JPS6137989B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体の分散している粒子を分離する
方法に関する。また本発明は、固体、液体あるい
はガス状のもののような粒子を分離する装置に関
する。

本発明は多くの分野、特に製紙工場において、
何の制限もうけないで用いられる。更に詳述する
と、分散粒子を含む溶液（懸濁液）、例えば不用
の紙からの繊維を含む懸濁液、浄化すべき紙パル
プ、製紙機械からの流出物に含まれている繊維
（あるいは分散粒子）等を分離し回収する処理に
有益である。

明細書は、本発明の製紙工場に関連した適用例
によつて明確に記載している。この明確化した実
施例が単なる説明として選ばれることが理解され
るだろう。事実、本発明は、混合物等から比重の
異なる混和しにくい液体を回収する遠心力を応用
した手段によつて形成された分級あるいは分別に
要求される条件を有する他の適用例を有してい
る。また流体は通常水のような液体だが、ガス状
のものであつてもよい。

製紙工場で操作される懸濁液は、非常に変化す
る比率に関連して下記の主な要素を含む。

流体キヤリヤ（普通、水溶液）。

天然、人工あるいは合成繊維、多少の異物。

粒径および比重が各々非常に変化する固体粒
子（無機物、種々の不純物、例えばホツトメル
ト、プラスチツク、インク、接着剤、タール、
金属粉、砂等）これらは汚染物として参照され
る。

液体あるいはガス状粒子（空気）。

懸濁液を浄化する方法は、懸濁液から１つ以上
の好まない粒子の留分を分離する装置を含み、特
に製紙において奨来再使用の場合に有害となる汚
染物を除去した繊維性の懸濁液を回収する装置を
含む。

このような懸濁液の処理において、現在よく和
られた技術では、主に粒子の比重あるいは粒径の
違いから分離することが最も普通に用いられてい
る。これらの技術において、懸濁液は渦巻と呼ば
れる垂直な動きが流れる回転槽に導入される。そ
れゆえ、懸濁液内の粒子は、下記の２つの力の同
時作用を受ける。

遠心力：各粒子質量に作用する遠心加速力か
ら得られ、これらの粒子を中心から外方に引
きよせる力 求心力：各粒子の量に作用する放射状の圧力
勾配から得られ、これらの粒子を渦巻の中心
方向に引きよせる力 もし、粒子の比重が流体キヤリヤの比重と同一
の場合、上記２つの力は平衡に達し、流体に対す
る粒子の平均した放射方向の動きが存在しない。

しかしながら、分散粒子の比重が流体キヤリヤ
の比重よりも小さいならば、放射方向の圧力勾配
の効果は、遠心力の効果より大きい。この例にお
いて粒子は、渦巻の長手軸線方向に移動する。一
方、粒子の比重が流体キヤリヤの比重より大きい
ならば、放射方向の圧力勾配の効果は、遠心力の
粒果よりも小さく、粒子は回転槽の周辺に移動す
る。

記載をわかりやすくするために、軽い粒子、軽
い成分あるいは軽い留分は粒子の密度が流体キヤ
リヤの密度より小さい場合に用い、重い粒子、重
い成分あるいは重い留分は粒子の密度が流体キヤ
リヤの密度より大きい場合に用いる。

また流体キヤリヤの密度より大きいあるいは小
さい密度を有し、移動速度が主に最小径に関連し
て遅い成分は以後中間の留分を呼ぶことにする。

静止した円錐状の分離槽を有する“ハイドロサ
イクロン”あるいは“セントリクリーナ”と呼ば
れる装置が提案されている。これらの装置におい
て、純化すべき懸濁液が円錐状の室の頭部を通し
て接線方向に導入される。重い粒子は反対側の下
端部から除去され、純化された懸濁液は室の頭部
の長手軸線に近い部分から回収される。

これらのハイドロサイクロン装置は、通常重い
粒子（砂、金属粉等）を分離する場合に確実な効
果を有するが、軽い粒子特にその密度が流体キヤ
リヤの密度に近い場合に貧弱な結果が得られる。

事実、静止した壁を有するハイドロサイクロン
型の純化装置において、この装置に与えられる唯
一つの調節可能な操作パラメータは懸濁液が流入
する際の接線（正接）速度である。

壁の周辺で重い粒子を除去するためには、接線
速度が装置の中央部分に速い流れが起こるような
高速度に維持されなければならない。それゆえ、
軽い粒子の最適な分離のための十分な滞留時間が
許されない。従つて軽い粒子のほとんどは純化さ
れた懸濁液で見い出される。

