JP2010512470A - 紙料を破砕及び懸濁するパルパ並びにその使用 - Google Patents

Abstract

パルパは、紙料を破砕及び懸濁するために働く。このパルパは、円筒形の側壁（５）と駆動されるロータ（２）とを備えていて上方が開放した容器（１）を有しており、本発明ではロータ（２）は容器（１）の中心に対して偏心的に配置されている。また容器（１）の底部（７）には、単数又は複数の円錐台部分（１０，１１）が設けられていることができる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、紙料を破砕及び懸濁するパルパ、すなわち側壁と底部とを有する容器が設けられていて、該容器内において紙料と混合され、破砕されかつ懸濁されて、紙料を含有する懸濁液が形成されるようになっており、容器の底部に、容器内において循環流を形成するための駆動されるロータが配置されている形式のパルパ、並びにその使用に関する。

このような形式のパルパは、主として、空気乾燥させられたパルプ材料又は古紙を懸濁液にするために使用される。供給された材料は大きな塊、帯材又はプレスされたベールにおいて水と集中的に混合され、そのために通常は混合兼破砕ロータが使用される。パルパは主として、懸濁液のための容器とロータとから成っている。多くの場合パルパはまた、底部領域にスクリーン（Sieb）を有しており、このスクリーンを通して懸濁液はポンプ作用により排出されることができる。

このようなパルパは当然、常に最適化され、この場合大抵は、迅速で力に関して経済的でかつ迅速なパルピングもしくは溶解（Aufloesung）が望まれる。パルパのスタンダード型式として、底部領域にロータを備えていて鉛直に起立した円筒形の容器が定着している。この容器には、水と溶解される物質とが上から供給され、ロータを用いて竜巻状の流れが懸濁液において生ぜしめられ、つまり竜巻状の流れにおいて中央領域では、物質はロータによって下方に向かって吸い込まれ、底部領域において物質は半径方向外側に向かって押し遣られ、これによって回転流動（Umtriebsstroemung）が生ぜしめられる。この回転流動を制御するための流動手段も公知である。例えば、容器壁に取り付けられていて流れに対して作用する相応な装置（バッフル）によって、周方向流れは制動される。それというのは、この周方向流れは溶解のために僅かしか貢献しないからである。これに対して、本来の回転流動の促進、すなわち溶解される物質を繰り返しロータ領域に搬送することは、効果を改善させる。また、新たに投入された物質を可能な限り迅速に懸濁液の中に引き込むことも望まれている。これらの理由から、パルパのロータ及び容器に関しては既に多くの開発が行われている。

ＤＥ１９６０１４９７Ａ１に開示された構成では、物質の引込みを改善するためにパルパの容器は角張った構成を有している。別の改善策では、ロータが非対称的に配置されている。しかしながらこのようなパルパは、あまり使用されていない。

上記形式のパルパを改善する別の試みは、ＤＥ３６３８９９３Ｃ２に開示されている。この公知の構成では、懸濁液の流れが側方に設けられたロータを用いて生ぜしめられるようになっている。またロータ軸線を斜めにすることも、例えばＤＥ３２３４７０２Ｃ２に開示されたパルパにおいて提案されており、このパルパでは、比較的高い位置に取り付けられたロータが、鉛直線に対して鋭角を成している。

回転流動を改善するために既に従来とは異なる方法も模索されており、例えばＤＥ３４２９５１４Ｃ２には、高価な複数のロータが同じパルパ容器内に設けられている。

本発明の課題は、公知のパルパを改良して、大きな手間もしくはコストをかけることなく、特に材料の引込みを改善することである。またパルパは、従来のものに比べてより迅速かつ／又はより経済的にパルピングもしくは溶解できることが望まれている。

