JPS59216993A - 高コンシステンシイの紙パルプ原料をパルプ化する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 産業上の利用分野 ち、離解する装置と方法とに係シ、更に詳細にいえば、
転子がパルプ原料を槽内で循環さぜるノξルプ化装置に
係るものである。

くず紙等を離解するパルプ化装置はタブすなわちｆｉｘ
含み、この大おけ内には離解される紙料全循環させる少
くとも１つの転子すなわち羽根車が装着されている。現
在使用している転子は機械的せん断状態か液圧せん断状
態もしくはその両方の状態を生じることによシ紙料を離
解し、機械的または液圧せん断状態もしくはその両方は
パルプにその粒子寸法を所定の電大寸法に減少するよう
作用する。機械的せん断は典型的には転子の運動してい
る表面と典型的には転子が装着されている底壁すなわち
床板の静止面とが互いに作用すること省し によシ行う。液圧せん断は槽内で転子によシ磨流パター
ンすなわち流れパターンを生じる結果としてパルプ原料
内でパルプの繊維が互いに接触する時に生じる。

従来の技術 現在使用している多くのノぐルプ化装置は米国特許第４
．１０９．８７２号に記載したパルプ化装置に特許には
比較的に平たい本体と本体からほぼ半径方向外方に延び
ている複数の羽根とを有するパルプ化装置が記載されて
いる。転子が回転すると転子羽根の付近に液圧および機
械的せん断を生じる。

しかしながら、そのようなパルプ化装置は約１０％固体
よシ高いコンシスチンシイを有する紙料をパルプ化でき
ず、それはそのように高いコンシスチンシイの紙料が転
子の回転に応答して槽内で循環できないからである。

たとえば、１２ないし２５％固体の高いコンシスチンシ
イを有する紙料全パルプ化することが望ましい。特定の
槽が処理される特定のバッチのパルプを多量に保持でき
るばかシでなくまたパルプが適当に循環せしめられると
高い密度のパルレゾに生じだせん断によｐ紙料を低い密
度のパルプよりも高速度で離解できる。しかしながら、
前記した型式のパルプ化装置はこのように高いコンシス
チンシイの紙料をパルプ化できない。コンシスチンシイ
の高い紙料は粘度が高いので、転子が回転するとパルプ
原料を羽根の付近から外方に変位させるが転子の上方の
紙料は下方に流れずに空隙を満たして転子のキャビティ
ション状態を生じる。そのようなキャビティション状態
が生じるとパルプ原料は循環ぜしめられず所望の機械的
および液圧せん断は生じない。

転子は紙料を槽の中心からの下方に押し圧送部材に接触
させる手段を有している。たとえば、米国特許第３，０
３５，７８−１号には１対の平たいスクリュ一段部を支
持する双曲線輪郭を有する本体を備えている。各スクリ
ュ一段部はらせん状で転子の回転軸線にほぼ垂直に配向
した前縁と回転軸線にほぼ平行に配向した後縁とを含ん
でいる。パルプ原料が存在していて転子が回転すると、
スクリュ一段部はパルプ原料を下方に押し双曲線輪郭の
本体と共働して原料を半径方向外方に圧送するがこの特
許には使用する原料のコンシスチンシイが記載されてな
い。

発明が解決しようとする問題 そのような転子に伴う１つの欠点はスクリュ一段部の後
部が静止物体と相互に作用しないのでパルプ原料の離解
を促進する機械的せん断状態を生じないということであ
る。更にまた、スクリュ一段部の大部分が回転軸線に相
対的に傾斜していてその結果パルプ原料をそｎがスクリ
ュ一段部の後部の圧送部分に達しないうちに回転軸線か
ら外方に押し勝ちである。この外方に流れるパルプ原料
が圧送部分に接触しないので、パルプ原料に作用する液
圧せん断効果が減少する。

問題を解決するだめの手段 従って液圧および機械的せん断力を共に生じることので
きる転子金倉む高いコンシスチンシイのパルプ化装置が
必要である。また、パルプ原料を確実に下方に案内して
圧送手段の全作用面に係合させて液圧せん断力を最大限
にする転子を有する高いコンシスチンシイのパルプ化装
置が必要である。

