JP2024517029A - 白水噴霧から空気を除去するための水及び空気分離装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、水及び空気分離装置（１００）に関し、受け入れ入口（１１）を有する入口部分（１０）と、ガイド部分（２０）と、を備え、ガイド部分（２０）が、ハウジング（２４）と、分離チャンバ（４０）と、入口（２１）と、白水噴霧を分離チャンバ内に搬送するための複数のガイドチャネル（１２）と、液体出口（２２）と、ガス出口（２３）と、を備え、ガイド部分（２０）は、分離チャンバ（４０）を第１の区画（Ａ）と第２の区画（Ｂ）とに分割するように配置された第１の分離プレート（４１）をさらに備え、それにより、接続通路（４６）が、第１の分離プレート（４１）の下で第２の区画（Ｂ）に白水を通過させるために形成され、それによって白水噴霧の空気から白水を分離する。

Description

本発明は、抄紙機の成形部において、成形ワイヤから噴出される白水噴霧から空気を除去する水及び空気分離装置に関する。本発明はまた、そのような水及び空気分離装置を備える抄紙機に関する。

紙、ティッシュ、ボール紙及び他の製品は、多くの場合、懸濁液（例えば水中のセルロース）から製造される。そのような懸濁液は、ストックとして説明され得る。ティッシュ、紙又はボール紙を製造するための抄紙機の成形部は、典型的には、リードロールの周りに駆動される成形ワイヤ（例えば、多孔質ワイヤメッシュ又は布）のループと、典型的には成形ロールの周りに駆動されるファブリックのループ（例えば、フェルト又は別の形成ワイヤ）との間にストックを注入するヘッドボックスを含む。ストックに加えられる力（例えば、ヘッドボックス、成形ワイヤ、ファブリック、又はロールを介して）により、水が成形ワイヤを通過し、ワイヤ上に懸濁材料を捕捉して、成形ワイヤとファブリックとの間にウェブ（例えば、セルロース）を形成する。一般に白水と呼ばれるストックからの水は、成形ワイヤを通して排出される。この白水の噴射又は噴霧は、通常収集され、再使用される。

排出された白水のこの噴霧を再利用するためには、大量の同伴空気を水から除去する必要がある。典型的には、噴霧は減速されて集められ、いわゆるフリューム（flume）の中に液体水の流れを形成する。フリュームは、典型的には、水が再利用される前に気泡が表面に浮上することができるように、水が比較的ゆっくりと流れる比較的長いチャネル（多くの場合、数メートルの長さ）を備える。水を穏やかにし、気泡を逃がすことを目的とするフリューム及び隣接する構造は、通常、沈静部（calming section）と呼ばれる。

いくつかの抄紙機では、成形部から排出された白水からエネルギーを回収するためにタービンが設けられている。これは、エネルギー効率の観点から有利であるが、より多くの量の空気が白水に混合され、それにより、沈静部のフリュームの中で白水を沈静させることがより面倒になるという欠点も抱えている。

白水噴霧を取り扱う場合、典型的には、形成部から、任意選択で入口部分と成形部との間に配置されたタービンから、白水噴霧を受けるため入口部が設けられる。次いで、白水は、入口部分から複数のチャネルを通ってガイド部に入り、そこで白水を減速させ、出口を通って沈静部に排出するため偏向される。ガイド部に設けられた減速によって、フリュームの中の白水の沈静化が向上する。沈静部内の空気除去がより容易かつより効率的になるように白水噴霧から空気を分離することによって白水の鎮静化をさらに改善することを追及するガイド部を提供するいくつかの既知の従来技術がある。しかしながら、従来技術の１つの問題は、空気の分離が非効率的であること、又はガイド部の設計が、空気をより完全に白水と混合する危険性さえあることであり、その結果、白水を沈静化することがより非効率的で面倒になる。これは、タービンの動作がより大きな空気流を発生させ、この空気流が白水を入口部分に引き込み、危険はガイド部分の白水に混入されることであるため、タービンが白水からエネルギーを回収するために使用される場合に特に問題である。

したがって、この領域内の改善が必要とされている。

本発明の目的は、上述の問題を排除すること、又は少なくとも最小限に抑えることである。これは、添付の独立請求項に記載の水及び空気分離装置、ならびにそのような水及び空気分離装置を備える抄紙機によって達成される。

この水及び空気分離装置は、抄紙機の成形部において、成形ワイヤから噴出される白水噴霧から空気を除去するのに適している。水及び空気分離装置は、白水及び空気を含む白水噴霧を受け入れるための受け入れ入口を有する入口部分を備え、また、入口部分から沈静部に白水を案内するためのガイド部分を備える。ガイド部分は、ハウジングと、ハウジング内の分離チャンバと、ハウジングの前面の入口とを備える。また、ガイド部分は、複数のガイドチャネルは、入口部分の受け入れ入口からガイド部分の入口を通って白水噴霧を分離チャンバ内に搬送するため延在する複数のガイドチャネルを備える。複数のチャネルの各々は、白水噴霧を偏向させるため偏向された下流部分を備える。

ガイド部分はまた、分離チャンバから白水を排出するためハウジングに接続される液体出口と、分離チャンバから空気を逃がすためハウジングに接続されるガス出口とを備える。さらに、ガイド部分はまた、分離チャンバの上端から下方に分離チャンバ内に延在し、分離チャンバを前面に隣接する第１の区画と、前面とは反対側の後面に隣接する第２の区画とに分割するように配置された第１の分離プレートを備える。第１の分離プレートは、分離チャンバの垂直軸に沿ったチャンバの高さよりも低い垂直軸に沿った第１の高さを有し、それにより、第１の分離プレートの下の第２の区画に白水を通過させるための接続通路が形成され、それにより、白水噴霧の空気から白水を分離する。

