JP2002506135A - 繊維懸濁液分離用の２つのスクリーン室を備えるスクリーン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維懸濁液を分離するスクリーン装置は、中央室３６を形成するスクリーン４０と、第１の回転体部分２１および第２の回転体部分２７を有する中央室内の回転体１５からなる。第１の回転体部分２１および第２の回転体部分２７は、それぞれ、第１の脈動要素４３および第２の脈動要素４１を備える。第１の脈動要素４３および第２の脈動要素４１は、それぞれ、第１の軸方向スクリーン部分１１と第２の軸方向スクリーン部分９それぞれに沿って、スクリーンの近くで、懸濁液を振動させる。第１の回転体部分２１および第１の軸方向スクリーン部分１１は、第１のスクリーン室３９を形成し、第２の回転体部分２７と第２の軸方向スクリーン部分９は、第２のスクリーン室３７を形成する。分配手段２２、２８は、流入繊維懸濁液を、回転体に関して、同軸方向を有する２つの部分流に分け、該２つの部分流を、それぞれ、第１および第２のスクリーン室３９、３７に分配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、繊維懸濁液を分離するためのスクリーン装置に関し、このスクリー
ン装置は、スクリーンハウジングと、前記スクリーンハウジングの中央に位置す
る回転体と、回転体軸の周りで回転体を回転させる駆動モータと、回転体を同軸
上で囲み、前記スクリーンハウジングの内部を、分離されるべき繊維懸濁液を受
け入れる中央室と、スクリーンを通過する繊維懸濁液の合格あるいは受容（アク
セプト）フラクションを受け取る外部受容室とに分ける管状スクリーンからなる
。回転体の第１の回転体部分およびスクリーンの第１の軸方向スクリーン部分は
、前記中央室の第１のスクリーン室を画定し、回転体の第２の回転体部分および
スクリーンの第２の軸方向スクリーン部分は、前記中央室の第２のスクリーン室
を画定する。スクリーン装置はさらに、分離されるべき繊維懸濁液を前記中央室
に供給する入口部材と、受容室から受容フラクションを排出する受容物出口部材
と、スクリーンを通過しない不合格あるいは拒絶（リジェクト）フラクションを
、前記第１のスクリーン室および前記第２のスクリーン室からそれぞれ排出させ
る第１の拒絶物出口部材および第２の拒絶物出口部材と、前記第１の回転体部分
に配置され、前記第１の軸方向スクリーン部分に沿って延在する第１の脈動要素
と、前記第２の回転体部分に配置され、前記第２の軸方向スクリーン部分に沿っ
て延在する第２の脈動要素とを備える。これらの脈動要素は、回転体が回転して
いる間、スクリーンの近くで繊維懸濁液にパルスを作用させる。

【０００２】 上記のようなスクリーン装置は、いわゆる閉じたスクリーンであることが好ま
しく、好適にはパルプ懸濁液を分離するために用いられる。例えば、繊維を分別
したり、または、望ましくない粒子、繊維素を除くことが不可能な材料または繊
維束などの混入物あるいは汚染物質を分離する。この種のスクリーン装置は、効
率が良いものでなければならない。すなわち、元の繊維懸濁液に存在する繊維の
うち、できるだけ多くの良質な繊維を含む受容フラクションを生成しなければな
らない。換言すると、良質の繊維をあまり含まない繊維片、好ましくは全く含ま
ない拒絶フラクションを生成しなければならない。また、スクリーン装置は、消
費電力が少なくて済み、スペースも取らず、安価で使いやすいものでなければな
らない。

【０００３】 例えば、紙パルプ懸濁液をスクリーニングするときに、供給される懸濁液の濃
度が大幅に異なるという問題が頻繁に起こる。低い濃度の繊維懸濁液の場合には
、スクリーンにより大きな流体負荷がかかる。一方、高い濃度の繊維懸濁液の場
合には、スクリーン装置の操作に多大なエネルギーを必要とする。

