儲存箱抽吸到恰好設(shè)置在石灰窯之前的石灰泥脫水器，在此石灰泥發(fā)生 脫水而達(dá)到65-90%的干物質(zhì)含量水平。脫水通常在大氣鼓式過濾器(atmospheric drum filter)中進(jìn)行，并且從脫水過濾器刮下的石灰泥在輸送帶上被輸送到石灰窯。這就需要許 多不必要的操作及采用成渣裝置、儲存箱和脫水器形式的一定量的不必要的設(shè)備。在用于液體懸浮液的連續(xù)操作的過濾裝置中，例如，在SE-C，463771 (相當(dāng)于US 4，929，355)中描述的過濾裝置中，在過濾介質(zhì)上形成石灰泥形式的濾餅。這種石灰泥被用 刮刀(通稱“刀”)刮掉，并下落到接收滑道(reception chute)中，在接收滑道中還進(jìn)行與 稀釋液的稀釋，以便可向前輸送石灰泥。在一個實施例中，在所述SE-C 463771中示出的輸 出螺桿正好位于接收滑道之后，該輸出螺桿將石灰泥向前供給到閘(sluice)。在所示的第 二實施例中，間為儲存箱的形式，在該儲存箱中液面高度可被監(jiān)控，在該儲存箱中設(shè)有機(jī)械 攪拌器。在US 5，151，176中示出了與儲存箱和機(jī)械攪拌器對應(yīng)的方案。儲存箱和機(jī)械攪 拌器也用在帶有管狀過濾器的其它應(yīng)用中(參見US 4，264，445)，以便處理從加壓的管狀 過濾器中移除的濾餅。已認(rèn)識到，需要體積龐大的儲存箱和設(shè)置在該儲存箱內(nèi)的機(jī)械攪拌 器，以便能夠使石灰泥與所添加的稀釋液很好地混合并防止石灰泥沉淀。在WO 97/22752中示出了來自Larox OY的可替代的系統(tǒng)，其中石灰泥從正好設(shè) 置在苛化容器之后的白液過濾器中分離出來。在此，石灰泥儲存在特殊的中間儲倉(silo) 中，所述中間儲倉設(shè)計成使得處于干燥狀態(tài)的石灰泥可被直接供給到石灰窯。通過這種系 統(tǒng)可避免石灰泥形成中間漿，并且在干石灰泥被供給到石灰窯之前未設(shè)有石灰泥的脫水
O因此，如傳統(tǒng)技術(shù)所述，可在石灰泥被從漿狀的含泥的液體混合物中分離之后處 理石灰泥，或者可在石灰泥的干燥狀態(tài)(其中干物質(zhì)含量水平為70% -80% )下處理石灰
3泥。傳統(tǒng)技術(shù)毫無必要的成本昂貴，這是因為其需要多個附加階段，例如，漿狀石灰泥在儲 倉中的中間儲存，伴隨著連續(xù)的攪拌以及隨后的脫水。由于石灰泥會產(chǎn)生灰塵并且在回收過程中引起環(huán)境問題，所以處理干石灰泥會涉 及非常嚴(yán)重的問題；并且由于干石灰泥表現(xiàn)得如同研磨粉那樣，所以其還會嚴(yán)重磨損加工 設(shè)備。這種磨損意味著來自加壓的過濾過程的干石灰泥所用的處理設(shè)備不能構(gòu)建為使用 具有公差較小的機(jī)械密封裝置的加壓閘，因為這些零件磨損非?？臁４送?，干石灰泥難以 處理，因為石灰泥有堵塞儲倉和管系統(tǒng)的趨勢。出于這個原因，通常在開放系統(tǒng)中處理干 石灰泥，所述開放系統(tǒng)在輸送帶或類似裝置上將石灰泥供給到石灰窯。此外，這些系統(tǒng)必須 能夠以均勻的流將石灰泥供給到石灰窯，因為如果石灰窯未被均勻填充至遍及石灰窯的程 度，石灰窯能夠很容易通過燃燒損壞陶瓷內(nèi)襯。通常，通過減小石灰窯中的燃燒裝置的動力 抵消在石灰泥供給過程中的干擾，從而防止石灰窯的未適當(dāng)填充的部分暴露于過高的熱負(fù) 載。本發(fā)明涉及細(xì)顆粒狀物質(zhì)的處理，細(xì)顆粒狀物質(zhì)表示顆粒尺寸小于1，000微米 (<0. Icm)的物質(zhì)，優(yōu)選為小于100微米的物質(zhì)，其中該物質(zhì)形成緊密填塞的結(jié)構(gòu)(tightly packed structure)，跨越通過填塞此類物質(zhì)形成的臺體(bed)上具有非常大的壓差。優(yōu) 先關(guān)心的是干石灰泥的排出，其表現(xiàn)與水泥顆?