JPH08500636A

JPH08500636A - パルプ懸濁液を選別する装置と方法

Info

Publication number: JPH08500636A
Application number: JP5519922A
Authority: JP
Inventors: オロフメイナンデル，ポウル
Original assignee: ポムテクノロジーオイエービー
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1996-01-23
Also published as: FI922282A; AU4071193A; EP0643785A1; FI90358C; FI922282A0; WO1993023610A1; FI90358B

Abstract

(57)【要約】本発明は繊維懸濁液を選別する遠心分離機および方法に関する。前記遠心分離機（１０）はハウジング（１２）の内側に同軸でロータ（２４）を備えている。前記ロータ（２４）のマントルは溝穴（２６，３０）を具備し、これら溝穴（２６，３０）を通じて前記懸濁液の一部を、前記ロータの内側の空間（２５）から前記ロータの外側の空間（２８）へ、および前記ロータの外側の前記空間（２８）から前記ロータの内側の前記空間（２５）へ送ることができる。前記ハウジング（１２）は希釈水を懸濁液中に導入する手段（３２）を備えている。本発明の分離機は抄紙機の短循環中で洗浄機として使用するのに特に好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】パルプ懸濁液を選別する装置と方法本発明は、比較的軽い方の画分と比較的重い方の画分（fraction）を遠心分離によって分離することによって繊維懸濁液を選別する方法と装置に関する。詳しくは本発明は抄紙機のウェットエンド短循環（ wet end short circuIation）における製紙紙料を洗浄する前記方法と装置の使用に関する。本発明によれば、パルプおよび紙の産業界で広く用いられている洗浄機（cleaner）の機能が最適化されかつ一層効率的になり、その結果単一の洗浄段階で紙料を洗浄しなから、繊維の損失が小さく保持されかつ洗浄効率が高く保持される。従来技術で知られている洗浄機は通常円錐形の容器であり、その大きい方の末端に洗浄すべき材料か接線方向に供給されている。そして重い方の画分は前記容器の細い方の末端から取り出されかつ軽い方の画分は前記容器の大きい部分から中心の方に取り出される。このような洗浄機では、洗浄すべき材料は二つの画分に分離することができるか、または換言すれば重い粒子は懸濁液から取り出して排棄することができまた軽い粒子（例えばプラスチック）も取り出すことかできる。いずれの場合も洗浄されたパルプ懸濁液は別の出口から得ることができる。時には、より多くの画分を同時に分離するために多くの出口を設置することもあるが、その場合洗浄効率は最高ではない。したがって従来の洗浄機の問題点である所望の画分の分離効率と清浄度は解決されないままになっている。洗浄機は、処理される材料から基本的にすべての重い破片を除去するが、この場合、比較的大量の容認できる材料も失われるように作られていることは明らかである。そして軽い破片を除くときにも類似の問題がみられる。したがって例えばパルプと紙の産業界で見られる解決策は、所望の洗浄度を得るため、多段遠心分離洗浄法を用い、第一洗浄段階の受容液（accept）と排棄液（reject）をさらに多段階で処理する方法である。製紙工場の洗浄装置は、結局、各段階毎に数十台もの洗浄機で構成された巨大な洗浄機群を用い、そのため必要な場所は非常に大きい。その上、すでに知られているように、これらの洗浄機は、サンド（sand）および他の重い物質が洗浄機の表面にそって速く移動し高い慣性力をもたらすため摩耗を受け易くなり、その結果莫大な数の洗浄機が損傷を受けることが増大して全洗浄プラントの保守が必要になる。とりわけ、F. J. Saint - Amandは上記の問題を解決しようと試み、彼の米国特許第４４４３３３１号で、遠心分離洗浄機を開示している。この洗浄機は基本的に円筒形の回転チャンバーで構成され、そのチャンバー内で軽い画分はチャンバーの中心に生成する真空領域に移動しそして重い画分は前記回転チャンバーのマントルに向かって移動する。軽い画分は、分離機の中心から、その入口末端でまたは入口末端に対し反対側の出口末端から取り出され、そしてマントルに集まる重い画分はチャンバーの周辺から取り出される。その装置の特定の実施態様によれば、別の液体を装置のマントルにそって供給し、その液体がマントルに集まる懸濁液を希釈して重い方の画分から軽い方の成分を洗い出す。またF. J. Saint - Amandは彼の国際特許願公開第Ｗ０９０／０２８３９号で改良された装置を開示している。