JPH05179593A

JPH05179593A - 繊維懸濁液の処理装置

Info

Publication number: JPH05179593A
Application number: JP4015399A
Authority: JP
Inventors: Karim Hanana; ハナナカリム; Risto Ljokkoi; ルヨッコイリスト
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1993-07-20
Also published as: US5224603A; CA2060074A1; CA2060074C; FI910437A0; FI910437A; FI88414C; FI88414B

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は一般的には繊維懸濁液を処理するた
めの装置であって、特に木材工業におけるパルプ濾過に
適用可能な装置にして、しかも軽量粒子を繊維懸濁液か
ら分離出来る装置を提供することを目的としており、よ
り具体的にはそのような装置の濾過器のロータ構造を提
供することを目的としている。【構成】本装置は外側ケーシングと、その内部の入口
パルプ用導管、受容物用導管、重量、軽量排除物用導管
と、フィルタ円筒と、ロータとを有し、同ロータの表面
に少なくとも一つの突起１０を設け、これを開口１５と
導通させるようにすることで軽量排除物をしてロータ７
の表面中を案内させる作用を得ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維懸濁液を処理するた
めの装置に関するものである。本発明に係る装置は特に
木材加工産業におけるパルプ濾過に適用可能であり、と
りわけ繊維懸濁液から軽量の粒子を分離することに応用
可能である。更に、本発明は濾過装置のロータ構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】原理的には２つの既知のロータ型式があ
り、両者ともに良く使われている。周知のように前記ロ
ータの目的はフィルタの表面を清浄にすることである。
すなわち、繊維マットがフィルタ表面上に形成されるこ
とを防止することである。前記ロータ型式の一方は米国
特許第４，１９３，８６５号に係るロータによって例示
することが可能であり、同特許においては回転可能なロ
ータが円筒状の静止フィルタ円筒内側に配設されてお
り、当該ロータはフィルタ円筒の表面近傍に配置された
ブレードを有している。前記ブレードは前記例示例の構
造においては前記円筒のシャフトに関して角度をなして
設けられている。フィルタ表面は可動ブレードによって
圧力脈動にさらされている。別の実施例においては前記
ブレードはフィルタ円筒の両側上に位置している。この
地点において、処理すべき懸濁液は円筒の内側又は外側
に導入され、受容物の排出は前記円筒の外側又は内側か
らそれぞれ行なわれる。

【０００３】他の型式のものが米国特許第３，４３７，
２０４号に記載のロータによって例示されているが、当
該特許においてはロータは実質的に閉じた円筒状物体で
あり、その表面には実質的に半球状の突起が設けられて
いる。この種の装置が用いられる時にはパルプはロータ
円筒と、該ロータ円筒の外側のフィルタ円筒の間の処理
スペースへと供給される。この場合いわゆるこぶと呼ば
れるロータ内の突起の目的はパルプをフィルタ円筒に対
して押圧せしめ、追尾エッジとともに厚くなった繊維マ
ットをフィルタ円筒の開口から引き出すことにある。こ
の種の構造はパルプの厚肉化効果が大きいために、前記
特許によればフィルタ円筒内の異なるレベルにおいて３
つの異なる水導管を設け、繊維懸濁液の濾過を満足に実
施する方策が取られている。米国特許第３，３６３，７
５９号には又該当する「こぶロータ」が例示されてお
り、これにおいてはロータが以下に述べる理由によりわ
ずかに円錐状にされている。

【０００４】前述の円筒状ロータについては更にフィル
タ円筒側上に異なる突起を設けた他の実施例が異なる出
版物に記載されている。

【０００５】ＤＥ出願第３００６４８２号は円筒状
ロータシリンダの表面上に設けた鋤状突起を備えたノッ
タを開示しており、該ノッタはロータとフィルタ円筒の
間のパルプ内に強い混合力を実現し、繊維がフィルタ円
筒を可能な限り効果的に通過し、結節（ノット）、結束
片及びその類いが分離するようにしてやるため用いられ
る。

【０００６】米国特許第４，１８８，２８６号及び第
４，２０２，７６１号はフィルタ円筒内側に回転可能な
円筒状ロータを備えたフィルタ装置を開示している。前
記ロータ表面はフィルタ円筒側上において突起を設けて
おり、該突起はロータ表面から均等に隆起する正面表
面、ロータのリムに平行をなしフィルタ円筒の最直近迄
延びる表面並びに前記ロータ表面に対して実質的に垂直
をなす後方表面を備えるようくさび状の半径方向横断面
を備えている。これらの突起は軸線方向に関して特定の
角度位置をなしてロータ円筒の表面上に配設されている
ので、ロータの全ての突起はロータの軸線に関して同一
の位置にある。