；蚍勰┑谋憩F(xiàn)相似，并且其中，當(dāng)臺體構(gòu)成 時，這種細(xì)顆粒狀物質(zhì)形成緊湊的塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于這樣一種見識，S卩特定的管閥可用作加壓過程的出口閘，細(xì)顆粒狀物 質(zhì)從該出口閘排出，而否則的話所述細(xì)顆粒狀物質(zhì)具有堵塞出口的趨勢。通過將細(xì)顆粒狀 物質(zhì)保持為統(tǒng)一的柱，形成功能性壓力鎖，從而確保在由通過出口的泄漏引起的損失最小 的情況下，加壓過程能夠保持其工作壓力。采用管閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式的本發(fā)明目的在于提供一種用于加壓過程的細(xì)顆粒狀 物質(zhì)的輸出系統(tǒng)，其中·通過出口的壓力損失被最小化·形成堵塞物(plug)的趨勢可被監(jiān)控并利用·可建立壓力鎖，而不會使石灰泥中的細(xì)顆粒狀物質(zhì)形成到漿中(不必建立捕液 器)O另一目的在于使得可在清潔石灰泥的應(yīng)用期間將干石灰泥直接供給到石灰窯。通過隨后的專利權(quán)利要求書和以下對某些假定實施例的描述，本發(fā)明的其它特 性、方面以及優(yōu)點將變得清楚。


圖1從原理上示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的管閥。
具體實施例方式圖1示出了具有加壓式盤形過濾器1的系統(tǒng)，石灰泥的漿狀混合物L(fēng)S被供給至該加壓式盤形過濾器1。該過濾器中存在多個過濾器盤2，過濾器的內(nèi)部經(jīng)由空心軸3而處于 負(fù)壓下，該空心軸將液體排出到儲液箱8中，而石灰泥層則貼附到過濾器盤的表面。通過泵 9建立壓差，泵9對儲液箱的氣相實施抽吸作用并經(jīng)由管線11對這些盤加壓。跨越所述盤 的濾網(wǎng)建立的壓差約為1-1. 5巴的數(shù)量級。在過濾器為石灰泥洗滌器的情況下，液體常常由稀液組成，其中，該稀液包含可能 存在于石灰泥混合物L(fēng)S中的殘余堿，并該稀液可用清洗液來稀釋，所述清洗液被以傳統(tǒng)方 式噴灑到過濾器盤上。已應(yīng)用到過濾器盤2的干石灰泥可以用刀5(刮刀)按傳統(tǒng)的方式刮掉，這些刀5 設(shè)置成距離過濾器盤2的表面一定距離。這些刀5通常位于距盤的過濾表面一定距離的位 置，使得在盤上形成濾餅，其隨后在濾網(wǎng)上形成濾料層，由此改進(jìn)了過濾效果。通過使用高 壓噴嘴深度清洗正好進(jìn)入濾網(wǎng)中的濾餅上的痕跡(track)，可在給定的時間重新產(chǎn)生這種 濾料層。也可通過向過濾器盤移動并使濾餅的厚度減至最小程度的刀來重新生成濾餅的一 部分厚度，刀隨后返回到它的初始位置。每次一個盤可以按這種方式經(jīng)受濾料層的部分的 重新生成。清洗過濾器的第二種可替代的方案為傳統(tǒng)的反向吹送，可以每次對一個盤進(jìn)行 反向吹送或者同時對所有的盤進(jìn)行反向吹送。干石灰泥保持大約65-90 %的干物質(zhì)含量水平，干石灰泥下落到第一接收滑道4 中。在每個刀5和過濾器盤2下方設(shè)有一個第一接收滑道4。第一接收滑道的下部連接到收集管6，收集管6基本水平，并且收集管6中設(shè)有由 馬達(dá)Ml驅(qū)動的第一傳輸螺桿7。于是，干石灰泥被向前供給至形成于第一傳輸螺桿之后的 立軸中的保壓出口閘，該立軸中設(shè)有管閥14和閘供給設(shè)備13。優(yōu)選的是，堵塞物破碎器 (plug-breaker) 12與立軸的上部相關(guān)地設(shè)置于收集管6的端部。堵塞物破碎器用于精細(xì) 地分離所形成的任何團(tuán)塊(lump)或堵塞物，并以這種方式確保對滑道的供給。堵塞物破碎 器12可由固定的釘栓(peg)組成或者由沿與進(jìn)給螺桿7相反方向旋轉(zhuǎn)的堵塞物破碎器組 成。