JPH055958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は比較的高い濃度の製紙原料のパルプ
化装置に関し、とくにタブ（処理槽）中において
紙料を循環させるのに翼付ロータが用いられる紙
料パルプ化装置に関するものである。 紙料パルプ化装置は典型的には、底壁を有する
タブ槽及びそこから上方に延びた円筒状側壁、タ
ブ中において回転するよう底壁中央に取付けられ
た翼付ロータ、及びパルプ化された紙料を取除く
ための手段を提供するため、底壁又はその近傍に
配置されたスクリーン又は弁手段、を含んでい
る。ロータ翼は、タブの底壁の近傍で紙料に接触
してそれをロータから側壁に向けて半径方向外方
に押し出し、その紙料を上方に指向するよう、形
状及び寸法が決められた先導面を含んでいる。上
昇する紙料はタブの中央部に向つて流れ、次に回
転する翼に向つて下降する。従つて、パルプ化処
理中において、紙料は一般に円形パターンを描い
て流れ、かつ紙料寸法の小型化は、それだけによ
るものではないとしても、大部分のこの流動パタ
ーンによつて生じる紙料粒子間の高い剪断力によ
るものである。 現在使用されているこの構造の多くのパルプ化
装置は、比較的低い濃度、典型的には４〜７％の
範囲の固体含有率を有する製紙用紙料への適用に
限定されている。仮りに紙料の濃度が約７％より
明らかに上昇したとすると、紙料はその粘性密度
により、ロータの回転翼間に簡単には流下しなく
なる。翼は最初の一定量のパルプを外方に変位さ
せるがしかしその際キヤビテーシヨンが生じる、
何故なら、変位したパルプに置換わるような流下
するパルプが存在しないからである。 約10％の濃度を有する紙料に対してパルプ化処
理を施すため、特殊なロータが開発されている。
例えば、1982年８月12日に出願されかつ共通に譲
渡されたブラツクリー他による米国特許第407371
号においては、垂直を向きかつ軸方向に整合され
た給送スクリユーを備えたロータを有する高濃度
パルプ化装置が開示されている。そのロータは、
円板の円周に沿つて配置された半月状を呈する円
周状に延びた部材の形の翼を含んでいる。給送ス
クリユーは板の中央に取付けられ、かつロータ翼
から間隔をへだてて配置された基体を有する円筒
状体、及び本体に沿つて延びかつ翼を支える円板
上において矩形の端部で終つている螺旋スクリユ
ー段、を含んでいる。 給送スクリユーは12〜13％の濃度を有する紙料
を含むタブ中で回転する際、紙料をロータ翼の区
域に向つて下降案内し、次にそれをタブの壁に向
けて外方に押し出す。より高い濃度を有する紙料
はタブの壁を登る。そしてこのパルプをタブの中
心に向けて下向きにするためバツフアが用いられ
ている。 高濃度パルプ化装置の大きな利点は良く認識さ
れている。例えば、紙料の密度は、約７％の濃度
を有する紙料に対するよりも、約14％の濃度を有
するパルプ紙料の方が大巾に高いため、高濃度パ
ルプ化工程中に生じる剪断応力はかなり大きく、
そのため高濃度紙料のパルプ化工程に要する時間
は、同じパルプ化タブにおける同量のパルプ、紙
料のパルプ化に要する時間と等しいか又はそれよ
り短くさえなる。 しかしながら、以上で説明したタイプの高濃度
パルプ化装置にはしばしば本質的な欠点が存在し
ている。例えば、給送スクリユーの螺旋ねじ列は
ロータの基体上で終つていてロータの翼から離れ
ているので、高濃度紙料が螺条列の終縁部の下側
とその直下のロータ基体の部分間に集まつてくさ
び状になる。別の欠点は、螺条列の矩形の後部か
ら翼の作用面まで紙料の案内する手段が存在して
おらず、そのため翼の作用面を囲む真空区域が生
じるということである。 従つて、キヤビテーシヨンの可能性を最小にす
るロータを有する高濃度パルプ化装置の必要性が
存在している。また、ロータが高濃度の紙料を螺
条列とロータ翼の間でくさび状にすること無くロ
ータの中央に隣接した位置から翼の作用面まで円
