JP5192236B2 - ガスを除去するための方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器内の脱ガスの効率を改善するための請求項１の前提文に記載の方法に関し、そこではガスを含む液体が垂直方向に本質的に円筒状の容器中に容器壁に沿って接線方向に導入され、更に容器の底で除去され、一方、ガスは脱出させられる。本発明はまた、請求項６の前提文に記載の装置に関し、特にガスを含む液体のための一つまたは幾つかの入口、並びに容器の下方部に配置された脱ガスされた液体のための少なくとも一つの出口を含む垂直な本質的に円筒状の容器を含む装置に関し、それらの入口は容器の内表面に関して、前記ガスを含む液体が回転させられるような方式で接線方向に配置されている。

本出願人の先のフィンランド特許出願２００３０６２７号には、特に空気を含む液体中のガス除去を改善する方法と装置が開示されている。本出願は、ある情況での前記方法及び前記装置の改善に関し、前記特許出願の開示は本出願の一部としてここに含まれる。

一般に、前記特許出願は垂直円筒状容器を検討しており、そこではガスに富む液体が高い初期速度で容器の壁に沿ってはっきりと境界付けられたジェットの形で移動させられる。そのとき、容器に渦巻きが発生し、遠心力の衝撃のためガスが前記渦巻きの曲がった表面に現れるであろう。その後脱ガスされた液体が液体の表面の下に配置された出口を通して出る。この装置は、特に紙またはセルロースの製造での工程水からの空気除去で使用されるであろう。

通常、容器は、軸方向の液体の速度がガスの上昇速度より低いように寸法決定されることができる。ある場合には、かかる寸法決定が適用されることができず、そのときガスの分離が液体流により妨げられるので問題が発生する。本発明を利用することにより、かかる問題は避けられることができ、従って装置の機能的範囲は拡大されることができ、ある場合にはずっと大きく拡大されることができ、従って曲がった液体表面でのガス分離が二次的重要性のものであるであろう。これは、添付された独立請求項の特徴部に開示されたものにより達成される。

本発明は、ある物理的性質が先の特許出願による装置とは全く異なる方式で利用されることができるという予期しない見識に基づいている。即ち、渦巻き塊の中心、例えば渦ファインダーまたは中心管に位置された液体中のガスは、実際に遠心力の衝撃下に比較的限定された部分的容積内に富化されるという事実を利用する。この限定された部分的容積は、動的循環が起こる第二分離段階として定義されることができる。従って、全空気の９０から９９％が水の合計量の約１０％の部分的容積内に集まるであろうし、この部分的容積中の空気含量は１０から２０容量％ほどである。この部分的容積を特別に除去するための特別な手段を使用することにより、流れに対抗しようとする空気の量は脱ガスのために容器中に入る液体に関して劇的に減少されることができる。

即ち、本発明は、添付された独立請求項に規定されるように特徴付けられ、一方従属請求項はある好適な実施態様を開示する。従って、本発明による方法は、遠心力の衝撃下にガスが液体の一部中に富化させられ、富化されたガス含量を持つ液体のこの部分が容器の中心に配置された垂直手段に対して向きを変えられ、その後この偏向された液体の部分が引き出されることを特徴とする。本発明による装置は、容器がガス富化液体のための一つまたは幾つかの入口、並びに液体のこの部分及びそれぞれのガスのための一つまたは幾つかの別個の出口を持つ中央に配置された垂直手段を含み、更に前記出口が前記垂直手段に配置されていることを特徴とする。

以下に本発明の幾つかの実施態様が例として及び添付図面に関してより詳細に説明されるであろう。図面において；
図１は、一般的にどのように本発明による装置が前記先の出願に規定された装置に連結されるかを開示し、
図２は、更なる処理のためまたは工程中の対応する第二段階に、どのようにスリットを持つ中心管が、除去されるガス富化液体を集めるかを断面で開示し、
図３は、本質的に図２による装置を断面で開示し、そこでは部分図３Ａ，３Ｂ，３Ｃ及び３Ｄは中心管が軸方向位置により変わりうることを示し、
図４は、代替実施態様を上からの断面で開示し、そして
図５Ａと５Ｂは、幾つかの代替実施態様を示す。

一般的に、先の特許出願による装置は容器１を含み、それにガス含有物を持つ液体２が容器の壁に沿って接線方向に延びるスリット４を含む入口３を通して導入される。液体は前記壁に沿って接線方向に導入されるので、それは回転させられ、従って渦巻き５が容器１内に形成され、容器の表面で渦巻きガスが解放され、容器から排出されることができる。出口６が容器１の下方部に配置され、従って容器１を通して本質的に安定な流れが維持されることができる。