本発明は従来技術の装置によｐ離解でき典型的には約５
ないし８％固体の低いコンシスチンシイのパルプ原料の
体積に対比する体積で約１２ないし２５％固体の高いコ
ンシスチンシイのパルプ原料を離解できるパルプ化装置
と方法とを提供するものである。本発明のパルプ化装置
は機械的および液圧せん断力を共に生じそれにより高い
コンシスチンシイのパルプ原料の離解速度を最大限にす
るようにした転子を含んでいる。本発明の他の１つの利
点は槽の中心における高いコンシスチンシイのパルプの
大部分を下方に圧送して従来技術の装置よシも羽根の圧
送獲に接触させ従って、従来よシも多量のパルプを槽の
壁に圧接して外方に循環させると液圧ぜん断のレベルを
高くするのである。

本発明はスクリーン通過分の多いパルプ原料を槽から取
り出すスクリーン部分および底壁がら上方に延びている
ほぼ円筒形の側壁全般けた槽と垂直軸線を中心として回
転するよう底壁の中心に装着され半径方向外方に延びて
いる複数の羽根を含む転子と、基部から上方に延びてい
る複数のらせん状スクリュ一段部とを含む高いコンシス
チンシイのパルプ原料をパルプ化する装置を提供するも
のである。

スクリュ一段部はそれぞれ転子が回転するとパルプ原料
を回転軸線に向は内方に引くようにした凹状下面を有し
、スクリュ一段部はパルプ原料をスゲリュー羽根の離解
面に向は下方に押すようにル）の如く作用しパルプ原料
を次の段部の凹状面の通路に引き込む吸引力を生じる凸
状外面を有している。

転子の羽根の離解面の全面積にわたり分布するため、ス
クリューの各らせん段部は転子の基部で終９半径方向に
おいて羽根の半径方向寸法にほぼ等しい幅を有する段部
を含んでいる。スクリュ一段部により下方に圧送される
パルプ原料は転子の基部付近に配置され、スクリューの
段部と転子の羽根の離解面とが同じ幅を有している結果
として転子の羽根の離解面の全面にわたシ拡げられる。

転子の羽根の離解面に当る以前に回転するスクリュ一段
部によシ下方に圧送されるパルプ原料が転子から遠ざか
シ外方に分散する傾向は後部と共働してほぼとい状の導
管を形成するようスクリュ一段部から上方に延びる隆起
した凹状の稜を各スクリュ一段部の後部に設けることに
よ逆防止する。

これらの稜はスクリュ一段部の上面を通るノ々ルゾを離
解面に向は下方に案内しパルプ原料がスクリュ一段部の
凹状下面によシ一度び内方に引かれるとパルプ原料が分
散するのを防止する。

各スクリュ一段部の後部は転子羽根の各１つに各スクリ
ュ一段部の後縁が各転子羽根と一致するように交差させ
ることが好ましい。スクリュ一段部と転子羽根とをこの
ように配置すると羽根間に間隙を形成して槽の底壁を転
子羽根の真下の槽の底壁を露出する。転子を底壁の上方
に僅かに間隔をあけると転子羽根と槽の底壁との間に機
械的せん断状態を生じることができる。

本発明の１つの好ましい実施例にお１いては転子のボス
部分はほぼ截頭円錐形でおるが側面は真直ぐではなくわ
ん曲していて、送給スクリューのコアはこの円錐形ボス
部分の延長部を形成して下方匹向は外開きにした表面を
形成し、この外開き表面はスクリュ一段部と共働してパ
ルプ全外方にスクリュ一段部の離解面の通路に案内する
。

従って本発明の１つの目的は、高いコンシスチンシイの
紙料全効率的しかも経済的に、６ルゾ化する装置と、パ
ルプ原料をそれが転子羽根の離解面の全面に接触できる
よう内方に下向きに引く手段全台みそれによシキャビテ
イショ／の発生を極減する高いコンシスチンシイのパル
プ原料ヲ／々ルゾ化する装置と、転子が原料をそれが転
子羽根の離解面の通路内に入るようになるまで外方に流
れるのを極減するよう転子羽根にまで下方に圧送する手
段を含んでいるパルプ化装置とを提供することである。

