JPH11501865A - 分別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも２つの分別物を含有した懸濁液を分別するための分別装置であって、実質的に水平なシャフト（３）と、該シャフトを中心として回転可能なドラム（１）と、懸濁液用の入口手段（３１）と、少なくとも１つの分別物用の出口手段とを有し、前記ドラムに前記シャフトを中心として湾曲し且つ該シャフトの長手方向にほぼ平行に延びる少なくとも２つの壁部材（２１，２４，２５，２６，２７等）を設けることにより前記壁部材間に前記シャフトに実質的に平行に延びる流体通路が形成されている分別装置において、前記ドラム（１）の両軸方向端部を開口して前記各流体通路に各々流入口及び流出口を形成し、前記各流体通路の全流入口がドラムの一端部に位置し、前記各流体通路の全流出口が前記一端部と対向する他端部に位置している分別装置に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 分別装置 本発明は少なくとも２つの成分（分別物）を含有した懸濁液を分別するための 分別装置に係り、詳しくは実質的に水平なシャフトを中心に回転可能なドラムを 具備し、懸濁液を導入するための導入口と少なくとも１つの分別物を排出するた めの排出口とを有する分別装置に関するものである。特に、このドラムは上記シ ャフトを中心として湾曲し且つ該シャフトの長手方向にほぼ平行に延びる少なく とも２つの壁部材を有し、これら壁部材間に上記シャフトに実質的に平行に延び る流体通路が形成されている。 製紙産業において、例えば再生紙を製造する場合には濾液から該濾液中に存在 する粒子等を分離させる必要がある。この再生紙を製造する工程には再利用され るパルプを洗浄する濾過工程が含まれており、この濾過工程においてクレーや灰 等の充填材、印刷インク及び所謂石綿フロートがパルプから分離される。この濾 過工程では主に長尺な繊維を回収することを目的としているが、該工程では長尺 な繊維を濾液から完全に分離することができず、濾液中には石綿フロート、充填 材及び印刷インクと共に長尺な繊維も残留してしまうことになる。当然のことな がら、再利用価値のある長尺な繊維以外にも石綿フロートや再利用価値の高い充 填材は再生紙の製造工程において必要となるのでこれらも回収できれば非常に有 益である。更 に、環境問題の観点から非常に微細な粒子をも回収し再利用することが望まれて いる。 このような大きさの異なる粒子を含有する懸濁液中の粒子を分別するために、 従来から所謂分別装置が利用されている。この公知の分別装置は回転可能な円筒 状のドラムを使用しており、該ドラムの内部には螺旋状の導管が設けられている 。この導管の流入口はドラムの中央に位置し、流出口はドラムの円周部分に位置 している。分別される懸濁液は先ずドラムの中心部に導入されてドラムが回転す ることにより上記螺旋状導管の流入口には一回転毎にしゃくしですくうようにし て懸濁液が充填される。これにより、ひとすくいの懸濁液部が螺旋状導管内に存 在することになり、該懸濁液部はドラムが回転することにより螺旋状導管の流出 口に向かって進行する。従って、螺旋状導管の壁部材と懸濁液部との間で相対運 動が発生し、流体力学の法則に基づき比較的大きい粒子は上記懸濁液部の前端部 に集まり、粒子が小さくなるにつれて懸濁液部内の後端部側に集まることになる 。すなわち、懸濁液部の進行方向前方から見た場合、最も大きい粒子は懸濁液部 の最前部に位置し、最も小さい粒子は最後部に位置することになる。また、ドラ ムの下方には２つ以上の収集手段が設けられており、該収集手段はドラムの回転 方向に一列に配されている。懸濁液部が螺旋状導管の最終巻き部に到達したとき 、懸濁液部内に存在する大きさの異なる粒子が各々ほぼ凝集した状態で懸濁液部 は流体通路の流出口から離れ、該流出口が収集手段の上方を通過することにより 該懸濁液部は収集手段に向かって落下する。