その装置では、二つの円錐形部分で構成されている回転体が、その装置の機能を改善する目的で回転容器の中心に設置されており、軽い排棄液のディスチャージ（discharge）として作動する。この実施態様で発明者は、希釈・洗浄液をマントルに導入することは示唆していなかった。希釈液を供給するのは、繊維の損失を減らすためにすでに分離されている重い排棄液から繊維を洗い出すことだけが目的であると示唆している。上記の両方の解決法の場合、遠心洗浄機の円筒形マントルが高速で回転し、そのため、その固定供給パイプと出口パイプに対する接合部は、技術的に不便で摩耗し易いので解決策が必要であり、このことは、それ自体この装置の成功していないことに影響していることは明らかである。伝統的な抄紙機のウェットエンドには、莫大な容積の循環バックウォーター（back water）と、二次の洗浄とスクリーニングの段階に用いる多くのフィードバックループ（feed back Ioop）が付随している。本発明の発明者の同時継続特許願第ＦＩ９２２２８５号には、伝統的な抄紙機の短循環の莫大な容積の水とフィードバックを除く方法を提供することによって、可制御性と清浄度について起こっている問題を解決する方法を開示している。本発明の目的は、従来技術の不便さを回避しおよび技術的に優れた機能を有し分離効率と選別性に優れた装置を提供することである。また本発明の目的はパルプおよび紙の産業界で用いられている洗浄系の機能を改善することであり、すなわち従来多重連続洗浄機を使用しているのに代わって、洗浄が単一の装置で効率的に行われ、その結果懸濁液は一つの洗浄機に迅速に送られ、エネルギーが節約されかつ洗浄工程において繰返し行われる重い方の画分の洗浄がまとめて実施できる。本発明の最も好ましい実施態様では、受容できる繊維は、すでに分離された重い画分とすでに分離された軽い画分から連続的に分離され、中間画分で構成された受容液流に移される。本発明はペーパーウエブ抄造工程の短循環で用いることが特に好ましく、その場合、この工程は制御された紙料の希釈と迅速な再循環によって本質的に改善することができる。本発明の特徴は本願の特許請求の範囲に定義されており、以下の説明と添付図面から明らかになるであろう。したがって本発明の目的は繊維懸濁液を選別するのに用いる遠心分離機であり、その分離機は、基本的に円筒形のハウジングからなり、そのハウジングの一方の末端には洗浄すべき繊維懸濁液の供給入口が配置されそして該ハウジングの反対側の末端には軽い方の画分と重い方の画分の出口がある。本発明の装置の特徴は次のとおりである。すなわち前記円筒形ハウジングの内側に、前記繊維懸濁液もしくはその基本的な部分を受け入れる同軸の中空回転ロータが配置され；前記ロータのマンテル（mantel）か溝穴もしくは開口を具備し、それらを通じて前記懸濁液の一部が、前記ロータマントル（mantle）の内側の空間から外側の空間におよび前記ロータの前記外側の空間から前記内側の空間に送られ；ならびに前記分離機か、希釈・洗浄媒体を前記懸濁液中に導入して前記軽い方の画分と前記重い方の画分の分離効率を改善する手段を備えていることである。特に好ましい実施態様では、前記の希釈・洗浄媒体は、前記ハウジングのマントルの近くの多くの場所で供給される。本発明の好ましい実施態様では、一つの管が前記ロータの中心に同軸で配置され、軽い画分を分離する選別チャネルとして作動している。遠心分離機で繊維懸濁液を選別する本発明の方法では、前記繊維懸濁液は、前記分離機内の基本的に円筒形のハウジングを通じて供給され次いでその懸濁液は前記分離機内で回転され、その結果前記懸濁液は遠心力によってその成分の密度にしたがって少なくとも二つの画分に分離される。前記本発明の方法は次のステップで構成されている。すなわちａ）前記繊維懸濁液を前記分離機の入口末端中に供給し；ｂ）前記懸濁液の流れもしくはその実質的な部分を、前記円筒形ハウジングの内側の同軸で回転する中空ロータ中に送り；ｃ）前記懸濁液の重い方の画分を前記ロータのマントルの方に移動させ；ｄ）前記ロータの前記マントルの位置に累積する重い方の画分を、前記ロータから、前記ロータと前記ハウジングの間の空間に誘導して重い画分を生成させ；ｅ）希釈／洗浄媒体を前記の重い画分に導入し；ｆ）前記ロータと前記ハウジングの間の前記空間における前記重い画分の軽い方の副画分（subfraction）を前記ロータ内の軽い方の画分中に導入し；ｇ）段階ｃ）〜ｆ）の少なくとも一部を必要に応じて繰返し；次いでｈ）前記ハウジングの前記ロータの外側に累積する前記重い画分と、前記ロータの内側に累積する前記軽い方の画分とを前記分離機から別々に放出させる；ステップで構成されている。本発明の好ましい実施態様では、注入懸濁液は三つの画分に分画されるが、中間の受容液画分が主要懸濁液流を構成している。重い排棄液と軽い排棄液をそれぞれ構成する重い画分と軽い画分は前記懸濁液から分離される。