JP2001513149A - 繊維パルプ懸濁液からの汚染物分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維パルプ懸濁液、好ましくは故紙から得られた懸濁液から汚染物を分離するための分離装置が、円柱形篩部材（４）およびその中にあるローター（７）を有する。入ってくる懸濁液用の環状注入路（１４）が管状壁（１１）を囲んでおり、該壁はローター（７）と同軸的に篩部材（４）から延長している。本発明によれば、流動方向変更壁部材（１６）がローター（７）に向かって、壁部材が軸方向に関して管状壁（１１）の開放端（１２）の前であって、放射方向に関して管状壁内である位置まで延長している。さらに、壁部材（１６）の配置が、管状壁（１１）と壁部材（１６）の間に環状流路（１７）が形成され、それが環状注入路（１４）の断面積より小さい断面積を有するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 繊維パルプ懸濁液からの汚染物分離装置 本発明は、２個の対向する側壁を有する中空筐体、ならびに筐体内部で一方の 側壁から他方の側壁まで延長して、筐体内部を篩部材によって懸濁液を篩にかけ るための第１チャンバと篩にかけられた懸濁液を受け取るための第２チャンバと に分ける実質的に円柱形の篩部材とを有する、繊維パルプ懸濁液からの汚染物分 離装置に関する。当該装置はさらに、篩部材と同軸である軸を中心として回転可 能に配置された篩部材内のローター、ならびにローターの軸と実質的に同軸の篩 部材から他方の側壁の方向へ、該他方の側壁から一定の距離の所にある管状壁開 放端まで第１チャンバ中で延長する管状壁を有してなる。前記第１チャンバは、 軸方向で管状壁に沿って他方の壁まで延長し、ローター軸と同軸である実質的に 円柱形の円周表面を有し、それによって環状注入路が前記円周表面と管状壁との 間に形成されている。懸濁液を注入路に導入するよう配置された、分離対象懸濁 液用注入部材、前記注入路の前記円周表面に沿って移動する相対的に大きく重い 汚染物を捕捉するようになっている第１の排出部材、篩にかけた懸濁液を第２チ ャンバから出すための第２の排出部材、ならびに篩部材内部から汚染物を出すた めの第３の排出部材がある。 この種の分離装置は、米国特許４２３４４１７号で公知であり、パルプ懸濁液 から比較的粗い汚染物を分離するのに好適に使用される。ある種のひどく汚染さ れたパルプ懸濁液、特には故紙から得られるような懸濁液では、公知の装置の篩 部材ローターに損傷を与える可能性のある金属スクラップおよび砂利などの非常 に粗い汚染物があり得る。従って、そのような非常に粗い汚染物を、水力サイク ロンを含む分離段階を用いてパルプ懸濁液から分離してから、パルプ懸濁液を公 知の装置に送るようにしている。パルプ懸濁液の繊維濃度を約０．５％〜約１％ に維持することで、有効な水力サイクロン分離を行う。他方、公知の装置の分離 効率および分離能力は、パルプ懸濁液の繊維濃度が約３．５％〜約５％である場 合に最も良い。当然のことながら、脱水装置を用いて、水力サイクロン段階から 出るパルプ懸濁液の繊維濃度を好適な濃度まで上昇させてから、パルプ懸濁液を 公知の装置に送ることができる。しかしながらそれによって、コストが大幅に上 昇すると考えられることから、結局は、公知装置の至適な機能が得られないとい う結果になっても、予め脱水せずに、パルプ懸濁液を水力サイクロン段階から直 接公知装置に供給することになるのが普通である。 そこで本発明の目的は、通常は水力サイクロンによって行われるような非常に 粗い汚染物の分離に関して改善された、上記の種類の分離装置を提供することに ある。 上記目的は、最初に記載した種類の装置において、流動方向変更壁部材が、他 方の側壁からローターの方向へ、前記壁部材が軸方向で実質的に管状壁の開放端 の前にあって、放射方向で管状壁内部にある位置まで延長していること、ならび に前記環状注入路の断面積より実質的に小さい断面積を有する環状流路が管状壁 と前記壁部材の間に形成されるように、前記壁部材を配置することを特徴とする 装置によって達成される。