従って、ドラムの回転方向後方から 見た最初の収集手段には最も小 さい粒子は収集され、最後の収集手段には最も大きい粒子は収集されることにな る。 このような公知の分別装置は懸濁液を排出口に送る動作と分別物を排出する動 作とを一回転毎に行うことになり、該分別装置は断続的に稼働するという固有の 欠点を有している。更に、分別処理に要する時間及び分別処理を行うのに必要な 距離、すなわち、導管と懸濁液との相対運動により懸濁液が流れる距離は螺旋状 導管の長さに依存することになる。 上述した問題を解決する手段はまだ出願公開されていないスウェーデン特許出 願第９３０３１９３−８号に開示されている。これに開示されている分別装置は 実質的に水平なシャフトを中心に回転可能なドラムを有しており、該ドラムには その軸方向両端部に端部壁が設けられている。流体通路はドラムの一端部壁の中 央に設けられた入口から両端部壁の間を径方向外方にジグザグに延び、ドラムの 他端部壁に設けられた少なくとも２つの分別物を排出するための出口に達してい る。この流体通路は実質的に共軸に配された複数の円筒状壁部材によって形成さ れており、該円筒状壁部材は径方向１つ置きにドラムの一端部壁に強固に取り付 けられ、残り円筒状壁部材はドラムの他端部壁に強固に取り付けられている。従 って、懸濁液は円筒状壁部材の開放端部と該開放端部に対向して位置するドラム の端部壁との間を各々流れることになる。 この分別装置は分別特性等の全ての期待値を満たすことは既に証明されている が、円筒状壁部材を１つ置きにドラムの一方・他方の端部壁に取り付けるような 構造であるのでその製造工程が比較的複 雑であるという欠点を有する。従って、より簡単な構造の分別装置が望まれる。 また、この分別装置の動作試験において、懸濁液はドラムの両端部壁間、すなわ ち、流体通路の流入口とその対向位置にあるドラムの端部壁との間を１回通過す るだけで分別処理が完全に又は少なくとも十分に達成されることが明らかとされ ている。従って、懸濁液をジグザグに流すことに関してはある程度容量を増加さ せることはできるが少なくとも実際上は必要ないということが証明された。 結果として、ドラムが適切な軸方向長さを有するならば、単に懸濁液をドラム 内で軸方向に延びる１つの通路内を通過させるだけで十分に分別処理を行うこと ができるので、本発明では、実質的に水平なシャフトを中心に回転可能なドラム を具備し、懸濁液を導入するための導入口と少なくとも１つの分別物を排出する ための排出口とを有する少なくとも２つの分別物を含有した懸濁液を分別するた めの分別装置において、上記ドラムに上記シャフトを中心として湾曲し且つ該シ ャフトの長手方向にほぼ平行に延びる少なくとも２つの壁部材を設け、これら壁 部材間に上記シャフトに実質的に平行に延びる流体通路が形成され、上記導入口 がドラムの一端に設けられ、上記排出口がドラムの他端に設けられた分別装置を 提供する。 流体通路を形成する壁部材は共軸に配された複数の円筒状壁部材又は渦巻き状 に湾曲した壁部材であってもよい。 以下、本発明を添付図面に示す実施例を参照して更に詳述する。 図１は共軸に配された複数の円筒状壁部材又は渦巻き状に湾曲し た部材を有するドラムを備えた本発明の分別装置の軸方向断面図である。 図２は排出口側から見た図１の分別装置の側面図である。 図３は導入口側から見た共軸に配された各円筒状壁部材の一部を図示した図１ のドラムの側面図である。 図４は排出口側から見た共軸に配された各円筒状壁部材の一部を図示した図１ のドラムの側面図である。 図５は図１のドラムの左上部を拡大した部分断面図である。 図６は排出口側から見た渦巻き状湾曲部材を有するドラムの透視図である。 図７は本発明の分別装置の動作原理を示す図である。 図１及び図２に示す分別装置は３つの分別物を含有する懸濁液を分別処理する ためのものであり、ローターとして機能するドラム（１）とハウジング（２）と から構成されている。このドラムは実質的に水平なシャフト（３）によって支持 されており、該シャフトはハウジング（２）の軸方向外部に設けられた軸受部（ ４，５）に軸支されている。