しかし、回転運動によって遠心力が液体２内に分離を引き起し、従って低ガス含有量を持つ液体が容器１の壁に引き寄せられ、一方、軽いガスは容器１の中心軸Ｘ−Ｘに接近して位置される液体の部分２ａに集まるであろう。本発明によれば、この方式で富化されたガスが渦巻き５の曲がった液体表面の下に位置される一つまたは幾つかの高さで偏向させられる可能性を提供するために、分離装置がこの中心軸Ｘ−Ｘにまたはその周りに配置される。図１には、かかる装置が開口、例えば本質的に垂直なスリット８、を含む中心管７の形状で概略的に示されている。これらのスリット８を通して液体の高度なガス富化部分２ａが遠心分離が続いている中心管７中に脱出することができる。

図２は、図１のＥ−Ｅに相当する高さでの好適な装置の断面を開示し、そこでは容器１内の液体２はガス含有物を有し、図においてガス含有物は泡２ｄとして概略的に示されている。この断面では、前記中心管７は好適には切り開かれており、従って初期位置から外向きにわずかに回転されているかまたは曲げられている管部分７ａは開口８を持つノズルまたは翼を構成する。これらの開口８は好ましくは前記開口８の前面９が液体流に向けて、好ましくは前記前面が前記管７の半径に関して少なくともわずかにある角度を持つように、開口するような方式で画成されており、それにより前記管７中に前記開口８を通して入りかつガス２ｄで高度に富化された液体２ａは回転し続けるであろう。管７の中心に、そのとき液体２ａの最もガス富化された部分２ｂ、ある場合にはだいたい純粋なガス柱２ｃ、が集まるであろう。

ガス含有液体２ａ，２ｂは、好適には全液体量の５から２０％に相当する液体流を前記中心管７の底で偏向することにより引き出されることができる。同時に、だいたい全ガス含有物が偏向されるであろう。これに代えて、液体２ａ，２ｂ及びガス柱２ｃは、液体中のガス２ｄの浮力により及び／または外部手段によりまたは噴出機ノズルまたは前記管７の上部端のスリット配置（また図３参照）により得られることができる減圧の衝撃下に前記管７中で上向きに動かされることができる。

図３並びに部分図３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄは、上に概括的に述べられた装置の好適実施態様をより詳細に開示する。この装置は、ほぼ円形断面、及び中心管７の直径の２から４倍、示された実施態様では好適に約３倍の直径を持つ管を含む。この装置では、渦巻き５（図３には示さず）の上部表面は、脱ガスのためには重要ではないかまたは重要性が極めて低い。その代わり、中心管は、好ましくはスリット状の入口開口８ａを備えており、それにより実際にガスの本質的部分は中心管７を通して偏向されるであろう。機能的効率を増大するために、中心管７は好適には多数の更なる開口またはスリット８ｂを入口開口８ａの上に備えており、これらのスリット８ｂは前記管７の外側周りの液体流が前記管７の上部内に噴出効果を引き起すように調整される。出口６を通る流れが管７への入口８ａに支障をきたすのを避けるために、管７は好ましくはその下方部で中間底１０により画成されることができる。断面Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄでそれぞれ取られた図３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄは装置の構造をより詳細に開示する。

図４は再び、本発明の特別な実施態様を概略的に開示する。この実施態様は回転渦ファインダー１１を含み、それは好適には容器１の中心に位置されており、液体流により自由に駆動されることができ、またはそれが少なくとも部分的に外部手段により駆動されるように配置されることができる。図４に開示された実施態様では、この回転渦ファインダーは曲がった包絡面を含む円形断面を持つ管１２の束または管区域（図示せず）を含む。包絡面の曲率は液体中の遠心力衝撃を増大し、ガスまたはガス状水を管１２間のスリット１３に向けて及び回転軸周りの中心に形成される溝１４中に効率的に送られる。

最後に、図５ａと５ｂは、液体２のガス富化部分２ａを偏向するための別の装置を原理図の形で開示する。この装置は、管７の下方端周りに配置された同心のカラー１５を含む。ガス状液体は前記カラー１５と管７の間の介在空間１３′中にもたらされ、その後それは空気出口１６を通して送られまたは管７の煙突効果または管７の上端の噴出器（図示せず）により上向きに戻されることができる。

本発明は、工業的に幾つかの分野で使用されることができる。先に述べたように、紙及びセルロース工業は応用の中心分野を構成する。先の特許出願ＦＩ−２００３０６２７に示された例の他に、例えば製紙機から排出されたバックウォーターは大きな含有量の空気を含むことが述べられる。水が通常の遠心ポンプでポンプ輸送されることができるように多くの空気を除去するために、水はバックウォータータンクに送られ、そこで空気泡は水表面に浮かび上がって、排水されることができる。これを起こさせるために、タンクは一般的に水流の垂直速度が０．１５メーター／秒未満、好ましくは１０メーター／秒未満であるように寸法決定される。従って、タンクは非常に大きいであろう。それは空間をとる他に、大規模な乱流を促進し、それが工程を妨害するコンシステンシー及び空気含有量の変動を起こしうる。最近使用されている代替解決策は、水を大きな開放表面を持つ水路に沿って送ることである。かかる水路は１００平方メーター以上までの多くの空間を占める。