更に、高速度の使用は、種々の粒子間の分離効
果を妨げるような非常に高度な乱流レベルが懸濁
液を通して伝えられる。

このような型の装置において、軽い粒子の除去
を容易にするために、細い管径の突入した筒が低
密度の汚染物を除去するために渦巻の中央に位置
させたものが提案されている。しかしながら、か
くして分離された軽い汚染物の割合は、渦巻の中
央領域の小さいサイズによつて低い。

除去される汚染物が主に軽いものである懸濁液
の場合には、同懸濁液が静止壁を有する円筒室に
接線方向から導入されて接線方向から取出し、一
方の汚染物の軸方向から抜き出すものが提案され
ている。この装置において、懸濁液が非常に低速
度で流れ、この結果懸濁液を横切る放射状の圧力
勾配が低く、最も軽い粒子の除去は許されない。

大きい駆動力を用い、乱流の問題をなくした純
化装置が仏国特許第2292170号および第2293983号
に記載されている。この装置は、可能な限り理論
的に強制した渦巻状態を得るために、２個の同期
回転する同心円状の円筒壁を備えている。懸濁液
は２個の円筒壁間に形成された環状の空間に導入
され、２個の円筒壁と一体となつて回転しながら
流れる。しかし、この装置の効率は、装置の迅速
な詰まりから得られる撹拌がないので、純化され
るべき懸濁液の濃度の効果に限定される。さらに
分散した繊維を含んだ懸濁液は、懸濁液内に繊維
成分の形態がこの装置の操作効率に影響する付加
的な障害を形成する。撹拌がないことは、繊維成
分が迅速に集まつて汚染物を補える粘着網を形成
し、流体から除去されるのを妨害する。

米国特許第1712184号は、回転する分離壁を含
む強制的な渦巻システムを開示している。懸濁液
は底から導入され、壁の回転によつて生じた減圧
された領域に流入する。分離壁に起因して、懸濁
液の速度は常に壁の速度より遅い。これは分離効
率を制限しそれゆえ回転速度と独立して懸濁液の
滞留時間を制御できない。実務上、この装置は回
転速度の変化のみが許される範囲の融通性に欠け
ている。

オーストリア特許第465775号は、ハイドロサイ
クロン内に自由な渦巻と強制された渦巻とを形成
するために壁を回転させた古典的なハイドロサイ
クロンを開示している。懸濁液は、壁の角速度よ
り速い速度で接線方向から導入される。しかし重
い粒子の大部分は、ハイドロサイクロンの長手軸
線にほぼ沿つた部分から集められ、また軽い粒子
も同じ軸線に沿つて集められる。回収すべき懸濁
液が軸方向に回収され、流体の運動エネルギの全
てが渦巻に分散するので懸濁液の回転運動エネル
ギの損失が発生する。さらに、回転する装置は、
排出口端でポンプのように作用し、操作時にエネ
ルギ消費量が加えられる。他方、前述したよう
に、全ての純化される懸濁液が長手軸線の近くで
集められるので、この装置は自由な渦巻の中央で
粒子のための広い遠心領域を確保できない。

このオーストラリア特許第465775号の円錐状の
壁を円筒状の壁に変形した場合、（この仮説はオ
ーストラリア特許に記載されていなかつたが）重
い成分は周辺で集められ、一方懸濁液のほとんど
は中央から回収される。この変形例は、上述した
オーストラリア特許と同じ不利益を有している。
さらに、回転運動エネルギの回収が不可能にな
り、渦巻の中央部分の遠心領域から軽い成分が除
去されない。

本発明は、詳述したように種々の浄化装置の不
利益を克服したものである。本発明は、回転壁に
よる自由な渦巻作用に基づいて懸濁液を純化する
方法および装置に関する。全ての渦巻の周辺には
最少の撹拌が維持され、懸濁液から種々の留分が
連続的に抽出されて効率よく分離する。また本発
明の装置は、紙パルプのような繊維を含む懸濁液
から汚染物を分離することができる。

本発明によれば、流体が分離槽内にあるとき、
この分離槽に自由な渦巻が発生するように分離槽
を長手軸線を中心として回転させ、懸濁液を長手
軸線に対してわずかに傾斜した方向から分離槽に
導入させてこの懸濁液の角速度が分離槽の壁の角
速度よりわずかに速くなるように流れさせ、前記
懸濁液から、長手軸線の近くの領域から軽い成分
と、渦巻の周辺近くの領域から処理された懸濁液
の大部分と、側壁近傍の領域から重い成分と、場
合によつては他の中間領域から中間の留分とを分
離して取り出す方法が提供される。