それにより注入路における懸濁液の流速が、前記環状 流路を通る懸濁液の流速より実質的に小さくなり、結果的に、ゆっくり流れる懸 濁液から粗い汚染物に加わる同伴力が比較的弱いことから、注入路に入る非常に 粗い汚染物が第１の排出部材によって効果的に捕捉されるようになる。本発明に よる装置では、非常に粗い汚染物を除去する能力に関して、このように効率が向 上することから、上記の水力サイクロン段階が必要ない。それによって、分離対 象のパルプ懸濁液の繊維濃度を３．５％〜５％に上昇させることができて、本発 明による装置の分離効率と能力が上昇するという利点が得られる。 ローターは通常は、ローターの軸と同軸であって、軸方向で篩部材に沿って延 長する円柱状マントル表面を有することから、前記環状流路は、篩部材とロータ ーのマントル表面との間の放射方向距離より短い放射方向の幅で、好適に寸法設 定される。これによって、前記流路を通ることができる汚染物はローターと篩部 材の間に付着できないことから、ローターおよび篩部材への損傷は回避されるよ うになる。 本発明の好ましい実施態様によれば、前記開放端に対向する管状壁端で、分離 対象の懸濁液が環状注入路中に実質的に接線方向にて導入されるように注入部材 が設けてあり、第１の排出部材が、前記他方の側壁で注入路の下側部分に注入開 口を有する流路を形成している。それにより粗く重い汚染物は、重力によって注 入路の下側部分に蓄積し、汚染物が第１の排出部材によって捕捉されるまで、軸 方向で注入路に沿って生じる緩い螺旋状懸濁液流に同伴される。 注入路における前記注入開口は、前記他方の側壁に近い位置に好適に配置され る。 前記壁部材は好ましくは、管状壁内部へと延長し、比較的軽い汚染物用の排出 路を形成し、その排出路は第１チャンバから壁部材を通って筐体外へと延長して おり、該排出路は管状壁内部で中央に位置する注入開口を有している。懸濁液流 が螺旋状に環状流路中に流れ込む際には加速することから渦流が生じて、そこで 軽い汚染物は放射方向で内側方向へと分離される。その分離された軽い汚染物は 、壁部材の排出路から外に送り出すことができる。管状壁における壁部材の放射 方向の延長は、ローターに向かう方向で漸減するのが有利である。例えば壁部材 には、渦形状末端を有する円錐部分を持たせて、該末端に前記注入開口を配置す ることができる。 好適にはローターに、軸方向にローターから少なくとも部分的に管状壁内部に 延長するショベル部材を設けることで、ローター近くの渦流の回転速度を高める 。さらに該ショベル部材は、存在する繊維薄片を砕いて単繊維とするものと考え られ、それによって繊維の歩留まりが向上する。懸濁液がローターと篩部材の間 を流れる時には、ローターとほぼ同じ周速度を懸濁液が有するようにすることも 有利である。 以下、添付の図面を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。図 １は、本発明による装置の縦方向断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で の断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。 図１には、２つの対向する鉛直方向の側壁２および３を持つ中空円柱形筐体１ を有してなる本発明による装置を示してある。固定円形円柱形篩部材４が、筐体 １の長さの約半分に沿って筐体１内で、該筐体１と同軸的に、一方の側壁２から 他方の側壁３の方へ延長して、筐体１内部を、篩部材４によって篩にかけられる 懸濁液用のチャンバ５と篩にかけられた懸濁液を受け取るための環状チャンバ６ とに分けている。実質的に円形の断面を有するローター７は、ベアリング８によ って筐体１中で軸受けされており（journalled）、円柱形篩部材４の内部で延長 しており、ローター７は駆動モーター９によって、篩部材４と同軸である軸１０ 周囲で回転可能である。 篩部材４とほぼ同じ直径を有する円形円柱形壁１１が、チャンバ５中で軸１０ と同軸的に、篩部材４から側壁３の方向へ延長しており、該壁１１は、側壁３に 近いが一定の距離だけ離れた位置にある開放端１２を有する。チャンバ５は、軸 １０と同軸的に壁１１に沿って軸方向に延長する円柱形円周表面１３を有し、そ れによって円周表面１３と壁１１の間に環状注入路１４が形成されている。