本発明の主な利点は、第１の分離プレートが上記の説明のように設けられ、それにより、空気が第２の区画に入ることが大幅に防止され、代わりに第１の区画内に留まる間に、白水が第２の区画に入るようになることである。白水は、白水噴霧中の空気よりも密度が高いため、ガイドチャネルを通って分離チャンバに入ると、白水はガイドチャネルの下部に沿って流れるが、空気は代わりに白水の上を流れる。したがって、分離プレートは、空気が第２の区画に大きく侵入するのを阻止するように機能し、それにより、ガイド部分内の空気と白水との混合が防止される。これにより、ガス出口を通って空気を効率的に除去することができる一方で、白水は液体出口を通って出て沈静部に到達することができる。これにより、白水に混入する空気の量を少なくすることで、沈静部内のガイド部分の下流の白水の沈静化がより効率的に行われる。

適切には、第１の分離プレートの第１の高さは、チャンバの高さの０．５～０．９倍、好ましくはチャンバの高さの０．６～０．７倍である。これにより、適切な高さの接続通路が達成され、それにより、白水噴霧の白水が第２の区画に進行することができると同時に、白水と混合されていない白水噴霧の空気の大部分が第２の区画に進行するのを防止する。これは、空気を形成する白水の分離を確実にするのに有利である。

また、第１の分離プレートは、分離チャンバの前面に面する正面を有していてもよく、該正面は、垂直軸に対して第１の角度で延在し、該第１の角度は、５～４５°、好ましくは１０～２０°の範囲である。これにより、分離プレートに当たる白水による第１の分離プレートの摩耗及び損傷を低減し、第１の分離プレートのより長い寿命及びより確実な動作を保証することができる。

分離チャンバはまた、前面から後面までの平均幅を有してもよく、第２の区画は、分離チャンバの平均幅の０．０５～０．６倍の幅を有してもよい。これは、第２の区画の適切な寸法を可能にするのに有益であり、それにより、白水をそこに収容することができる。

また、ガイド部分は、分離チャンバの上端から下方に第１の区画内に延在するように配置される第２の分離プレートを備えていてもよく、第２の分離プレートは、前面に沿ってガイドチャネルの出口の上部を横切ってさらに延在する。これにより、第１の分離プレートの下の通路に向けてより効率的に白水を案内することができる。

適切には、第２の分離プレートは、第２の分離プレートを通して空気を入れるための複数のプレート開口部を備える。これにより、ガイドチャネルの上部に進行する空気を第２の分離プレートを通って進入させることによって、より効率的に白水から空気を分離することができ、したがって、この空気が白水に混合される危険を低減することができる。

また、複数のプレート開口部の少なくとも一部は、調整可能であってもよい。これは、第２の分離プレートの開口部内に、より多くの又はより少ない量の空気を入れることによって、ガイド部分の内部の空気の流れを調整することを可能にするのに有利である。

適切には、第２の分離プレートは、第１の分離プレートの第１の高さよりも低い垂直軸に沿った第２の高さを有する。これにより、第２の分離プレートの下の白水の通過が容易になり、その結果、第２の分離プレートの摩耗が減少する。

ガイド部分は、分離チャンバの上部側面から、下方に第１の区画内に延在するように配置された封止プレートであって、第２の分離プレートと接合して、第２の分離プレート、封止プレート、及び好ましくはまた、分離チャンバの上端によっても画定される第３の区画を形成する封止プレートを更に備えてもよく、第３の区画が、ガス出口と流体連通してもよい。これは、第３の区画に入った空気が、この空気を白水とさらに混合する危険を冒すことなく、ガス出口を通ってガイド部分から出ることを可能にするのに有利である。

また、第３の区画は、第３の区画から白水を排出するためのドレンを備えてもよく、該ドレンは、好ましくは、ガイド部の入口から離れて配置される。これにより、第３の区画で終了した可能性のある任意の白水を、都合よく確実な方法で排水することができる。

適切には、封止プレートは、第３の区画に空気を入れるための複数の第２のプレート開口部をさらに備える。これにより、第１の区画の空気が第３の区画にも入ることが可能になり、ガス出口を通る空気の除去がより効率的になる。

ガイドチャネルの各々は、入口部分の上流部分にガイドチャネル幅を有していてもよく、各チャネルの偏向された下流部分は、少なくともガイドチャネル幅で横方向に偏向された下流部分のガイドチャネル壁の偏向部分によって形成され得る。これにより、チャネルの全幅にわたってガイドチャネルに進入する白水が、白水が偏向されるように偏向部分に接触することが保証される。したがって、偏向は、液体出口に向かってより好都合に白水を通過させるのに有益である。

複数のガイドチャネルは、互いに間隔を置いて配置された複数のプレートによって形成されてもよい。これは、白水噴霧をガイド部分に搬送するためのガイドチャネルが形成されることを確実にする効率的で信頼性の高い方法である。

或いは、複数のガイドチャネルは、複数のパイプ又はチューブによって形成されてもよい。これは、ガイドチャネルを提供し、白水噴霧をガイド部分に搬送する効率的で信頼性の高い方法である。

適切には、ガイド部分のハウジングは、ハウジングの外側から分離チャンバ内に追加の白水を導入するために、分離チャンバの第２の区画に少なくとも１つの追加の入口をさらに備える。これにより、入口部分の受け入れ入口に入ることができず、代わりにガイド部分のハウジングの上部で終了する白水を、確実かつ都合のよい方法でガイド部分に導入することができる。

適切には、タービンを通過する白水噴霧が受け入れ入口によって受け入れられるように、入口部分の受け入れ入口に接続してタービンが配置されていてもよい。これは、白水からのエネルギーの回収を可能にするのに有利であり、紙、ティッシュ又はボール紙を製造するエネルギー消費を低く抑えるのに役立つ。

