JPH0322220B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は気体と液体を共に含む流体中の固体粒
子を軽い部分と重い部分とに分離する装置に係
り、更に詳細にいえば、紙パルプのスラリーから
望ましくない粒子を分離することに係るものであ
る。 紙パルプのスラリー中のセルロース繊維から
砂、グリツド、樹皮粒子および結束繊維を分離す
るため渦流すなわちサイクロン式クリーナーを使
用することは現在では良く知られている。一般
に、そのようなクリーナーは円筒形状がいくぶん
テーパを付けたかいずれか円形断面の細長い室を
含んでいる。室の長さに沿い高速度の渦流が生じ
るように清浄にされるパルプのスラリーは室の一
端部に加圧の下に導入される。渦流は典型的には
室内に中心に位置決めされた軸線方向の気体コア
を形成するに十分な高速度である。室の入口とは
反対の端部にはテーパが付けてあり、パルプのス
ラリーの密度が高く大きい粒子の不通過物用の比
較的に小径の頂点排出々口を形成している。比較
的に密度が低く渦流の内方部分付近に位置したス
クリーン通過繊維は室のテーパ付き端部付近でそ
の流れ方向を逆転して上方に流れて室の大きい直
径の軸線方向出口を通り引き出される。 一般に、サイクロン式分離系統は直列に結合さ
れた数段を含み、各段は平行に接続され共通の入
口および出口室を含んでいる。第２段は第１段の
不通過物を処理し、第３段は第２段の不通過物を
処理し以下次段が順次にその直前の段の不通過物
を処理することにより良質の繊維の捨て量を極減
する一方不純物を一点に集中する。そのような系
統は当初の高度に稀釈されたパルプ懸濁物を使用
可能な製紙繊維部分（密度の低い通過物部分）と
濃縮された大きく密度の高い不純物（不通過物部
分）とに分離するために利用される。サイクロン
式分離系統からの不通過物の流れが増大するとパ
ルプ懸濁物から汚染物と不純物とを一層完全に取
除けるようになる。しかしながら、不通過物の流
れが増大すると増大した体積の物質を処理および
搬送するため当該系統に対する動力の必要が増大
することになる。更にまた、不通過物の流れが増
大すると当該系統から捨てられる良質繊維の量を
増す。 しかしながら、分離器の不通過物出口の直径が
小さければ小さい程、分離器が不純物で一層閉塞
されやすくなる。繊維の損失と不通過物出口の閉
塞とを抑制する問題を解決するため多くの試みが
行われた。ある試みでは重い不通過物部分を稀釈
し良質の製紙繊維を洗い出すため加圧下で水を供
給した。他の試みでは排出々口を通る不通過物の
流れを制御するため特殊な弁装置を利用した。こ
の種の試みられた解決策のいくつかの例は米国特
許第3696927号および第3277926号を含む。更に他
の試みでは不通過の流れを制御するためサイクロ
ン室のテーパ付き部分に位置決めされた溝、稜お
よび案内棒を利用した。この種の試みられた解決
策のいくつかの例は米国特許第3791718号、第
4153558号、第4156485号および第4224145号を含
んでいる。 これらの試みは閉塞問題の解決と繊維の損失の
減少とにはせいぜい一部分しか成功しなかつた。
従つて、効率的で、閉塞問題が生じずまた不通過
物排出々口を通しての良質の製紙繊維の損失を極
減するサイクロン式分離装置の必要がまだある。 本発明は分離装置の内壁が円形断面から非円形
断面の不通過物排出々口に漸次に変化するサイク
ロン式分離装置を提供することによりそのような
必要に応じるものである。サイクロン式分離器の
不通過物出口の形状を変えることにより、不通過
物の割合、濃縮係数および装置への送給圧力も変
えることができしかも閉塞問題もなくほぼ同じク
リーニング効率を保持することが判つた。本発明
