Hemligheten med den tilltufsade diffusören

En tryckdiffusör har till uppgift att tvätta ur kokkemikalier ur pappersmassan. I princip kan den beskrivas som en stor citronpress – en svagt konisk silkorg som är perforerad med små hål pressar ut vattnet ur massan inne i ett tryckkärl. Inspectas detektiver Jan Wåle och Magnus Dahlberg fick i uppdrag att lösa ett antal mystiska skador på silkorgar, vilket de framgångsrikt utförde.

Bucklor, hål och märkliga sprickor

Tryckdiffusörer har använts i många år för kontinuerlig rening av pappersmassa. En inre perforerad silkorg, håldiameter ca 1 mm, är kopplad till en hydraulcylinder som kan dra korgen upp och ned. I diffusörens mitt står en vätskefördelare som tillför tvättvätska radiellt.

SIL korgMassan finns i spalten mellan diffusören och vätskespridaren. När silkorgen sakta trycks neråt pressas vätskan genom massan ut i silkorgens hål. För att rensa hålen drar hydrauliken snabbt och slagvis upp silkorgen varvid spaltvolymen mellan korgen och diffusörens yttre mantel snabbt krymper. På grund av den koniska formen reverserar flödet hastigt genom silhålen för att rensa dem från massafibrer.

I mitten på nittiotalet började en del bruk få problem med sina silkorgar. Silkorgarna förekommer i två olika utföranden, ett äldre med 5 mm godstjocklek och ett nyare med 8 mm godstjocklek. Silkorgens diameter är cirka två meter och höjden cirka 8 meter. Leverantören kopplades in men kunde inte lösa mysteriet.

Är driftsförhållanden boven?

”Vi fick möjlighet att undersöka de skadade korgarna. På alla korgar fanns en beläggning av zinksulfid. Korgarna av 5 mm gods hade ett antal bucklor, men ingen enskild, tydligt dominerande spricka. En 8 mm silkorg hade en stor, dominant spricka och en markant buckla,” berättar Jan Wåle.

SilkorgMan misstänkte att bucklorna och sprickorna kanske berodde på det kraftiga rycket för att rensa silkorgens hål, eventuellt på grund av det undertryck som uppstår.

”I samarbete med bruket genomförde vi en närmare studie av driftshistoriken och kunde koppla skadan tidsmässigt till år 1996 då man började använda en tillsats av komplexbildaren DTPA (dietylentriaminpentaättiksyra) i kartongbrukets process.”

Tillsatsmedlet visade sig öka igensättningen av silplåtens perforering. Magnus Dahlberg genomförde en hållfastteknisk analys om hur många hål som måste sättas igen för att tryckfallet skulle leda till bucklingsskador. Distinkta områden med många täta hål maximerar variationen mellan tryckdifferenserna och ökar risken för att bucklingsmoder uppstår. Utmattningssprickor kan tänkas bero på både högcykel- och lågcykelutmattning. Vid ett tillräckligt antal igensatta hål övergår skalsvängningar i buckling som ger stora töjningar och skador på silkorgens material.

Vid undersökningen av materialet och skillnaderna mellan de olika rostfria godstjocklekarna kom man fram till att den ursprungliga koniska formen på silhålen i 5 mm plåten är fördelaktig på grund av att hastigheten vid inloppet sjunker vid backspolningen, vilket minskar risken att dra tillbaka fibrer i hålet. Den nyare, 8 mm tjocka plåten, är utförd i en svavelfri kvalitet som inte är lika lätt att borra i. Därför måste hålen utföras i dubbelcylindrisk form med en mindre diameter mot utsidan. Den nya hålgeometrin innebär högre sannolikhet för att fibrer skall fastna i den sektion av hålet där tvärsnittet abrupt ändras.

Rekommendationerna från Inspecta blev att ordinera en ny dosering av tillsatskemikalierna och att granska igensättningen av silkorgens hål varannan vecka. Risken för utmattningsskada är mycket låg vid normal drift enligt kalkylen. Tryckfallet över silkorgen ligger väsentligt lägre än det beräknade designtrycket. Sedan dess har inga nya skador rapporterats.

”Vi lyckades inom ett par veckor klarlägga de två viktigaste mekanismerna bakom skadorna. Det är tillfredsställande att ta reda på vad som hänt och komma med en rekommendation som visar sig fungera”, konstaterar Jan Wåle.

Av: Tage Eriksson

Sidan skapad: 23 apr 2009