分離 対象の懸濁液用の注入部材１５が、壁１１の開放端１２に対向する壁１１の端部 で、懸濁液を注入路１４中に実質的に接線方向で導き入れるように配置されてい る。 流動方向変更用の円錐形壁部材１６が、該壁部材１６の底部がある側壁３から ローター７の方向へ伸びて、円柱形壁１１内部へと延長しており、壁部材１６の 円錐頂点は、壁１１内部で中心にあって、ローター７から一定の距離離れた位置 にある。壁部材１６の配置は、環状流路１７が円柱形壁１１と円錐形壁部材１６ の間に形成されて、その断面積が注入路１４の断面積より実質的に小さく、放射 方向の幅が篩部材４とローター７のマントル表面との間の放射方向距離より小さ くなるようにしてある。相対的に軽い汚染物用の排出路１８は、円錐形壁部材１ ６を通って中心で延長して、筐体１の外側に達しており、排出路１８は、円錐形 壁部材１６の頂点にある注入開口１９を有している。 ローター７には６枚のローター羽根２０が取り付けられており、それらは軸方 向に関してはローター７のマントル表面に沿って延長し、放射方向に関してはロ ーター７から外方向に一定距離延長している。ローター羽根２０の目的は、篩部 材４の篩穴の閉塞を防止し、篩部材４の円周方向での懸濁液の流動を維持するこ とにある。ローター７にはさらに、６枚のショベル羽根２１が取り付けられてお り、それらは、壁部材１６に面しているローター７の軸方向末端に配置されてい る。各ショベル羽根２１は、放射方向では実質的にローター７に沿って延長し、 軸方向では円柱形壁１１内部へ一定距離だけ延長している。 粗く重い汚染物を捕捉するための排出部材２２は、側壁３に近い注入路１４の 下側に注入開口２３を有する流路を形成している。通常、排出部材２２には仕切 装置が取り付けられていて（不図示）、捕捉した汚染物を間欠的に排出できるよ うにしてある。 筐体１には、チャンバ６の下側から篩にかけた懸濁液を排出するための排出部 材２４ならびに篩部材４の内側から分離された汚染物を排出するための側壁２に おける排出部材２５が設けられている。 図１による装置は、以下のようにして操作される。最初に、パルパー中で故紙 から分離対象の繊維懸濁液を形成し、３．５〜５％の好適な繊維濃度となるまで 水と混和する。得られた繊維懸濁液を注入部材１５からポンプによって注入路１ ４中に送り、そこで懸濁液は側壁３に向かう方向で比較的低い軸方向速度にて螺 旋状に流動する。注入路１４で懸濁液が流動している間、金属片および砂利など の存在している粗く重い汚染物は、重力によって注入路１４の下側部分に集まり 、そこで汚染物は、排出部材２２によって捕捉されるまで側壁３方向で懸濁液に よって同伴される。チャンバ５の円周表面１３に沿って懸濁液とともに回転する そのような比較的重い汚染物は最終的に、排出部材２２によって捕捉される。 側壁３では、懸濁液の流動は壁部材１６によってローター７の方へ向きを変え 、相対的に狭い環状流路１７を通って加速し、それによって、懸濁液の渦流が円 柱形壁内部で発生し、そこでプラスチック片などの存在する軽い汚染物が渦流に おいて放射方向で内側に向かって分離される。分離された軽い汚染物は、壁部材 １６の円錐形表面に沿って、壁部材１６の円錐頂点まで移動し、そこで軽い汚染 物は注入開口１９に押し込まれて、さらに排出路１８から装置外へと通過してい く。必要に応じて、排出路１８を減圧手段に接続して、軽い汚染物の除去を促進 することができる。 ローター７付近での前記懸濁液渦流の回転速度はショベル羽根２１によって維 持され、該羽根はさらに、存在する繊維塊を分解して単繊維とする。こうして非 常に粗く重い汚染物がなくなり、さらには相対的に軽い汚染物が実質的になくな った懸濁液はその後、ローター７と篩部材４の間で螺旋状に流動し、篩部材４に よって篩にかけられる。そうして通常の大きさの粗い汚染物がなくなった篩済み 懸濁液はチャンバ６に集められ、排出部材２４によって、該チャンバから排出さ れる。篩部材４の内側で捕捉された汚染物は、軸方向で篩部材４に沿って進み、 最終的に排出部材２５によって装置外に送り出される。 本発明による装置の上記の実施態様は、繊維濃度３．