また、第１の分離プレートは、第１の分離プレートの下端から分離チャンバの上端まで延在する後部プレートに取り付けられてもよく、後部プレートは湾曲していてもよい。これは、第２の区画に入り、分離チャンバの後壁によって上方に偏向された白水の安定した流れを確保するのに有利であり、それにより、白水の乱流を制御するために、及び第１の分離プレートに過度の摩耗を引き起こすことなく、白水を再び下方に誘導することができる。

さらに、分離チャンバは、第１の端部及び第２の端部を有してもよく、該第１の端部は入口に隣接し、液体出口及びガス出口は、第１の端部よりも第２の端部に近くてもよい。第１の分離プレートは、分離チャンバを横切って第１の端部から第２の端部に向かって少なくともガス出口まで、又はさらにガス出口を越えてさらに延在してもよい。これにより、第１の区画又は第３の区画において、白水が空気に混入することを防止し、白水と空気との分離をより確実にするのに有利である。

適切には、水及び空気分離装置はまた、液体出口を通って排出される白水が沈静部分に入るような、ガイド部分の液体出口に接続された沈静部分を備える。これにより、白水に混入した空気を沈静部から気泡として逃がすことができるようにガイド部分から通過した白水の沈静化を可能にするに有利である。

本発明はまた、少なくとも１つの水及び空気分離装置を備える抄紙機に関する。

本発明の多くのさらなる利点及び利点は、以下の詳細な説明を考慮して当業者によって容易に理解されるであろう。

ここで、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態による水及び空気分離装置の斜視図を開示する。 第１の端部からの平面図における図１の水及び空気分離装置を開示する。 図１の水及び空気分離装置の上方からの斜視図を開示する。 図１の水及び空気分離装置の上方からの斜視図を開示する。 図１の水及び空気分離装置の入口部分の上方からの平面図を開示する。 図１の水及び空気分離装置の第２の端部の上方からの斜視図を開示する。 図１の水及び空気分離装置の第１の端部の上方からの斜視図を開示する。 図１の水及び空気分離装置の第２の端部からの斜視図を開示する。 図１の水及び空気分離装置の第２の側面の下端からの斜視図を開示する。 水及び空気の流れを示す、図１の水及び空気分離装置の第１の端部からの平面図を開示する。

すべての図は概略図であり、必ずしも縮尺通りではなく、概して、それぞれの実施形態を解明するために必要な部分のみを示しているが、他の部分は省略又は単に示唆されてもよい。複数の図面に現れる任意の参照符号は、別段の指示がない限り、図面全体を通して同じ物体又は特徴を指す。

以下、種々の実施形態を参照して、本発明による水及び空気分離装置１００について説明する。

水及び空気分離装置１００は、紙、ボール紙又はティッシュの製造中に、抄紙機の成形部からの白水噴霧を受けるのに適したハンドリング装置である。

紙、ボール紙又はティッシュを製造するための機械及びプロセスは当技術分野において周知であるので、これについては本明細書では詳細に説明しない。ヘッドボックスは、一般に、抄紙機の成形部に形成されたニップにストックを注入し、ストックからの白水は、ニップを通過した後、ニップ内で互いに押し付けられるロールの移動によって生成される空気流と共に成形ワイヤを介して高速で排出されると言うことができる。空気と混合された白水及び空気流を含む得られた白水噴霧は、以下でより詳細に説明するように水及び空気分離装置１００によって捕捉され、場合により、白水から運動エネルギーを回収するために水及び空気分離装置１００に入る直前にタービンを通過することもできる。

白水は、本明細書では、成形ニップ後に成形ファブリックに付着せず、したがって成形ファブリック及び成形ワイヤから排出される水及びストックからの粒子として定義される。典型的には、白水中の粒子はセルロースであるが、ストック中に存在していた他の粒子及び他の材料からの断片も存在し得る。本明細書で使用される場合、白水という用語はまた、水が空気と共に気泡を保持する液体を形成するように水と混合される空気を含む。

白水噴霧は、本明細書では、成形部から一緒に噴霧されるか、又は水及び空気分離装置１００に一緒に流れる白水及び空気流として定義される。白水噴霧の空気は、液体の一部を形成するように、白水と共に搬送されるが、白水と十分に混合されていない空気流を形成する未結合空気であるが、その代わりに、共に流れるがそれぞれがそれらの別個の特性を保持する２つの別個の流体である。

本発明の水及び空気分離装置について、上流及び下流という用語は、使用中の装置内の白水の流れに関して定義される。これは、上流に位置する構成要素が、下流に位置する別の構成要素に到達する前に白水が通過する構成要素であることを意味する。

図１は、本発明の第１の実施形態による水及び空気分離装置１００を開示しており、使用時に典型的には抄紙機の成形部に接続して配置される細長い受け入れ入口１１を有する入口部分１０を備える。受け入れ入口１１は、好適には、少なくとも抄紙機の成形ファブリック及び成形ワイヤ上に形成されたウェブの幅である長さを有するので、水及び空気分離装置１００が使用される抄紙機に応じて、受け入れ入口１１の長さは変化し得る。しかしながら、受け入れ入口１１の主な目的は、成形部から噴出される白水噴霧を可能な限り受け入れることができることである。