【０００４】 供給される懸濁液の流れが変化すると、さらなる問題が生じる。つまり、懸濁
液の流れが変化して、繊維の濃度が高い懸濁液となる場合には、入口部材と拒絶
排出部材とのあいだに、非常に濃度が高い繊維の懸濁液が簡単に厚く堆積してし
まうことになる。このように繊維懸濁液が厚く堆積してしまうと、スクリーンが
緊密な繊維の網によって部分的に目詰まりを起こすため、スクリーン装置の能力
と効率が制限されてしまう。このように、繊維濃度が高まると、スクリーン上に
形成される繊維の網の強度も高まり、その結果、回転体の脈動要素は繊維網を完
全に分解することができなくなる。比較的高濃度の繊維懸濁液、例えば、約３．
５％の繊維懸濁液を分離する場合には、濃度が少し上がっただけでも、繊維網を
流動化させて破壊するために必要なエネルギーは非常に増加してしまう。このた
め、低い濃度の懸濁液に比べて、高濃度の懸濁液を最適に分離するほうが困難に
なる。

【０００５】 回転体によって供給されるエネルギーは、スクリーン全長に沿って一定である
ため、管状スクリーンの入口端部に供給される繊維懸濁液の繊維濃度は、繊維懸
濁液の濃度が入口端部と相対するスクリーンの端部において、高くなりすぎない
程度に十分低い濃度でなければならない。これは、流入する繊維懸濁液に供給さ
れるエネルギーが高くなりすぎ、懸濁液を多く流動させる結果となる。

【０００６】 高濃度の繊維懸濁液を充分に分離するために、ある種のスクリーン装置におい
て、回転体は予めスクリーン上に広範囲にわたって吸水振動を生起する脈動要素
を備えるので、スクリーンを通過して受容（フラクション）室に入る一部の液体
は、スクリーン室に再び集められる。しかしながら、これに関連して、濃度を増
大させることによる妨害作用（障害）に対して、分離操作がより敏感になるとい
う問題が生じる。この妨害作用に対抗して、非常に高い濃度の繊維懸濁液を分離
する場合に、回転体は、実質的に変動しない繊維濃度を有する低い濃度の繊維懸
濁液を分離するために必要な回転速度に比べて、より高い回転速度で駆動しなけ
ればならない。

【０００７】 妨害作用に対しより敏感になるという上述の分離の際の問題を解消するため、
流入する懸濁液を２つの部分流に分割することが提案されてきた。２つの部分流
は、軸方向に見て、スクリーンの比較的短い２つの部分に沿って分割される。こ
の結果、部分流ごとに、軸方向の厚さは、比較的薄くなる。例えば、米国特許第
４，３２８，０９６号は閉鎖されたタンクと、タンク内に設けられた鉛直方向の
円筒状のスクリーンについて開示している。該スクリーンの中には、タンクの下
に設置された駆動モータによって駆動される回転体が設けられている。該回転体
は、複数の傾斜した翼部からなり、円筒状のスクリーンの１つの端部に流入する
懸濁流を、２つの別々の部分流に分割する機能を有する。分割された２つの部分
流は、スクリーンに沿って、共通のスクリーン室で逆方向に流れる。この既知の
スクリーン装置における不利益な点の中でも、とりわけ顕著なのは、翼部が受容
フラクション室からスクリーン室に戻る液体を取り戻せないために、スクリーン
に対しいかなる圧力も吸込パルスも生起しないことである。これは、繊維懸濁液
の濃度が、比較的低くなければならないということである。さらなる不利点は、
懸濁液の流れを２つの別々の部分流に分割する際、意図的に分割することは困難
であるということである。明確に部分流に分割されることはほとんどない。これ
は、おそらく、２つの部分流がお互いの流れを妨害し、分配動作を妨害すると思
われる条件（例えば、繊維濃度の）とそう変わらないものになってしまう。

【０００８】 米国特許第５，３１８，１８６号は、円筒状のスクリーンの中央に、入口部材
を設けたスクリーン装置を開示している。該円筒状のスクリーンは、流入する繊
維懸濁液を２つの部分流に分配する。この２つの部分流は、共通のスクリーン室
において、相反する軸方向に流れる。この既知のスクリーン装置において、重大
な不利点は、入口部材の限定された設置のために、比較的大きな空間を必要とす
ることである。さらに、流入する懸濁液の流れを分配すると、異なる大きさの部
分流に分配されてしまうという問題がある。