滑かつ中断しない通路に沿つて案内するための手
段をもつた高濃度パルプ化装置の必要性も存在し
ている。 本発明は、比較的高い濃度の紙料、即ち約10〜
25％の固体含有率を有する紙料を、最小の時間で
パルプ化するため、紙粒子間に高い剪断力が生じ
るよう必要な還流パターンを作ることができる方
法で、パルプ化可能な製紙用紙料をパルプ化する
装置を提供するものである。本発明の別の利点
は、キヤビテーシヨン及び紙料がロータに付着し
て翼へ向う紙料の外下方への流動を妨害するおそ
れを最小にするよう設計されたロータを含んでい
るということである。 本発明の一実施例によれば、高濃度の製紙用紙
料をパルプ化するのに用いるのにとくに適したロ
ータは、垂直に延びた駆動シヤフトに取付けられ
るロータ本体、ロータから外方に突出した翼、及
びロータ本体の中央に取付けられかつそこから上
方に突出した給送スクリユーによつて特徴付けら
れている。給送スクリユーはその長手方向に沿つ
て延びた螺条列を有する円錐体を有している。ロ
ータが製紙用紙料を充填したタブ中で回転する
と、円錐体及び列体は協働して紙料を翼に向けて
下外方に案内する。給送スクリユーの回転によつ
て生じるパルプの外下方への移動により、パルプ
を翼面に向けて直接流動させて、かつ給送スクリ
ユーと翼間に紙料が集積する可能性が少くしてい
る。更に、この流路により紙料は下方に流れ、そ
のため各々の翼全面がその設計に応じた最大のポ
ンプ機能を発揮することができる。 好ましい実施例において、給送スクリユーの円
錐体は、その周縁部がロータ翼の根元に隣接する
ような寸法の基部を含んでいる。螺条列の後端部
は翼の作用面に融合して、それと共に一つの連続
面を形成する。別の実施例においては、給送スク
リユー列が巾方向に傾斜しかつ翼の根部に隣接し
た基部の周縁部のところで終つている後縁を含ん
でいる。このように、給送スクリユーとロータを
組合せることによつて、給送スクリユーの上端部
からロータ翼の外端部まで延びた案内面が形成さ
れ、紙料はそれに沿つて移動するようになつてい
る。 本発明は、好ましくは底壁とそこから上方に突
出した円筒状側壁を有するタブを含んでおり、か
つロータ本体は垂直軸で回転するよう底壁に対
し、その中央部が取付けられている。 給送スクリユーの寸法は、ロータ本体に取付け
られた時、そのパルプ化タブの底壁上の高さがタ
ブ中の紙料の意図する高さにほヾ等しくなるよう
決められている。好ましい実施例のロータは、回
転した時、タブ中の紙料を上述の円形パターン状
に流動させて、タブの中心における紙料のレベル
を側壁のところの紙料のレベルより下になるよう
にして、それによつて給送スクリユーの先端をろ
出するようにしている。給送スクリユー及び紙料
がこの状態にある時、給送スクリユーは翼の近傍
にある空気を迷がす手段を提供し、このようにし
てキヤビテーシヨンの発生を更に減らしている。 本発明の構造の、従来の高濃度パルプ化装置に
対する別の利点は、本発明では従来は低濃度パル
プ化処理においてのみ機能し得る従来のロータを
利用できるという点である。給送スクリユーの寸
法を以下のようにする。即ち、螺条列の基部及び
後縁部の周縁が実質的に翼面と接触するような寸
法とすることによつて、給送スクリユーは、米国
特許第3889885号で開示されているように、従来
のロータに再取付することができる。しかしなが
ら、高濃度製紙用紙料の性質から、かならずしも
限定されるという訳ではないが、３〜６枚の翼を
有するロータを用いることが好ましい。何故な
ら、６枚より多い翼を有するロータの翼間に存在
する比較的狭い空隙間において高濃度パルプを流
動させることは困難であるからである。 ３枚又は４枚よりも多い翼を有するロータにお
いては、紙料がそのロータの周縁に沿つて比較的
バランスのとれたパターンで外下方に押されるよ
うに、複数の段を有する給送スクリユーを用いる
ことがまた望ましい。 従つて、本発明の目的はキヤビテーシヨンの可