水及び空気分離装置１０はまた、入口部分１０に接続されるガイド部分２０を備え、それにより、受け入れ入口１１に入る白水噴霧がガイド部分２０の内側の分離チャンバ４０内に搬送される。この目的のために、ガイド部分４０はハウジング２４の前面２６に入口２１を備え、入口２１は入口部分１０の受け入れ入口１１に接続され、それにより、白水を分離チャンバ４０内に搬送することができる。受け入れ入口１１からガイド部分２０の入口１１を通って分離チャンバ４０内に延在する複数のガイドチャネル１２が設けられ、各ガイドチャネルは、ガイドチャネル出口１５を通ってガイド部分２０から白水が排出される液体出口２２に向けて白水噴霧を案内するために白水噴霧を偏向させる働きをする偏向された下流部分１４２を備える。適切には、液体出口２２は、図１に示すように沈静部３０に接続されているが、いくつかの実施形態では、液体出口２２は、代わりに、パイプ、導管、又は任意の他の適切な構成要素などの、白水を受け入れるための別の構成要素に接続されてもよい。

ガイドチャネルは、以下でさらに詳細に説明するように、第１の実施形態では偏向された下流部分１４２を含むガイドチャネル壁１３によって画定される（図５参照）。

ガイド部分２０はまた、ガイド部分２０から空気を除去するためのガス出口２３を備え、信頼性が高く好都合な方法でガイド部分２０から空気を輸送するための排気筒（chimney）２３１又は他のチャネル若しくは導管に適切に接続される。

ガイド部分２０の分離チャンバ４０内部には、上端２８から分離チャンバ４０内を下方に延在する第１の分離プレート４１も設けられている。第１の分離プレート４１は、いくつかの実施形態ではハウジング２４の内壁に取り付けられてもよいが、他の実施形態ではハウジング２４と一体化されてもよく、又は第１の分離プレート４１が分離チャンバ４０内に延びることができる限り、ガイド部分２０の別の部分に取り付けられてもよい。第１の分離プレート４１は細長く、分離チャンバ４０の第１の端部２０１の第１のプレート端部４１１から分離チャンバ４０の第２の端部２０２に向かって延在する。いくつかの実施形態では、第１の分離プレート４１は、第２の端部２０２まで全体的に延在してもよいが、他の実施形態では、分離プレート４１は、代わりに、第２の端部２０２から離れている端部４１２を有してもよい。第１の端部２０１は、前面２６と後面２７との間の分離チャンバ４０の上流端である。第２の端部２０２は、第１の端部２０１とは反対側の分離チャンバの下流端部である。したがって、第１の端部２０１は、第２の端部２０２よりも入口２１に近い。

図１の第１の実施形態では、第２の分離プレート４４も分離チャンバ４０の内部に設けられ、ガイドチャネル１２から出口１５を横切って入口２１に沿って延在するように構成される。本実施形態では、第２の分離プレート４４の下端にも封止プレート４５が取り付けられており、第２の分離プレート４４及び封止プレート４５はそれぞれ、第１の分離プレート４１と同様に分離チャンバ４０の上端２８に取り付けられている。

水及び空気分離装置１００はまた、少なくとも１つ、好ましくは複数の追加の入口２５を備え、それを通って、受け入れ入口１１によって捕捉されなかったが、代わりにハウジング２４の上面に到達した白水噴霧を分離チャンバ４０に導入することができる。

図２は、第１の端部２０１から見た水及び空気分離装置１００を開示しており、第１の区画Ａ及び第２の区画Ｂを区切るために分離チャンバ４０の内部に延在する第１の分離プレート４１を示す。第１の区画Ａは、前面２６の入口２１に隣接しており、第２の区画Ｂは、代わりに前面２６の反対側の後面２７に隣接している。第１の区画Ａと第２の区画Ｂとの間には、第１の分離プレート４１の下に接続通路４６が形成されて、第２の区画Ｂに白水が入ることを可能にする。ガス出口２３は、空気が第１の区画Ａからガス出口２３に流れることができるように、少なくとも第１の区画Ａに動作可能に接続される。

第１の分離プレート４１は、ガイド部分２０の前面２６に面する正面４２を有し、垂直軸Ｖに対して第１の角度αで配置される。第１の角度αは、５～４５°、好ましくは１０～２０°の範囲である。これは、第１の分離プレート４１の十分な強度を提供するためのものであり、それにより、入口２１に進入して正面４２に当たる白水による損傷を減少させるか、又は最小限に抑えることができる。第１の角度αは、上記の範囲内で異なっていてもよく、ガイドチャネル１２を出るときの白水の流れ方向を考慮して調整されてもよく、その結果、白水の可能な限り多くが接続通路４６に、適切には第１の分離プレート４１の正面４２に当たることなく入る。この目的のために、垂直軸Ｖに沿った垂直方向における第１の分離プレート４１の第１の高さｈ_１が、チャンバ高さｃｈの０．５～０．９倍の範囲、好ましくはチャンバ高さｃｈの０．６～０．７倍の範囲にあることも適切である。

垂直軸Ｖは、ガイド部分２０がガイド部分２０の下面２９を下方に向けた位置にあるときに垂直である軸、すなわち、ガイド部分が抄紙機に接続して使用されるように構成されているときに実質的に垂直である軸である。

第１の分離プレート４１は、第１の実施形態では、第１の分離プレート４１の下端４１３から分離チャンバ４０の上端２８まで延在する後部プレート４３に取り付けられる。いくつかの実施形態では、第１の分離プレート４１及び後部プレート４３は、一体化されてもよく、又は図１の第１の分離プレート４１の正面４２として成形された正面及び図１の後部プレート４３として成形された後面を有する単一の構造を備えてもよい。第１の分離プレート４１の他の設計も本発明の範囲内で可能である。

後部プレート４３は、分離チャンバ４０の後面２７に当たり、上端２８に向かって上方に偏向される白水がその後、湾曲した後部プレート４３に沿って下面２９に向かって下方に案内されるように、適切に湾曲する。これにより、第１の分離プレート４１の摩耗を低減する白水の取り扱いが可能になる。適切には、第１の分離プレート４１の下端４１３もまた、後面２７に向かって湾曲又は傾斜しており、それにより、白水はさらに後面２７に向かって下方に案内される。

