JPH0742674B2 - 効率の向上した、パルプ・スクリーニング用のスクリーン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、パルプ・スクリーニング装置に関するもので
あり、とりわけ、バスケット構造によって、既存の設計
に比べて高いレベルの効率が得られる、圧力スクリーン
に用いるための、効率の向上したスクリーン・バスケッ
トに関するものである。

背景技術 製紙プロセスにおいて、紙になるパルプ・スラリの調製
時に、スラリ状のパルプ繊維中における許容できない成
分から許容可能な製紙繊維を分離するために、スクリー
ンが用いられる。一般的な木材パルプ・スクリーンの場
合、スラリ状のパルプが、平滑にすることもできるし、
あるいは、スクリーニングの有効面積を増すため、スク
リーンを通って流れる原料に面した起伏のある表面にす
ることも可能な、多孔性の円筒状スクリーン・プレート
またはバスケットを通って流れる。スクリーニング性能
を最適にするための、さまざまなホール、スロット、ま
たは、スロットとホールの組み合わせの利用が、周知の
ところである。

許容可能なパルスがスクリーン・プレートを通るのを助
け、また、栓塞を減少させるため、例えば、スクリーン
・プレートに水中翼の形状を備えた部材を通すことによ
って、スラリ中に脈動を発生させる。また、スクリーン
・ロータに取り付けられたずんぐりした乱流発生部材を
利用して、スクリーン表面近くの原料を撹拌し、スクリ
ーニング効率を改善する方法も知られている。こうした
ロータは、一般に、濃度が１パーセント〜２パーセント
のパルプに対して、有効にスクリーニングを施す働きを
するが、濃度が高くなると、有効に働かなくなる。米国
特許第4,855,038号には、乱流と脈動の両方を発生し、
濃度が３パーセント〜４パーセント以上であっても、有
効に働くことが明らかになった、パルプ・スクリーン・
ロータが開示されている。多くの用途では、プロセス上
の理由から、中濃度と呼ばれる、さらに高い濃度が望ま
しい。

一般に、ロータを包囲するバスケット形状の部材であ
る、スクリーン・プレートに、加圧下のスクリーンが受
ける圧力に耐えるのに十分な、また、スクリーニング面
積の拡大によって、スクリーニング能力を増すのに十分
な強度を与えるため、所望の表面をなすように機械加工
された、厚い壁面状のスクリーンを設けるのが、全ての
圧力パルプ・スクリーンにおいて容認されている実施法
である。こうした機械加工は、時間を浪費する、高価な
ロセスである。少なくとも、部分的には、工作機械自体
によって課される、加工プロセスにおける製造上の制限
のため、スクリーン・プレートの流入物を受け入れる全
有効開放面積が制限され、スクリーン・プレートの最終
形状は、機械加工の限界と所望の最適スクリーニング形
状との間における妥協の産物であった。

機械加工されるスクリーン・プレートは、単一の一体部
品であるため、わずかな面積の摩耗または損傷であって
も、スクリーニング表面、取り付け表面、及び、支持部
材を含む、スクリーン・プレート全体の取り替えが必要
になった。早期に摩耗または損傷が生じると、こうした
スクリーンの運用費は、大幅に増大することになる。

同時係属出願第WO89/12137号には、比較的薄いシート状
の材料を所望の形状または外形に形成した、モジュール
・スクリーン・バスケットが開示されている。機械加工
を不要にする、スクリーン・プレートを成形するため
の、打ち抜き加工、プレス加工、及び、曲げ加工技法が
教示されている。シート状材料における波形の成形時、
成形前、または、成形後に、ホールまたはスロットを形
成するように教示されており、レーザ・ビームによる切
削削及び押し抜きといった形成技法が示唆されている。
開口部を形成するための簡単で、費用効率の良い方法と
して、成形プロセスの一部に押し抜き型を利用するよう
示唆されている。モジュール・バスケットは、区濃度の
スクリーニングを含む圧力スクリーニング用途に十分な
強度を備えている。