この課題を解決するために、請求項１記載の本発明の構成では、冒頭に述べた形式のパルパにおいて、ロータの中心が、容器の中心に対して偏心的に配置されているようにした。

容器の特殊な形状及びロータの配置形式によって、投入された紙料の迅速な引込みと回転流動の改善とが可能である、ということが判っている。全パルピング過程もしくは全溶解過程は迅速に実行され、これにより、より良好な機械使用及びエネルギ節約が達成される。改善された溶解効果は、繊維懸濁液内におけるフレーク含量（Stippengehalt）のより迅速な減少によって、確認することができる。

次に図面を参照しながら本発明を説明する。

本発明によるパルパを断面して横から見た概略図である。 図１に示されたパルパを上から見た図である。 連続的な溶解時におけるパルパへの供給形式を示す図である。 断続的な溶解時におけるパルパへの供給形式を示す図である。 ラガーの状態を示す図である。

図１に断面して横から見て示されたパルパ（Stoffloeser）は、本発明の典型的な形態を有している。紙料Ｓは水Ｗと一緒に、上側の開放した容器１に供給される。パルパの運転時には容器１内に、水と紙料とから成る混合物が存在し、この混合物は部分的に既に破砕されている。つまり粗い固体と細かい固体とを有するこの懸濁液は、容器１の底部領域に配置されたロータ２によって回転流動させられる。ロータは、図示されていないモータによって駆動される。本発明によるパルパにとって重要なことは、ロータ２の中心線３が容器１の鉛直な中心線４に対して横方向にずらされて配置されていることである。このずれの偏心率Ｅは、円筒形の容器１の場合、有利には容器１の直径Ｄ１の５〜２０％である。

懸濁液はロータ２によって下方に向かって引っ張られ、これによりほぼロータ２の中心線３に沿って、下方に向けられた流れが生じる。ロータのポンプ作用の結果、懸濁液は容器１の底部において半径方向外側に向かって搬送され、これにより容器１の側壁５に達する。これによって全体的に循環流が生じる。自体公知のように、上記パルピング過程時に、液圧力と、ロータ２と紙料との間の接触とによって、紙料の破砕及び懸濁が生ぜしめられる。十分に破砕された紙料部分は、図示のように、スクリーンプレート６を通って室９に達し、繊維材料含有の懸濁液Ｐとして排出されることができる。このようなパルパは、連続的に運転されることも断続的に運転されることもできる。スクリーンプレート６は必ずしも必要ではない。懸濁液Ｐにおける残りの固体分の割合は、通常３〜６％であるが、これに限定されるものではない。

偏心的なロータ配置形式が有利な作用を発揮する構成では、容器１の、スクリーン領域の外側に位置する底部７が単数の円錐台部分又は、互いに結合された複数の円錐台部分１０，１１を有していて、これらの円錐台部分の最大の円錐台部分が、その最大の直径部で容器の側壁５に接続しており、これらの円錐台部分は、その内径が上から下に向かって小さくなるように配置されている。つまりこのようにしてパルパの輪郭は、下方に向かって先細になる複数の円錐形の部分を用いて、容器を下部において閉鎖する水平な円板１２と結合される。費用と作用との間における良好な妥協策は、全部で２つの円錐台部分を備えた構成である。例えば上側の円錐台部分１０は容器１の直径Ｄ１の７０％〜９０％の間の最小直径を有し、かつ下側の円錐台部分１１は４０％〜６０％の最小直径を有しており、これによってパルパにおける特に良好な流れを得ることができる。

容器１の側壁５の、ロータ２に対向して位置する内側面には、鉛直な流れバリア８が設けられており、この流れバリア８は単純な構成では、直角の山形材として形成されており、この山形材は、鉛直方向で容器１の底部７から、運転時に形成される懸濁液面を越えるまで延びている。この流れバリア８は半径方向の張出しＦでもって槽内に突入しており、の半径方向の張出しＦは、容器１の直径Ｄ１の少なくとも５％、有利には少なくとも１０％である。