【０００７】パルプがフィルタ円筒の外側に供給され、
受容物がフィルタ円筒の内側から排出、すなわちロータ
側に排出される時にはロータの回転方向は突起の角度位
置が受容物を下向き力の成分にさらし、前記傾斜／隆起
表面が正面表面として作動するような方向になってい
る。米国特許第４，１８８，２８６号においては、前記
ロータ表面には開口が設けられており、当該開口は突起
の背後の流れ方向に位置している。更にはスクリーンを
介して濾過されてきた受容パルプは前記開口を通って、
スクリーンとロータの間から装置受容物導管へと排出さ
れる。ロータ表面の開口はかくしていわゆるイン−フロ
ー−タイプの濾過器における受容物の排出手段として用
いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題及びその手段】現場での
経験によると、しかしながら、前述した装置の実施例は
全ての適用分野において満足に作動する訳ではないとい
うことが判明している。例えば、最初に述べたブレード
ロータは過度の圧力パルスをフィルタ円筒の受容物側に
誘起せしめるので、例えば懸濁液内に圧力変動があって
はならない製紙機内のヘッドボックスには適用不可であ
る。前記装置は又受容物を希釈する傾向にあり、この点
が一様濃度のパルプが必要とされる現場での同装置の適
用を不可ならしめている。ブレードロータ内のブレード
の数は（４〜８刃）と極めて少ないので、繊維マットが
次のブレードによりふき取られる以前に常にフィルタ円
筒上形成されてしまう。かくして、フィルタの使用は効
率的でない。また前記ロータ型式は形状が正確でなけれ
ばならないし、仕上げに注意を要するので製造コストが
高くなる。

【０００９】第二のタイプとして説明され、実質的に半
球状の突起を設けた前記実質的に円筒状のロータは幾つ
かの用途分野においては殆んど問題無く作動している
が、例えば製紙機械のヘッドボックスの場合には特別の
要求条件がその操作に要求される可能性がある。ヘッド
ボックスに到達するパルプ懸濁液は一様な濃度と繊維寸
法を備えているべきなので、機械に設けられているスク
リーン（濾過網）はこれらの値を変化させてはならな
い。しかしながら、この種の「こぶロータ」は受容物を
希釈する傾向があるばかりでなく濃度の変動をももたら
す。操業経験によれば前述のロータ型式の一つのものは
所望の受容物濃度が３％であるのに対して−０．１５〜
−０．４５％の範囲内で受容物を希釈することが判明し
た。前述の濃度変動は絶対値で±５％であり、この値は
一様かつ高品質の最終製品を得たい場合には多過ぎる。
他方、「こぶロータ」を含んだフィルタにおいても分留
が発生する。すなわち繊維懸濁液内の断片の相互関係は
もともと供給されたパルプのそれともはや同一ではなく
なる。「こぶロータ」においては前記分留の変化程度は
フィルタ円筒及びロータ間の間隙により５〜１０％変動
することが実験によりわかっている。ブレードロータに
おける対応する変化程度は約２０％であった。かくして
こぶロータがすでに前述の装置にくらべて顕しい改良物
である。

【００１０】「こぶロータ」を備えたフィルタ装置に前
述のような欠点があることは改良のための幾つかの試み
につながっており、その一つの例は前述したように希釈
水をフィルタ表面に供給することであり、別の例はロー
タをわずかに円錐形状にすることであった。

【００１１】ＦＩ特許第７７２７９号に係る方法及び同
方法を実現するために開発された装置は市場における最
新の開発結果を代表している。前記特許に係る方法の特
徴とする所は繊維懸濁液が強度及び実効方向が変化する
軸力にさらされるということであり、この軸力の方向及
び強度は力の作用点とフィルタ円筒の対向表面の間の軸
線方向位置に依存して決まるものである。更にはこの方
向及び強度により繊維懸濁液の軸方向速度輪郭が変化す
る一方、流れの向きは常に排出端部を向っている。

【００１２】前記特許に係る装置の特徴とする所は、ロ
ータ及びフィルタ円筒の互いに対向する表面の少なくと
も一つの表面に少なくとも一つの突起又はその類いが設
けられており、同突起の正面表面の方向は軸線方向によ
り異なるとともに、同突起は前記対向表面間のスペース
内のパルプ粒子に軸線方向力成分を付与するということ
である。なお前記成分の強度はパルプ粒子の対向表面の
軸線方向位置の関数として変化し、同強度は対向表面間
を流れる繊維懸濁液の速度分布を変化させる。