さらに軽い方の副画分は前記の重い画分から分離されかつ重い方の副画分は前記の軽い画分から分離され、これら二つの副画分は前記中間画分に戻される。前記の好ましい方法では、前記の重い画分が前記ロータの外側に集められ、そして前記の軽い画分は前記ロータの内側に設置されている中心の管の内側に集められる。本発明を、下記添付図面を参照して以下の説明でより詳細に説明する。図１は本発明の好ましい実施態様の遠心分離機の概略断面図である。図２〜図７は、図１に示す遠心分離機のＡ−Ａ線、Ｂ− Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線およびＦ−Ｆ線の断面図を示す。図８は本発明の他の実施態様の遠心分離機の概略断面図を示す。図９は、本発明を使用することが特に好ましい抄紙工程の流れ図を示す。以下の説明は、これらの図に示す実施態様を特に参照して行っているので対応する部分は全図面中同じ番号をつけてある。しかし、これらの図は本発明による解決手段の実施例を明確にするだけで本発明に限定するものではないことを覚えておくべきである。図１に示すように、本発明の分離機１０は、基本的に円筒形のハウジング１２、およびその分離機の一方の末端１４に洗浄すべき懸濁液の入口１６を備えている。前記分離機１０の反対側の末端１８には、軽い方の画分の出口２０と、対応して重い方の画分の出口２２がある。前記円筒形ハウジング１２の内側には中空の回転ロータ２４が設置され、このロータ２４は繊維懸濁液の主選別チャネル２５として機能している。図に示す実施態様では、前記ロータは円筒形であり、そのマントルは溝穴２６を具備し、この溝穴によって選別チャネル２５内を流動する懸濁液の一部を、ロータ２４とハウジング１２間の空間２８中に流入させることができ、この空間は重い画分のチャネルを形成している。前記ロータ２４のマントルには別の溝穴３０があり、この溝穴３０によって、重い画分のチャネル２８中を流動する懸濁液の一部が選別チャネル２５中に容易に移動することができる。チャネル２６と３０の端縁は、懸濁液の流れの所望の方向に傾斜したなめらかな流線形のチャネルを形成するよう形成されている。またロータ２４は円筒形とは異なり例えば多角形の場合もあり、そして、軽い方の画分をロータの選別チャネル２５中に送る開口が分離機１０の中心に最も近いへりがついた（edged）マントルの部分に配置されている。対応してチャネル２５の中間画分から分離する重い画分をロータの外側の重い画分のチャネルに送る開口がへりがついたロータの中心から最も離れた部分に配置されている。図１に示す実施態様においてロータ２４のマントルは多数の円筒形の部分で構成されその部分の間に溝穴２６，３６がある。その円筒形の部分は図５に示す半径方向の隔壁３１によって合体されている。ハウジング１２の外側に、希釈液および／または洗浄液の供給パイプ３２が配列され、これらのパイプはこの実施態様では環状入口３５として形成され、この入口３５を通って、該液体が、ハウジング１２の内面の近くに累積する重い画分中に均一に分布することができる。したがって、層状領域が生成して軽い方の物質を保持し、その軽い方の物質は軽い方の副画分（subfraction）を形成し、溝穴２６を通って液体とともに選別チャネル２５中に流入する。一方重い物質は、前記層流層を移動させ、ハウジングの内側面に累積する、供給パイプ３２を通じて送られる流体は好ましくは工程から再循環されるバックウォーターのような水である。またその流体は清浄な水または例えば空気のような気体でもよく、懸濁液より軽いこれらの流体は分離機の中心に向かって移動し軽い物質をともに運ぶ。分離機の出口未端には、ロータ２４とハウジング１２の間に広げられた領域が形成され、この領域は重い排棄液のチャンバー３４を形成している。重い排棄液の出口２２がチャンバー３４に設置されている。この重い画分のチャンバー３４には、好ましくはその入口の近くに希釈／洗浄媒体の入口□３２′が配置されている。ロータ２４とハウジング１２の出口未端との間には溝穴３６があり、この溝穴によって、軽い方の副画分はチャンバー３４中の重い画分から分離して該チャンバーから選別チャネル２５に流入することができる。本発明によれば、溝穴３６は、チャンバー３４から分離して該選別チャネルに入る軽い方の副画分の流量を制御するため調節可能であることが好ましい。溝穴３６は、レバーもしくは他の適切な手段（図示せず）を用いてロータ２４をハウジング１２に対して移動させることによって調節することができる。図１の実施態様において、分離機１０のハウジング１２は均一な円筒形ではなくて拡張部分３８を有し、その部分では重い画分のチャネル２８が一層広くなっている。拡張部分３８は流体入口３２に連結して配置することが好ましい。ハウジング１２の断面積は拡張領域３８をすぎると対応して制限され、重い画分のチャネル２８が絞られる。