能性を最低にする、高濃度の製紙用紙料をパルプ
化するための装置、紙料がパルプ化タブの上部か
ら翼の外端部に移動する連続した通路を提供する
装置すなわち低濃度システムを変更することによ
つて造ることができる高濃度紙料をパルプ化する
ための装置、を提供することである。 このため、本発明は底壁および該底壁から上向
きに延設された円筒状の側壁を備え多孔のベツト
板を有してなるタブと、前記底壁の中心で垂直軸
線上を回転し低濃度紙料に対し作用するロータ本
体と、該ロータ本体の根元に取付けられ該ロータ
本体からほぼ半径方向外向きに延設されており前
記多孔のベツト板との連携で紙料に機械的離解作
用を及ぼすとともに10％ないし25％の比較的高濃
度の紙料をパルプ化せしめるための複数の翼と、
該翼に対しパルプを下方外向きに案内するための
給送スクリユーであつて前記ロータ本体の中央部
に上向きに延設された円錐体および該円錐体に沿
つて延在せしめた螺条段を有してなる前記給送ス
クリユーと、によつて構成し、前記給送スクリユ
ーの基部は前記根元に隣接した外周縁と前記翼の
前記根元に隣接した前記螺条段の下方端とを合致
せしめてなる紙料パルプ化装置を特色とするもの
である。 本発明の他の目的及び利点は、以下の
説明、添付図面及び付記する特許請求の範囲から
明らかとなろう。本発明により容易に理解するこ
とができるよう、次に図面を参照して説明を行う
こととする。 第１図に示すパルプ化装置は、円筒状の上壁１
２及円錐台形部分１６によつて囲まれた平らな中
心部分１４から成る底壁を含んでいる。第２図に
示すように、この中心部分１４はパルプ化処理が
終つた後に、パルプ化された紙料をタブ１０から
排出するための多孔または小孔付ベツト板１８を
含んでいる。タブ１０は、モータ１４によつて直
接駆動される駆動歯車装置２２上において、支柱
２０に取付けられている。円筒状の側壁１２は、
壁に対して上方に流れるパルプ紙料をタブ１０の
中心部に向つて外方に向けるための仕切又はバツ
フル２６を含んでいる。 全体を２８で示すロータは、小孔付ベツト板１
８の中心に取付けられ、かつモータ２４及び歯車
駆動装置２２によつて駆動される。ロータ２８は
カバー板３２及び翼リング３４を有するロータ本
体３４を含んでいる。翼リング３４は複数の翼３
６を支持しており、それぞれは増大する厚みを有
しかつポンプ翼３８として機能するようになつて
いる。ロータ２８は、既に説明したように、従来
から良く知られたタイプのものであつて、固体が
５％〜８％の濃度を有する紙料の離解を行うため
のパルプ化装置において一般に用いられているも
のである。この構造と小孔付ベツト板１８のロー
タの協働関係については、米国特許第3889885号
中においてより完全に説明されている。 しかしながら、本発明のロータ２８は、それが
全体を４０で示す給送スクリユーを含んでいる点
で、従来のロータと大きく異なつている。給送ス
クリユー４０は、ロータ本体３０と同心状でかつ
そこから上方に延びた円錐体４２を含んでいる。
ロータ２８は単一のユニツトとして、即ち給送ス
クリユー４０として鋳造されたものであつて、ロ
ータ本体３０は別々に製造されてその後一体に連
結されたものである。円錐体４２は丸い頂部４４
及びポンプ翼３８の根元４８に向つて突出した円
形状基部４６を含んでいる。 給送スクリユー４０は、円錐体４２の長手方向
に沿つてからみ合つたら旋状の螺条段５０，５２
を含んでいる。各々の螺条段５０，５２はリボン
状でかつ翼３８の根元４８に隣接した円錐体４２
の基部４６のところで終る後縁５４を含んでい
る。第１及び第２図に示す実施例においては、そ
の後縁５４は、その下側５６がポンプ翼３８の面
５８と一体となつてそれと共に連続した面を形成
するようにねじれている。 ポンプ装置の作動は第３図において最良に示さ
れている。操作に先立つて、タブ１０には好まし
くはその濃度が固体分12％〜25％である製紙用紙