処理された懸濁液の主成分は渦巻の周辺の近く
で集められ、主に導入された懸濁液に加えられた
エネルギは分離槽の排出側の端部で回収される。
また、軽い成分は中央に広い遠心領域を有する渦
巻の軸線部分から集められる。それゆえ中央には
重要な遠心領域が形成される。

各成分の動きを個々にするのに必要な撹拌の度
合を最小に維持するためには、回転槽（分離槽）
内の自由な渦巻が、１点に向かう円錐形を有する
同心円状の種々の層（流体層）を形成させること
が必須である。これら種々の流体層は長手軸線に
関連する速度および角度で懸濁液を導入すること
によつて達成され、層の明確な領域を維持するた
めに、流体層の角速度がその外側に接近している
流体層の角速度より大きい。これら分離槽の円錐
形は、分離槽が円錐形であることに起因するが他
の形状（例えば円筒形の分離槽）であつても形成
される。最後の円錐状の流体層は、懸濁液の流入
速度および排出速度を調整することによつて得ら
れる。従つて流入速度は、各流体層が各々所望の
角速度、特に側壁の角速度に関連して過度になる
ように調整される。また排出速度は長手軸線方向
に収束するように調整され、それゆえ円錐状の流
路が形成される。

実際、懸濁液が分離領域内へ導入される傾斜角
度は、軸方向の流量速度と壁に関連する流量速度
と比によつて固定される。また壁に関連する速度
は所望の撹拌度によつて決まる。

流体（流体キヤリヤ）に関連する粒子の放射状
の移動速度は、主に粒子の形状、次元および比重
によつて変化し、また流体自身の特性によつても
変化する。この移動速度は、流体キヤリヤと粒子
との比重の違いがあまりない場合、粒子が非常に
小さい場合あるいは粒子の形状が非常に移動しに
くい場合に遅い。

本発明の改良された実施例において、補助液体
が分離谷槽の側壁に沿つて導入されるこの補助液
体は、懸濁液を周辺領域で希釈し、粒子の運動性
を増加させる。

この補助流体の環状の領域の存在は、懸濁液の
軽い粒子が分離領域に導入させてから渦巻の軸線
近傍の領域に到達するまで進む距離を減少させ
る。

最後に、この補助流体の環状の領域の存在は、
懸濁液から非常に遅い移動速度を有する最少の成
分に洗浄することが達成され、補助流体の環状の
領域に交差するとき重い成分によつて最少の成分
が運ばれない。

実際、自由な渦巻の中央に形成される自然な軸
方向の戻りの動きが軽い成分のための軸状の出口
を用いる補助流体の動きによつて起動されること
が有利である。それゆえ、遠心分離効果は軸近傍
の渦巻の領域で非常に増大させられる。

従つて、懸濁液のほとんどの軽い留分（成分）
は、例え流量が遅くとも重い成分から開放され、
懸濁液の入口近くの渦巻の端部から抽出すること
が可能となる。

もし懸濁液にガス状の粒子が含まれていても、
ガスの核が形成される軸の領域から集められる。

本発明によれば、 分離槽の第１の端部に長手軸線と同軸状に形成
された懸濁液を導入する入口と、 入口から導入された懸濁液を回り継手を経由し
て分離槽の側壁に所望の正接角度で偏向させて分
離領域内に懸濁液を導入させる第１の偏向手段
と、 分離領域で前記懸濁液を重い留分と中間の留分
と軽い留分とに遠心分離し、 分離槽の第２の端部側に互いに同心円状に形成
され、側壁近傍から重い留分を長手軸線方向に偏
向させる環状通路と、長手軸線近傍から中間の留
分を長手軸線方向に偏向させる通路とを備えた第
２の偏向手段と、 第２の端部に位置し、筒状通路と回り継手を介
して連通する長手軸線と同軸状の重い留分の出口
と、 第２の端部に位置し、環状通路と回り継手を介
して連通する重い留分の出口の内周にある中間の
留分の出口と、 前記第１の端部に位置し、長手軸線と同軸状の
軽い留分の出口と、 分離槽を長手軸線を中心として回転させる駆動
手段とを、 具備した懸濁液から粒子を分離する装置が提供
される。