【００１３】前記特許に係る装置及び方法は従来技術に
くらべてすぐれてはいるが、前述の特許内に述べられた
方法及びこれを実現するための技術的仕組みは更に開発
されつつある状態である。すなわち詳細実験によると、
ブレード状、半球状、長方形状又は任意の他の形状であ
れ、任意の種類の突起を用いた全てのロータはその頂部
から追尾方向に向けてパルプを有しており、同パルプの
濃度並びに排除含有量は濾過領域内の平均値よりも高く
なっている。このことは、もちろん、パルプが前記突起
により圧力ストロークにさらされており、かくして許容
物がパルプからフィルタ表面中を圧送され、その際液状
並びに許容可能な繊維状物質がスクリーン表面中を流れ
るという事実から生じている。実験結果は又より多くの
排除物を含む前記厚肉のパルプが、前記パルプ部分内の
ロータ突起の効果が終了しても、スクリーン表面に対し
て残留し易いことを示している。このことは、もちろ
ん、濾過器の能力を低下させる。何故ならば新しく、濾
過の程度の低いパルプがまず前記より高濃度のパルプ層
中を通過しないとフィルタ中を通過することが出来ない
からである。厚肉化手段が用いられる時には、フィルタ
表面上に堆積した繊維マットにより、濾過されたものが
フィルタ開口部中を通過しなければならないだけでな
く、前記繊維マット中をも圧送されねばならないという
事態が誘起される。

【００１４】前記問題点はＦＩ特許出願第８９２３５６
号において解決されているが、それはそのロータ構造に
よるものであり、同構造によれば前述の厚肉で粗なパル
プ部分はフィルタ表面からロータ表面に向けて運び去ら
れるので、より新鮮なパルプがフィルタ表面と直接接触
し、かくして従来技術の装置の欠点を解消することが出
来る。前記特許出願に係る装置の特徴とする所は、フィ
ルタ表面の対向部材に少なくとも一つの案内プレートが
設けられており、該プレートが粗大で及び／又は濃密化
された濃厚懸濁液をフィルタ表面近傍から運び去るよう
案内するということである。

【００１５】前記特許出願に係る装置の別の実施例の特
徴とする所は、前記フィルタ表面の対向表面にはその上
に形成された突起並びに該突起よりも対向表面からより
高く迄延びる案内プレートから構成される少なくとも一
つの部材が設けられており、該突起及び案内プレートは
それらの間に一つの開口を残しており、該開口中を通っ
て前記厚肉の及び／又は粗大な分留物が前記案内プレー
ト下方を流れることが可能なることである。

【００１６】前記装置の駆動試験を実施した結果、より
軽量の排除物が突起の背後の流れ方向内に位置する案内
プレート下に堆積し、前記対向プレートの表面に向けて
下降していることが、すなわち前記排除物はプラスチッ
クの粒子であり、同粒子が案内プレートと対向プレート
間の全スペースを実質的に充満していることが明らかと
なった。このことをより詳細な調査した結果、突起の排
出側背面において、特に前記案内プレート下部において
減圧領域が誘起されており、この領域により軽量の粒子
が容易に堆積し、一方遠心力によって結節及び繊維束等
の如くより重い粒子がスクリーン表面に向けて搬送され
るということが判明した。かくして、突起の排出側又は
前記案内プレートに開口を設けることにより、軽量排除
物を直接ロータの内側に除去することが可能であり、こ
こから排除物は米国特許第４，６３４，５２１号により
開示された技法により排出することが可能である。本発
明が提案される以前においては、前記軽量排除物はロー
タ表面上に堆積し、パルプの流れとともにロータの下側
端部へとただよい、そこからロータの周縁をまわり、ロ
ータの内側へと流れ、そこから再び米国特許第４，６３
４，５２１号に記載の装置を以って容易に排出されるこ
とが可能である。

【００１７】本発明に係る装置の特徴とする所はロータ
表面上に設けた前記突起の少なくとも一つに開口が設け
られており、これによって軽量排除物をロータ表面中に
案内することが可能とされているという事である。

【００１８】

【実施例】図１によると、本発明の一実施例に係るフィ
ルタ装置１は次の部品／部材を有している。すなわち外
側ケーシング２、入口パルプのための導管３、受容体
４、重量排除部材５及びその内部の軽量排除部材、静止
フィルタ円筒６及び内部の実質的に円筒状の又は出来得
れば円錐状のロータ７並びに該ロータの駆動装置９を備
えたシャフト８である。前記フィルタ円筒６は原理的に
は任意の既知のタイプのものとすることが出来るが、例
えば、米国特許第４，５２９，５２０号に係る溝付フィ
ルタ円筒が用いられると多くの場合最良の結果が得られ
る。