在這種情況下，堵塞物破碎器可設(shè)有多個翼狀件，所述翼狀件對由進(jìn)給螺桿7供向堵塞 物破碎器12的堵塞物進(jìn)行破碎。堵塞物破碎器可具有其自身的連續(xù)的主動驅(qū)動(active drive)，或者堵塞物破碎器可通過反向齒輪箱由進(jìn)給螺桿的軸驅(qū)動。使用管閥14 (其在圖2中被更詳細(xì)地示出)以及閘供給設(shè)備(sluice feed) 13，以 便確保壓力鎖的建立。間供給設(shè)備確保在管閥中建立石灰泥的一定的最小高度。管閥中所 建立的、具有細(xì)顆粒狀物質(zhì)的緊密填塞的石灰泥柱導(dǎo)致壓力顯著下降，并用作壓力鎖。在測 試期間已被證明的情況是保持高度為2-3公寸的石灰泥柱的、直徑為80-120mm的管閥自 身能夠保持1-1. 5巴的壓差。建立壓力鎖所需的柱的高度為滑道直徑的函數(shù)，因此所需的 柱的高度隨滑道的直徑成比例地增加，其中所需的柱的高度至少為直徑的兩倍。優(yōu)選地，由馬達(dá)M2驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)式閘供給設(shè)備13也設(shè)置在管閥的下方，以便確保 石灰泥柱不會以非受控制的方式從管閥中流出。優(yōu)選的是，該間供給設(shè)備具有3-5個凹部 (pocket)，其中凹部的數(shù)量與閘供給設(shè)備的尺寸(S卩，容量)成比例。該旋轉(zhuǎn)式閘供給設(shè)備 主要確?？稍趩与A段(sequence)構(gòu)建石灰泥柱，并確保當(dāng)管閥釋放其在石灰泥柱周圍 的夾持力(grip)時石灰泥柱不會以非受控制的方式從管閥14釋放。因此，可使用其它類 型的閘?？商娲氖?，可使用僅在啟動階段期間保持閉合的簡易膜片閥來在管閥中建立石 灰泥柱。
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石灰泥在閘供給設(shè)備之后下落到由馬達(dá)M3驅(qū)動的第二傳輸螺桿15中，其將閉合 的傳輸螺桿中的石灰泥直接供給到石灰窯M0。在特殊情況下，管閥14可在沒有間供給設(shè)備13的情況下進(jìn)行工作，但在這種情況 下，傳輸螺桿15在啟動階段期間保持靜止，同時在管閥中形成石灰泥柱。如果管閥被間歇 地啟動，則可使得已構(gòu)建成的石灰泥柱以間歇向下的運動穿過管閥下降，其中管閥交替地 夾持及釋放石灰泥柱。將參照圖2更詳細(xì)地描述本發(fā)明的管閥14，在圖2中詳細(xì)地示出了管閥。管閥14 經(jīng)由上凸緣聯(lián)接件140a和下凸緣聯(lián)接件140b，而設(shè)置在第一傳輸螺桿的出口與閘供給設(shè) 備13之間。適合的是管適配器146可被插入到管閥14中，其中管適配器的內(nèi)徑大體對應(yīng)于管 閥在管充分膨脹時(即，已在管的內(nèi)表面與外表面之間建立最大壓差時)的內(nèi)徑。管閥應(yīng) 安裝成具有軸向拉伸預(yù)應(yīng)力，以便其實現(xiàn)所期望的功能。管閥以這種方式獲得呈沙漏形的 腰部。在上夾緊環(huán)144a和下夾緊環(huán)144b的幫助下，撓性內(nèi)管142在管閥的殼體141中 保持張緊，同時內(nèi)管經(jīng)受軸向應(yīng)力。優(yōu)選的是，撓性內(nèi)管在處于無負(fù)載的初始狀態(tài)下時比其 處于安裝狀態(tài)時的內(nèi)管兩端之間的距離短3-10%。按照這種方式，在管閥的殼體141與內(nèi)管142之間形成呈環(huán)形間隙形式的壓力腔 室 145。當(dāng)內(nèi)管142最大程度地膨脹時，內(nèi)管142將與殼體141形成接觸，并且殼體以這種 方式防止管達(dá)到大于滑道的出口直徑并可能導(dǎo)致形成堵塞物的局部膨脹。適合的是撓性內(nèi)管142可由天然橡膠或耐石灰泥磨損的類似的彈性材料制成。