【０００９】 本発明の目的は、上述のようなスクリーン装置であって、該既知のスクリーン
装置における上述した問題を無くしたスクリーン装置を提供することにある。

【００１０】 本発明の目的は、前述のようなスクリーン装置によって達成できる。このスク
リーン装置には、入口部材によって供給される繊維懸濁液を、２つの部分流に分
配する分配手段を備えることを特徴とする。この２つの部分流は、回転体に対し
て同一の軸方向に流れ、第１のスクリーン室と、第２のスクリーン室にそれぞれ
分配される。

【００１１】 好適には、分配手段は、第１および第２の回転体部分からなり、この回転体部
分は、管状同軸壁からなる。該管状同軸壁は、管状壁の内部を介して入口部材か
ら第１および第２のスクリーン室に流入する繊維懸濁液を分配する。

【００１２】 または、繊維懸濁液の２つの部分流を２つの別々の入口を介して各スクリーン
室に直接分配するように、分配手段を設けてもよい。この場合、回転体部分は、
スクリーン室が互いに連通しないように設計されている。この代替例によって、
繊維懸濁液の二段階分離を可能となる。

【００１３】 本発明の実施形態によれば、第２の回転体の管状壁は、第１の回転体部分の管
状壁に沿って軸方向に囲み、軸方向に延在する。第１および第２の回転体部分の
管状壁は、それぞれ、切頭円錐形状を有する。

【００１４】 本発明のさらなる実施形態においては、第１および第２の回転体部分の管状壁
は、同軸方向に連続して設けられ、隣接した壁の端部において、第１の回転体部
分の壁端部は、第２の回転体部分の壁端部よりも小さい直径を有するように寸法
付けされている。第１および第２の回転体部分の管状壁は、それぞれ、切頭円錐
形状を有する。

【００１５】 好都合なことに、入口部材は、第１の回転体部分の円錐の壁の基底部を介して
、第１の回転体部分に繊維懸濁液を供給するように設けられる。

【００１６】 本発明によるスクリーン装置の２つの異なる好適な実施形態について、図面を
参照して、以下に詳細に説明する。

【００１７】 図１によるスクリーン装置は、耐圧スクリーンハウジング１と、分離されるべ
き繊維懸濁液の下方入口部材３と、繊維懸濁液の受容フラクションのための受容
物出口部材５と、繊維懸濁液の拒絶フラクション用の上方拒絶物出口部材７およ
び下方拒絶物出口部材８とからなる。対称的な回転体１５は、回転自在に、スク
リーンハウジング１の中央に設けられ、回転体１５を縦（鉛直）回転体軸１７の
周りで回転させる、スクリーン装置の下方に設けられている駆動モータ１９に接
続される。回転体１５は、分割されていない外被表面を持つ、切頭円錐（円錐台
）形状の管状壁２２からなる第１の回転体部分２１からなる。円錐状壁２２の底
端部２３は、入口部材３と連通する入口開口部を形成する一方、円錐状壁２２の
頂端部２５は、出口開口部を形成する。回転体１５は、さらに、やはり切頭円錐
形状を持つ管状壁２８からなる第２の回転体部分２７からなる。第２の回転体部
分２７の円錐形状は、円錐状壁２２の円錐の角度とほぼ同じであるが、長さは約
半分である。第２の回転体部分２７の円錐状壁２８の頂端部２９の直径は、第１
の回転体部分２１の円錐状壁２２の頂端部２５の直径より大きい。円錐状壁２８
は、円錐状壁２２に固定された担持部品３１によって、円錐状壁２２に同軸上に
取り付けられ、頂端部２５および２９は、ほぼ同一の水平面上に置かれることに
なる。固定スクリーン４０は、回転体１５を同軸上で取り囲み、スクリーンハウ
ジング１の内部を、中央室３６と、スクリーン４０を介して通過する受容フラク
ションを受け入れる外部受容室４５とに分割する。外部受容室４５は、スクリー
ン部分９と１１の周囲を囲み、受容室４５に接続された受容物出口部材５を介し
て更に送るために受容フラクションを受け入れる。