もし追加の中間の留分の分離が必要ならば、複
数の中間の留分のための出口が分離槽の第２の端
部に、互いに同心円状に、重い留分の出口と長手
軸線との間に設けてもよい。

また複数の出口の代りに、軽い留分の出口が分
離槽の同じ端部すなわち中間の留分および重い留
分の出口がある端部に設けても良い。

他の実施例において、分離槽の周辺に近い懸濁
液の入口側の端部に補助液体を導入する入口が設
けられ、 最も重い成分のための出口は、端部から離れた
分離槽の壁面に沿つて動く。このような出口は、
短い分岐した断面によつて先導されても良い。

重い成分を除去するのに最適な分離槽は、入口
側に大きい端部と周辺に重い成分を除去するため
の分岐出口とを備えた広がつた円錐形から構成さ
れる。

また、他の実施例は、側壁に連続して、あるい
は側壁に数点の補助流体用の入口を有している。

分離槽に導入される懸濁液の制御は、側壁の角
速度に関連して懸濁液の角速度を加減する手段
（チヤンネル）を備えた入口および出口の回転し
得る偏向手段の両方に影響される。このような手
段は長手軸線を基準として傾斜したチヤンネルを
備え、懸濁液の長手軸線から垂直な動きを増加さ
せる。

分離槽から除去される軽い成分の速度は、長手
軸線の近くに位置する出口に連結した減圧手段に
よつて、渦巻の中央領域から、遠心領域の重い成
分の増加に起因して速くなる。

さらに、分離槽から放出された浄化された懸濁
液は、少なくとも１つの回転し得る出口偏向手段
と連結されたポンプによつて影響され、このポン
プは分離された流体を循環ラインあるいは下流ラ
インに供給する。

概して、分離槽の入口側の端部はポンプのよう
に機能し、また反対側の端部はタービンのように
機能する。

回転し得る偏向手段は、流出物を下流ラインに
供給するためにポンプのような手段と供存して分
離槽に隣接した背後にあつてもよいことが理解さ
れるだろう。

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図において、本発明の好ましい実施例の純
化装置は、わずかに円錐状になつた分離槽１を備
えている。この分離槽１はステンレススチールあ
るいはプラスチツクのような適当な材料で作るこ
とができ、長手軸線２を中心として分離槽１の外
周の溝５を走行するベルト４を駆動するモータ３
の駆動手段によつて回転駆動される。ベアリング
６および７は、分離槽１が回転し得るように、分
離槽１の端部のシール材に連結される。入口８か
らの純化前の懸濁液は、分離槽１の頭にある回り
継手を経由し、回転し得る偏向手坪として作用す
る環状通路１０を通つて導入される。また入口９
からの補助流体は分離槽１の頭にある回り継手を
経由し、回転し得る偏向手段として作用する環状
通路１１を通つて導入される。この環状通路１１
は環状通路１０の外周に円心円状に形成される。

これら入口８，９および環状通路１０，１１の
反対側には、２個の固定した出口管１４および１
５と、これらと回り継手を介して連設された回転
可能な環状通路１２および１５が設けられてい
る。出口管１４および環状通路１２は分離槽１の
側壁部の重い粒子を排出し、出口管１５および環
状通路１３は純化された懸濁液（中間の留分）を
排出する。また環状通路１２および１３は同心円
状に形成され、回転している重い粒子および純化
された懸濁液が長手軸線２方向に排出される前
に、それらの回転運動エネルギが環状通路１２，
１３の壁面からほとんど回収される偏向手段とし
て作用する。

軽い成分用の出口１６は入口８，９側に長手軸
線２と同軸に形成され、懸濁液の回転によつて生
じる渦巻の低部から遠心分離された軽い成分を回
収する。

最も軽い成分用の第２の出口１７は出口１６の
反対側に長手軸線２と同軸に形成され、非常に軽
い粒子を回収する。

通常分離槽は、長手軸線が水平になるように回
転させるが垂直に回転させてもよい。同様にベア
リング６，７も別の等価手段例えば空気ベアリン
グ等におきかけても良い。

分離槽１が軸線２を中心として回転すること
は、分離工程の駆動力が懸濁液の撹拌力と独立し
て制御できることがある。分離の駆動力が懸濁液
の回転速度に依存し、一方乱流度が懸濁液と壁と
の関連速度に依存することから、前記２つの力を
独立して制御することが信じられる。それゆえ懸
濁液の角速度は、壁の角速度よりわずかに過度に
なるように維持される。従つて、操作条件すなわ
ち分離槽の速度および懸濁液の角速度は、効率に
影響しないで、処理される懸濁液の異なつた流速
を調整して調整される。