本発明のその他の目的と利点とは以下の詳細な説明、添
付図面および前記した特許請求の範囲とによシ明かにな
ることと思う。

本発明全添付図面を参照して説明する。

実施例 第１図に示しであるように、本発明のパルプ化装置の１
つの好まし実施例は総体的に符号１０で示したパルプ化
槽を含み、このパルプ化槽１０は同じ角度にしてテーパ
を付した無孔の截頭円錐形部分１３によシ包囲されてい
る截頭円錐形の抽出板１２によシ包囲された平らな中心
部分１１から成る底壁とこの底壁から上方に延びている
ほぼ円筒形の側壁１４とを含んでいる。

抽出板１２の下方には環状の通過物室１５が設ゆ（あり
、この室はテーパを付した底１６と従来技術の制御弁（
図示せず）？有する出口バイブ１７とを有している。追
加の出口１８が底壁１３に設けてｉ抽出板１２’！ｆ−
通過するには太きすぎる材料を餘く。

総体的に符号２０で示した転子が底壁１３の中心に装着
されほぼ垂直の軸線を中心として回転する。

転子２０は、本願に引用しであるたとえば、米国特許第
４．１０９．８７２号に記載した如く当業界で良く知ら
れている方法で電動機（図示せず、）により駆動するこ
とが好ましい。転子２０の下面は截頭円錐形の抽出板１
２に符合する截頭円錐形であるが、もしボスに米国特許
第３，０７３，５３５号に記載した如く平坦な抽出板が
設けてあれば、転子の底も同様に平らにする必要がある
。

転子２０の底部は米国特許第４，１０９，８７２号に記
載したものと実質的に同じ構造であるが、本発明の訴子
は３つの羽根しかないのに反しこの特許の転子は６つの
羽根を有している。第２図、第３図、第４図および第８
図に詳細に示しであるように、転子２０はほぼ円錐形で
あるが好ましくは直線でなくわん曲線に沿い上方に向は
テーパを付すことが好ましいボス部分２０ヲ含んでいる
。３つの羽根２２がボス部分２１から放射状に延び、そ
れぞれ羽根２２は円筒状に傾斜した外端面２４と、前向
きに傾斜し後縁２６を有する平たい離解面２５と、同様
に真直であるが平面で見てわん曲している圧送面２７と
を含んでいる。

転子のボス部分２１から上方に送給スクリュー３０が延
び、このスクリュー３０は転子のボス部分２１の上方に
向かいテーノξを付した延長部を形成しスクリューの頂
部にパルプ原料がたまるのを防止するけシ羽根３２で終
っているコア部分３１ヲ含んでいる。

スクリュー３０はまた３つのスクリュ一段部３３も含み
、これらの段部はほぼらせん状でからみ合い転子のそれ
ぞれの羽根２２の上面と合体する後部３５ヲ含んでいる
。スクリュ一段部３３の半径方向寸法はスクリュー３０
の頂部から転子のボス部分（２υに向は増大し後部３５
の終縁の幅が羽根２２の対応する半径方向寸法にほぼ等
しくなるようコア部分３１の増大した直径につ９合うよ
う増大している。スクリュ一段部３３はその終端縁が転
子羽根２２の後縁２６と一致するよう転子２２に相対的
に配向されている。

スクリュ一段部３３の後部３５はそれぞれの外縁から上
方に延びている隆起した周囲稜４０ヲ含んでいる。稜４
０は矩形状の後ｍ４１ｘ含み、この稜の先端はスクリュ
一段部の上面と合体してパルプ化作業中繊維がこの個所
に集積した９パルプ原料が下方に進むのを妨げたシレな
いようにし、稜の半径方向外面は転子２０の圧送面２７
の連続部全形成する。