の変形した不通過物出口は従来技術のサイクロン
式分離装置の一体の部分として組み込むか形成で
きるかもしくは取替えできる尖端部材として作る
こともできる。更にまた、本発明は単一の分離装
置にもそのような分離装置の群にも利用できる。
本発明の変形した不通過物出口はまた米国特許第
4155839号に記載した装置の如き可逆遠心クリー
ニング装置に関連して使用することもできる。最
後に、本発明はまた気体から固体を分離するにも
利用できる。 不通過物出口を非円形々状に変形することによ
り、いくつかの作用利点が達成される。これら利
点には次の如きものがある。すなわち、 １ 不通過物の割合を可成り減少する、すなわ
ち、閉塞もなくクリーナーからの良質の繊維の
損失を極減して送給紙料に比較して不通過物中
の100分比を可成り減少する。 ２ 四角形の出口を使用すると標準の円形出口に
比較して通過物のコンシステンシーが大であ
る。 ３ 濃縮係数が高い、すなわち、長円形または長
方形の出口が使用されると不通過物コンシステ
ンシイ対送給物コンシステンシイの比が高い。 ４ 標準の円形出口の場合より低い送給圧で満足
に作用する。 ５ 一層大な体積の送給紙料の流れを処理する能
力を有する。 ６ 閉塞の可能性が少くしかも従来技術の不通過
物出口とほぼ同じ不通過物割合を保持する可成
り大きい出口開口を利用できる。 異外にも、本発明を使用するサイクロン式分離
器のクリーニング効率は非円形の不通過物出口に
よりほとんど影響を受けない。これがためクリー
ニング効率をほとんど犠牲にせずに前記した作用
的利点の１つまたはそれ以上を達成するためその
ようなサイクロン式分離系統の構造に融通性を持
たせる。 従つて、本発明の１つの目的は、効率的で閉塞
問題がなくまた不通過物排出々口からの良質な製
紙繊維の損失を極減するサイクロン式分離装置を
提供することである。この目的、その他の目的お
よび利点は以下の説明、添付図面および前記特許
請求の範囲から明らかになることと思う。 第１図を参照すると、典型的なサイクロン式分
離装置が示してある。もちろん、本発明は可逆遠
心クリーニング装置を含む単一の装置に限定され
るものでなく群に配列したものもまた含むもので
ある。装置は円筒形部分１２と、テーパ付き部分
１４と出口々孔１７を有する中空状の頂点円錐部
分すなわち尖端部分１６とを有する分離室を形成
する中空のサイクロン部材１０を含んでいる。サ
イクロン部材の円筒形部分とテーパ付き部分とは
ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン等の如
き重合樹脂材で作ることができる。頂点尖端部分
１６は耐摩性のセラミツク材で作ることが好まし
いがサイクロン部材と同じ材料でそれと一体構造
に作ることもできる。 サイクロン部材１０の円筒部分１２は紙料の如
き物質の流体懸濁物が通り装置に入る接線方向に
延びるスロツト状入口１８を有している。サイク
ロン部材１０の円筒形部分１２の端部にはサイク
ロン部材１０の他の部分と同じ重合樹脂材で作る
ことのできる閉鎖カバー２０が設けてある。閉鎖
カバー２０と円筒形部分１２の端部とは互いに密
封係合するためねじ山を設けることができる。閉
鎖カバー２０にはまた懸濁物の通過物部分が通り
流れる中心位置にした渦流フアインダすなわちオ
ーバフローノズルチユーブ２２も設けてあり、こ
のチユーブ２２は円筒形部分１２の中心を内方に
延びている。 サイクロン部材１０は好ましいのは耐摩性の鋳
造セラミツク材で作ることが好ましい頂点尖端部
材１６を含んでいる。テーパを付けた尖端部材１
６はテーパを付けた部分１４の延長部を形成しテ
ーパを付けた部分１４に尖端部材１６を密封する
ため内面にねじ山を設けた環状の結合ナツト２８