図２に示すように、１つ又は複数の追加の入口２５は、受け入れ入口１１を通って水及び空気分離装置１００に入っていない追加の白水を第２の区画Ｂに挿入することができるように第２の区画Ｂの上部に設けられる。適切には、追加の入口（複数可）は、既に内部に存在する白水の流れによって白水を第２の区画Ｂに吸引することができるように、第２の区画Ｂの白水の流れの方向に対して一定の角度で配置された２５である。追加の入口は、追加の入口２５を通る分離チャンバ４０からの望ましくない排出を防止するためのカバーを有することができる。本明細書に示す第１の実施形態では、追加の入口２５は、液体出口２２に面する分離チャンバへの開口部を有するように傾斜する。

分離チャンバ４０は、前面２６から後面２７まで平均幅ｗ_ａを有し、第２の区画Ｂは、接続通路４６から後面２７まで平均幅ｗ_ａの０．０５～０．６倍である平均第２の区画幅ｗ_Ｂである。本発明の様々な実施形態では、第２の区画Ｂの平均第２の区画幅ｗ_Ｂは、ガイド部分２０及び水及び空気分離装置１００全体の寸法、ならびに水及び空気分離装置１００が使用される白水の流れの大きさに応じて適合させることができる。いくつかの実施形態では、第２の区画Ｂの平均第２の区画幅ｗ_Ｂを決定するための主な基準は、分離チャンバ４０に入る白水の流れが、図１０を参照して以下に説明するように、第２の区画に入り、適切な方法で流れることができることである。

図２に示す第１の実施形態では、第２の分離プレート４４も設けられ、第１の区画Ａの上端２８から突出するように配置される。適切には、第２の分離プレート４４は、ガイドチャネル１２の下流端部に接続して配置され、第２の分離プレート４４に当たる白水噴霧が分離チャンバ４０の第１の区画Ａで下方に偏向されるように、入口２１の上部、すなわちガイドチャネル１２からの出口１５を覆う。これは、白水の流れが第２の区画Ｂへの接続通路４６内に案内されることを確実にするのに有利であり、この目的のために、第２の分離プレート４４が、第１の分離プレート４１の第１の高さｈ_１よりも低い垂直軸Ｖに沿った第２の高さｈ_２を有することも有益である。第２の分離プレート４４が垂直軸Ｖに対して第２の角度βであり、第２の角度βが１０～６０°、好ましくは３０～５０°の範囲にある場合も有利である。第２の角度βが、白水が第１の分離プレート４１の下で接続通路４６に向かって効率的に下方に偏向されるように第１の角度αよりも大きい場合も有利である。第２の分離プレート４４を第２の角度βで設けることにより、第２の分離プレート４４と接触する白水は、分離チャンバ４０内に下方に偏向され、そうでなければ入口部分１０に向かって上流に逆流する白水によって引き起こされる乱流を防止する。

第２の分離プレート４４は、分離チャンバ４０の上端２８から延在し、下端４４２で第２の分離プレート４４に接合される封止プレート４５に接続される。第２の分離プレート４４及び封止プレート４５は、任意の適切な手段によって互いに接合される２つの別個のプレートから作られてもよく、或いは代わりに単一の構造から作られてもよく、又はハウジング２８と一体化されてもよく、若しくは任意の他の適切な方法で設計されてもよい。第２の分離プレート４４と封止プレート４５とによって画定された第３の区画Ｃが形成される。いくつかの実施形態では、第３の区画Ｃはまた、分離チャンバ４０の上端２８によって画定されてもよいが、他の実施形態では、第３の区画Ｃは、代わりに、その上端において、空気を搬送することができる細長いガス出口又は任意の他の空間若しくは導管に接続されてもよい。第３の区画Ｃはまた、第３の区画Ｃ内の空気がガイド部分２０からガス出口２３を通って搬送され得るように、ガス出口２３と流体連通して配置される。

図３及び図４は、チャネル壁１３及び第２の分離プレート４４ならびに封止プレート４５によって画定されたガイドチャネル１２の両方をより明確に示すために、上方からの水及び空気分離装置１００を開示する。この第１の実施形態における第２の分離プレート４４は、複数のプレート開口部４４１を備え、このプレート開口部を通って、白水噴霧、特に白水噴霧の空気がガイドチャネル１２から第３の区画Ｃ内に入ることができる。また、封止プレート４５は、複数の第２のプレート開口部４５１を備え、これを通って第１の区画Ａ内の白水噴霧の空気が第３の区画Ｃに入る。いくつかの実施形態では、少なくともプレート開口部４４１、任意選択で第２のプレート開口部４５１も、例えば、開口部が第２の分離プレート４４に沿って移動可能でなく、任意選択で封止プレート４５に沿っても移動可能でないプレート部によって、又はプレート開口部４４１、４５１が、プレート部分の開口部が第２の分離プレート４４の開口部と一致し、任意選択で封止プレート４５の開口部と完全に、全く、又は部分的に一致することによって、完全に開口できるか、完全に閉鎖できるか、又は部分的に開口できるように移動可能な一致する開口部を有するその他のプレート部分によって調整可能である。また、いくつかの実施形態では、プレート開口部４４１、４５１のすべてが調整可能であり得るが、他の実施形態では、プレート開口部４４１、４５１のすべてが調整可能である。いくつかの実施形態では、空気流が第２の分離プレート４４又は封止プレート４５のいずれかを通って第３の区画Ｃに向けられるように、又は空気流が第１の区画Ａ内に保持されるように、第２の分離プレート４４又は封止プレート４５のいずれか或いは両方が開口部を欠いていてもよい。