同時係属出願第WO89/12137号には、多種多様な波形形
状、スロット、ホールの組み合わせ及び他の特徴の利用
が可能であることが示唆されている。同時係属出願WO89
/12137号によって、波形表面とスロットまたはホール開
口部の両方の成形をより正確に制御することが可能にな
る。今では、明らかになっているように、バスケットの
物理的特性に関して、さまざまなパラメータに従う場
合、バスケットの動作効率が高まり、濃度が高くなった
としても、最適なスクリーン性能が得られることにな
る。

発明の目的 従って、本発明の主たる目的の１つは、加圧スクリーニ
ング装置においてパルプにスクリーニングを施すため
の、効率が高められたスクリーン・プレートを提供する
ことにある。

本発明のもう１つの目的は、結果として最適なスクリー
ン性能が得られる、スクリーン・バスケットにおける物
理的特徴の設計パラメータを提供することにある。

本発明のさらにもう１つの目的は、中濃度のスラリに処
理を施す場合の、スクリーン性能を向上させるのに最適
なスクリーン・バスケットを提供することにある。

発明の開示 本発明によれば、以上の及びその他の目的は、薄いシー
ト状材料から作られた、波形に成形され、パルプを通過
させるためのスロットが設けられたスクリーン・バスケ
ットを提供することによって達成される。バスケットの
周囲に1cm当たり２つ以下の波形が形成され、ロータに
最も近い波形の内側隆起部の頂部中心に、流れに対して
＋90度の角度で、スロット開口部が設けられる。少なく
とも、３つの波形につき１つには、乱流バーが設けられ
ており、この乱流バーは、波形の上方にほんの0.475cm
ほど突き出している。

その他の目的及び利点については、以下の説明及び添付
の図面から明らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、スクリーニング効率を高めるため、本発明に従
って製造された、薄い壁面状材料から成るモジュール・
スクリーン・バスケットを利用したパルプ・スクリーン
構造を表す、一部を切り欠いた透視図である。

図２は、図１のラインII−IIにほぼ沿って描かれた拡大
部分断面図である。

図３は、結果としてスクリーン効率が向上することにな
る、本発明の設計パラメータに従って構成された、先行
図に示されたスクリーン・バスケットの一部に関する拡
大断面図である。

図４は、異なる波形度数のスクリーン・バスケットで実
施したテスト結果を示すグラフである。

図５は、スロット位置の異なるバスケットで実施された
テストの結果を示すグラフである。

図６、７、及び８は、それぞれ、スロット位置が、それ
ぞれ、０度、＋30度、及び＋45度のスクリーン・バスケ
ットを表している。

図９は、乱流バーの位置が異なるバスケットで実施され
たテストの結果を示すグラフである。

図10は、乱流バーの高さが異なるバスケットで実施され
たテストの結果を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態 次に、図面、特に、図１について詳細に言及すると、番
号８は、既に処理済みのパルプにスクリーニングを施し
て、結束繊維、樹皮、節、ゴミ、ガラス、プラスチック
等の異物を除去する、スクリーニング装置を表してい
る。スクリーン・プレート・アセンブリが、10で示され
ており、スクリーニング装置８に、スクリーニングを施
されるパルプ・スラリが該装置に入ることになる内部室
11と、スクリーニングを施されたパルプ・スラリが、ス
クリーン・プレート・アセンブリを通った後、該装置か
ら流出することになる外部室12を形成している。スクリ
ーン・プレート・アセンブリは、ボルト13bで固定され
た端板13aを含むハウジング13内に密閉されている。ハ
ウジングは、内部室11にパルプを受け入れるための、不
図示の入り口と、スクリーン・プレート・アセンブリ10
を通過して、内部室11から外部室12に到達するというわ
けにはいかなかった異物を該装置から流出させるため
の、内部室11から延びる、不図示の出口を備えている。
内部室11からスクリーン・プレート・アセンブリ10を通
って外部室12に流入した許容パルプは、許容出口14を通
って、スクリーン装置８から流出する。