図２には、図１に示されたパルパと同様のパルパが上から見た図で示されている。この場合スクリーンプレート６の孔は示されていない。流れバリア８はパルパの運転に対して大きな影響を有している。単数又は複数の流れバリア８の数及び位置によって、パルパを働かせたい特殊な条件を、考慮することができる。本発明によるパルパは基本的には新鮮パルプを破砕するためにも古紙を破砕するためにも使用することができるので、パルパの構成を使用目的に合わせると有利である。例えば、懸濁液の形において古紙に比べて著しく高い粘性を有する新鮮パルプは、側壁５が周方向流れを制動するバリアを有していない場合に、本発明によるパルパによって良好に溶解することができる、ということが分かっている。

さらに、溶解を連続的に行いたいのか又は断続的に行いたいのかに応じて、パルパへの装入は有利には異なった個所において行われる。例えば図３には、古紙を連続的に溶解するためのパルパの使用が示されており、古紙は、典型的には充填物質及び場合によっては汚れを多く含んでおり、さらに多くの場合粉砕された繊維をも含有している。このようなパルパ使用の場合には、紙料Ｓはパルパの１８０°扇形部、つまり半円部に投入され、この扇形部の中心には、ロータ２の中心を通って延びる容器１の半径１３が位置している。１８０°扇形部というのは、上から見た場合に半円に見えるパルパの一部分のことである。例えば新鮮パルプを断続的に溶解する場合には、図４に示されているように、紙料Ｓは、ロータ２の中心を通って延びる容器１の半径１３が中心に位置している１８０°扇形部に対向して位置している反対側の１８０°扇形部に投入される。つまり連続的な運転の場合に紙料Ｓは有利には、断続的な運転の場合における溶解とは異なり、対向して位置する側において投入される。

本発明によるパルパの典型的な使用の場合、パルパの槽から、綱状体であるラガー（Zopf）１４が引き出される。ラガーの技術は以前から知られており、このラガーは、ベールワイヤ（Ballendraht）及び大きな汚れ（プラスチックシート）の特性、つまり回転流動の結果、これらの異物がラガーに接触する、つまりラガーに絡まるという特性を、利用する。ラガーはラガー搬出装置１５を介して多くの場合自動的に引き出される。ラガー運転時に本発明によるパルパは大きな利点を有する。それというのは、ロータ２の偏心率は、特に複数の二重円錐を有する底部７との関連において、ラガー１４のための特に有利な状況を生ぜしめるからである。つまりこの場合パルパ内においてラガーのためのスペースを得ることができ、これによってラガーを、ロータの領域に達することなしに、可能な限り長く形成することができる。ラガーがロータと接触することによって、ラガーの一部が切り離されて、パルパの底部領域を閉塞してしまうおそれのあることが、知られている。図５に示されているように、この欠点を回避するために使用されるラガー装置１５は、ロータ２の回転方向で見てロータ２の中心の後ろに位置している６０°扇形部６０の外側に位置する容器１の部分から、ラガーを引き出している。この場合この容器部分が、回転方向においてロータ中心を通る容器半径１３の後ろにおいて、９０°〜３００°の間の扇形部に、有利には９０°〜１８０°の間の扇形部に位置していると、特に有利である。

特に連続的な溶解運転時において一般的に、ラガー１４が容器１の一部分から引き出されていて、この容器部分が、ロータ２の回転方向で見て、紙料Ｓの投入個所の後ろで９０°〜３００°の間の扇形部に、有利には９０°〜１８０°の間の扇形部に位置していると、有利である。

本発明によるパルパは例えば以下の寸法をもって構成されることができる。このパルパの容器１は、２５００ｍｍの槽高さＨと円筒形の側壁５を有していて、この側壁５の直径Ｄ１＝３５００ｍｍである。偏心率Ｅは直径Ｄ１のほぼ１０％であり、つまり約３５０ｍｍである。ロータ２はその運動する羽根に１１００ｍｍの外径Ｄ２を有している。この羽根は、円形リング状のスクリーンプレート６の直ぐ上に延在していて、このスクリーンプレート６の開口が閉塞することを防止している。パルパの底部は、２つの円錐台部分を備えている。側壁５の、ロータ２の中心線から最も離れている側に、直角の山形材として形成された流れバリア８が設けられており、この流れバリア８は底部７から容器１のほぼ上縁部まで鉛直に延びていて、容器内にＦ＝４００ｍｍの半径方向の張出しＦをもって進入している。上に述べた寸法例は特に有利であることが判明しているが、他の寸法例、特に、大型のパルパによっても、本発明を少なくとも同様に良好に実現することが可能である。