料６０が充填される。タブ１０中の紙料のレベル
（高さ）は、中央部分１４上において給送スクリ
ユー４０の丸い頂部４４の高さにほヾ等しくなけ
ればならない。タブ１０が一度充填されると、ロ
ータ２８は第２及び第３図の矢印Ａによつて示す
ように、反時計方向に回転する。ロータ２８の回
転速度がその意図する作動速度に達すると、給送
スクリユー４０のら旋螺条段５０，５２は紙料を
ロータ本体３０に向つて下方に引張り、同時に紙
料は円錐体４２の増大する直径によつて内方に押
される。このようにして、紙料は第３図の矢印Ｂ
によつて示すように、増大する直径を有する下方
へ向う螺旋通路中に移動する。 円錐体４２の基部と螺条段の後縁５４は翼３８
の根元４８に隣接して配置されているため、紙料
６０はポンプ翼３８の面５８に向つて直接案内さ
れる。円錐体４２及び螺条段５０，５２の協働に
よつて紙料６０に対して与えられる外下方への移
動により、紙料は翼３６及び３８の間に配置され
それによつてそれが翼面５８の全面に接触するよ
うになる。従つて、翼３８の効率は増大する。何
故ならば、殆ど全体の翼面５８がパルプ６０に接
触するからである。 一度パルプが翼３８に接触すると、パルプは円
錐台形部分１６に向つてほヾ放射状に外方に押し
出され、かつ続いて壁１２に対してタブ１０の頂
部に向つて押し出される。上昇するパルプはバツ
フア２６に当たり、バツフアはパルプをタブの中
心に向つて内下方に指向し、そのタブの中心にお
いてパルプは再び給送スクリユー４０によつて回
転体３０の下方に指向される。紙料６０の濃度が
高いため、タブ１０の周縁部において上昇する紙
料の深さは、中心部のタブのそれより深い。従つ
て、動作中丸い頂部４４は露出されかつ給送スク
リユーはロータ本体３０の近傍から空気を逃すた
めのチヤンネル又は導管となり、それによつてキ
ヤビテーシヨンの可能性を更に減らすことができ
る。この装置では、タブ中の紙料の深さが頂部４
４の高さを越えることがあり、その場合において
は、給送スクリユー４０は空気を紙料の上方のレ
ベルにまで送つて、その空気がのこりの紙料から
大気中に逃るように操作可能である。 第１，２及び３図に示す実施例においては、円
錐体４２、螺条段５０，５２及び翼面５８が組合
わさつて実質的に連続した通路を構成し、それに
よつて紙料を、給送ねじ４０の頂部からロータ翼
面５８の外端部まで確実に案内することができ
る。螺条段の後縁５４が翼面５８と混然一体化す
ることにより、パルプを集積するか又は真空部を
生じるポケツト又は空隙が存在せず、そのため発
生するパルプ流は、螺条段が翼の根元４８と連続
していない給送スクリユーを有する従来のロータ
よりも大巾に円滑となる。 本発明の利点の一つは、最低の費用によつて既
存の低濃度パルプ化装置を変換して、本発明の極
めて高い効率を有する高濃度パルプ化操作を行わ
せることができるということである。例えば、第
４図に示すロータ２８Ａは、ロータ本体３０Ａを
含み、その場合給送スクリユー４０Ａは円錐体４
２Ａの円周状基部４６Ａから外方に突出したボル
ト付フランジ６２によつて、カバー板３２Ａに取
付けられている。ロータ２８Ａは基部４６Ａの周
縁部がポンプ翼３８の翼の根元４８Ａと連続して
いないという点で、第１〜３図に示したロータ２
８と異なつている。更に、ねじ段５０Ａ，５０Ａ
の後縁５４Ａは翼の根元４８Ａと連続しておら
ず、その後縁５４Ａは、それが円錐体４２Ａの基
部６２Ａのところに位置する点６４で終るまで、
その幅方向に傾斜している。 給送スクリユー４０Ａは、その後縁５４Ａを既
存のロータ２８Ａの翼面５８Ａと混然一体化する
ことが製作上容易でないため、後縁の巾を点６４
のところまで傾けていつて、パルプ紙料が後縁及
びカバー板３２Ａ又はロータ本体３０Ａの他の部
分との間で空隙中にくさび止めされるおそれを減
すようにすることが望ましい。円錐体４２Ａ及び
螺上段５０Ａ，５２Ａが翼の根元４８と連続して