回転し得る偏向手段１０，１１は、軸線２の近
くで導入された懸濁液の流れを分離槽１の側壁方
向に偏向させる。これらは、懸濁液および補助液
体を各々効率良く垂直方向に駆動するために、軸
線２に対して傾斜した複数のチヤンネルを備え、
懸濁液および補助液体の流入速度の各々の変化の
みを助けをかりて懸濁液の角速度を制御すること
ができる。

回転し得る偏向手段１２，１３は前記偏向手段
１０，１１と類似しているが、これら環状通路１
２，１３は分離された留分を各々側壁から軸線２
方向へ偏向させる。この供給側と排出側との間を
対称にした分離槽は、供給側で流体に与えられた
回転運動エネルギのほとんどを排出側で回収する
のに好適である。

本発明の分離槽の動作を記述した例を与えるた
めに、粒子あるいは分離される成分の軌道を記述
した。

第１実施例（第２実施例） この実施例では分離槽１は円筒形である。ここ
で、繊維と軽い汚染物とを含む純化される紙パル
プの懸濁液が入口１０が通つて分離槽１へ導入さ
れる。入口１０は懸濁液と分離槽１の回転によつ
て起こる渦巻の周辺に位置する。

懸濁液は、入口１０の内部に設けられた傾斜し
たチヤンネル（図示略）を通つて流れ、これらの
チヤンネルが軸線２に対して傾斜していることに
よつて壁の角速度よりわずかに速い角速度の垂直
な動きの中に導入される。

従つて、懸濁液が流れる状態はサイクロン装置
に用いられるような自由な渦巻形である。しか
し、分離槽１の周辺で維持される最少の撹拌度が
懸濁液の粒子の自由運動に必要な明確なレベルの
まさつの減少を許す。

このような状態において、遠心力と求心力との
作用は、全ての渦巻内にいかなる乱流をも起さな
いで、最大の効率を備えている。このように、流
体より軽い粒子の大部分は迅速に軸線上の領域２
０の方へ引き寄せられ、この領域２０で供給側の
領域２１にもどされることによつて段々と濃縮さ
れる。この領域２１で、軽い粒子（汚染物）は軽
い留分の出口１６から除去される。

ガス状の粒子を含む懸濁液が分離槽１に供給さ
れて回転していた場合、このガス状の粒子は渦巻
の軸の領域で集められてガス状の核を形成し、通
常減圧されて除去される。大きい分離槽におい
て、中央にかなり大きいガス状の核を形成するこ
とは、同分離槽の圧力の通常のレベルを低下させ
る利益を有する。

流体より重い粒子は高効率で分離槽１の周辺方
向へ引き寄せられ、この流路は過度の乱流によつ
ても乱されない。

このような円筒形あるいはわずかに円錐形の壁
を有する分離槽は、特に紙パルプのような繊維性
懸濁液から軽い成分を抽出するのに好適である。

第２実施例（第３図参照） 本発明の変形例において、繊維網の解離は、壁
から２番目の入口から導入される懸濁液を流量調
整し得る外側の入口１１からの補助流体によつて
希釈するとによつて増大する。

第３実施例（第４図参照） ここでは、分離槽１が排出側に、３つの同心円
状の環状通路１２，１３および１７を備えてい
る。

軽い成分を含む繊維性の懸濁液は入口１０を通
つて導入され、補助液体例えば水は入口１１を通
つて導入される。

軽い成分は出口１６から抽出される。浄化され
た懸濁液は最も外周の環状通路１２から集めら
れ、長い繊維に富んだ懸濁液が得られる。一方、
細い成分（繊維の破片および小径の粒子）は最も
内周の環状通路１７で集められ、中間の留分の中
間の環状通路１３から集められる。

この実施例は特に製紙工場の繊維性の懸濁液の
分別に好適である。

第４実施例（第５図参照） 特に興味深い本発明の実施例において、軽い成
分と重い成分とを含む繊維性の懸濁液の浄化は、
側壁に開口を有する分離槽１を連続動作して得ら
れる。これらの開口は、重い成分が出口に詰まる
のを防止するために外方に延びた正接通路１８に
連結される。壁の近くで濃縮された重い粒子はこ
れらの通路１８を通つて抽出される。