第４図、第５図および第６図に示しであるように、スク
リュ一段部３３はほぼ弧状の断面でそれぞれほぼ凹状で
カップに似た外観と機能とを与える下面４４ヲ有してい
る。この、コツプに似た形状は各段部３３の全長にわた
シ延び第７図には典型的なスクリュ一段部３３が詳細に
側面断面図で示しである・各段部３３の外側すなわち後
ろ側４５はなめらがな凸状でまた半径断面に沿い測定し
て前面４４よシも可成シ長い。

第４図に詳細に示しであるように、転子２ｏの下側はパ
ルプ化槽１０（第１図）の底壁と抽出板１２との輪郭に
順応する形状にしである。転子羽根２２は抽出板１２の
真上に位置していて、転子板と抽出板との間の間隙は機
械的せん所作用を行う個所を形成する。転子２０は抽出
板１２の上方に約１．６０　ｍｍ（１／□６インチ）間
隔をあけることが好ましい。

発明の作用効果 パルプ化装置の作用が第１図に詳細に示しである。先づ
ｉｌＯに所望のコンシスチンシイのパルプ原料スラリー
をスクリュー３０の高さに等しいのが好ましいがそれよ
シもいく分高くても良い深さにまで満たす。たとえば、
直径が３．６５　ｍ　（１２フイート）高さが３．０５
　ｍ　（１０フイート）のパルプ化、槽１０において、
直径が約１．２２ｍ（４８インチ）のヌクリュー３０ヲ
含めた高さが約１．０７ｍ（４２インチ）の転子２０ヲ
使用して試験では原料の深さを少くとも転子とスクリュ
ーとを没するに十分とすべきで全体高さを約１．５３ｍ
（５フイート）にする程度の水位に達しても良いことを
示す。パルプのコンシスチンシイはその性質によシ変る
が、たとえば１６％の故紙では好ましい結果が得られ、
他方粘土またはその他パルプを一層つるつるにするその
他の添加物を可成、シの量含むインク抜きした紙料の如
きパルプ原料では、コンシスチンシイは２５％固体もの
高いことがある。

転子２０ヲ第３図から見て反時計方向に回転させる。転
子がこのように回転するとスクリュ一段部３３の凹状下
面４４にパルプ原料を矢印Ａの方向に内方に引かせスク
リュ一段部のらせん状通路がパルプ原料をハブ部分１２
と羽根２２とに向は下方に押す。

同時に、各スクリュ一段部の後面４５が前面４４よシ可
成り面積が大きいので、パルプ原料には空気フォイル効
果が生じてパルプ原料がスクリュ一段部の凸状後面４５
のそれぞれに向は内方に向は従って次の凹状前面４４０
通路内に吸引される。従って、スクリュー３０の構造と
作用モードとが組み合わさシ原料を半径方向内方に次い
で転子羽根２２に向は引く吸引効果と圧力効果と全結合
する。

スクリュ一段部の凸状面の空気フォイル作用はパルプ原
料が羽根２２の離解面２５に当る前にスクリューから遠
ざかり運動せざるを得なくなる傾向に対して有効に逆ら
う。更にまた、スクリュ一段部の外縁の下部に沿う稜４
０は下方に流れるパルプを保持しそれを羽根２００通路
に向けるといの側部として作用し他方、各稜４０の外面
も葦た関係した転子羽根の圧送面の延長面として作用す
る。

パルプがスクリュ一段部の後部に接近するに従い、スク
リューコア３１の増大する半径がパルプ原料を加速した
速度で半径方向外方に移動させ、その理由はパルプ原料
が稜４０の案内作用により転子と共に運動を続けさせら
れるからである。従って、パルプ原料が各羽根２２の前
部のスペースに達する時までにパルプ原料は離解面２５
が通る全面積にわた９離解される。更にまた、稜４０に
より形成されたとい内において加速するノ々ルゾ原料の
流速がこれらといがスクリューの底部に向は幅が一定に
増大しているという事実と相俟ってこれらといに内パル
プ原料を送シ込らスペースに追加の吸引力を供給するベ
ルヌーイ効果を生じることになる。