Claims (32)

1. 紙料（Ｓ）を破砕及び懸濁するパルパであって、側壁（５）と底部（７）とを有する容器（１）が設けられていて、該容器（１）内において紙料（Ｓ）と混合され、破砕されかつ懸濁されて、紙料を含有する懸濁液（Ｐ）が形成されるようになっており、容器（１）の底部（７）に、容器（１）内において循環流を形成するための駆動されるロータ（２）が配置されている形式のものにおいて、
   ロータ（２）の中心が、容器（１）の中心に対して偏心的に配置されていることを特徴とする、紙料を破砕及び懸濁するパルパ。
2. ロータ（２）の中心線（３）が鉛直に延びている、請求項１記載のパルパ。
3. 容器（１）が、ほぼ円筒形の側壁（５）を有している、請求項１又は２記載のパルパ。
4. 円筒形の側壁（５）の中心線（４）が鉛直に延びている、請求項３記載のパルパ。
5. 容器（１）の中心に対するロータ（２）の偏心率（Ｅ）が、容器（１）の直径（Ｄ１）の５％〜２０％の間である、請求項１から４までのいずれか１項記載のパルパ。
6. 底部（７）が１つの円錐台部分又は有利には互いに結合された複数の円錐台部分（１０，１１）を有しており、該円錐台部分のうちの最大の円錐台部分がその最大直径で、容器（１）の側壁（５）に接続していて、円錐台部分は、該円錐台部分の内径が上から下に向かって小さくなるように、配置されている、請求項３から５までのいずれか１項記載のパルパ。
7. 単数又は複数の円錐台部分（１０，１１）が、円筒形の側壁（５）に対して同心的である、請求項６記載のパルパ。
8. 下側の円錐台部分（１１）がその小さな横断面部分において、容器（１）の下側を閉鎖する有利には水平な円板（１２）と結合されている、請求項６又は７記載のパルパ。
9. ２つの円錐台部分（１０，１１）が設けられている、請求項６から８までのいずれか１項記載のパルパ。
10. 上側の円錐台部分の最小直径が、容器（１）の直径（Ｄ１）の７０％〜９０％の間の値に相当している、請求項９記載のパルパ。
11. 下側の円錐台部分の最小直径が、容器（１）の直径（Ｄ１）の４０％〜６０％の間の値に相当している、請求項８又は９記載のパルパ。
12. 円錐台部分（１０，１１）の高さ（Ｈ１０，Ｈ１１）の合計が、槽高さ（Ｈ）の２０％〜６０％である、請求項６から１１までのいずれか１項記載のパルパ。
13. 下側の円錐台部分（１１）が中心線に対して、少なくとも５０°、有利には７０°の半分の円錐角（α１）を有している、請求項６から１２までのいずれか１項記載のパルパ。
14. 最上位の円錐台部分（１０）が中心線に対して、３０°〜６０°の間、有利には３５°〜４５°の間の半分の円錐角（α２）を有している、請求項６から１３までのいずれか１項記載のパルパ。
15. 容器（１）の底部（７）に、ロータ（２）に対して同心的にかつ水平に配置されている平らでリング形状のスクリーン（６）が設けられており、該スクリーン（６）の下に、容器（１）内において形成された懸濁液（Ｐ）を収容及び排出するための室（９）が設けられている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のパルパ。
16. ロータ（２）の直径（Ｄ２）が、容器（１）の直径（Ｄ１）の１５〜５０％の間である、請求項１から１５までのいずれか１項記載のパルパ。
17. 容器（１）の直径（Ｄ１）と槽高さ（Ｈ）との間の比が、１〜２.４の間、有利には１.６〜２の間である、請求項１から１６までのいずれか１項記載のパルパ。
18. 側壁（５）の内側が、周方向流れを制動する半径方向内側に向かって張り出す流れバリアから自由である、請求項１から１７までのいずれか１項記載のパルパ。