好都合なことには、入口装置１９は抽出前の重
い成分を洗浄する補助液体を噴射するために通路
１８の前の壁に取付けられる。

かくして、実際繊維が除かれた重い成分は排出
通路１８を通つて抽出される。また軽い汚染物は
出口１６を通つて除去され、完全に浄化された懸
濁液は出口１３を通つて回収され、また重い汚染
物を含んだ懸濁液の留分は出口１２を通つて除去
され、まだ軽い汚染物を含む懸濁液の留分は出口
１７を通つて除去される。出口１２および１７か
ら集められた留分は、完全に純化されるまで続い
て再循環させられる。

もちろん、繊維性の懸濁液の分別が要求されな
くとも排出通路１２，１６および１８は必要であ
る。

第５実施例（第６図参照） 第６ａ図、第６ｂ図は、本発明の他の実施例を
示し、通常分岐した円錐形の分離槽が増加する直
径を有する円筒状の部分２３を連続して連結して
得られる。水あるいは他の補助液体が通路９を通
つて導入される。

第６ａ図は、分離槽の半分の断面および移動す
る粒子の平均した軌道を示す概略図である（図に
おいて、ｐ１は重い粒子、Ｐ２は軽い粒子、Ｐ３
は細い粒子の軌道を示す）。

第６ｂ図は、循環経路と流体キヤリヤの流れと
の概略図である。

この分離槽は、特に懸濁液の他の成分の移動速
度に比べて無視できるような移動速度を有する非
常に細い遊離した汚染物を含んだ懸濁液に好適で
ある。

この場合において、適度に濃縮された懸濁液は
通路８を通つて導入され、補助液体は通路９を通
つて導入される。

前もつて、軽い粒子および非常に細い粒子は
各々通路１６および１７を通つて除去され、浄化
された懸濁液は通路１４を通つて除去される。最
後に通路２４，２５および２６から濃度が徐々に
増加した非常に細い汚染物を含んだ留分が除去さ
れる。通路２４，２５および２６を通つて除去さ
れた粒子は再び分離槽の頭に壁の部分２３に沿つ
て異なつたレベルで再循環される。

出口側の通路１４，２４，２５および２６と等
価の回転し得る偏向手段は各々下流ラインあるい
は再循環ラインに所望圧力で供給させるポンプに
接続される。

側壁に沿つて形成された補助液体のスクリーン
は、側壁方向へ移動する重い粒子（例えば繊維）
から非常に細い粒子をふるいわけるような選択的
な濾過器として作用する。

このような分離槽は、特に不用な紙パイプから
インクを除去するのに最適である。

また、本発明の他の変形例は、部分２３が動作
の使用目的に従つて、わずかに収斂あるいは分岐
するように構成される（分岐部分は特に最も重い
粒子の除去に最適であり、また収斂部分は流体の
回転速度を増大させる傾向にある）。

第６実施例（第７図参照） 第７図は実施例の分離槽１を示し、この分離槽
１は、長さが75cm、内径24.5cm、壁がわずかに円
錐形（円錐度3.5％）であり、1650RPMの速度で
回転する。

繊維と軽い汚染物とを含む懸濁液は、通路８お
よび１０を通つて導入され、水（プラントからの
再循環水も用いられる）は通路９および１１を通
つて導入される。

浄化された懸濁液は出口１４を通つて抽出さ
れ、完全に浄化されない懸濁液は出口１５を通つ
て抽出され、再び通路８あるいは９に再循環して
導入される。また軽い汚染物は通路１０を通つて
抽出され、非常に細い粒子は通路１７を通つて抽
出される。

バードマシン社製の固定壁を備えた従来の商業
型の４インチ径のトリクリンハイドロサイクロン
によつて達成される除去比と、第７図に示す上述
した実験用の分離槽によつて達成される除去比と
が比較された。従来のハイドロサイクロンは、紙
パルプの濃度が7.5ｇ／である懸濁液が150／
minの流量で供給された時、0.98の比重と0.5mmの
径を有する粒子の30％が１回の走行で除去され
た。

一方、第７図に示す本発明の分離槽を用い、同
じ成分と同じ濃度の紙パルプを含む懸濁液を用い
ると、１回の走行での除去比が97％も達し、しか
も300／mmの流量が得られた。また繊維の損失
は、従来の装置と比べて10倍低かつた（それゆえ
繊維の損失は1.5％から0.15％に減少した）。