重い画分のチャネル２８を絞ることによって、軽い方の副画分が選別チャネル２５に一層良好に案内されて重い画分からの分離か達成される。この実施態様において分離機１０のハウジング１２は固定されているが、このことはこの装置を運転する場合に好ましい。しかしハウジングは、本発明の方法の必須の機能を妨げることなく回転するように作ることができる。ハウジング１２の内側で選別チャネル２５として機能するロータ２４の中心には、好ましくは、軽い画分および／または気体のチャネル４２を形成する管４０がある。中心の管４０はロータ２４とともに回転して、この実施態様ではロータ２４のシャフトとして機能する。ロータ２４は、ロータの上部もしくは下部の末端またはその両方に設置された駆動装置（図示せず）によって回転される。あるいはロータは機械的駆動装置なしで自由に回転することができる。この場合、入口末端に供給される懸濁液および／または出口末端で引出される懸濁液の運動のエネルギーはタービン作用によって回転エネルギーに変換され、そのエネルギーによってロータが回転して分離作用か得られる。図５から最も良く分かるように、この実施態様では、ロータはそれを回転させる駆動装置を具備しているので、半径方向の隔壁３１によって中心管４０に接続されている。そしてその隔壁が選別チャネル２５を軸方向の選別チャンバーに分割している。管４０の壁には溝穴もしくは開口３７，３９があり、その端縁は傾斜した流線形で懸濁液が選別チャネル２５と軽い画分のチャネル４２の間を流動するのを促進する。したかって選別工程中、選別チャンバー２５中の中間画分から分離する軽い画分は、溝穴３９を通過して管４０の中に流入し、これに対応して重い方の画分は、軽い画分のチャネル４２から溝穴３７を通って選別チャネル２５に民ることができる。たとえ図面に示してなくても、管４０は、画分を軽い画分のチャネル４２におよび該チャネルから案内する重い画分のチャネルについて先に説明したのと同じ方式で絞ることかできる。この実施態様では、軽い画分のチャネル４２は中心の軽い排棄液出口４３で終わる。図１の実施態様において、分離機１０の入口末端のハウジング１２内にむくの中心部分４４がある。このむくの中心部分４４は管４０の延長部分を形成して回転シャフトとして作動する。この中心部分４４によって、環状チャネル４５が分離機の入口末端に形成される。懸濁液の最初の選別は、ハウジング１２と中心部分４４の間の前記環状チャネル内で行われる。この領域で、懸濁液は第一に入口末端１４において入口１６の接線方向に回転され、第二に、図３に示す中心部分４４に取り付けられた羽根４６によって回転される。中心部分４４と中空中心管４０の接合部には溝穴もしくは開口４１があり、中心部分４４の位置に累積された軽い画分が、上記溝穴もしくは開口を通って中心管４０中に移動することができる。この実施態様では、ロータ２４は、分離機の出口末端１８から入口末端１４に向かって延びているが入口末端から所定の距離のところで終わっており、その結果前記環状チャネル４５が形成されている。この装置の機能は、その寸法もしくは容積には無関係であり、その寸法と容積は特別の要求にしたがって変えることができる。したかって異なるタイプの懸濁液およびコンシステンシーが異なる懸濁液については好ましい容積は互いに異なっていることがある。ペーパーウエブを抄造するために供給される繊維懸濁液は通常０．２〜２％の範囲内にある。これに関連する重い排棄液の量は通常少ないので、ハウジング１２とロータ２４の間の間隔は好ましくはロータ自体の直径の何分の一にしか過ぎない。図２に示されているように、分離機１０の入口１６は懸濁液のエネルギーを回転エネルギーに変換できる接線方向に向いた細いパイプとして形成されている。所定の運転状態では、このようにして得られたタービン作用は特に軽いロータを回転させるのに充分であり、ロータを回転させる別個の手段は全く不要である。図３は前記のむくの中心部分４４およびそれに取り付けられた半径方向の羽根４６を示す。入口の近くでは、供給される懸濁液の流れからできるだけ多くの回転エネルギーが回収されるように、羽根４６は曲げられてタービン羽根を形成している。入口末端から離れるとこれらの羽根はまっすぐになり、駆動シャフト４４によって助けられて懸濁液の回転を加速する。そして羽根４６は選別チャネル２５を別個の軸方向のチャネルに分割し、その各チャネル内で、遠心力によって軽い方と重い方の画分の分離が起こる。図４は分離機の断面図を示す。図中、希釈／洗浄流体の第一入口３２がハウジング１２に接続している。図にみられるように、入口３２は環状に配置され、該流体をハウジング１２のマントルのまわりに均一に分布させている。入口３２の後でマントルはいくぶん拡大しているので、該流体は、該入口を通る重い画分中にできるだけ層流の状態で流入して、前記重い画分から軽い方の繊維を洗い出すことができる。