【００１８】 回転体部分２１、２７の円錐状壁２２、２８を設けることによって、環状通路
３３が円錐状壁２２と２８の間に形成される。通路３３は、頂端部２９から、円
錐状壁２８の底端部３５にまで延在する。上方の短尺円錐状壁２８は、回転体軸
１７と同軸であるスクリーン４０の上方円筒状スクリーン部分９に囲まれており
、その結果、上方のスクリーン室３７は、円錐状壁２８とスクリーン部分９との
間に形成される。上方の円錐状壁２８と直接軸方向接続することによって、回転
体軸１７と同軸上に設けられたスクリーン４０の下に同一のスクリーン部分１１
が設けられる。スクリーン部分１１は、長尺円錐状壁２２の下方を取り囲んでい
るが、その軸方向延長部は、該下方より幾分、短くなっている。

【００１９】 ここで、下方スクリーン室３９は、下方スクリーン部分１１と円錐状壁２２と
の間に形成される。スクリーン室３９は環状チャンネル３３と連通している。回
転体１５の回転体部分２１と２７には、それぞれ、多数の脈動（パルセーション
）要素４３と４１が備えられる。脈動要素４３と４１は、それぞれ、スクリーン
室３９と３７のスクリーン部分１１と９に沿って伸び、回転体１５が回転してい
る間、スクリーン４０に接近した繊維懸濁液中で、圧力または吸込パルスを生成
する。

【００２０】 スクリーン室３７および３９は、封止装置４４によって互いに封止される。封
止装置４４は、上方の円錐状壁２７の底端部に連結されるフランジからなり、ス
クリーンハウジング１の固定壁部に対して封止される。しかしながら、封止装置
４４は、本発明の趣旨には重要ではないが、既知の方法で設計されてもよいので
、これ以後、封止装置について言及することはない。

【００２１】 各スクリーン部分９、１１の下端部には、別々の拒絶室があり、上方拒絶室１
３および下方拒絶室１４となっている。上方室１３は受容室４５に伸長し、拒絶
物出口部材７に接続される。下方拒絶室１４は、受容室４５の下に設置され、拒
絶物出口部材８に接続される。

【００２２】 動作に関して、繊維懸濁液は、スクリーン装置を介して、図中の矢印によって
示されるように流れる。該繊維懸濁液は、入口部材３を介して、底端部２３の開
口部を通過して、円錐状壁の内部に供給され、さらに頂端部２５の開口部まで上
昇する。頂端部２５から、繊維懸濁液は、径方向に外部に流出し、ほぼ同じ大き
さの２つの部分流に分割される。このうち１つの部分流は、環状チャンネル３３
を通って、下方スクリーン室３９に流出し、もう一方の部分流は、上方スクリー
ン室３７に流出する。スクリーン室３７と３９を通って流れる際、これらの部分
流は、それぞれ、脈動要素４１および４３の影響を受け、あまりにも緊密な繊維
網が、スクリーン４０において形成されるのを防ぐ。繊維懸濁液の部分流から生
じた拒絶フラクションは、スクリーン室３７および３９に接続された拒絶室１３
および１４によって受け取られる。

【００２３】 図２による第２の実施形態は、図１による上述の第１の実施形態と同様に操作
され、構成要素もほとんど図１の実施形態と同一であり、この構成要素には第１
の実施形態と同様な参照番号を付している。これから分るように、図２の実施形
態における回転体の設計のみが、図１の実施形態と異なる。

【００２４】 図２によるスクリーン装置は、回転体１６からなる。該回転体１６は、切頭円
錐形状を有する管状壁５１から形成される下方回転体部分５０と、切頭円錐形状
を有する管状壁５３から形成される上方回転体部分５２とからなる。壁５１およ
び５３とは、ほぼ同じ大きさを有し、回転体軸１７と同軸線上にあって、回転体
軸１７の軸に沿って連続して設けられている。このため、上方円錐状壁５３の底
端部５４は、下方円錐状壁５１の頂端部５６とほぼ同じ平面上に存在する。この
結果、環状通路５８は、下方円錐状壁５１と上方円錐状壁５３の間に形成され、
流入する繊維懸濁液の部分流を、円錐状壁５１とスクリーン部分１１との間に形
成される下方スクリーン室３９に供給する通路として機能する。スクリーン室３
７は、上方円錐状壁５３とスクリーン部分９との間に形成される。