ガス出口２３は、空気が流れることができる流体接続を形成するために第１の区画Ａ及び第３の区画Ｃの両方に動作可能に接続されるが、いくつかの実施形態では、ガス出口２３は、代わりに第１の区画Ａのみと流体連通することができる。第１の区画Ａ及び第３の区画Ｃの両方を含む実施形態では、第１の区画Ａはまた、第３の区画Ｃを介してガス出口２３と流体連通することができる。

図３～４は、分離チャンバ４０の内部に設けられた、又は分離チャンバ４０に接続されたガイドチャネル１２の下流端に、チャネル壁１３及び偏向された下流部分１４２を有するガイドチャネル１２を開示している。第１の実施形態では、ガイドチャネル１２は、チャネル壁１３を形成するように間隔を置いて配置された複数のプレートから作られる。複数のプレートは、互いに平行に配置されてもよく、又はガイドチャネル１２に沿って分離チャンバ４０内に白水噴霧が通過できるようにガイドチャネル１２が形成される限り、他の方法で配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のプレートは、本質的に垂直に、すなわち垂直軸Ｖに平行に配置されてもよいが、他の実施形態では、複数のプレートは、代わりに垂直軸Ｖに対して一定の角度で配置されてもよい。また、複数のプレートは、平坦又は湾曲していてもよく、矩形断面、三角形若しくは円形断面、又はハニカム断面、或いは任意の他の適切な形状を有するチャネルを形成してもよい。また、いくつかの実施形態では、ガイドチャネル１２は、代わりに、複数のガイドチャネル１２を形成するように共に配置されたパイプ又はチューブによって形成されてもよい。

第１の実施形態では、ガイドチャネル１２が並んで配置されるが、ガイドチャネル１２が互いに重なっていないことが有利である。これには、白水と空気の密度が異なるため、白水噴霧は、ガイドチャネル１２の底部付近に白水と、白水の上方の白水噴霧からの自由空気とを有して、ガイドチャネル１２に沿って流れることができるように、ガイドチャネル１２が垂直方向に細長くなるという利点がある。これは、接続通路４６への白水の通過を改善し、空気が第２の区画Ｂに続くのを防止するのに特に有利である。

図５は、上方からの入口部分１０を開示しており、ガイドチャネル１２及びそれらを画定するチャネル壁１３をより明確に示す。ガイドチャネル１２の各々は、上流部分１３１にチャネル幅ｃｗを有し、いくつかの実施形態では、チャネル幅ｃｗはガイドチャネル１２の各々について同じであるが、他の実施形態では、チャネル幅ｃｗは、代わりに、いくつかのガイドチャネル１２が他よりも広くなるように変化してもよい。また、いくつかの実施形態では、チャネル幅ｃｗは、上流部分１３１から下流部分１４１まで１つのガイドチャネル１２に沿って一定であってもよいが、別の実施形態では、ガイドチャネル１２のチャネル幅ｃｗは代わりに変化してもよい。

下流部分１４１には、ガイドチャネル壁１３の少なくとも１つが偏向される、すなわち上流部分１３１のガイドチャネル壁１３に対して一定の角度をなす方向に進む偏向された下流部分１４２が形成される。偏向された下流部分１４２の目的は、後面２７の壁に垂直な方向に後面２７に当たるのではなく、一定の角度で後面２７に向けられるように、白水噴霧の流れを偏向させることである。これは、液体出口２２を通る白水の排出が容易になり、ガイド部分２０の下流の後続の沈静部３０における白水の沈静が改善されるように、白水噴霧を沈静させ、それを液体出口２２に向けるのに有利である。

ガイドチャネル壁の偏向された下流部分１４２は、横方向、すなわちガイドチャネル１２の上流部分１３１の流れ方向でもある長手方向に垂直な方向に距離ｄを偏向させるように構成され、この距離ｄがガイドチャネル１２のチャネル幅ｃｗ以上であると有利である。これは、白水噴霧の全体の流れ、特に白水の流れが偏向されることを確実にするという利点を有する。ガイドチャネル壁１３の偏向された下流部分１４２は、ガイドチャネル壁１３の残りの部分と一体化されてもよく、或いは上流部分のガイドチャネル壁１３に締結される別個の区画１４によって形成されてもよい。ガイドチャネル壁１３の長さに沿った接合を回避するためにガイドチャネル壁１３の強度を確保することが有利であるが、いくつかの実施形態では、ガイドチャネル壁１３の上流部分よりも高い強度を有する偏向された下流部分１４２のための材料を提供して、偏向された下流部分１４２に当たる白水の力に耐えることができることも有利である。

図３～図５にも見られるように、ガス出口２３及び第１の分離プレート４１は、分離プレート４１の端部４１２がガス出口２３よりもガイド部分２０の第２の端部２０２に近くなるように、又は少なくとも分離プレート４１の端部４１２がガス出口２３と同様に第２の端部２０２に近くなるように、互いに対して配置される。これは、第２の区画Ｂの白水がガス出口２３に入るのを確実に防止するのに有利である。これは、図６にもより明確に示されており、ガス出口２３は、特に第１の分離プレート４１に関連して示されている。