また上記流体は、分離機１０にもっと早く例えば入口末端の近くに導入してハウジング１２のマントルの表面に薄い流体の層を形成することができ、その結果マントルに向かおうとする重い画分は上記の流体層を通過しなければならない。この流体は、各地点で供給する流体によって要望される作用により、分離機に、接線方向もしくは半径方向に、層流もしくは乱流で、マントルの周りもしくは近くに供給される。図５は選別領域における分離機の断面図である。図５はハウジング１２のマントル、ロータ２４、中心管４０および隔壁２４を示し、この隔壁は管４０とロータ２４をつないで構造を補強している。その隔壁３１はチャネル２５を別個のチャネルに分割し、その分割されたチャネル内で選別が有効に進行する。選別チャネル２５の中に形成された別個のチャネルは各々、前記溝穴もしくは開口２６，３０，３７，３９を通じて重い画分のチャネル２８と軽い画分のチャネル４２に開いている。図６は出口末端１８の拡張された部分の分離機１０の断面を示す。羽根状の手段３３は、ロータ２４から重い画分のチャンバー３４中に延びて、重い画分を加速し、分離効率を改善している。重い画分に用いる放出パイプ２２はチャンバー３４の最も外側の末端に配置されている。中心管４０の内部チャネルは、最も軽い画分の容槓を減らすために、この場所で絞られている。また図６に示すように、それは、所望の懸濁液の流れバターンを得るためその外側でいくぶん拡張されている。出口末端では、隔壁３１は、できるだけ効率的に回転エネルギーを回収するために好ましくはタービン羽根のように曲げるべきである。図７は、出口末端１８における選別チャネル２５の拡張部を示し、エネルギーを保存する出口２０に形成されている。図１〜図７がたとえ本発明の好ましい実施態様を示すものであっても、本発明はこの実施態様に限定されず、いくつもの他の形態と配列がある。したがって例えば本発明の分離機は、軽い画分用のチャネルなしで懸濁液を単に二つの画分に分離するように製造してもよい。また軽い画分は図８に示すように分離機の入口末端に向けて流すことも可能であり、これは本発明の多くの可能な変形実施態様の一例である。例えば重い画分が受容液でありそのため重い画分の流量が比較的大きい場合、重い画分のチャネル２８は比較的大きくかつ重い画分の回転を保持する羽根を備えている。そして排棄液のチャンバー３４は不要である。図８は、図１に示したのと同様に入口末端１４と出口末端１８およびこれらの末端に配置された入口と出口１６，２０，２２を具備する本発明の変形実施態様を示す。この実施態様ではロータ２４が入口末端１４のごく近くにまで達しかつ軽い画分のチャネル５０が分離機１０の入口末端に配置されているので、軽い画分は、入口末端１４から延びる中空管５２の外面の近くに蓄積される。中空管５２は溝穴もしくは開口５４を備え、これを通って軽い画分が中空管５２中に入ることができる。そしてその軽い画分は中心管５２内のチャネル５０を通って懸濁液の流れと反対の方向に、分離機１０から取り出される。この実施態様では、チャネル５０は前記溝穴５４以外に選別チャネル２５に接続部分をもっていない。しかし、管５２にも図１の説明に記載したような多くの溝穴３７，３９を配置することができ、その溝穴を通じて比較的重い副画分を軽い画分のチャネル５０から選別チャネル２５に戻すことができる。図８に、ハウジング１２の内面に液層を形成する流体を供給する希釈液入口５６を示す。この実施態様では、中心管５２および接続されたむくの中心部分５８はロータ２４のシャフトとして機能する。以下に本発明の方法を図１を参照して説明するが、この場合分離機１０に供給される懸濁液は三つの画分すなわち中間の受容液の画分、重い排棄液の画分および軽い排棄液の画分に分割される。しかし、本発明の方法には、懸濁液が二つの画分にだけ分割され、その画分の最も外側の部分が比較的重くそして最も内側の部分が比較的軽い方法も含まれることに注目すべきである。状況と選別すべき懸濁液によって、軽い画分、重い画分または中間画分が特定の選別法に対して受容液または排棄液になる。一体化された多段選別を一つの連続操作で提供することが本発明の方法にとって不可欠である。本発明の方法によれば、部分的に希釈／洗浄媒体を懸濁液に導入しおよび部分的に軽い方の副画分をすでに分離した重い画分から中間画分に戻すことができるので、好ましい選別結果を得ることができる。これに対応して、本発明の好ましい実施態様によれば、重い方の副画分をすでに分離された軽い画分から中間画分に戻すことができ、かつ重い画分と軽い画分それぞれの分離は分離機の長さ全体にわたって続けることができる。この実施例では、図１に示す分離機１０で選別すべき懸濁液は、抄紙工程のウエブ抄造部分に送られる繊維懸濁液である。この懸濁液は希釈されてコンシステンシーが０．２〜２％、好ましくは約０．５〜１．５％になっている。この懸濁液は、その運動エネルギーがチャネル４５内で回転エネルギーに変換されるように、入口１６を通じて分離機１０に供給される。