上述したトリクリンハイドロサイクロンで本発
明の分離槽と同じ程度の純化度を得るためには、
懸濁液はハイドロサイクロン内を少なくとも10回
走行させねばならなかつた。このような繰り返し
は、非常に大きなエネルギ消費をもたらす。

別の型の比較をしてみると、50cm径の回転し得
るハイドロサイクロンがオーストラリア特許第
465775号の明細書に従つて製造された。ハイドロ
サイクロン内に自由な渦巻と意味ある流れとを形
成するために、1500RPMの回転と10Kgを越える
供給圧が要求された。

処理される流れが十分でなくても、また分離結
果が貧弱であつても、正接速度から得られる過度
の乱流によつてハイドロサイクロンの壁の速度は
数10ｍ／secを越える。さらに、中央の分離領域
は、種々の成分を十分に分離するのにはあまりに
も小さすぎる。

第７実施例（第６図参照） 第８図は、水と油の混合物ような軽い粒子（固
体あるいは液体）を含む懸濁液を大量（例えば
10000m³／hrの流量）に処理する回り継手を用い
ない円錐状の分離槽を示す。第８図において、交
差線は動かない部分を示し、斜線は回転する部分
を示す。

しかし、ここでは、ベアリング６および７は空
気軸受３０および３１に置き変えられている。

軽い成分用の出口通路１６および１７は各々長
手軸線２と同軸に配置され、圧力の通常のレベル
を増大させないで、必要な遠心効果を得るため
に、真空ポンプのような減圧手段（図示略）によ
つて、渦巻の略中心からでなく広い空気核２０の
周辺から減圧するように調整する。

動作において、懸濁液（水と油）は入口通路９
を通つて導入される。留分（水）は出口９から除
去される。完全に分離されない留分は出口通路１
５を通つて抽出され、再び入口通路路８を通つて
再循環させられ、一方軽い留分（油）は出口通路
１６を通つて抽出される。

また、この軽い留分は、わずかの量の水が含ま
れており、その後公知手段によつて処理される。

かくして、10メートルの長さと約35立方メート
ルの容積とを備えた分離槽１は、壁面速度が90
Km／hr（300RPM）で回転し、１時間に1000立方
メートルの懸濁液を安全に処理できる。この場合
の平均遠心加速度は160ｇであり、また最大の内
圧は８Kg／cm³、流体の速度は壁の速度より２ｍ／
sec過度になつている。

第８実施例（第９図参照） 第９図は、例えば、軽い汚染物を含むわずかに
濃縮された紙パルプのような希釈された懸濁液を
大量に浄化するのに好適な回り継手を用いない分
離槽を示す。

この実施例において、空気の核２０はライン３
２を通つて減圧手段（安全弁）によつて調整され
て減圧を維持させられる。

この分離槽１は５メートルの長さと5.5m³の内
積とを有し、1000m³／hrの割合で懸濁液を純化
し、壁が約70Km／hr（700RPM）で回転する。こ
の場合、平均遠心加速度が300ｇ、最大内圧が15
Kg／m³となり、流体の速度が分離槽１の壁面速度
より３ｍ／sec速くなる。

第９実施例（第５図参照） 特に濃縮された懸濁液を浄化するのに最適な方
法は、主に補助流体（再循環の場合は再循環の懸
濁液）によつて形成された渦巻の頂上側に浄化さ
れるべき懸濁液を通路１０あるいは１１を通つて
導入する。

主に濃縮された懸濁液は通路１７を通つて渦巻
の中央領域へ導入され、そこで軸方向の逆流が起
こり、出口通路１６の十分な抽出流によつて増幅
される。

この配置は、入口通路１７を通つて導入される
流れが分離槽を通して循環する全流速と比較して
低いので実際流れのパターンを変形させず、重い
成分が移動する放射状の距離の増加に影響し、そ
れゆえこれらの重い成分を選択的に増進させる。

この方法は、重い汚染物を除去するようにした
分離槽のいかなる型にも適用できる。唯一の変更
は、通路１７内の傾斜したチヤンネルの方向を逆
になるように構成することである。

本発明の分離槽は従来の分離槽に比べて種々の
利益を提供する。ここにそのいくつかをあげる。

全ての周辺に沿つた懸濁液の速度は、分離槽が
どんなに長くとも常に側壁の速度よりわずかに速
いレベルを維持することが可能となる。この速度
の差は処理される懸濁液の種々の留分の分離を選
択的に増大させ、圧力低下およびエネルギ消費を
減少させる。また、明確な目的のため特別に作ら
れた高効率の大型の分離槽を用いることができ
る。