スクリュ一段部３３の終縁が転子羽根２２の後縁２６と
一致するので、接近する転子羽根２２の可成シ以前に離
解面２５が通った個所にパルプ原料は流れ下る。更にま
た、パルプ原料は転子羽根によシ外方に押しやられる以
前に抽出板１２に接触し、従って、転子羽、根と抽出板
とが′互いに作用してこの個所にあるパルプ原料に対し
機械的せん所作用を生じる。

パルプは転子羽根２２によシ転子２０から外方に押。；
しやられ底壁１３ヲ横切９側壁１４にまで運動する。

転子２０はパルプ原料を揚程が生じる側壁１４ヲ登るよ
う駆動するに十分な速度で駆動するのが好ましくパルプ
原料は次いで槽１０の中心に向は吸い戻されその際にパ
ルプ原料は再びスクリュ一段部３３の回転運動によシ内
方に引き寄せられる。従って、パルプ原料はそれを構成
する繊維の事実上すべてが運動するよう槽１０内でうず
流パ条ンを描き、槽態が存在する。

特定のバッチのパルプ原料が抽出板１２のたとえば、約
４．８０ｍｍ（３１１６インチ）で良い抽出板の孔を通
過できる程度十分に離解されると、パルプスラリーのコ
ンシスチンシイを８％固体またはそれよシ低い値に減少
するに十分な量の稀釈水を加え、次いで出ロパイゾ１６
の制御弁を開く。次いで、良質の繊維がすべて抽出され
るまでパルプ化装置全運転し続けもし必要ならば最終の
洗浄段階用に更に水を加える。次いで、出口バイブ１６
ヲ開き、不通過物用出口１８の弁を開き、槽内に集積し
た不通過物を流し出す。

図示してないが、側壁１４ヲ上昇する原料が槽の中心に
向は流れるのを促進するよう変形しても本発明の範囲内
に入る。たとえば、１９８２年８月１２日付で出願した
米国特許出願第４０７．３７１　号に記載した如き側部
邪魔板を使用できる。あるいはまた、槽を底板から上方
に行くに従り直径を減少するほぼ円筒形断面の側壁を設
けた「コニャッツびん」の形状にすることができる。側
壁が内方に傾斜し、転子が揚程を生じまたスクリュー３
ｏが吸引作用全行うことにょシ上昇するパルプ原料を槽
の中心に向は圧送する。