スクリーン・プレート・アセンブリ10は、ハウジング13
内に固定されており、パルプ・スラリがスクリーン・プ
レートを通過するのを助け、また、栓塞の抑止を助ける
ため、円筒状のスクリーン・プレート・アセンブリ内に
は、ロータ18が、回転するように取り付けられている。
ロータは、図１に示すように、時計廻り方向に回転する
回転駆動シャフト19まわりを回転する。図示のロータ
は、単に適合するタイプを例示しただけのものであり、
もちろん、本発明は、各種のパルス、乱流、及び、パル
スを乱流の組み合わせを発生するロータに関するさまざ
まなタイプのスクリーン・プレート、とりわけ、中濃度
のスクリーニングに最適のスクリーン・プレートに利用
することが可能である。

スクリーン・プレート・アセンブリ10には、支持体がな
ければ、本質的にはたわみ性で、通常のスクリーン圧に
耐えられない円筒状のスクリーン・セクション16及び17
がふくまれている。従って、スクリーン・セクション
は、スクリーン装置８の加圧環境において用いるため、
剛性化または強化を必要とする。必要な支持及び強化
は、端部リング20及び20a、及び、中間支持リンダ21に
よって行われる。各リングには、図２に示すリング21の
溝23及び24によって表されるような溝を備えている。溝
23及び24は、円形であり、スクリーン・セクションをほ
ぼ円筒形状に保持するようになっている。溝23及び24
は、半径方向の寸法が成形されたスクリーン・プレート
の半径方向における厚さにほぼ等しい。

該スクリーン・プレートは、これまで知られている機械
加工されたスクリーン・プレートに比べて、比較的薄い
シート状の材料から形成されている。この薄い材料は、
原料に対するスクリーニング面積の量になるように、各
種形状または外形、一般的には波形に形成される。

アセンブリ時、各成形スクリーン・プレートは、端部リ
ング20及び20a、及び中間支持リング21の溝内に配置さ
れ、溝内にスクリーン・プレートを押し込むため、リン
グが引き寄せられる。このため、円周方向に互いに間隔
をあけて、軸方向に延びるロッド22を配置し、ロッドの
両端には、ネジとナット22aを設けて、ナットを締め付
けると、端部リングが互いに引き寄せられ、スクリーン
・プレートの両端が溝に押し込まれるようになってい
る。溝は、スロットが溝の底に向かって内側方向に細く
なるように、テーパ状にするのが望ましい。ロッドを締
め付けると、スクリーン・プレートが、テーパ状の溝に
しっかりと押し込まれ、スクリーン・プレートは、円周
方向の定位置にしっかり保持される。認識しておくべき
は、スクリーン・プレート・アセンブリは、長くも、短
くも、さまざまな長さしっかり保持される。認識してお
くべきは、スクリーン・プレート・アセンブリは、長く
も、短くも、さまざまな長さにしたり、あるいは、数を
増やすことさえ可能であり、隣接する各スクリーンの端
部間に、21のような強化用中間リングを追加して用いる
ことも可能であるという点である。

図２に示すホール25またはスロット26のようなスクリー
ン開口部が、薄いスクリーン材料を通って延び、内部室
11から外部室12への経路を形成している。本発明によっ
て、細長いスロット状の開口が用いられる。スロット26
のような細長い開口部の場合、厚さが約0.122cmの材料
を用いることが可能である。用いる成形技法によって、
他のシート厚を用いることも可能である点を認識された
い。

スクリーン・セクションの薄い材料には、スクリーンの
円周に延びる波形を備えた、全体として円筒状に形成さ
れたステンレス鋼または同様のシート材料が考えられ
る。単純な形態の場合、波形は、一連の直立したＵ字形
セクション27及び逆Ｕ字形セクション28の形をとること
ができる。すなわち、スクリーンは、基本的に、一連の
深い波形から構成される。許容可能な波形の高さは、約
1.143cmであることが分かった。波形の形成に適した装
置及及び方法は、同時係属出願第WO89/12137号において
知ることが可能である。

そこで教示されているように、形成される形状またはパ
ターンは、利用する成形ツールの形状を修正することに
よって変更可能であり、薄いシート状の材料は、所望の
パターンをなすように、容易に整形または形成すること
ができ、スロットは、成形プロセスに関連して利用され
る押し抜きまたは切り曲げ工具によって、または、レー
ザ・ビームによる切削によって、正確な位置に設けられ
る。スロットが形成されると、スロットの端部にコイニ
ングまたはプレストレスを利用して、亀裂が生じ、広が
るのを最小限に抑えることが可能であり、この結果、バ
スケットの摩耗寿命が延長されることになる。