この軸受部は装置台（６，７）によって支持されて いる。シャフト（３）は該シャフトを駆動するための電動機（８）に減速ギア装 置（９）を介して駆動可能に接続されている。これにより、ドラム（１）を例え ば２．５〜５．５ｒｐｍ、通常４ｒｐｍ程度の比較的遅い回転速度で回転させる ことが可能となっている。 ハウジング（２）は互いに平行な入口側端部壁（１０）及び出口側端部壁（１ １）を有しており、入口側端部壁（１０）には懸濁液 を導入するための導入口（１２）が設けられ、端部壁（１１）には３つの分別物 を排出するための排出口（１３，１４，１５）が設けられている。 ハウジング（２）は少なくともシャフト（３）の高さまでは液漏れが起こらな いような構造となっており、特にシャフト（３）と各端部壁（１０，１１）との 間はスタッフィングボックス（１６，１７）によって密閉されている。 ハウジング（２）は更に円筒状のケーシング（１８）を有しており、該ケーシ ング及び端部壁（１０，１１）はシャフト（３）を通る水平面上で各々上部（１ ８ａ，１０ａ，１１ａ）と下部（１８ｂ，１０ｂ，１１ｂ）とに分割可能となっ ている。すなわち、ハウジング（２）はカバーとして機能するハウジング上部（ １８ａ）を懸濁液用のトラフとして機能するハウジング下部（１８ｂ）から取り 外し可能となっている。少なくともケーシング（１８）の各部（１８ａ，１８ｂ ）、好ましくは端部壁各部（１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１１ｂ）にも外方に配向 するフランジをその分割面部分に設けるようにする。このケーシング（１８）の フランジと装置台の外方支持部（７’）との連結状態は図２に示されている。ま た、各端部壁（１０，１１）には各々検査用ハッチ（１９，２０）が設けられて いる。 本発明では、ドラム（１）にシャフト（３）を中心として湾曲し且つ該シャフ トの長手方向に実質的に平行に延びる少なくとも２つの壁部材を配設し、これら 壁部材の間にシャフトと実質的に平行な流体通路が形成されているので、懸濁液 はドラムの入口端部から上 記流体通路を通過してドラムの出口端部へと流れることになる。本実施例では、 容量的な観点からではなく実際上の観点から、ドラム内部に共軸に配された複数 の円筒状の壁部材を配設するか或いは渦巻き状に連続的に湾曲した壁部材を配設 することにより、隣接する各壁部材間に互いに平行な複数の流体通路を形成して いる。 図１に例示したドラム（１）には２１個の円筒状壁部材が設けられており、隣 接する２つの壁部材が一対となってシャフト（３）と実質的に平行な２０個の流 体通路を形成している。尚、図１において、ドラムの径方向最内側に位置する最 内壁部材には符号（２１）が、最外側から順に４個の壁部材には各々符号（２７ ，２６，２５，２４）が付されている。 最内壁部材（２１）はドラムの入口側端部に設けられた円形の入口側端部プレ ート（２８）の円周部領域に例えば溶接により強固に取り付けられており、該入 口側端部プレートはその径方向に延びる多数のスポーク（２９）を受けるハブと して機能している。尚、最内壁部材（２１）はドラムの出口側ではシャフト（３ ）に支持される必要はないが、本実施例では最内壁部材（２１）を入口側と同様 に円形の出口側端部プレート（３０）の円周部領域に強固に取り付けている。各 端部プレート（２８，３０）はシャフト（３）に対して非回転式に例えば溶接に より強固に取り付けられている。また、図１から解るように、最内壁部材（２１ ）は他の壁部材よりも実質的に厚く形成されており、該最内壁部材は各端部プレ ート（２８，３０）と協動することによりシャフトの曲げや捩れに対する鋼化部 材として機能する。 最内壁部材（２１）を除く流体通路を形成する各壁部材（２４，２５，２６， ２７等）は各々軸方向一端部で上記スポーク（２９）に支持されている。