本発明は、これらの伝統的な解決策と同じかまたはそれより効率的な脱泡を提供し、これを、バックウォータータンクのために必要な空間の約１０分の１であるか、または脱泡水路の５０分の１または１００分の１である床空間で提供する。

本発明のための幾つかの好適な実施態様及び用途が上で開示されたが、専門家にとっては本発明がまた添付特許請求の範囲の範囲内で多くの他の方式で実施されることができることは明らかである。

一般的にどのように本発明による装置が前記先の出願に規定された装置に連結されるかを開示する。 更なる処理のためまたは工程中の対応する第二段階に、どのようにスリットを持つ中心管が、除去されるガス富化液体を集めるかを断面で開示する。 本質的に図２による装置を断面で開示する。 代替実施態様を上からの断面で開示する。 図５Ａと５Ｂは、幾つかの代替実施態様を示す。

Claims (5)

1. 容器内のガスを除去するための方法であって、ガスを含む工程液体（２）が垂直な本質的に円筒状の容器（１）中に容器の壁に沿って接線方向に導入され、従って前記液体（２）が回転させられかつ更に前記容器の底で除去されるものにおいて、遠心力により、前記液体（２）の部分（２ａ，２ｂ，２ｃ）内でガス（２ｄ）が富化させられ、富化されたガス含有量を持つこの液体部分（２ａ）を前記容器（１）内の中心に配置された少なくとも一つの垂直手段に向けて向きを変えさせ、そして液体（２）の前記向きを変えられた部分（２ａ，２ｂ，２ｃ）を別個に除去すること、液体の前記ガスが富化された部分（２ａ，２ｂ，２ｃ）が、垂直手段内に配置されるかまたは垂直手段と連結されている少なくとも一つの開口（８，８ａ）を通して、垂直手段中に偏向されること、液体が前記垂直手段の上端で向きを変えられること、平行配置の複数の垂直管（１２）または管部分の形の回転するかまたは回転可能な中心手段を使用し、それにより前記垂直管（１２）または管部分の間の空間（１４）内のガス（２ｄ）が更に遠心力により富化されることを特徴とする方法。
2. 液体が、前記垂直手段の上端で、噴出器装置（８ｂ）により及び／または前記垂直手段内に発生された減圧により向きを変えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 液体が前記垂直手段の下端で向きを変えられ、この向きを変えられたガス／液体容積（２ａ，２ｂ，２ｃ）が工程液体（２）の全量の５から２０％を構成するように向きを変えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 垂直な本質的に円筒状の容器（１）を含む装置の脱ガス装置であって、前記容器（１）がガスを含む液体のための一つまたは幾つかの入口（４）を含み、この入口（４）が前記容器（１）の内表面に関して接線方向に配置され、従って前記ガスを含む液体が回転させられるものであり、更に前記容器（１）が前記容器（１）の下部に配置された脱ガスされた液体のための少なくとも一つの出口（６）を含むものにおいて、前記容器（１）が富化されたガス含有量を持つ液体（２ａ）のための一つまたは幾つかの入口（８，８ａ，１３，１３′）を持つ中心に配置された垂直手段（７，１１）、及び液体の部分（２ａ）、液体の部分（２ｂ）及び／またはガス（２ｃ，２ｄ）のための前記垂直手段（７，１１）に配置された一つまたは幾つかの別個の出口を含むこと、前記入口（８，８ａ）が穴、ノズル及び／または垂直スリットを含むこと、前記入口が、前記垂直手段（７，１１）の下部に配置された同心のカラー装置を含み、従ってカラー（１５）と前記垂直手段（７，１１）の間に少なくとも一つの本質的に円形のスリット（１３′）が形成され、それが前記垂直手段（７，１１）の内部に通じていること、前記入口（８，８ａ）が、相互に半径方向に変位したまたは曲がった管壁部分または管壁区域（７ａ，７ａ′）を含むこと、及び前記垂直手段（７，１１）が前記容器（１）に関して回転しまたは回転されるように配置された平行配置の複数の垂直管（１２）または管部分を含み、前記垂直管（１２）または前記管部分の間に、スリット（１３）及びガス富化された液体（２ａ，２ｂ，２ｃ）のための少なくとも一つの中心溝（１４）が形成されていることを特徴とする装置。
5. 前記垂直手段（７，１１）が管状装置であり、その上部に少なくとも一つの出口が配置され、そこでは噴出器ノズルまたはスリット（８ｂ）が前記管（７，１１）内の前記液体及び／またはガスを上向きに動かすために配置されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。

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