懸濁液に加えられた回転運動エネルギを回収す
ることができ、これによつても低消費型の大口径
分離槽が実現できる。

１個の分離槽で同時に連続して重い粒子と軽い
粒子とを分留することができ、同様に種々の留分
が浄化される懸濁液から分離できる。この多様性
は本発明の分離槽を多目的の操作を好適にさせ
る。

少なくとも１個の補助流体を用いることがで
き、必要ならば懸濁液の留分の洗浄あるいは再循
環が可能となる。

この結果、本発明の分離槽は、下記にあげる
種々の懸濁液の処理に満足して用いられる。

紙パルプ例えば不用な紙の浄化 不用の紙からのインクの除去 種々の紙パルプの分別 廃水処理 流体と略等しい比重を持つ粒子の分離 上記の記述は、本発明の特定して説明したが、
本発明は上記の記述に限定されるものでなく種々
の改変が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体を示した本発明による純化装置の
長手方向の断面図、第２図は円筒状の回転室内の
流体キヤリヤの流路を示す図、第３図は第２図の
変形例であり新たに補助流体を用いた場合の図、
第４図は第２図、第３図の変形例であり特に懸濁
液の分離に最適な純化装置を示す図、第５図は特
に重い粒子を分離するのに最適な純化装置を示す
図、第６図は分離槽が段々と増加する直径を有す
る円筒形の集合からなり、補助流体が側壁の種々
の部分から導入される本発明の別の実施例を示す
図、第７図は本発明を完成するために用いられた
実験装置を示す図、第８図および第９図は大量の
懸濁液を純化するために用いられた純化装置を示
す図である。 １……分離槽、２……長手軸線、３，４，５…
…駆動手段、１０……第１の偏向手段、１２，１
３……第２の偏向手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体が分離槽内にある時、この分離槽に自由
   な渦巻が発生するように、長手軸線を中心として
   該分離槽を回転させ、 懸濁液を前記長手軸線に対して僅かに傾斜した
   方向から前記分離槽に導入させて、この懸濁液が
   前記分離槽の側壁の角速度より僅かに速くなるよ
   うに流れさせ、 前記角速度の僅かに速い過剰分を維持するため
   に、前記自由な渦巻が収束した円錐形状を有する
   多重同心層からなるように前記分離槽内の懸濁液
   の流れを制御し、 該渦巻の周辺近傍の領域から処理された懸濁液
   の主要部分を回収し、前記長手軸線に沿つて該懸
   濁液を偏向して、 前記分離槽の前記側壁近傍の領域から重い留分
   と、 前記分離槽の前記長手軸線近傍の領域から軽い
   留分と、 前記重い留分取出領域および前記軽い留分取出
   領域間の少なくとも１個の中間領域から中間留分
   とを分離して取り出した懸濁液から粒子を分離す
   る方法。 ２ 回転槽１の長手軸線２の共直線的に位置合せ
   されて、懸濁液を導入し、該懸濁液の流れを回転
   偏向手段１０によつて回転槽１の周辺に延長する
   静止入口手段８と、 前記長手軸線２の回りに前記回転槽１を回転さ
   せる手段３，４，５と、 前記回転槽１の前記長手軸線２の回りに位置
   し、回転偏向手段１２，１３が先行する処理され
   た懸濁液および異なつた分離留分用の静止出口手
   段１４，１５と、前記入口手段８〜１０と同じ端
   部の回転長手軸線２に位置する軽い留分用の出口
   手段１６とを備え、 前記回転偏向手段１２，１３は、静止出口手段
   １４，１５に先行して前記回転槽１の周辺近傍の
   主要部分の懸濁液を回収して、その後回転運動エ
   ネルギの大部分を回復して該主要懸濁液を回転長
   手軸線２方向に偏向し、 前記出口手段１２，１３，１４，１５は、大形
   の中央遠心領域を形成するために、前記入口手段
   ８〜１０を備えた側の反対側の前記回転槽１の端
   部および前記回転槽１の周辺に配置されて、 前記懸濁液の重い留分用の前記出口手段１２，
   １４が前記回転槽１の周辺近傍に配置され、前記
   懸濁液の前記中間留分用の前記出口手段１３，１
   ５が同心的に前記重い留分用の出口手段１２，１
   ４より中心側に配置されることを特徴とする処理
   される懸濁液が回転軸線２の回りを回転する回転
   槽１に供給される懸濁液に分散した粒子の分離装
   置。