５〜５％である繊維懸濁 液について、相対的に粗く重い汚染物の分離に関して、９０〜９６％の効率で分 離を行うことができることが明らかになっている。不合格流（reject flow）、 すなわち篩部材４によって分離され排出部材２５によって排出される汚染物を含 む液流は、この高効率でもなお、総懸濁液流中５〜１０％という低いレベルに維 持することができる。比較のために言及すれば、前述した従来のこの種の分離装 置では、繊維懸濁液からの粗い汚染物の分離に関して効率９０％を達成するには 、１５〜２０％の不合格流が必要であり、繊維濃度は通常０．５〜１％である。 従って、本発明による装置は、故紙から得られる繊維懸濁液からの粗い汚染物の 分離を行うための相当する従来の分離装置と比較して、分離効率および能力が高 い。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年５月２２日（１９９８．５．２２） 【補正内容】 請求の範囲 １．２個の対向する側壁（２，３）を有する中空筐体（１）を有し；筐体内部 で一方の側壁から他方の側壁まで延長して、筐体内部を篩部材によって懸濁液を 篩にかけるための第１チャンバ（５）と篩にかけられた懸濁液を受け取るための 第２チャンバ（６）とに分ける実質的に円柱形の篩部材（４）を有し；篩部材と 同軸である軸（１０）を中心として回転可能に配置された篩部材内のローター（ ７）を有し；ローターの軸と実質的に同軸の篩部材から他方の側壁の方向へ、該 他方の側壁から一定の距離の所にある管状壁開放端（１２）まで第１チャンバ中 で延長する管状壁（１１）を有し；前記第１チャンバが、軸方向で管状壁に沿っ て他方の壁まで延長し、ローター軸と同軸である実質的に円柱形の円周表面（１ ３）を有し、それによって環状注入路（１４）が前記円周表面と管状壁との間に 形成されており；懸濁液を注入路に導入するよう配置された、分離対象懸濁液用 注入部材（１５）を有し；前記注入路の前記円周表面に沿って移動する相対的に 大きく重い汚染物を捕捉するようになっている第１の排出部材（２２）；篩にか けた懸濁液を第２チャンバから排出するための第２の排出部材（２４）；ならび に篩部材内部から汚染物を排出するための第３の排出部材（２５）を有する繊維 パルプ懸濁液からの汚染物分離装置において、 流動方向変更壁部材（１６）が、他方の側壁（３）からローター（７）の方向 へ、前記壁部材が軸方向で実質的に管状壁（１１）の開放端（１２）の前にあっ て、放射方向で管状壁内部にある位置まで延長しており；前記環状注入路（１４ ）の断面積より実質的に小さい断面積を有する環状流路（１７）が管状壁と前記 壁部材の間に形成されるように、前記壁部材が配置されており；ローター（７） が、ローターの軸（１０）と同軸であって、軸方向で篩部材（４）に沿って延長 する円柱状マントル表面を有し；前記環状流路（１７）が、篩部材とローターの マントル表面との間の放射方向距離より短い放射方向の幅を有することを特徴と する装置。 ２．前記流動方向変更壁部材（１６）が管状壁（１１）内部に延長している請 求項１に記載の装置。 ３．相対的に軽い汚染物用の排出路（１８）が第１チャンバ（５）から壁部材 （１６）を通って筐体外へと延長しており、該排出路は管状壁（１１）内部で中 央に位置する注入開口（１９）を有している請求項２に記載の装置。 ４．管状壁（１１）での壁部材（１６）の放射方向での延長が、ローター方向 に漸減する請求項３に記載の装置。 ５．前記壁部材（１６）が、頂点に前記注入開口（１９）がある円錐部分を有 している請求項４に記載の装置。 ６．ローター（７）に放射方向のショベル部材（２１）が取り付けてあり、該 部材が軸方向で、ローターから少なくとも部分的に管状壁（１１）の内部まで延 長している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。 ７．前記開放端（１２）に対向する管状壁（１１）端で、分離対象の懸濁液が 環状注入路（１４）中に実質的に接線方向にて導入されるように注入部材（１５ ）が設けてあり、第１の排出部材（２２）が、前記他方の側壁（３）で注入路の 下側部分に注入開口（２３）を有する流路を形成している請求項１ないし６のい ずれか１項に記載の装置。 ８．