19. 容器（１）の側壁（５）に、鉛直方向に延びる少なくとも１つの流れバリア（８）が設けられている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のパルパ。
20. 流れバリア（８）が半径方向の張出し（Ｆ）をもって容器（１）内に進入していて、該半径方向の張出し（Ｆ）が、容器（１）の直径（Ｄ１）の少なくとも５％、有利には少なくとも１０％、特に少なくとも２０％である、請求項１９記載のパルパ。
21. 単数又は複数の流れバリア（８）が、ロータから最も離れている容器（１）の１８０°扇形部に配置されている、請求項１９又は２０記載のパルパ。
22. 流れバリア（８）が、容器（１）の、ロータから最も離れている個所に配置されている、請求項２１記載のパルパ。
23. ただ１つの流れバリア（８）が、半径方向の張出し（Ｆ）の前記値をもって設けられている、請求項２０から２２までのいずれか１項記載のパルパ。
24. ２つの流れバリア（８）が、半径方向の張出し（Ｆ）の前記値をもって設けられている、請求項２０から２２までのいずれか１項記載のパルパ。
25. 流れバリア（８）が、鉛直に起立した山形材から成っていて、該山形材の両方の脚が側壁（５）と結合されている、請求項１９から２４までのいずれか１項記載のパルパ。
26. 紙料（Ｓ）、特に古紙を連続的に溶解するための、請求項３から２５までのいずれか１項記載のパルパの使用であって、
    紙料（Ｓ）が上から、容器（１）の１８０°扇形部に投入され、該１８０°扇形部の中心に、ロータ（３）の中心を通って延びる容器（１）の半径（１３）が位置していることを特徴とする、パルパの使用。
27. 紙料（Ｓ）、特にパルプを断続的に溶解するための、請求項３から２５までのいずれか１項記載のパルパの使用であって、
    紙料（Ｓ）が上から、容器（１）の１８０°扇形部に投入され、該１８０°扇形部が、他方の１８０°扇形部、つまりロータ（３）の中心を通って延びる容器（１）の半径（１３）が位置している中心を有する１８０°扇形部に対向して位置していることを特徴とする、パルパの使用。
28. 紙料（Ｓ）、特に古紙を連続的に溶解するための、請求項１から２５までのいずれか１項記載のパルパの使用であって、
    ラガー装置（１５）が使用され、該ラガー装置（１５）はラガー（１４）を容器（１）の一部分から、つまりロータの回転方向で見てロータ（２）の中心の後ろに位置している６０°扇形部の外に位置している、容器（１）の部分から引き出すようになっていることを特徴とする、パルパの使用。
29. ラガー（１４）が容器（１）の一部分から引き出されるようになっていて、該容器（１）の部分が、ロータの回転方向で見てロータ中心を通る容器（１）のロータ（１３）の後ろにおいて、９０°〜３００°の間、有利には９０°〜１８０°の間の扇形部に位置している、請求項２８記載のパルパの使用。
30. ラガー（１４）が容器（１）の一部分から引き出されるようになっていて、該容器（１）の部分が、ロータ（２）の回転方向で見て紙料（Ｓ）のための投入個所の後ろにおいて、９０°〜３００°の間、有利には９０°〜１８０°の間の扇形部に位置している、請求項２８又は２９記載のパルパの使用。
31. 古紙を溶解するための、請求項１９から２５までのいずれか１項記載のパルパの使用。
32. 新鮮パルプを溶解するための、請求項１８記載のパルパの使用。

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