成形された薄いシート状の材料によるモジュール・スク
リーン・バスケットは、開口部の位置を含めて、多種多
様なバスケット構造で利用することが可能である。スロ
ット位置、波形度数等に関する所定のパラメータ内にお
いて、とりわけ、中濃度のパルプ・スラリのスクリーニ
ングにおける、スクリーンの全動作効率の向上を実現す
ることができることがわかった。スクリーン性能は、こ
の設計パラメータに従えば、大幅に向上する。

薄い、シート状材料によって波形または波状起伏を形成
する場合、波形を互いに近接させて形成することもでき
るし、あるいは、比較的間隔を広くあけて形成すること
もできる。必要なものは、ただ、適正な成形ツールであ
る。しかし、バスケットの波形がバスケットの円周の1c
mについて３つ以上になると、スクリーンの処理能力が
低下することが明らかになった。従って、薄いシート状
の材料は、1cm当たり２つ以下の波形になるように、で
きれば、1cm当たり1.2の波形になるように成形するのが
望ましい。濃度が４パーセントのパルプに関して、米国
特許第4,855,038号のロータによって動作するバスケッ
トの場合、1cm当たり2.4の波形にすると、１日当たり約
120トンの処理能力が得られ、1cm当たり２つの波形にす
ると、１日当たり約185トンの処理能力が得られた。1cm
当たり1.2の波形にすると、１日当たり約275トンの処理
能力が得られた。これらのテスト結果が、図４のグラフ
に示されている。

1cm当たり1.2の波背形という望ましい波形度数を利用し
て、同じロータでさらにテストを行い、最適なスロット
位置が求められた。これらのテスト結果が、図５に表示
されている。これらのテストから、スロット開口部は、
バスケットの内側、すなわち、ロータに最も近い波形ま
たは隆起部に設けるのが望ましいという判定がなされ
た。図５のグラフにおいて、０度は、図６に示すよう
に、ロータに最も近い波形の上死点における位置を表
し、＋180度は、ロータから最も遠い溝又は波形の下死
点における位置を表している。０度すなわち上死点にお
いて、スクリーンの処理能力は、１日当たり約60トンで
あり、180度すなわ下死点において、スクリーンの処理
能力は、１日当たり約50トンであった。図７に示すよう
に、上死点の位置から30度下流の＋30度において、スク
リーンの処理能力は、１日当たり約180トンであった。
図８に示すように、上死点の位置から45度下流の＋45度
において、スクリーンの処理能力は、１日当たり約220
トンであった。従って、＋45度のスロット位置が望まし
く、最適範囲は、０度〜＋45度である。

さらに、乱流または摩耗バーを利用すると、スクリーン
の処理能力が増すことが分かった。図９には、４パーセ
ント・パルプのスクリーニング時における、望ましい乱
流バーの数を求めるために実施されたテストの結果が示
されている。乱流バーを利用しない場合、スクリーンの
処理能力は、１日当たり約210トンであった。９つに１
つの波形に、１つの乱流バーが設けられている場合、ス
クリーンの処理能力は、１日当たり約225トンであっ
た。５つに１つの波形に、１つの乱流バーが設けられて
いる場合、スクリーンの処理能力は、１日当たり約270
トンであった。３つに１つの波形に、１つの乱流バーが
設けられている場合、スクリーンの処理能力は、やは
り、１日当たり約270トンであった。

乱流バーの高さの効果についても、調査が行われ、図10
に、その結果がグラフの形で示されている。ロータ・バ
スケット間の間隔が約1.25cmのスクリーンにおいて、さ
らに、米国特許第4,855,038号のロータを用いたテスト
が行われた。中濃度のパルプが使用された。乱流バーの
高さが、それが配置される波形の深さに等しい場合、ス
クリーンの処理能力は、１日当たり約215トンであっ
た。波形の上方に0.318cmだけに亘って伸びるように乱
流バーを設ける場合、スクリーンの処理能力は、１日当
たり約250トンまで増大した。しかし、波形の上方に0.6
35cmだけに亘って伸びるように乱流バーを設ける場合、
スクリーンの処理能力は、１日当たり約120トンまで低
下した。

