JP4944532B2 - 繊維材料懸濁液を処理するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維材料懸濁液を処理するための装置、特にエア抜き装置、クリーニング装置または加圧式スクリーンであって、閉鎖されたケーシングが設けられており、ケーシングが、ケーシングに導入される繊維材料懸濁液のための少なくとも１つの流入部と、ケーシングから導出される繊維材料懸濁液のための少なくとも１つの流出部と、中央に配置された少なくとも１つのロータとを備えており、ロータが、ケーシングに導入される繊維材料懸濁液の少なくとも一部を回転させるのに適している形式のものに関する。

製紙にとって必要な紙繊維材料は、製紙機械で、先ずいわゆる調成で処理される、ということが公知である。製紙工場のこのような設備部分で行われる複数のプロセスステップで、懸濁液、特に０．５〜０．８％の繊維含有量を有する水溶性の懸濁液における繊維が処理され、加工される。プロセスステップの大部分は、閉鎖された装置、要するに閉鎖されたシステムに属する装置で行われる。

冒頭で述べたような形式の処理装置は、たとえば加圧式スクリーンであってよく、ここでは公知のように、処理しようとする繊維材料懸濁液は、形成される圧力差を用いて、湿式スクリーン（たとえばスクリーンシリンダともスクリーンバスケットとも呼ばれる）を通って吐出される。この場合繊維懸濁液の一部は、スクリーンの開口で分離されて、別個の開口を通ってケーシングから除去される。スクリーンが繊維または分離された異物によって閉塞されるのを防止するために、ロータがスクリーンに沿って作動される。

このような形式の処理装置は、繊維材料懸濁液をガス抜きするかもしくはエア抜きするのに役立つように形成されている。この場合ロータによって、懸濁液は、迅速に回転され、これによって回転に際して生じる遠心力に基づいて、ガス、特に空気は、中央に集積されて、適当な開口を通って取り除かれる。この種のエア抜き装置は、コストのかかる真空式のガス抜き容器の代用物として適している。エア抜き装置は、特に有利には、加圧式の材料ポンプの直前に配置することができ、材料ポンプは懸濁液を後続の処理段に圧送する。

ロータを駆動するために使用される駆動出力は、もちろんそのような処理装置を運転する際の１つのコスト規定ファクタである。

本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の、繊維材料懸濁液を処理するための装置を改良して、処理装置の所望の効果に関する不都合な結果を生じさせずに、駆動に必要なエネルギを削減するようなものを提供することである。

この課題を解決するための本発明の装置によれば、ケーシングに、ハイドロリック式に作用する少なくとも１つのガイドエレメントが設けられており、ガイドエレメントが、流入部を通ってケーシングに流入する繊維材料懸濁液を回転させるのに適しており、繊維材料懸濁液の回転方向が、ロータによって形成される回転流の回転方向に相当するようになっている。

本発明の構成は、繊維材料処理に関して規定された処理装置をハイドロリック的に最適化するのに寄与する。ここでは、純然たるハイドロリック的な観点から形成される、要するにエネルギに関する作用効率の最適化されたような、以前から公知であるポンプまたはタービンは考慮されない。

本発明では、前置されたポンプに起因する圧力エネルギは、僅かな損失で運動エネルギに変換される。エネルギ消耗をもたらす不都合な渦流形成は、十分な程度に回避されるか、少なくとも減少される。

次に本発明の実施の形態を図示の実施例を用いて詳しく説明する。

本発明による処理装置の、図１に示した実施例は、エア抜き装置として作用する。図１には構造的な詳細については図示していないが、図１からそのような処理装置の機能は十分に理解することができる。定置のケーシング１には、ドラム形のロータ２が配置されており、ロータ２の内室に、ガス抜きしようとする流体、特に紙繊維懸濁液Ｓが供給される。ロータ２は、流入する繊維材料懸濁液Ｓを回転流にするのに役立つ。この処理装置のケーシング１は、回転対称的で、ここでは円筒形の部分を有しており、円筒形部分にロータ２が同心的に配置されている。ケーシング１の中央に通じる流入部４から、供給される流体は、ハイドロリック式に作用するガイドエレメント３によって半径方向外向きに流れる。ガイドエレメント３は、典型的にはリング状に形成されていて、かつ同様にロータ２に対して同心的に配置されている。ここではガイドエレメント３は複数の羽根を備えていて、かつ下方で閉鎖されているので、羽根６の間に通路５が形成される。羽根６は、流入する繊維懸濁液を半径方向外向きにガイドして回転させ、その回転方向は、ロータ２によって形成される回転流と同じである。ロータ２の作用は、ロータ２の内側に取り付けられた、ロータ２と共に回転する羽根または連行条片１２によって増加させることができる。