【００２５】 動作に関して、繊維懸濁液は、入口部材３を介して、底端部６０における下方
円錐状壁５１の開口部を通過して、壁５１の内部に供給される。繊維懸濁液はさ
らに、円錐状壁５１の頂端部５６に流れ、頂端部５６で、懸濁液の１つの部分流
は、通路５１を介して偏向され、底部スクリーン室３９で分離される。この結果
、もう一方の部分流は、円錐状壁５３の内部を介して、円錐状壁５３の頂端部に
至り、径方向外側に流出し、さらにスクリーン室３７へと流れる。

【００２６】 もちろん、分離動作は、多様に修正されてもよい。例えば、繊維懸濁液は、回
転体を適切に用いることで、繊維懸濁液がスクリーン室３７および３９に向って
下方に流れ出る前に、前述の実施形態のように、初めに中央室３６内を中央で上
方に向って流れる代わりに、スクリーン室３６の上方に流入して下方に向かって
流れてもよい。

【００２７】 さらに、回転体部分の管状壁は、切頭円錐形状を有すると説明した。当業者で
あれば、必ずしも円錐形である必要はないことが理解されよう。例えば、回転体
部分の管状壁の１つは、既存のスクリーン室に適応する流入通路となるような大
きさであれば、円筒状であってもよい。上述の必要条件を満たしていれば、回転
体部分の管状壁は２つとも円筒形状で設計されることも考えられる。

【００２８】 回転体部分が分れているために効率の良い分離が行われる他に、本発明によっ
て得られる重要な利点として、特に、有効な空間が制限されているところに、回
転体が分れているという設計によって、スクリーン装置がより簡単に設置されう
るという点が挙げられる。

【００２９】 分れた回転体とスクリーンを有する設計は、最初に、１つの回転体部分と１つ
のスクリーン部分からなる「半分」のスクリーン装置を単独に構成することによ
って、大きなスクリーン装置を製造する際に、用いることが可能である。その後
、より大きい容量が必要となったときに、さらに回転体部分とスクリーン部分と
を追加すればよい。

【００３０】 この最後に述べた第２の実施形態によれば、１つのスクリーン装置に、２つの
回転体部分と２つのスクリーン部分より多くのものを設けることを妨げるものは
ない。

【００３１】 流入繊維懸濁液が上昇して流れ、スクリーン装置の屋根で１８０度回転すると
いう事実によって、ここに繊維懸濁液の所定の脱気が発生する。これによって、
例えば、屋根の中央に設けられた脱気出口を介して、空気を分離することができ
る。さらに、このような脱気出口は、繊維懸濁液から軽い拒絶フラクションを分
離するために用いられてもよい。

【００３２】 図１と図２による実施形態は、縦方向の構成を基本に説明されている。すなわ
ち、回転体軸は鉛直方向に延びる。しかしながら、代替案として、回転体軸は水
平に延在するような方向であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における、スクリーン装置の第１の実施形態の部分断面図である。