羽根４６が効率的な分離を起こすのに充分な回転速度、好ましくは３００〜１０００ｒｐｍの範囲内で懸濁液を回転させるように、中心部分４４を回転させる。分離機の表面を清浄に保つために、懸濁液の軸流速度は好ましくは最低限約３ｍ／ｓｅｃに維持すべきである。懸濁液の回転で起こる遠心力によって、懸濁液は比重にしたがって分離を起こして、重い画分は分離機１０のハウジング１２のマントルの方に向かおうとし、軽い方の画分は中心部分４４の表面に蓄積する。このようにして懸濁液の初期選別がチャネル４５内で起こる。懸濁液が分離機に向かって流れると、分離機内で回転するロータ２４に接触する。この懸濁液の実質的な部分が、回転しているロータの内側を流れる。ハウジング１２の内面に累積する重い画分だけがロータの外側に残る。ロータ２４は主要選別チャネル２５を形成し、そのチャネル２５内で重い方と軽い方の画分の分離が続き、その重い方の画分はロータ２４のマントルに向かおうとする。ハウジングの内面に蓄積した重い画分は通常かなりな量の容認可能な繊維を含有している。このような容認可能な繊維を重い画分から洗い出すために、ハウジング１２の内面に環状に入る入口３２を通じて洗浄液を上記の重い画分に供給する。この洗浄液は層流としてマントルのまわりに供給され特にハウジング１２の直径は好ましくは同時に拡大しているが、洗浄液はハウジングの内面にそって比較的層流を形成し、重い物質の画分がその層流によって移動してマントルに向かおうとする。その結果、重い画分に続く軽い方の副画分が遊離して洗浄液中に懸濁される。ある種の状態では、有効な混合を得るには、液体の乱流を利用することが好ましい。しかし、選別チャネル２５内の流れは常に本質的に層流のままでなければならない。重い画分から遊離した副画分は、該洗浄水にしたがって、ロータ２４の溝穴３０を通過して重い画分のチャネル２８から選別チャネル２５に入る。チャネル２８からチャネル２５へのこの流れは重い画分のチャネル２８の懸濁液の流れを絞ることによって速くすることができる。ハウジング１２の内面に累積する重い画分への希釈洗浄液の供給は、重い画分の集中的多段洗浄を行えるように、分離機１０の長さ全体にわたって繰り返すことが好ましい。抄造工程から得られるバックウォーターを洗浄液として使うことが好ましい。同時に、ロータ２４の内側で重い方の画分と軽い方の画分の分離が続き、ロータ２４のマントルに蓄積する重い方の画分は溝穴２６を通って選別チャネル２５から重い画分のチャネル２８に流入し、前記チャネル２８に入る洗浄水によって洗浄され、その結果、重い粒子だけが優先的にハウジング１２の内面に累積する。洗浄液もしくはその一部は、ロータから流れる重い方の画分に例えば放出溝穴２６で供給することができることに留意すべきである。この実施態様では、懸濁液が同じ選別作動中三つの画分に分離される。その結果、気体を含有し中心部分４４に累積した軽い画分はロータ２４の中心に位置する軽い画分のチャネル４２内に導入される。軽い画分のチャネル４２を形成する中心管４０にはロータ２４の溝穴と類似の溝穴３９があり、その溝穴３９によって、軽い画分から分離する重い方の副画分が選別チャネル２５に戻ることができ、これに対応して、選別チャネル２５から、分離する軽い方の副画分がチャネル４２に移動することができる。溝穴３９は所望の流れを促進する傾斜した流線形を有している。分離機１０が洗浄液の入口３２を多数備え、ロータ２４が多数の溝穴２６および３０を有し、かつ中心パイプ４０が多数の開口３９を具備していると、選別が連続的に起こって繰り返され、その結果、分離機の末端で非常に有効に選別された懸濁液が得られる。重い画分のチャネル２８の出口末端では、重い排棄液が排棄液チャンバー３４でさらに濃縮され、該チャンバー３４中の排棄液はチャンバー３４の最も外側の末端に位置する重い画分の出口２２を通じて抜き出され、一方、該排棄液チャンバー内で該排棄液から軽い方の副画分として分離された受容可能な繊維は、ロータ２４とハウジング１２の間の溝穴３６を通って、受容液を形成する中間画分中に送られる。本発明の好ましい実施態様では、排棄液チャンバーから受容液中に流入する懸濁液の流れ、したがって重い排棄液の流れにも影響する前記溝穴３６の幅は調節することができる。したがって、所定の懸濁液のコンシステンシーとタイプに対して最適の選別条件は、懸濁液の流れ、洗浄液の流れおよび溝穴３６の幅を制御することによって得ることができる。この実施態様では、受容液の中間画分は細い出口１８に接線方向で供給され、その結果、その回転エネルギーは、受容液出口において圧力として、および出口２０においてタービン羽根の形態の羽根を通って回転エネルギーとして回収される。ロータ２４の外側に蓄積する重い排棄液は出口２２を通じてひき出されおよびロータ２４の中心に蓄積する軽い排棄液は軽い排棄液出口４３を通じ取り出される。