図３には、望ましいバスケット構成が示されている。バ
スケットには、ロータに最も近いロータ側面の頂上27、
及び最も離れた谷28を備えた、一連の波状起伏または波
形が含まれている。波形は、バスケットの円周の1cm当
たり２つ未満の度数で設けられている。乱流バー50は、
３つに１つの波形に設けられ、波形の上方にわずかに0.
475cmほどの距離52だけ突き出している。波形の上死点
から下流の方向に45度向けられた、スロット26が設けら
れている。

本書では、最適なスクリーン・バスケット構成につい
て、詳細な例示、解説を行った。ただし、認識しておく
べきは、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな
変更を加えることができるという点である。

フロントページの続き (72)発明者 パスコフスキー、フランク・ジェイ・ジュ ニア アメリカ合衆国、マサチューセッツ 01201、ピッツフィールド、クライデスデ イル ドライブ、107 (56)参考文献 国際公開89／12137（ＷＯ，Ａ)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクリーン・プレート（10）の一方の側の
   近くで動作するロータ（18）を備えた紙パルプ圧力スク
   リーニング装置（８）に用いられ、ほぼ均一な厚さの、
   比較的薄いシート状の材料から成形された円筒状のスク
   リーン・バスケットから成り、前記材料には、ロータに
   近い内側隆起部及び外側隆起部を形成する、スクリーン
   の円周方向における一連の波形を含む波状起伏の成形が
   施され、細長いスクリーン開口部（25,26）をなすスロ
   ットが形成されている、スクリーン・プレート（10）に
   おいて、 前記スロットが、前記バスケットにおいて軸方向に、か
   つ、前記ロータに最も近い内側隆起部についてのみ、頂
   部中心から下流の側だけに配置されることと、 前記波形が、バスケットの円周の1m当たり２つ以下の割
   合で設けられていることを特徴とする、 改良が施されたスクリーン・プレート（10）。
2. 【請求項２】前記波形が、バスケットの円周の1cm当た
   り1.2以下の割合で設けられていることを特徴とするも
   う１つの改良が施された、請求項１に記載のスクリーン
   ・プレート（10）。
3. 【請求項３】前記開口部（25,26）が、前記隆起部の頂
   部中心から前記隆起部の頂部中心の下流に約45度の間の
   領域に形成されることを特徴とする改良が施された、請
   求項１に記載の紙パルプ圧力スクリーニング装置（８）
   に用いられるスクリーン・プレート（10）。
4. 【請求項４】前記開口部（25,26）が、前記隆起部の頂
   部中心から下流方向に約45度の位置に形成されることを
   特徴とする改良が施された、請求項１に記載の、紙パル
   プ圧力スクリーニング装置（８）に用いられるスクリー
   ン・プレート（10）。
5. 【請求項５】少なくとも約５つに１つの波形に、乱流バ
   ー（50）が設けられることを特徴とする改良が施され
   た、請求項１に記載の紙パルプ圧力スクリーニング装置
   （８）に用いられるスクリーン・プレート（10）。
6. 【請求項６】前記乱流バー（50）が、波形の隣接する頂
   上の上方に約0.635cm以下の寸法だけに亘って伸びてい
   ることを特徴とする改良が施された、請求項５に記載の
   圧力パルプ・スクリーニング装置（８）。
7. 【請求項７】前記乱流バー（50）が、波形の隣接する頂
   上の上方に約0.318cm以下の寸法だけに亘って伸びてい
   ることを特徴とする改良が施された、請求項５に記載の
   圧力パルプ・スクリーニング装置（８）。
8. 【請求項８】前記開口部（25,26）が、前記隆起部の頂
   部中心から下流方向に約45度の位置に形成されることを
   特徴とする改良が施された、請求項７に記載の、紙パル
   プ圧力スクリーニング装置（８）に用いられるスクリー
   ン・プレート（10）。
9. 【請求項９】前記波形が、バスケットの円周の1cm当た
   り1.2以下の割合で設けられていることを特徴とするも
   う１つの改良が施された、請求項８に記載のスクリーン
   ・プレート（10）。