【図２】 本発明における、スクリーン装置の第２の実施形態の部分断面図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維懸濁液を分離するスクリーン装置であって、 スクリーンハウジング（１）と、 前記スクリーンハウジングの中央に位置する回転体（１５；１６）と、 回転体軸（１７）の周りで回転体を回転させる駆動モータ（１９）と、 回転体を同軸上で囲み、前記スクリーンハウジングの内部を、分離されるべき
   繊維懸濁液を受け入れる中央室（３６）と、スクリーンを通過する繊維懸濁液の
   受容フラクションを受け取る外部受容室（４５）とに分ける管状スクリーン（４
   ０）と、 前記中央室（３６）の第１のスクリーン室（３９）を画定する回転体の第１の
   回転体部分（２１；５０）およびスクリーンの第１の軸方向スクリーン部分（１
   １）と、 前記中央室の第２のスクリーン室（３７）を画定する回転体の第２の回転体部
   分（２７；５２）およびスクリーンの第２の軸方向スクリーン部分（９）と、 分離されるべき繊維懸濁液を前記中央室に供給する入口部材（３）と、 受容室から受容フラクションを排出する受容物出口部材（５）と、 スクリーンを通過しない拒絶フラクションを、前記第１のスクリーン室（３９
   ）および前記第２のスクリーン室（３７）からそれぞれ排出させる第１の拒絶物
   出口部材（８）および第２の拒絶物出口部材（７）と、 前記第１の回転体部分（２１；５０）に配置され、前記第１の軸方向スクリー
   ン部分（１１）に沿って延在する第１の脈動要素（４３）と、 前記第２の回転体部分（２７；５２）に配置され、前記第２の軸方向スクリー
   ン部分（９）に沿って延在する第２の脈動要素（４１）とを備えており、これら
   の脈動要素が、回転体が回転している間、スクリーンの近くで繊維懸濁液にパル
   スを作用させ、 分配手段（２２、２８；５１、５３）が、前記入口部材（３）によって供給さ
   れる繊維懸濁液を、回転体（１５；１６）に関して同じ軸方向を有する２つの部
   分流に分け、それら２つの部分流を、第１のスクリーン室（３９）と第２のスク
   リーン室（３７）とにそれぞれ分配することを特徴とするスクリーン装置。
2. 【請求項２】 前記分配手段は、前記第１および第２の回転体部分（２１、
   ２７；５０、５２）からなり、前記第１および第２の回転体部分（２１、２７；
   ５０、５２）は、入口部材（３）から管状壁の内部を介して流入する繊維懸濁液
   を、第１および第２のスクリーン室（３９、３７）に分配する管状同軸壁（２２
   、２８）から形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン装置。
3. 【請求項３】 前記第２の回転体部分（２７）の前記管状壁（２８）は、前
   記第１の回転体部分（２１）の前記管状壁（２２）を囲み、該第１の回転体部分
   （２１）の前記管状壁（２２）に沿って延在することを特徴とする請求項２に記
   載のスクリーン装置。
4. 【請求項４】 前記第１の回転体部分（２１）および前記第２の回転体部分
   （２７）の前記管状同軸壁（２２；２８）は、それぞれ、切頭円錐形状を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載のスクリーン装置。
5. 【請求項５】 前記第１および第２の回転体部分（５０、５２）の管状壁（
   ５１、５３）は、軸方向に連続して配設されることを特徴とする請求項２に記載
   のスクリーン装置。
6. 【請求項６】 前記第１および第２の回転体部分（５０、５２）の管状壁（
   ５１、５３）は、隣接した壁端部（５４、５６）を有し、前記第１の回転体部分
   の壁端部（５６）は、前記第２の回転体部分の壁端部（５４）より小さい直径を
   有することを特徴とする請求項２に記載のスクリーン装置。
7. 【請求項７】 前記第１の回転体部分（５０）および第２の回転体部分（５
   ２）の管状壁（５１、５３）は、それぞれ、切頭円錐形状を有することを特徴と
   する請求項６に記載のスクリーン装置。
8. 【請求項８】 前記第１および第２の回転体部分（５０）の円錐状壁（５１
   、５３）が、同一であることを特徴とする請求項７に記載のスクリーン装置。
9. 【請求項９】 前記第１および第２のスクリーン部分（１１、９）は円筒状
   であり、それにより前記第１のスクリーン室（３９）および前記第２のスクリー
   ン室（３７）は、それぞれ、前記第１の回転体部分（２１；５０）と前記第２の
   回転体部分（２７；５２）の円錐状壁（２２、２８；５１、５３）の基底部に向
   かう方向に先細になり、前記第１の拒絶物出口部材（８）と前記第２の拒絶物出
   口部材（７）とは、それぞれ、前記第１および第２スクリーン室の比較的狭い部
   分から、拒絶フラクションを排出するように備えられたことを特徴とする請求項
   ４、７および８のいずれか一項に記載のスクリーン装置。
10. 【請求項１０】 入口部材（３）は、前記第１の回転体部分（２１；５０）
    の前記円錐状壁（２２；５１）の基底部を介して、該第１の回転体部分（２１；
    ５０）へ繊維懸濁液を供給するように設けられたことを特徴とする請求項９に記
    載のスクリーン装置。