【００１９】付図に係る装置の作動の要点について述べ
ると、繊維懸濁液がフィルタ円筒６とロータ７の間のい
わゆる処理空間へと導管３から導入される。フィルタ円
筒の開口からロータの半径方向外向きに流れた受容体は
排出導管５を通って排出される。図１から理解されるよ
うに、フィルタ円筒の側におけるロータ７の表面には部
材１０が設けられており、その形状は例えばＦＩ特許第
７７２７９号に示すように変化させることが可能であ
り、ロータの軸線方向部分はその内部に位置している。
軽量排除物のための分離器においては、米国特許第４，
６３４，５２１号によれば軽量排除物はロータ表面上に
堆積することが許容され、更にそこから下向きに流れ、
ロータの底部周縁からロータの内側へと流れる。なおロ
ータの底部周縁の上側部分からは軽量排除物が導管１１
を経て装置から外部に出される。我々の発明によれば、
部材１０の背後におけるロータ７の表面には前記軽量排
除物をロータの内側へと案内するための開口が設けられ
ており、前記内側から軽量排除物は前記米国特許第４，
６３４，５２１号に記載されたような態様で排出され
る。

【００２０】図２は突起１０なる部材を設けたロータ７
の表面の一断片を例示している。前記突起１０は正面表
面形状及びその方向に依存した他の力の効果に加えて、
常にフィルタ表面に向けられた圧力を誘起せしめるの
で、パルプ処理効果を常に高めるとともに、許容可能な
繊維状物質及び液体がフィルタ中を圧送され、幾分粗く
厚味の増した物質の領域がフィルタの表面上に形成され
る効果をも誘起する。前述の突起１０の前方表面１２は
実質的にロータ７の表面と垂直をなしている。前記前方
表面１２はもちろん一方向又は他方向に傾斜させること
も可能である。突起１０は又ロータ７の表面に平行な部
分１３並びにロータ７の表面に対して降下する傾斜表面
１４を備えても良く、該表面１４は又必要乃至所望とあ
らば曲線状又は波形状とすることも出来る。濾過作用を
強化する前述の圧力ストロークは突起１０のちょうど前
方表面１２において又はそのわずかに前方において生ず
る一方、他方においては突起１０の追従端において傾斜
表面１４上に減圧領域が形成されることも必要である。
前記領域はかくすれば前記粗く、厚味の増加した物質が
フィルタ６の直近部分から引き出される。前記減圧効果
によれば又軽量排除物は突起１０の後方表面又はもし突
起の周縁方向長さが短かく、ロータ７の表面に向けて降
下する傾斜部分１４が無い場合には突起１０の裏部分に
堆積する。開口１５をロータ７の表面上に配設すればス
クリーンの入口側により高い圧力が作用するので軽量排
除物は予めロータの中央部分からロータの内側へと排出
される。もしも軽量物質が表面１４に堆積し易いと判断
されるならば、傾斜表面１４に予め（破線で示す）開口
１５を設けることも出来る。スペース１６からの排除物
は米国特許第４，６３４，５２１号により既知の態様に
より排出される。

【００２１】図３はマッチ箱のような、すなわち長方形
の形状を備えた突起１０を例示しており、該突起はスク
リーン表面６は強固な圧力ストロークにさらし、後尾側
に高度の減圧力を誘起せしめる。軽量排除物に対する排
除開口１５はこの場合軽量排除物をロータ７の内側に導
くために突起１０の後尾側に配置される。排出開口１５
の寸法は濾過すべき各パルプ内の軽量排除物の推定量に
従って、各応用分野において予め算定しておくことが可
能である。また排出開口１５の寸法はロータ７の軸線方
向における前記開口１５の位置並びに軽量排除物が濾過
装置内においてどのように挙動しそうかによって変化さ
せることが出来る。

【００２２】図４ａ及び図４ｂは前記ＦＩ特許出願第８
９２３５６号に係る実施例に幾分以ている突起１０を例
示しており、該突起においてはロータ表面７に向けて大
きく降下している案内プレート１６が設けられている。
前記案内プレートはもちろん用途に応じて凹状、凸状又
は波形状にすることが出来る。さて、軽量排除物に対す
る排出開口１５は案内プレート１６の下に位置してお
り、同プレートに対してはもちろん減圧領域が発生す
る。前記領域においては、案内プレート１６と突起１０
の間のスペースがプレート１７によって取入れ側から、
すなわち最も普通にはロータ７の上側端部から閉じられ
ている時に最も低くなる。排出開口５の配置の仕方の別
法はもちろん図中破線で示すように案内プレート１６の
裏のロータ７表面上に配置する仕方である。