如果管內(nèi)具有與存在于管142外部的壓力相同的壓力，則該預(yù)應(yīng)力使得能夠?qū)崿F(xiàn) 其中管建立如圖2所示的柔和的沙漏形式的初始狀態(tài)。當(dāng)管外部的壓力隨后降低時，由預(yù) 應(yīng)力引起的膨脹在附連部位(point)之間沿其整個長度同心地、均勻地進(jìn)行，而不存在管 142經(jīng)受局部變形的風(fēng)險。適合的是管閥具有遠(yuǎn)超過該管閥的內(nèi)徑的構(gòu)建高度，因為該管閥用于保持由細(xì)顆 粒狀物質(zhì)構(gòu)成的柱，所述由細(xì)顆粒狀物質(zhì)構(gòu)成的柱同時形成壓力鎖。管閥的最小長度/\ Min(對于圖2所示的構(gòu)建高度)相對于管閥的直徑/Sd位于以 下區(qū)間內(nèi)2*Sd < Sl Min < 5*Sd如果處于初始狀態(tài)(當(dāng)內(nèi)部與外部之間無壓差時)的管閥具有剛超過10厘米 的內(nèi)徑，管在安裝狀態(tài)中的總長約為30-40厘米。在管142的外部具有至少一個到可調(diào) 節(jié)的壓力源的連接件143a/143b，以便其可調(diào)節(jié)管閥。例如，連接件143a可連接到大氣， 并且連接件143b可連接到與加壓過濾器中所具有的壓力相同的壓力。通過打開連接件 (coupling) 143a或143b中的連接，可使管處于與管內(nèi)部所具有的壓力相同水平的外部壓 力下，或者管可連接到低壓——適當(dāng)?shù)拇髿鈮?。作為替代方案，管可連接到相對于過濾器1中的壓力減小的過壓，而不是大氣壓。圖1示意性示出了如何僅通過單個連接件而不使用調(diào)節(jié)閥21來執(zhí)行調(diào)節(jié)，所述調(diào) 節(jié)閥21將管的外表面連接到與過濾器中所具有的壓力相同的壓力或連接到大氣/ATM。在
6圖1中，管的外表面連接到與過濾器內(nèi)所具有的壓力相同的壓力，出于這個原因，管閥的內(nèi) 部具有與管142的外部相同的壓力，并采用圖2所示的形式或初始位置。這使得管具有最 小的直徑并由此保持形成于管閥中的石灰泥柱。一旦管閥連接到低壓(在所示情況中為連 接到大氣壓)，管的內(nèi)表面與外表面之間的壓差將會增大，使得管膨脹并釋放其對石灰泥柱 的保持。優(yōu)選的是，管閥的釋放與閘供給設(shè)備13的定位同步地進(jìn)行，使得當(dāng)閘供給設(shè)備的 空的凹部幾乎完全暴露于其上方的石灰泥柱時便啟動釋放操作。作為一種替代方案，管閥 保持脈動，使其以比間供給設(shè)備的凹部的暴露頻率更高的頻率釋放對石灰泥柱的夾持。通過同步的操作可避免閘供給設(shè)備的壁與正下降的石灰泥柱之間發(fā)生連續(xù)接觸， 并且可以減小閘供給設(shè)備運轉(zhuǎn)所需的動力以及該閘供給設(shè)備上的磨損。閘供給設(shè)備13不需要在閘供給設(shè)備的殼體與閘供給設(shè)備的翼狀件之間設(shè)計有小 游隙，因為壓降的較大部分跨越管閥中已建立的石灰泥柱設(shè)置。閘供給設(shè)備中的游隙可以 允許大至2-10毫米。閘供給設(shè)備還可提供有用于在低位排空腔室的清新空氣。圖1示意性示出了控制系統(tǒng)的設(shè)計，其中，控制單元20優(yōu)選地通過以傳統(tǒng)的方式 檢測來自設(shè)置于馬達(dá)M2的馬達(dá)軸上的脈沖傳感器的脈沖，經(jīng)過信號線A來檢測閘供給設(shè)備 的位置?？刂茊卧?0隨后通過信號線B來啟動調(diào)節(jié)閥21，使得閥處于兩個位置的其中之 一使得管閥連接到與過濾器1中所具有的壓力相同的過壓，或使得管閥連接到低壓(如大 氣壓)?？刂茊卧?0還通過信號線C檢測管閥中的液面，以便隨后通過信號線D控制閘供 給設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速率，使得能在管閥中保持最低液面。