遠心力に基づいて、流体は、ロータ２の内壁に当接し、この場合ロータ２の内側に存在するガス７、特に空気は、半径方向内向きに移動される。原則として流体とガス７との間に境界面が形成される。中央のガス抜き管８を通ってガス７は導出するかもしくは吸い出すことができる。ガス抜き装置の連続運転状態では、たとえば流入絞り９によって運転状態は調整され、流入部４から流出部１０に向かって安定した流体流が形成される。

ドラム形のロータ２では、たとえば流出部１０の領域に開口１１を取り付けることによって、流出部領域において、壁が、通流できるように形成されている。流出部１０は、有利には接線方向に取り付けられており、それもここでガス抜きされる流体の回転流が流出部１０において圧力上昇をもたらすように取り付けられている。ロータ２の壁部に設けられた開口１１は、ガス抜きされる流体のスクリーニング（Sortierung；異物除去）が行われない、要するに不要固形物形成の行われないような大きさである。

図１に示した装置は、繊維材料懸濁液Ｓから軽い汚染物を除去するために使用することもできる。特に古紙を調成する際に、そのような異物、たとえばプラスチックから成る発泡材粒子（Styropor；スタイロフォーム^(R)）成分の含有される恐れがあることが公知であり、これは遠心力に基づいて中央に集積される。異物は適当に形成された軽量物質導出管を通って吸い出すことができ、これは図１のガス抜き管８と同一または類似の構造を有している。

図２には、本発明によるエア抜き装置の上部を上からみて示した。図示したように、ガイドエレメント３は、リング状に形成されたガイドエレメント３であり、ガイドエレメント３に、ここでは全部で８つの羽根６が設けられており、羽根６は実質的に扁平なガイド面を有している。所望の役割を満たすため、つまり流入する繊維材料懸濁液を回転させるために、羽根６は半径に対して斜めに設置されている。羽根６の間に通路５が設けられており、通路５を通って、流入する懸濁液Ｓは、半径方向外向きにガイドされて、この際に回転される。

有利には、ガイドエレメントは、図３および図４から判るように、上位壁部１３と、上位壁部１３とは反対側に位置する下位壁部１４とによって閉鎖されている。上位壁部１３と下位壁部１４との間に羽根６が設けられている。上位壁部１３および下位壁部１４は、扁平、平行かつ同軸的なディスクとして形成することができ、この場合もちろん上位壁部１３に、通流する懸濁液のための中央の開口１５を設ける必要がある。図４に示したように、上位壁部１３（または場合によっては下位壁部１４）が湾曲した内側輪郭を有していると、反対側に位置する壁部に対する距離、ひいては流れ通路５の高さは、外向きに小さくなる。その利点によれば、処理装置の運転状態で、流れ速度が、半径方向で内側から外側にかけて過度に減少されることはなく、または場合によっては増加される。

ガイドエレメント３’の羽根６’（図５参照）を湾曲して形成するとさらに有利であり、これによって意図しない渦流形成を防止することができる。さらに図５から判るように、ガイドエレメント３’の羽根６’の厚さは、外向きに増加しており、その利点によれば、流れ横断面が減少する。これについては既に述べた。

本発明の別の有利な実施例は、加圧式ソータもしくは加圧式スクリーン（Drucksortier）であり、これについては図６にその１例を示した。加圧式スクリーンは、スクリーン１７、たとえばスクリーンバスケット（Siebkorb）を備えており、これによってたとえば異物を懸濁液から分離することができ、異物は、排出部１８を通ってケーシング１’から除去することができる。製紙に際して使用されるそのような加圧式スクリーンの機能については既に述べた。そのような処理装置では、本発明を適用すること、特に適当なガイドエレメント３を使用することによって、ハイドロリック的な圧力エネルギから運動エネルギへの特に損失の僅かな変換を行うことができる。これに関して付記しておくと、加圧式スクリーンでは一般的にロータと懸濁液との間の相対速度は、ロータの空間効果が得られるように所望されている。本発明は、とりわけ比較的高い空気および／または軽量物の分離を達成しようとする場合に有利なものとなっている。ロータによる懸濁液の加速に際する不都合な渦流形成は回避することができる。

加圧式スクリーンのケーシングへの流入部がセンタリングして配置されている場合、既にエア抜き装置（図１〜図５）の実施例に関して示したのと同じように形成することができる。

別の加圧式スクリーンでは、スクリーニングしようとする懸濁液の供給は、中央ではなく、接線方向または半径方向（図６および図７参照）で行われる。そのような場合ガイドエレメント３は、外側に位置するリング通路１６と協働して使用することができ、ここではリング通路１６は、スクリーンの中心に対して実質的に回転対称的に形成するか、またはたとえばターボ形ポンプの圧力側の流出部で公知であるような渦形ケーシングとして形成することもできる。