【００２３】叙上より理解されるように、本発明に係る
装置によれば、従来技術に係る装置及び方法の欠点が解
消されているばかりでなく、濾過装置の最大濾過能力、
特に軽量排除物の濾過能力を上昇させることが可能とな
っている。しかしながら、注意すべきは前述の説明は本
発明の最も顕著な実施例の幾つかのみに関しているが、
同実施例の説明は決して本発明の範囲を限定するもので
はなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限
定されるものという点である。かくして、本発明は軽量
物質が堆積し易いロータ表面上に設ける突起であって減
圧力領域を誘起せしめる突起のいかなる可能な形状をも
含んでいるものと理解されたい。かくして、全ての種類
の「こぶ」、リブ、ブレード等のロータ表面上に装着さ
れた部材は「突起」と称される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＦＩ特許出願第８９２３５６号の一実施例に係
る濾過機器に米国特許第４，６３４，５２１号に係る軽
量排除物のための排出導管と、本発明に係るロータ表面
上の開口とを添加したものの図式的例示図。

【図２】図１に係る突起並びに同突起とともに配設され
た、本発明に係る軽量排除物のための排出開口の概略的
側面図。

【図３】図１に係る装置のために開発された、本発明の
実施例の例示図。

【図４】図１に係る装置のために開発された、本発明の
別の実施例の例示図。

【符号の説明】

２外側ケーシング３取入れパルプ４受容物５より重い排除物１１より軽い排除物６フィルタ円筒７対向部材１５開口１０突起１２正面表面１３，１４表面１６案内プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維懸濁液の処理装置であって、外側ケ
ーシング（２）と、入口パルプのための導管（３）、受
容物のための導管（４）、より重い排除物（５）のため
の導管、より軽量の排除物（１１）のための導管と、互
いに作動する二つの手段装置にしてそれらの内の一方が
フイルタ円筒（６）で、他方が対向部材（７）であり、
それらの表面上には少なくとも一つの突起が設けられ、
しかもそれら手段装置（６，７）の少なくとも一つは回
転可能なる手段装置とを有する処理装置において、前記
突起（１０）の少なくとも一つには部材（６又は７）の
表面中を軽量排除物をガイドするための開口（１５）が
設けられていることを特徴とする処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の処理装置において、前
記部材が回転可能なロータ（７）であり、同ロータはそ
の内部のフイルタ円筒（６）の側上に設けられた少なく
とも一つの突起（１０）の排出側上におけるロータ表面
（７）中を通ってあけられた少なくとも一つの開口（１
５）を備えていることを特徴とする処理装置。
【請求項３】請求項２に記載の処理装置において、前
記突起（１０）は正面表面（１２）、前記フイルタ円筒
（６）に実質的に平行をなす表面（１３）と、ロータ
（７）の表面に向けて傾斜した表面（１４）とを有して
おり、前記開口（１５）は前記傾斜表面（１４）中に作
られていることを特徴とする処理装置。
【請求項４】請求項２に記載の処理装置において、前
記突起（１０）は正面表面（１２）、前記フイルタ円筒
（６）と実質的に平行をなす表面（１３）並びにロータ
（７）の表面に向けて傾斜した表面（１４）を有してお
り、前記開口（１５）は前記傾斜表面（１４）の直後に
おける流れの方向においてロータの表面中を作られてい
ることを特徴とする処理装置。
【請求項５】請求項２に記載の処理装置において、ロ
ータ（７）の表面に向けて傾斜した案内プレート（１
６）が突起（１０）の背後における流れ方向内に装着さ
れており、開口（１５）が前記傾斜案内プレート（１
６）の下部においてロータ（７）の表面中に作られてい
ることを特徴とする処理装置。
【請求項６】請求項３、４又は５に記載の処理装置に
おいて、前記傾斜表面（１４，１６）は平面状、曲面状
又は波形状であることを特徴とする処理装置。
【請求項７】請求項５に記載の処理装置において、前
記突起（１０）、ロータ（７）の表面及び案内プレート
（１６）によって画成されるスペースは一方の側がプレ
ート（１７）によって閉じられていることを特徴とする
処理装置。