在測試內(nèi)徑為112mm且管壁厚度為8mm的管閥的原型輸出單元期間，可實現(xiàn)管閥 的拉緊(釋放)，管閥的這種拉緊(釋放)對應(yīng)于在0.8巴的調(diào)整壓差時內(nèi)徑增大6mm以 及在1.2巴時內(nèi)徑增大11mm。利用施加于過濾器中的大約1. 5巴的過壓，可使直徑增大 14-28mm。因此，在已經(jīng)進(jìn)行操作時獲得調(diào)節(jié)功能，其中，管閥優(yōu)選地經(jīng)受直徑在5% -10% 區(qū)間的受控的較小變化，而如果需要的話，直徑能夠?qū)崿F(xiàn)25%的增大。可以做到的是，保持壓差盡可能小，進(jìn)而保持管142的直徑的增大盡可能小，以便 使跨越管閥的壓力損失(漏流)達(dá)到最小程度。使用原型執(zhí)行的測試表明使直徑增大6mm 的0. 7巴的壓差是完全足夠的。在這些狀態(tài)下，可保持自由空氣的漏流低至3-4m3/h的水 平。原型中的釋放頻率為每分鐘8-36次，并建立通過輸出單元的l-3cm/s的流速。在 2. 3-9rpm的旋轉(zhuǎn)速度下對室供給設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動，該室供給設(shè)備具有五個室并且總體積為3升。
權(quán)利要求
一種管閥，用于輸出細(xì)顆粒狀物質(zhì)，優(yōu)選保持65 90％的干物質(zhì)含量水平的干石灰泥，其中所述管閥包括設(shè)置在壓力腔室內(nèi)的彈性內(nèi)管，所述壓力腔室圍繞所述彈性內(nèi)管，其特征在于，a)所述彈性內(nèi)管的最小長度SL_Min與所述彈性內(nèi)管的直徑SD的關(guān)系為2*SD＜SL_Min＜5*SD；以及b)所述彈性內(nèi)管在其端部被固定設(shè)置在所述壓力腔室中，在位于所述壓力腔室的端部的兩個錨固點之間受到軸向拉伸預(yù)應(yīng)力的作用，其中所述彈性內(nèi)管在無負(fù)載且未安裝狀態(tài)時比所述彈性內(nèi)管在安裝狀態(tài)時長度短3 10％，由此所述彈性內(nèi)管獲得呈沙漏形的腰部；以及c)所述壓力腔室通過連接件(143a/143b)連接至調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)⑺鰤毫η皇抑械膲毫牡谝粔毫φ{(diào)節(jié)至第二壓力，所述第一壓力基本上等于在所述彈性內(nèi)管中已經(jīng)建立的壓力，所述第二壓力低于在所述彈性內(nèi)管中已經(jīng)建立的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管閥，其特征在于，位于所述管閥的端部的錨固點被設(shè)計成 兩個拉伸環(huán)(144a/144b)，所述拉伸環(huán)朝著所述壓力腔室的壁對所述撓性內(nèi)管施加向外的 拉伸作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管閥，其特征在于，所述撓性內(nèi)管由天然橡膠或其他類似的 彈性材料制成。全文摘要
本發(fā)明涉及一種管閥，用于輸出細(xì)顆粒狀物質(zhì)，優(yōu)選保持65-90％干物質(zhì)含量水平的干石灰泥，其中該管閥包括設(shè)置在壓力腔室內(nèi)的彈性內(nèi)管，所述壓力腔室圍繞所述彈性內(nèi)管。根據(jù)本發(fā)明，管閥14用作加壓過程的出口工具。該管閥具有兩倍于管的直徑的最小長度，并且石灰泥柱可被保持在該管閥中作為壓力鎖；并且通過控制管的內(nèi)表面和外表面之間的壓差使得管的直徑沿其長度大體均勻地膨脹5％-10％或至少4-6毫米，能夠使石灰泥柱經(jīng)由管閥下落。
文檔編號F16K7/07GK101939574SQ200880126361
公開日2011年1月5日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者漢斯·巴特爾松, 澤倫·金德倫德, 米夏埃爾·A·羅韋 申請人:美卓制漿卡爾斯塔德公司