を受けるため当初の部品として外方に突出したね
じ状部分２６を設けることができる。あるいはま
たねじ状部分２６は公知の方法で尖端部分１６に
接合して固定することもできる。 第２図、第２ａ図および第２ｂ図には頂点尖端
部分１１６が四角形断面を有する出口々孔１１７
を有している本発明の具体例が示してある。図示
してあるように、尖端部分１１６はねじ山１２６
を使用してサイクロン部材に接続できる取替え可
能な機素としてある。 第２図、第２ａ図および第２ｂ図に示してある
ように、頂点尖端部分１１６の中空状テーパ付き
本体部分の内壁１０１は頂点尖端部分１１６の長
さに沿う一部分の距離にわたり円形断面から四角
形断面に漸次に変化している。一緒になつて四角
形断面を有するテーパ付きの通路を形成するテー
パ付き壁部分１０２，１０４，１０６，１０８は
頂点尖端部分の成形中尖端部材に一体に塑造する
（図示した如く）かまたは尖端部分の成形後適当
な手段により尖端部分に固着することもできる。
非円形断面の出口を使用することにより改善され
る尖端部分の作用が尖端部分の内壁の出口に至る
少くとも一部分が第２ｂ図に詳細に示してあるよ
うに開口１１７が四角形断面で始まる出口と漸次
に同じ断面形状になるようにすると更に向上する
と判つた。テーパ部の正確な距離と角度とはサイ
クロン式分離器の当初の寸法と直径および出口開
口の所望の断面積とを含む多くの要因に左右され
る。 内壁１０１の各部が種々のテーパ角度を有する
ことはもちろん認められよう。すなわち、分離器
の断面が円形から非円形に漸次に変化せしめられ
ると、壁のある部分は分離器の長さ方向軸線に対
して他の壁部分よりも小さい角度をなす。たとえ
ば、第２図、第２ａ図および第２ｂ図に示してあ
るように、テーパを付けた壁部分１０２，１０
４，１０６，１０８は分離器の長さ方向軸線に対
してこれら壁部分間に位置している壁部分１０
３，１０５，１０７，１０９よりも小さい角度を
なしている。 他方、もし異なる製造方法を利用して、たとえ
ば、同じ直径の円形出口から公称5/16インチの四
角形出口を形成するため分離器の内壁のある部分
を取り除くと、完成した出口の４隅のそれぞれで
終る線に沿い位置した内壁部分は内壁のある部分
が取り除かれているので分離器の長さ方向軸線に
対して他の壁部分より大きい角度をなす。本願明
細書において分離器の内壁が円形から非円形状に
漸次に変化すると述べたが、この表現は前記した
場合の両方共に包含することを意味する。 第３図と第３ａ図とに示した本発明の別の具体
例では、頂点尖端部分２１６は３角形断面の出口
部分２１７を有している。図示してあるように、
尖端部分２１６はねじ山２２６を使用してサイク
ロン部材に接続されるようにしてある。尖端部材
２１６の内壁２０１は尖端部分の長さに沿う距離
の一部分にわたり円形断面から３角形断面に変化
している。一緒になつて３角形のテーパ付き通路
を形成するテーパ付き壁部分２０２，２０４，２
０６が設けてある。 第４図と第４ａ図とに示した本発明の具体例で
は頂部尖端部分３１６に長方形または長円形の出
口々孔３１７が設けてある。長円形の出口々孔３
１７は尖端部分３１６の端部を尖端部分の長さ方
向軸線に垂直な軸線に対しての角度にして形成し
た結果である。この角度は出口々孔３１７が円形
断面から変形する程度を変えるため1°から89°に
わたり変えることができる。あるいはまた、尖端
部分３１６にはその長さ方向軸線に垂直な端部を
有する長円形の出口を形成することもできる。前
にも述べたように、尖端部分３１６はそれをサイ
クロン部材に固着するためねじ山３２６を含むこ
とができる。 第５図と第５ａ図とに示した本発明の具体例で
はねじ山４２６を使用してサイクロン部材に接続