このス ポーク（２９）に支持された各壁部材の一端部は隣接する壁部材間に形成された 流体通路の流入口となり、また、隣接する各スポーク間に形成された入口空間（ ３１）はドラム（１）の入口を構成する。上記各壁部材は同じ長さ分だけ軸方向 に延び、該各壁部材の他端部は完全に自由端部を形成しているので、該他端部は 完全に開口状態で流体通路の流出口を構成している。この流体通路の流出口とハ ウジングの出口側端部壁（１１）との間には例えば０．５〜１．０mm程度の僅か な隙間（Ｓ）が形成されている。これとは別に、各壁部材を流体通路の流出口端 部のみで支持するようにしてもよい。 本発明による分別装置の動作を説明すると、先ず懸濁液が導入口（１２）を介 してハウジング内部、詳しくはハウジングの入口側端部壁（１０）とドラム（１ ）の入口側の軸方向端部（スポーク（２９）及び端部プレート（２８））との間 の空間（３２）に導入される。導入される懸濁液の流量は空間（３２）内の水位 （Ｌ）が最内壁部材（２１）よりも上に、例えばシャフト（３）の真下付近にま で達するように調節される。そして、懸濁液はスポーク（２９）間に形成された 入口空間（３１）を通過し、隣接する壁部材（２４−２５，２５−２６，２６− ２７等）間に形成された流体通路内を単に軸方向に流れ、流体通路の流出口から 流出して分別装置の排出口（１３）に排出される。 ここでドラムを回転させることにより、懸濁液の流れる距離は増 加することになる。当然、上述したようにこの懸濁液の流れる距離はドラムの回 転速度に依存して増加する。すなわち、ドラムの回転速度を速くすれば、所定量 の懸濁液が流体通路内に存在する間に、言い換えれば懸濁液がドラムの入口から 出口まで通過する間に、より多く回転して懸濁液の流れる距離が増加することに なる。仮にドラムが一回転する間に所定量の懸濁液がドラムの入口端部から出口 端部まで流れるようにドラムの回転速度を設定した場合、懸濁液の流れる距離は 流体通路の軸方向長さを一辺とし、該流体通路の外周の長さを他辺とした長方形 の対角線（共軸に配された複数の円筒状壁部材を使用した場合）、若しくは渦巻 き状壁部材の長さ（渦巻き状に湾曲した壁部材を使用した場合）に等しくなり、 従来の螺旋状導管を有する分別装置が一回転したときよりも又は本発明のドラム を回転させない場合よりも懸濁液の流れる距離を増加させることができる。従っ て、懸濁液は流体通路内を渦巻き状に進行し、そのピッチはドラムの回転速度が 速くなると短くなり、ドラムの回転速度を速めると懸濁液はドラムの入口から出 口まで通過する間に流体通路壁に対して数回回転することになる。上述にしたよ うに、本発明においては分別処理を行うための距離を従来に比べ非常に増加させ ることができ、従って大きさの異なる粒子を分別する精度を高めることができる 。 また、回転速度を比較的遅くし且つ流量を比較的多くすることで分別処理を十 分に行い得ることは既に証明されているので、渦巻き状に湾曲した壁部材を使用 しているドラムは全く弊害がなく、ドラムの回転による流体通路の径方向変位が 起こらずに使用することが できる。 図３及び図４に示す矢印（Ａ）の方向にドラムを回転させた場合、懸濁液と回 転する流体通路との相対速度はドラム外周部に近づくにつれて大きくなるので懸 濁液の水面は図４に示す破線ように水平面に対して傾斜した状態となる。 流体通路は図示のような隣接する２つの壁部材によって形成されているので、 各流体通路内では断面が半円状の懸濁液部が流体通路の流入口（３２）から流出 口まで進行することになる。懸濁液部がこのような断面形状であることにより、 上述した従来の懸濁液部と比べて粒子を連続的に整列させて分別処理を行うこと ができる。すなわち、流体通路の流出口では最も大きい粒子がドラムの回転方向 最前部に、最も小さい粒子が最後部に集められる。これにより、実質的な分別処 理は完了したことになり、あとは上記懸濁液部を例えば上述した公知の分別装置 のようにドラムの下方にドラムの回転方向に一列に配設された収集手段に落下さ せて分別する。 