図７は、第３の区画Ｃを共に形成するプレート開口部４４１及び封止プレート４５を有する第２の分離プレート４４を開示する。また、第１の区画Ａは、入口２１、第２の分離プレート及び封止プレート、ならびに第１の分離プレート４１及び分離チャンバ４０の下端２９によって画定されて示される。さらに、図７は、後部プレート４３、後面２７、及び下端２９によって画定される第２の区画Ｂを開示する。図３～図５及び図６にも示されているように、白水噴霧が液体出口２２及びガス出口２３に搬送される細長い区画が形成されるように、第１、第２及び第３の区画Ａ、Ｂ、Ｃの各々は、ガイド部分２０の第１の端部２０１からガイド部分２０の第２の端部２０２に向かって延在する。使用中、第２の区画Ｂは主に空気が混合された白水を保持し、第３の区画Ｃは主に空気を保持し、第１の区画Ａは白水と空気の両方を保持する。白水噴霧が水及び空気分離装置１００に入ると、白水に混入される空気がいくらかあるが、白水噴霧の一部を形成する空気流もあり、しかし、白水噴霧の一部は、実際には、白水と空気流の分離が防止されるように白水に混入されない。ガイド部分２０内の分離チャンバ４０の設計により、白水噴霧の空気流は、白水と、白水に混入した空気とから分離される。これは、白水噴霧内に存在する空気の総量の大部分を除去するのに役立ち、白水内に混合された空気を白水自体から分離することは、沈静部３０においてのみ必要であるため、沈静部３０における分離をより容易かつ効率的にする。したがって、従来技術による多くのガイド部分は、実際には、以前よりもガイド部分を通過した後に白水がより多くの空気を含むように、より完全な混合を提供するが、本発明は、白水自体に混合されない白水噴霧内の大量の空気を除去することができる。

図８は、第２の端部２０２から入口部分１０及びガイド部分２０を開示しており、特に、第１、第２、及び第３の区画Ａ、Ｂ、Ｃを有する第１の分離プレート４１及び第２の分離プレート４４の構成を示す。また、図８は、プレート開口部４４１又は第２のプレート開口部４５１に入った白水を第３の区画Ｃから排出することを可能にする第３の区画Ｃからのドレン４７を開示する。

図９はまた、ガイド部分２０の第２の端部２０２からの水及び空気分離装置１００を開示しており、ドレン４７及びガス出口２３の両方をより明確に示す。ドレン４７は、空気がガイド部分２０から除去される下流の第３の区画Ｃから流体が排出されるように、ガス出口２３と比較して第２の端部２０２の近くに又は少なくとも等しい距離に設けられることが有利である。

図１０には、水の流れを矢印で示し、空気の流れを破線矢印で示した第１の実施形態による水及び空気分離装置１００が開示される。いくつかの実施形態では、タービン６０を通過した白水噴霧が受け入れ入口１１に入ることができるように、受け入れ入口１１に接続して配置され得るタービン６０も設けられる。

白水は、各ガイドチャネル１２の下部を流れ、その下端２９付近で分離チャンバ４０に入る。接続通路４６を通過した後、白水は、後壁２７に沿って上方に偏向され、第１の分離プレート４１の湾曲した側面に沿って下方に案内される。同時に、白水噴霧の空気は各ガイドチャネル１２の上部を通過し、一部の空気はプレート開口部４４１を通って第３の区画Ｃに入るが、一部の空気は代わりに第１の区画Ａに入り、第１の分離プレート４１に沿って上方に偏向され、第２のプレート開口部４５１を通って第３の区画Ｃに入る。また、第１の区画Ａに入りそこに留まる、又はガイド部分２０の第２の端部２０２に近い第２のプレート開口部４５１を通って第３の区画Ｃに入る少量の空気が存在してもよい。

いくつかの実施形態では、空気は、ガス出口２３に接続して、又は排気筒若しくは導管２３１のさらに内側に設けられたファンなどの空気搬送手段によって、ガス出口２３を通ってガイド部分２０を出るように付勢されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、空気は、代わりに、空気搬送手段によって強制されることなくガイド部分２０を出ることができ、代わりに、さらなる白水噴霧の進入が入口部分１０を通って分離チャンバ４０に入ることによって流れることができる。

本明細書に記載の様々な実施形態からの特徴は、そのような組み合わせが不適切であると明示的に述べられていない限り、自由に組み合わせることができることに留意されたい。

Claims (20)