されるようにした頂点尖端部分４１６に多角形ま
たは鋸歯状出口部分４１７が設けてある。尖端部
材４１６の内壁４０１は尖端部材の長さに沿う部
分の距離にわたり円形断面から多角形断面に変化
している。テーパ付きの壁部分４０２，４０３，
４０４，４０５，４０６，４０７，４０９，４１
０，４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，
４１９，４２０は一緒になつて多角形断面を有し
出口４１７に鋸歯効果を与えるテーパ付き通路を
形成している。 本発明を一層良く理解させるため以下のいくつ
かの例を参照して説明するが本発明はこれらの例
に限定されるものではない。 例 １ 送給紙料としてサイクロン式分離系統の第３段
の不通過部分からのインキ抜き紙料を使用してい
くつかの試験を行つた。この試験にはオハイオ
州、ミツドルタウン所在のザ・ブラツク・クラウ
ソン・カンパニイ（The Black Clawson
Company、Middletown、Ohio）製の３インチ
直径のセル−クロンサイクロン式クリーナー
（Cellu−Clone cyclone clearer）を使用した。
４種の不通過物の尖端部分を以下の如くにして試
験した。 １ 標準尖端部分−円形断面、0.36インチ直径
（0.103平方インチの開放面積） ２ 尖端部分Ａ−円形断面、0.25インチ直径
（0.049平方インチ開放面積） ３ 尖端部分Ｂ−四角形断面、0.25インチの辺、
テーパ付き（0.063平方インチの開放面積） ４ 尖端部分Ｃ−長円形断面、0.173インチ×
0.365インチ（0.063平方インチの開放面積） 試験の結果が以下の第１表に示してある。試験
１ないし４において、不通過物の流れはサイクロ
ン式分離装置に設けた不通過物弁で制御した。試
験５ないし８は弁の閉塞を避けるため不過物弁を
広くあけて行つた。装置からの不通過物が装置の
上方約８フイートに位置した開放パイプに排出さ
れるよう自由に排出する配置にした。このような
配置にすると不通過紙料に約305psiの背圧を生じ
た。装置にわたり測定した圧力降下はすべての試
験において20psiであつた。

【表】

【表】 第１表から判るように、四角形尖端部分を使用
して行つた試験３および７では標準の円形尖端部
分（試験第１および第５）た尖端部分Ａ（試験２
および６）を使用した場合より不通過物の割合と
濃縮係数とを可成り低くすることになつた。視覚
で観察したがすべての尖端部分でクリーニング効
果はほぼ同じであつた。どの尖端部分にも閉塞は
生じなかつた。長方形の尖端部分Ｃ（試験４およ
び８）は可成り大きい濃縮係数を表わし高いコン
システンシイが望ましい場合に使用できることを
示す。 例 ２ 送給紙料としてクラフト紙の波形供給物と、切
屑と断片との混合物を使用した以外例１と同じ配
置を使用して尖端部分を試験した。この試験の結
果が以下の第２表に示してある。この例でも装置
にわたる圧力降下はすべての試験において20psi
と測定された。

【表】

【表】 この例でも、尖端部分Ｂ（試験10）では標準の
円形尖端部分（試験９）よりも不通過物の割合は
可成り低かつた。閉塞は生じなかつたまたすべて
の尖端部分に対しクリーニング効果はほぼ同じで
あつた。前例と同じように、長円形の尖端部分Ｃ
（試験11）は標準の円形尖端部分よりも可成り高
い濃縮係数を示した。 例 ３ 一層高いコンシステンシイ（すなわち、約1.0
％）で例１の送給紙料を使用して更に試験を行つ
た。この試験結果が以下の第３表に示してある。
装置にわたり測定した圧力降下はすべての試験に
おいて20psiであつた。 この例でも、送給物のコンシステンシイを一層
高くしても、四角形の尖端部材は不通過物の割合
と濃縮係数とは可成り低かつた。この例でも閉塞