本発明によるエア抜き装置の１実施例を示す概略図である。 図１に示したのと同等のエア抜き装置を別の角度から示す概略図である。 本発明によるガイドエレメントの１実施例を示す概略図である。 本発明によるガイドエレメントの別の１実施例を示す概略図である。 ガイドエレメントを備えた本発明によるエア抜き装置を示す概略図である。 本発明による加圧式スクリーンを上からみて示す概略図である。 図６に示したのと同等の加圧式スクリーンを示す側面図である。

符号の説明

１ ケーシング、 ２ ロータ、 ３ ガイドエレメント、 ４ 流入部、 ５ 通路、 ６ 羽根、 ７ ガス、 ８ ガス抜き管、 ９ 流入絞り、 １０ 流出部、 １１ 開口、 １２ 連行条片、 １３ 上位壁部、 １４ 下位壁部、 １５ 開口、 １６ リング通路、 １７ スクリーン、 １８ 排出部、 Ｓ 懸濁液

Claims (20)

1. 繊維材料懸濁液（Ｓ）を処理するための装置であって、
   閉鎖されたケーシング（１）が設けられており、
   該ケーシング（１）が、ケーシング（１）に導入される繊維材料懸濁液（Ｓ）のための少なくとも１つの流入部（４）と、ケーシング（１，１’）から導出される繊維材料懸濁液のための少なくとも１つの流出部（１０）と、中央に配置された少なくとも１つのロータ（２）とを備えており、
   ケーシング（１）が、ドラム形のロータ（２）を包囲しており、該ロータ（２）の内室で、流入される繊維材料懸濁液（Ｓ）が、回転されるようになっている形式のものにおいて、
   ケーシング（１，１’）に、ハイドロリック式に作用する少なくとも１つのガイドエレメント（３，３’）が設けられており、該ガイドエレメント（３，３’）が、複数の羽根（６，６’）を備えていて、流入部（４）を通ってケーシング（１）に流入する繊維材料懸濁液（Ｓ）を回転させるようになっており、繊維材料懸濁液の回転方向が、ロータ（２）によって形成される回転流の回転方向に相当するようになっていることを特徴とする、繊維材料懸濁液を処理するための装置。
2. ケーシング（１，１’）が、円筒形の回転対称的な部分を有している、請求項１記載の装置。
3. 円筒形部分が、鉛直の中心線を有している、請求項２記載の装置。
4. 円筒形部分が、水平の中心線を有している、請求項２記載の装置。
5. 当該処理装置が、加圧式スクリーンであり、該加圧式スクリーンのケーシング（１’）内に、ロータによって閉塞しないように維持された、円筒形の少なくとも１つのストレーナ（１７）が設けられており、供給される繊維材料懸濁液の、ストレーナ（１７）で分離される成分を導出するための排出部（１８）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 当該処理装置が、中央のガス抜き管（８）を備えており、該ガス抜き管（８）によって、回転流によって形成される遠心力によって中央に集められるガス（７）が、当該処理装置から導出されるようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 当該処理装置が、紙繊維懸濁液のためのガス抜き装置である、請求項６記載の装置。
8. ガス抜き装置が、定置のケーシング（１）を備えている、請求項７記載の装置。
9. 当該処理装置が、中央の軽量物質導出管を備えており、該軽量物質導出管によって、回転流によって形成される遠心力によって中央に集められる軽量物質が、当該処理装置から導出できるようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
10. ガイドエレメント（３，３’）が、リング状に形成されていて、かつロータ（２）と同心的に配置されている、請求項１記載の装置。
11. 羽根（６’）が、湾曲されている、請求項１または１０記載の装置。
12. 羽根（６）が、扁平なガイド面を有している、請求項１または１０記載の装置。
13. 羽根（６，６’）の数が、少なくとも３である、請求項１、１０、１１または１２記載の装置。
14. ガイドエレメント（３）が、上位壁部（１３，１３’）と、該上位壁部（１３，１３’）とは反対側に位置する下位壁部（１４，１４’）とによって閉鎖されており、上位壁部（１３）と下位壁部（１４）との間に羽根（６，６’）が設けられている、請求項１、１０、１１、１２または１３記載の装置。
15. 上位壁部（１３）と下位壁部（１４）とが、平行かつ扁平に形成されている、請求項１４記載の装置。
16. 上位壁部（１３）または下位壁部（１４）が、湾曲した内側輪郭を有しており、上位壁部に対する距離が半径方向外向きに減少するようになっている、請求項１４記載の装置。
17. 羽根（６，６’）の間に通路（５，５’）が設けられており、該通路（５，５’）の流れ横断面が、流れ方向で小さくなっている、請求項１、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載の装置。
18. 流入部（４）が、ケーシング（１’）に接線方向で接続されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
19. 流入部が、渦形の供給通路と接続されており、該供給通路が、ガイドエレメント（３，３’）の半径方向外側に設けられている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の装置。
20. 流入部（４）が、中央でケーシング（１）に接続されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。

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