1. 抄紙機の成形部において、成形ワイヤから噴出される白水噴霧から空気を除去する水及び空気分離装置（１００）であって、
   白水及び空気を含む白水噴霧を受け入れるための受け入れ入口（１１）を有する入口部分（１０）と、
   白水を前記入口部分から沈静部に案内するためのガイド部分（２０）と、
   を備え、
   前記ガイド部分（２０）が、
   ハウジング（２４）と、
   前記ハウジング内の分離チャンバ（４０）と、
   前記ハウジングの前面（２６）の入口（２１）と、
   前記入口部分（１０）の前記受け入れ入口（１１）から前記ガイド部分（２０）の前記入口（２１）を通って前記分離チャンバ（４０）内に延在し、白水噴霧を前記分離チャンバ内に搬送する複数のガイドチャネル（１２）であって、各々が、前記白水噴霧を偏向させるための偏向された下流部分（１４２）を備える、複数のガイドチャネル（１２）と、
   前記分離チャンバから白水を排出するため前記ハウジング（２４）に接続された液体出口（２２）と、
   前記分離チャンバから空気を逃がすため前記ハウジング（２４）に接続されたガス出口（２３）と、を備え、
   前記ガイド部分（２０）が、前記分離チャンバ（４０）の上端（２８）から下方に前記分離チャンバ（４０）内に延在し、前記分離チャンバ（４０）を前記前面（２６）に隣接する第１の区画（Ａ）と、前記前面（２６）とは反対側の後面（２７）に隣接する第２の区画（Ｂ）とに分割するように配置された第１の分離プレート（４１）をさらに備え、前記第１の分離プレート（４１）が、垂直軸に沿った前記分離チャンバ（４０）のチャンバ高さ（ｃｈ）よりも低い前記垂直軸（Ｖ）に沿った第１の高さ（ｈ_１）を有し、それにより、前記第１の分離プレート（４１）の下で前記第２の区画（Ｂ）に白水を通過させるための接続通路（４６）が形成され、それによって前記白水噴霧の空気から前記白水を分離する、水及び空気分離装置（１００）。
2. 前記第１の分離プレート（４１）の前記第１の高さ（ｈ_１）が、前記チャンバ高さ（ｃｈ）の０．５～０．９倍、好ましくは前記チャンバ高さの０．６～０．７倍である、請求項１に記載の水及び空気分離装置。
3. 前記第１の分離プレート（４１）が、前記分離チャンバ（４０）の前記前面（２６）に面する正面（４２）を有し、前記正面（４２）が、前記垂直軸（Ｖ）に対して第１の角度（α）で延在し、前記第１の角度（α）が、５～４５°、好ましくは１０～２０°の範囲内である、請求項１又は２に記載の水及び空気分離装置。
4. 前記分離チャンバ（４０）が、前記前面（２６）から前記後面（２７）までの平均幅（ｗ_ａ）を有し、前記第２の区画（Ｂ）が、前記分離チャンバ（４０）の前記平均幅（ｗ_ａ）の０．０５～０．６倍の平均第２の区画幅（ｗ_Ｂ）を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
5. 前記ガイド部分（２０）が、前記分離チャンバ（４０）の前記上端（２８）から下方に前記第１の区画（Ａ）内に延在するように配置される第２の分離プレート（４４）をさらに備え、前記第２の分離プレート（４４）がさらに、好ましくは、前記前面（２６）に沿って前記ガイドチャネル（１２）の出口（１５）の上部を横切って延在する、請求項１から４のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
6. 前記第２の分離プレート（４４）が、前記第２の分離プレート（４４）を通して空気を入れるための複数のプレート開口部（４４１）を備える、請求項５に記載の水及び空気分離装置。
7. 前記複数のプレート開口部（４４１）の少なくともいくつかが調整可能である、請求項６に記載の水及び空気分離装置。
8. 前記第２の分離プレート（４４）が、前記第１の分離プレート（４１）の前記第１の高さ（ｈ_１）よりも低い前記垂直軸（Ｖ）に沿った第２の高さ（ｈ_２）を有する、請求項５又は６に記載の水及び空気分離装置。
9. 前記ガイド部分（２０）が、前記分離チャンバ（４０）の前記上面（２８）から、下方に前記第１の区画（Ａ）内に延在するように配置された封止プレート（４５）であって、前記第２の分離プレート（４４）と接合して、前記第２の分離プレート（４４）及び前記封止プレート（４５）によって、好ましくはまた、前記分離チャンバ（４０）の前記上端（２８）によっても画定される第３の区画（Ｃ）を形成する前記封止プレート（４５）をさらに備え、前記第３の区画（Ｃ）が、前記ガス出口（２３）と流体連通する、請求項５から８のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
10. 前記第３の区画（Ｃ）が、前記第３の区画（Ｃ）から白水を排出するためのドレン（４７）を備え、前記ドレン（４７）が、好ましくは、前記ガイド部（２０）の前記入口（２１）から離れて配置される、請求項６又は７に従属する場合の請求項９に記載の水及び空気分離装置。
11. 前記封止プレート（４５）が、前記第３の区画（Ｃ）内に空気を入れるための複数の第２のプレート開口部（４５１）をさらに備える、請求項９又は１０に記載の水及び空気分離装置。
12. 前記ガイドチャネル（１２）の各々が、前記入口部分（１１）の上流部分（１３１）にガイドチャネル幅（ｃｗ）を有し、各チャネル（１２）の前記偏向された下流部分（１４１）が、少なくとも前記ガイドチャネル幅（ｃｗ）で横方向に偏向される前記下流部分（１４１）のガイドチャネル壁（１３）の偏向部分（１４）によって形成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
13. 前記複数のガイドチャネル（１２）が、互いに間隔を置いて配置される複数のプレートによって形成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
14. 前記複数のガイドチャネル（１２）が、複数のパイプ又はチューブによって形成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
15. 前記ガイド部分（２０）の前記ハウジング（２４）が、前記ハウジング（２４）の外側から前記分離チャンバ（４０）内に追加の白水を導入するために、前記分離チャンバ（４０）の前記第２の区画（Ｂ）に少なくとも１つの追加の入口（２５）をさらに備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
16. 前記入口部分（１０）の前記受け入れ入口（１１）に接続して配置されるタービン（６０）をさらに備え、前記タービン（６０）を通過する白水噴霧が前記受け入れ入口（１１）によって受け入れられる、請求項１から１５のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
17. 前記第１の分離プレート（４１）が、前記第１の分離プレート（４１）の下端（４１３）から前記分離チャンバ（４０）の前記上端（２８）まで延在する後部プレート（４３）に取り付けられ、前記後部プレート（４３）が湾曲する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
18. 前記分離チャンバ（４０）が、第１の端部（２０１）及び第２の端部（２０２）を有し、前記第１の端部（２０１）が、前記前面（２６）と前記後面（２７）との間の前記入口（２１）であって、前記第２の端部（２０２）の上流の前記入口（２１）に隣接し、前記液体出口（２２）及び前記ガス出口（２３）が、前記第１の端部（２０１）よりも前記第２の端部（２０２）に近く、さらに前記第１の分離プレート（４１）が、前記第１の端部（２０１）から前記第２の端部（２０２）に向かって、少なくとも前記ガス出口（２３）まで、好ましくは前記ガス出口（２３）を通過して前記分離チャンバ（４０）を横切って延在する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
19. 前記液体出口（２２）を通って排出される白水が前記沈静部分（３０）に入るように前記ガイド部分（２０）の前記液体出口（２２）に接続された沈静部分（３０）をさらに備える、請求項１から１８のいずれか一項に記載の水及び空気分離装置。
20. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の少なくとも一つの水及び空気分離装置（１００）を備える抄紙機。

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