は観察されなかつた。

【表】

【表】 例 ４ 例１の送給紙料を使用して更に試験を行つた。
新たな尖端部分もまた以下の如く試験した。 尖端部分Ｄ−四角形断面、0.25インチの辺、テ
ーパなし（0.063平方インチの開放面積） 「テーパなし」とは尖端部分の壁が内方に傾斜
してなく平行であるという意味である。後の試験
（試験19と22）では、尖端部分Ｄは尖端部分Ｂと
非常に似たテーパ付き壁にするため変形した。こ
の試験の結果が以下の第４表に示してある。装置
にわたる圧力降下はすべての試験で20psiである
と測定された。

【表】

【表】 試験の結果は四角形尖端部分（試験17、18、
19、20および22）にテーパ付き辺を使用するとテ
ーパなし尖端部分（試験16）に対し運転性能が向
上したことを示す。しかしながら、テーパなし尖
端部分Ｄ（試験16）はなお標準の円形断面尖端部
分（試験21）よりも低い不通過物割合で作用し
た。濃縮係数はこの場合にも円形断面の尖端部分
よりも四角形断面の尖端部分の方が低かつた。閉
塞は生じなかつた。 従つて、本発明によるようにサイクロン分離器
に非円形断面の不通過物出口を使用することによ
り、不通過物の割合、濃縮係数および装置への送
給圧力もまたクリーニング効率をほぼ同じに保持
し閉塞問題を生じずに装置の性能を向上するよう
変えることができる。たとえば、四角形断面の尖
端部分に同じ開放面積を使用することにより従来
技術の円形断面の尖端部分よりも不通過物の割合
を低くできる。もし閉塞が問題ならば、従来技術
の円形断面の尖端部分とほぼ同じ不通過物割合に
して一層大きい開放面積の四角形断面尖端部分を
使用できる。送給圧力、コンシステンシイ等の
種々の条件の下に性能を好適にするため尖端部分
の幾何学的形状を更に変形することは当業者には
容易に判ろう。 本発明の装置をその好ましい具体例について説
明したが、本発明がこの具体例に厳密に限定され
るものでなく本発明の範囲を逸脱することなくこ
の具体例を種々変更できることは理解する必要が
あり、本発明は前記特許請求の範囲によつてのみ
限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は不通過物出口を有する典型的なサイク
ロン式分離器の断面図、第２図、第３図、第４図
および第５図はサイクロン式分離器の不通通過物
出口を下方に向けて見た上面図、第２ａ図、第３
ａ図、第４ａ図、第５ａ図はそれぞれの不通過物
出口の側部断面図、第２ｂ図は第２ａ図の２ｂ−
２ｂ線に沿い切断して示した断面図である。 壁手段……１０１，２０１，４０１、出口……
１１７，２１７，３１７，４１７。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分離室を形成する手段を備え、該分離室の第
   １方の端部がほぼ円形断面を有し且接線の入口お
   よび中心の出口を含み、また分離室の他端部が分
   離室より小さい流れ面積の上記出口に向けテーパ
   状をなすサイクロン式分離器において、上記円形
   断面の端部に位置する入口から次第に変形し非円
   形断面を有するに至る出口を形成するとともに上
   記出口が分離器の動作中連続して開口している壁
   手段を備えたことを特徴とするサイクロン式分離
   器。 ２ 上記出口が四角形断面を有している特許請求
   の範囲第１項記載のサイクロン式分離器。 ３ 上記出口が３角形断面を有している特許請求
   の範囲第１項記載のサイクロン式分離器。 ４ 上記出口が多角形断面を有している特許請求
   の範囲第１項記載のサイクロン式分離器。 ５ 上記出口が長方形断面を有している特許請求
   の範囲第１項記載のサイクロン式分離器。