本発明の遠心分離機は、一段階で作動するが、抄紙工程のウエブ抄造の短循環に使用して、迅速でかつ制御された機能を獲得し、かつ従来技術の遠心分離洗浄機の多数のフィードバックループを回避するのに特に好ましい。図９は、本発明の発明者の同時係属出願の特許願第ＦＩ９２２２８５号に開示されている抄紙工程に連結した本発明の分離機の使用を示す。しかし本発明の分離機は伝統的な抄紙法にも重要な改良をもたらすことは、当該技術分野の当業者にとって明らかなことである。バックウォーターの再循環が加速され単純化されれば、ブレード変更に要する時間が減少しかつ工程制御が改善される。図９はペーパーウエブの抄造工程を示すが、この工程では、単一段階で有効に機能する本発明の分離機の利点が特に効率的に利用されている。この工程（前記特許願第ＦＩ９２２２８５号に詳細に説明されている）において、紙料は、約３〜５％またはそれを越えるコンシステンシーで制御された流れとして紙料製造部１２４から短循環に供給される。その紙料は第一に約０．５〜１．５％のコンシステンシーまで希釈され、次いで本発明の分離機１０に送られ、この分離機は排棄液を再循環することなしに単一段階で作動する。この分離機中で、抄造部から空気を含有せずに再循環されるバックウォーターは排棄液の希釈と洗浄に用いられる。洗浄された紙料は、好ましくは、同時係属出願の特許願第ＦＩ９２２２８４号に本発明の発明者が開示したタイプのスクリーン１２１に送られる。このスクリーンは単一段階で作動し、希釈水として再循環された空気を含有しないバックウォーターを使用する。加圧されたスクリーンから、紙料は抄紙機のヘッドボックス１００に送られる。ヘッドボックス１００から、紙料はシート抄造部に送られるがこの抄造部は公知の異なるタイプのものでもよい。シート抄造中、繊維懸濁液中に含有されている水の大部分は、単一もしくは複数のすき網に連結されている別個の排水ボックス１０１，１０２，１０３中に排水される。排水ボックスに集められたバックウォーターは、開放タンクを経由することなしに、多数のポンプによって別個の流れとして主工程の流れに民して再循環される。なおこれらのボンプの少なくとも一部は好ましくは、本発明と発明者が同じの同時係属出願の特許願第ＦＩ９２２２８３号に開示されているガス分離ポンプのような空気分離ポンプ１１０である。この好ましい工程によれば、再循環すべきバックウォーターは、別個の流れとして、短循環のいくつもの希釈場所に送られ、その結果、本発明の分離機および紙料の流れにおいて分離機に続くスクリーンが必要とする希釈液は、配管の分岐もしくは上流への再循環なしで紙料の主流に直接流入する。この工程では、すき網を通って最初に排水されしたがって、へッドボックスにできるだけ近い、最高比率の繊維物質を含有するバックウォーターを送ることが一層好ましい。本発明の分離機は、排棄液をフィードバックすることなく、かつバックウォーターもしくは繊維懸濁液を再循環することなく単一段階で機能するので、特に紙のグレード変更もしくは工程の調節に関連する新しい平衡状態への到達が加速され、したがってグレード変更時に生ずる屑紙の量が著しく減少しかつ工程の運転性か改善される。本発明の方法は、好ましい実施態様と考えられる抄紙紙料の洗浄工程によって説明してきた。しかし、本発明の方法と装置は、他のタイプの懸濁液の選別および或種の懸濁液から、重い方の画分もしくは軽い方の画分だけを取り出すことにも用いることができることは、当該技術分野の当業者にとって明らかなことである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】 1. 懸濁液入口（１６）を具備する入口末端（１４）、ならびに反対側の末端（１８）に軽い方の画分と重い方の画分それぞれの出口（２０，２２）を備えている基本的に円筒形のハウジング（１２）からなる分離機（１０）である繊維懸濁液を選別する遠心分離機であって；同軸の中空回転ロータ（２４）が前記ハウジング（１２）内に配置されて前記懸濁液の流れもしくはその実質的な部分を受け入れ；前記ロータ（２４）が溝穴もしくは開口（２６，３０）を備え、その溝穴もしくは開口を通じて前記懸濁液の一部が、前記ロータ（２４）の内側の選別チャネル（２５）から前記ロータを取り囲む重い画分のチャネル（２８）に、および前記重い画分のチャネル（２８）から前記選別チャネル（２５）に移動し：ならびに前記分離機が、希釈／洗浄液を導入して前記懸濁液の前記軽い方の画分と前記重い方の画分の分離の効率を改善する手段（３２）を備えている；ことを特徴とする遠心分離機。 2. 前記分離機（１０）の全長さにそって、希釈／洗浄液を導入する多数の手段（３２）を備えこの手段が基本的に環状の液体入口（３５）として形成されている請求項１記載の遠心分離機。 3. 軽い画分および／またはガスのチャネル（４２；５０）として機能する同軸で中空の基本的に円筒形の管（４０，５２）が、前記ロータ（２４）の中心に配置され、前記ハウジング（１２）の中心で分離チャネル（２５）として機能する請求項１または２に記載の遠心分離機。 