好ましくは、図４に示すように３つの排出口（１３，１４，１５）を配設する 。ドラムの回転方向後方から見た場合、排出口（１４）は最初に位置し、排出口 （１５）は最後に位置しており、排出口（１３）は前記排出口（１４，１５）の 間に位置している。従って、最も大きい粒子は排出口（１４）に、中間の大きさ の粒子は排出口（１３）に、及び最も小さい粒子は排出口（１５）に収集される ことになる。 図１及び図２に示すように、本実施例の分別装置には分別物をドラムに形成さ れた各セクター部から各排出口（１３，１４，１５） に案内するための金属板シールド等からなる案内手段（３３，３４，３５）が設 けられている。各セクター部は３時と５時との間、５時と７時との間及び７時と ９時との間に各々位置している。また、ドラム内部を通過する懸濁液の流量、特 にドラム内部の水位を調節するために、少なくとも最も低い位置に配設された排 出口に調整手段（図示せず）を設けると好ましい。 渦巻き状壁部材を使用したドラムは上記円筒状壁部材を使用したドラムと軸方 向断面に関してほぼ違いはないので、ドラムの出口側から見た図のみを図６に示 す。図６から解るように、この渦巻き状壁部材は６回巻かれた状態で配設されて いる。 図７は本発明による分別装置の動作原理を示している。従来の分別装置では懸 濁液の流れ方向と粒子の整列方向（分別方向）は同一であったが、本発明の分別 装置では懸濁液の流れ方向はドラムの軸方向であり、粒子の分別方向は懸濁液の 軸方向への流れ方向とドラムの回転による相対的な懸濁液の流れ方向との合成方 向である。従って、ドラムの回転により各分別物はドラムの円周方向における異 なる角度位置に分別・整列される。粒子の分別方向はドラムを回転させて実際に 使用する場合にはドラムの軸方向とほぼ直角となる。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも２つの分別物を含有した懸濁液を分別するための分別装置であ って、実質的に水平なシャフト（３）と、該シャフトを中心として回転可能なド ラム（１）と、懸濁液用の入口手段（３１）と、少なくとも１つの分別物用の出 口手段とを有し、前記ドラムに前記シャフトを中心として湾曲し且つ該シャフト の長手方向にほぼ平行に延びる少なくとも２つの壁部材（２１，２４，２５，２ ６，２７等）を設けることにより前記壁部材間に前記シャフトに実質的に平行に 延びる流体通路が形成されている分別装置において、 前記ドラム（１）の両軸方向端部を開口して前記各流体通路に各々流入口 及び流出口を形成し、前記各流体通路の全流入口がドラムの一端部に位置し、前 記各流体通路の全流出口が前記一端部と対向する他端部に位置していることを特 徴とする分別装置。 ２． 前記壁部材が共軸に配された複数の円筒状壁部材であることを特徴とする 請求項１記載の分別装置。 ３． 前記壁部材が渦巻き状に巻かれた壁部材であることを特徴とする請求項１ 記載の分別装置。 ４． 前記壁部材を流体通路の流出口端部のみで支持していることを特徴とする 請求項１〜３のいずれか１項記載の分別装置。 ５． 前記ドラム（１）の径方向最内側に位置する最内壁部材（２１）を前記シ ャフト（３）で支持し、残りの壁部材を流体通路 の流入口端部のみで支持していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項 記載の分別装置。 ６． 前記壁部材の流体通路の流入口端部を前記シャフト（３）から放射状に延 びたスポーク（２９）で支持していることを特徴とする請求項４又は５記載の分 別装置。 ７． 前記ドラム（１）を懸濁液を導入するための導入口（１２）と少なくとも ２つの分別物を排出するための排出口（１３，１４，１５）とを有するハウジン グ下部内に配設したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の分別装 置。 ８． 少なくとも１つの前記排出口（１３）に調整手段を設けたことを特徴とす る請求項７記載の分別装置。