本発明の好僅しい実施例を説明したが１本発明が仁の実
施例のみに限定されるものでなく前記した特許請求の範
囲内でこの実施例を種々変更できるξとは理解できょう
。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図は本発明を具体化したパルプ化装置と転子とを一
部立面一部断面を示す略図、第２図は第１図の転子の斜
視図、第３図は第１図の転子の平面図、第４図は第１図
のパルプ化装置の詳細図、第５図は第４図の５−５線に
沿い切断して示した断面図、第６図は第４図の６−６線
に沿り切断して示した断面図、第７図は典型的なスクリ
ュ一段部の詳Ｘｌｕ図、第８図は転子羽根の端部の詳細
図であ１八　奄ｑ関目影Ｈ狼ｎ部ケ七岬細用２゛ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）底壁０３）および底壁から上方に延びているほぼ
   垂直軸線を中心として回転するような底壁（ｕ３）の中
   心に装着され且基部々分（２Ｉ）、基部々分からほぼ半
   径方向外方に延び離解面ｅ２［Ｄ　ｆｆ：有する複数の
   羽根（２２）および基部々分から上方に延びている複数
   のらせん状スクリュ一段部Ｇ３３）　’ｅ有する転子（
   ２０）　＆有し、各スクリュ一段部（３３）が凹状の下
   面（４４）および基部々分０υで終９半径方向において
   羽根（２２）の半径方向長さにほぼ等しい幅を有する後
   部Ｃ３”３Ｊ′！！−有し、それによシ高コンンステン
   シイのパルプの存在において転子（２０）が回転すると
   スクリュ一段部（３３）にパルプを中心軸線に向は内方
   に引かせまた離解面（２６）にまで下方に押させること
   により、離解面（２６）が７ξルプ原料全底壁０３）に
   沿い側壁（２４）に向はキャビテーションを極減して外
   方に押しやるようにして成ることを特徴とする高コンシ
   スチンシイの紙パルプ原料をパルプ化する装置。 （２）スクリュ一段部の後部がそれぞれそれから上方に
   延び且段部の上面（・１つ上を流れ下るパルプが羽根の
   離解面（２（０の付近に達するまでは段部から半径方向
   外方に流れるのを防止するに十分な高さを軸線方向に有
   している外周稜（４０１ｋ含んでいる特許請求の範囲第
   １項の装置。 （３）各スクリ　ュ一段部（３３）の外面（４ツが凸状
   にわん曲し段部の凹状１面（４４）よシも可成９大きい
   面積を有していてパルプを隣接する段部の下面の通路内
   に内方に引く＋２奴フオイル効果を生じる特許請求の範
   囲第１項の装置。 （４）スクリュ一段部（３３）のそれぞれの後部（３５
   ）が羽根（２２）の関係した１つの後縁と一致する終縁
   を含んでいる特許請求の範囲第２項の装置。 （５）羽根（２２１が底壁の上方に高コンシスチンシイ
   の原料の存在において転子が回転すると原料を機械的に
   せん断するに十分な距離間隔をあけて★る特許請求の範
   囲第２項の装置。 （６）はぼ水平の底壁０３）および底壁がら上方に延び
   全パルプ化する装置において、 はぼ垂直の軸線全中心として回転するよう底壁（１３）
   の中心に装着したボ゛ス部分０υ、ボス部分（２υから
   半径方向外方に延び且原料を側壁α４）に向は外方に押
   しやる圧送面（２ηおよび離解面（２Ｇ）　を含む羽根
   手段（２２）、およびボス部分（２１）から上方に延び
   且それぞれが高コンシスチンシイのパルプの存在におい
   て転子（２０）が回転すると凹状下面（４４）に紙パル
   プ原料を中心軸線に向は内方に引き下方に羽根の離解面
   （２６）が係合するよう下方に押させるよう全長にわた
   シ凹状下面を有するらせん状スクリュ一手段（３３）　
   ｋ有す（７）槽の底壁α３）が截頭円錐形で、羽根手段
   （２２）の下面も同様に截頭円錐形でパルプ原料を底壁
   （！３）に沿い上方に押しやる特許請求の範囲第６項の
   装置。 （８）　　各スクリュ一段部（３３）の外面（４５１が
   凸状にわん曲し段部（３３）の凹状下面（４４）よちも
   可成９面積が犬でパルプ原料を隣接した段部の下面の通
   路内に内方に押しやるニー゛ロフォイル効果を生じる特
   許請求の範囲第６項の装置。 （９）各段部がそれから上方に延び且軸線方向において
   段部によシ下方に押されたパルプ原料が外方に拡散され
   ないよう保持するに十分な高さを有し、各稜（＝ｌＱｌ
   の半径方向外面がわん曲した圧送面を形成している特許
   請求の範囲第６項の装置。 （１０）段部（：列間のスペースが下端に羽根手段（２
   ２）の長さにほぼ等しい幅を有している特許請求の範囲
   第９項の装置。 Ｑｔ）（ａ）　　ＩＣステンシイのパルプ原料を、円筒
   形断面の直立の壁（１４）を有する槽００）に供給し、
   （ｂ）パルプ原料を槽の底部０３）の中心から円筒形側
   壁に向は外方に連続的に押しやシ、 （Ｃ）　　パルプ原料の上方部分を槽の底の中心に向は
   下方に連続的に引き、 （ｄ）　　パルプ原料を槽の底に向は下方に押し戻すこ
   とを特徴とする製紙原料を高速度でパルプ化する方法。 ０２）また槽の中心方向において、パルプ原料に槽内の
   パルプ原料の深さの少くとも大部分にわたシ吸引力をか
   けることを含む特許請求の範囲第１１項の方法。 （１３）　　’ｊた更に向き変えしたパルプ原料を所定
   の速度で槽の中心部分に連続的に送ることと、送られた
   原料を急に増大した速度で槽の中心部分から半径方向外
   方に運動させることを含む特許請求の範囲第１１項の方
   法。