前記注入開口（２３）が前記他方の側壁（３）近くに配置されている請求 項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。 ９．第１チャンバ（５）の円周表面（１３）、管状壁（１１）および流動方向 変更壁部材（１６）が円形断面を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載 の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２個の対向する側壁（２，３）を有する中空筐体（１）を有し；筐体内部 で一方の側壁から他方の側壁まで延長して、筐体内部を篩部材によって懸濁液を 篩にかけるための第１チャンバ（５）と篩にかけられた懸濁液を受け取るための 第２チャンバ（６）とに分ける実質的に円柱形の篩部材（４）を有し；篩部材と 同軸である軸（１０）を中心として回転可能に配置された篩部材内のローター（ ７）を有し；ローターの軸と実質的に同軸の篩部材から他方の側壁の方向へ、該 他方の側壁から一定の距離の所にある管状壁開放端（１２）まで第１チャンバ中 で延長する管状壁（１１）を有し；前記第１チャンバが、軸方向で管状壁に沿っ て他方の壁まで延長し、ローター軸と同軸である実質的に円柱形の円周表面（１ ３）を有し、それによって環状注入路（１４）が前記円周表面と管状壁との間に 形成されており；懸濁液を注入路に導入するよう配置された、分離対象懸濁液用 注入部材（１５）を有し；前記注入路の前記円周表面に沿って移動する相対的に 大きく重い汚染物を捕捉するようになっている第１の排出部材（２２）；篩にか けた懸濁液を第２チャンバから排出するための第２の排出部材（２４）；ならび に篩部材内部から汚染物を排出するための第３の排出部材（２５）を有する繊維 パルプ懸濁液からの汚染物分離装置において、 流動方向変更壁部材（１６）が、他方の側壁（３）からローター（７）の方向 へ、前記壁部材が軸方向で実質的に管状壁（１１）の開放端（１２）の前にあっ て、放射方向で管状壁内部にある位置まで延長していること、ならびに前記環状 注入路（１４）の断面積より実質的に小さい断面積を有する環状流路（１７）が 管状壁と前記壁部材の間に形成されるように、前記壁部材が配置されていること を特徴とする装置。 ２．ローター（７）が、ローターの軸（１０）と同軸であって、軸方向で篩部 材（４）に沿って延長する円柱状マントル表面を有し、前記環状流路（１７）が 、篩部材とローターのマントル表面との間の放射方向距離より短い放射方向の幅 を有する請求項１に記載の装置。 ３．前記流動方向変更壁部材（１６）が管状壁（１１）内部に延長している請 求項１または２に記載の装置。 ４．相対的に軽い汚染物用の排出路（１８）が第１チャンバ（５）から壁部材 （１６）を通って筐体外へと延長しており、該排出路は管状壁（１１）内部で中 央に位置する注入開口（１９）を有している請求項３に記載の装置。 ５．管状壁（１１）での壁部材（１６）の放射方向での延長が、ローター方向 に漸減する請求項４に記載の装置。 ６．前記壁部材（１６）が、頂点に前記注入開口（１９）がある円錐部分を有 している請求項５に記載の装置。 ７．ローター（７）に放射方向のショベル部材（２１）が取り付けてあり、該 部材が軸方向で、ローターから少なくとも部分的に管状壁（１１）の内部まで延 長している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。 ８．前記開放端（１２）に対向する管状壁（１１）端で、分離対象の懸濁液が 環状注入路（１４）中に実質的に接線方向にて導入されるように注入部材（１５ ）が設けてあり、第１の排出部材（２２）が、前記他方の側壁（３）で注入路の 下側部分に注入開口（２３）を有する流路を形成している請求項１ないし７のい ずれか１項に記載の装置。 ９．前記注入開口（２３）が前記他方の側壁（３）近くに配置されている請求 項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。 １０．第１チャンバ（５）の円周表面（１３）、管状壁（１１）および流動方 向変更壁部材（１６）が円形断面を有する請求項１ないし９のいずれか１項に記 載の装置。