いないという事実にも拘わらず、給送スクリユー
４０Ａは、タブ中のパルプ紙料に対して依然とし
て外下方向きの運動を与え、それを翼３８Ａの面
５８Ａに指向する。この運動によつて、パルプ紙
料がロータ本体３０Ａの中心部に集積してポンプ
翼３８Ａに向つて流れなくなるおそれを最少にし
ている。 本発明の別の実施例が第６図に示されており、
こゝでは、ロータ２８Ｂは各々がポンプ面５８Ｂ
を含む４枚の翼３８Ｂを有するロータ本体３０Ｂ
を含んでいる。翼３８Ｂは、全体が円錐台状の翼
リング３４Ｂに取付けられている。この種のロー
タ本体３０Ｂは、パルプ紙料の濃度が固体分５％
〜８％である場合のパルプ化処理において用いら
れている。 給送スクリユー４０Ｂはロータ本体３０Ｂの中
心部に取付けられており、かつ円錐体４２Ｂの囲
りにからみ付きかつ翼の根元４８Ｂの直近で終つ
ている螺条段５０Ｂ，５２Ｂを含んでいる。ねじ
段５０Ｂ，５２Ｂの各々の後縁５４Ｂは第４図に
示す実施例のそれと同様に、その巾方向に傾斜が
ありかつ円錐体４２Ｂの基部４６Ｂ上の点６４Ｂ
のところで終つている。 基部４６Ｂ及び点６４Ｂは翼の根元４８Ｂの直
近に配置されているため、後縁５４Ｂの外縁６６
がポンプ面５８Ｂの上縁６８と組合わさつてそれ
と共に連続縁を形成している。こゝで再び、螺条
段５０Ｂ，５２Ｂの後縁５４Ｂはポンプ面５８Ｂ
と一体化していないが、円錐体４２Ｂの基部４６
Ｂ及び後縁が組合わさつて、紙料用の連続した通
路を形成し、それによつて紙料を翼３６のポンプ
面５８Ｂに対して直接案内するようになつてい
る。 こゝで説明を行つた形態を有する装置は本発明
の好ましい実施例を構成するものではあるが、本
発明はこの装置のその形態そのものを限定するも
のでなく、かつ付記する特許請求の範囲で規定す
る本発明の範囲を逸脱することなくそれを変更す
ることが可能であるということを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はロータを示すため、タブを切断した状
態における本発明の好ましい実施例のパルプ化装
置の斜視図、第２図は第１図のロータの細部を示
す図、第３図はパルプ化処理中におけるパルプ紙
料の流動パターンを示す、第１図のタブを断面で
示した側面図、第４図は本発明のロータの別の実
施例を示す図、第５図は本発明のロータの更に別
の実施例を示す図、 図中符号、１０……タブ、１２……側壁、１
４，１６……底壁、１８……ベツト板、３０……
ロータ本体、３６，３８……翼、４０……給送ス
クリユー、４２……円錐体、４６……基部、４８
……根元、５０，５２……螺条段、６０……紙
料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 底壁１４，１６および該底壁から上向きに延
   設された円筒状の側壁１２を備え多孔のベツト板
   １８を有してなるタブ１０と、前記底壁の中心で
   垂直軸線上を回転し低濃度紙料に対し作用するロ
   ータ本体３０と、該ロータ本体の根元に取付けら
   れ該ロータ本体からほぼ半径方向外向きに延設さ
   れており前記多孔のベツト板１８との連携で紙料
   に機械的離解作用を及ぼすとともに10％ないし25
   ％の比較的高濃度の紙料をパルプ化せしめるため
   の複数の翼３６，３８と、該翼に対しパルプを下
   方外向きに案内するための給送スクリユーであつ
   て前記ロータ本体３０の中央部に上向きに延設さ
   れた円錐体４２および該円錐体４２に沿つて延在
   せしめた螺条段５０，５２を有してなる前記給送
   スクリユー４０と、によつて構成し、この場合、
   前記給送スクリユー４０の円錐体４２が基部４６
   を有し、該基部４６の外周縁を前記翼３６，３８
   の根元４８に隣接して配置させるとともに前記螺
   条段５０，５２の下方端部を前記翼３６，３８の
   根元４８で終端させてなることを特徴とする紙料
   パルプ化装置。