4. 前記中心管（４０，５２）が前記ロータ（２４）とともに回転しまたは好ましくは前記ロータのシャフトとしても作動し、そして前記軽い画分のチャネル（４２，５０）と前記選別チャネル（２５）の間を懸濁液が流動できる好ましくは傾斜した流線形の溝穴もしくは開口（３７，３９，５４）が設けられている請求項３記載の遠心分離機。 5. 前記ロータ（２４）と前記ハウジング（１２）の間に形成された前記重い画分のチャネル（２８）の断面が、前記懸濁液の一部を前記分離チャネル（２５）と前記の重い排棄液のチャネル（２８）の間を通過させるために、前記分離機（１０）の長さ全体にそって少なくとも一箇所変化している請求項１〜４のいずれか一つに記載の遠心分離機。 6. 前記ロータ（２４）のマントルが少なくとも二つの部分好ましくはさらに多数の部分で構成され、これらの部分の間に懸濁液が流れる溝穴もしくは開口（２６，３０）が設けられ、前記溝穴が好ましくは傾斜しておりそのため懸濁液の流れの所望の方向に向いたなめらかな流線形のチャネルが形成されている請求項１〜５のいずれか一つに記載の遠心分離機。 7. 羽根（４６，２９，３１）が、前記懸濁液からエネルギーを回収し、前記懸濁液を回転させ、前記懸濁液を別個の軸方向のチャネル中に分割しおよび／または構造を補強する目的で、前記ロータ（２４）の回転シャフトに取り付けられている請求項１〜６のいずれか一つに記載の遠心分離機。 8. 少なくとも一つの拡張部（３８）が好ましくは基本的に環状の液体入口（３５）に付随して前記ハウジング（１２）に配置されている請求項１〜７のいずれか一つに記載の遠心分離機。 9. 前記ローラ（２４）と前記ハウジング（１２）の間に形成された前記チャネル（２８）が拡張されて前記分離機（１０）の出口末端（１８）の近くにチャンバー（３４）を形成し、このチャンバー（３４）が前記重い画分の出口（２２）を具備している請求項１〜８のいずれか一つに記載の遠心分離機。 10. 前記ロータ（２４）の出口末端（１８）と前記ハウジング（１２）の間に、前記重い画分から分離する軽い方の副画分の前記チャンバー（３４）からの流れを制御する、好ましくは調節可能な溝穴（３６）が形成されている請求項９記載の遠心分離機。 11. 繊維懸濁液を遠心分離機の基本的に円筒形のハウジングを通じて供給し、そしてその懸濁液を前記分離機内で回転させて、その懸濁液を遠心力によってその成分の密度にしたがって少なくとも二つの画分に分離する、繊維懸濁液を遠心分離機で選別する方法であって；下記工程段階すなわちａ）前記繊維懸濁液を前記分離機の入口末端に供給し；ｂ）前記懸濁液の流れまたはその実質的な部分を、前記円筒形ハウジングの内側にて同軸に回転する中空ロータ中を通過させ；ｃ）前記懸濁液の重い方の画分を前記ロータのマントルの方に移動させ；ｄ）前記ロータの前記マントルの位置に累積する重い方の画分を、前記ロータから、前記ロータと前記ハウジングの間の空間に導入して重い画分を形成させ；ｅ）希釈／洗浄媒体を前記重い画分中に導入し；ｆ）前記ロータと前記ハウジングの間の前記空間中の前記重い画分の軽い方の副画分を前記ロータ内の軽い方の画分中に導入し；ｇ）段階ｃ）〜ｆ）の少なくとも一部を必要に応じて繰り返し；次いでｈ）前記ハウジングにおいて前記ロータの外側に累積する前記重い画分および前記ロータの内側に累積する前記軽い方の画分を、前記分離機から別個に放出する；工程段階からなることを特徴とする方法。 12. 前記懸濁液の流れの基本的に全体を前記ロータ内に導入し、次いで前記懸濁液の軽い方の画分を含有されているガスとともに前記ロータ内に同軸で設置されているチャネル中に導入して軽い画分を形成させ、次いで前記軽い画分の少なくとも一部を軽い排棄液として取り出す請求項１１記載の方法。 13. 重い方の副画分を前記軽い画分から分離させ、および前記重い方の副画分の少なくとも一部分を、好ましくは前記軽い排棄液のチャネルの溝穴もしくは開口を通じて前記懸濁液の流れに戻す請求項１２記載の方法。 14. 前記懸濁液の流れの少なくとも一部を、ロータの内側もしくは外側の流れを絞りおよび／または前記ロータと前記ハウジングの間の前記空間に希釈／洗浄液を導入することによって、前記ロータの溝穴もしくは開口を通じて、前記ロータの内側の空間と外側の空間の間を流動させる請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の方法。 15. 基本的に空気を含有しない別個の流れとして、抄造布を通じて排水されるバックウォーターを、開放容器を経由させることなく、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の分離機（１０）の前記希釈手段（３２）に循環させることからなる抄紙法における改良。