JPS63288288A - 繊維懸濁液の流れの制御および取り扱いを改善する方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維懸濁液のコントロールおよび増り扱いを
改りする方法および装置に関するものである０本発明に
よる方法および装置は、バルブおよび製紙Ｔ業において
、高濃度のバルブのポンプ使用におけるコントロールお
よび化学薬品を混ぜ合わせるために使用されることか特
に適している。

（従来技術および発明が 解決しようとする課題〕 高濃度のバルブは、今だなお一般的に、客間式ポンプお
よびスクリューポンプにより汲み出されている。これは
、今まで、高濃度のバルブを汲み出す唯一の方法であっ
た。そのようなポンプでバルブが汲み出されるときは、
吐出側にコントロールバルブが使用されることはない。

これには２つの理由かある。第１の理由とじては、高濃
度パルプは凝固したり、さらに、ポンプが脈圧を作って
しまうためである。もし仮に吐出側に絞り込む点があっ
たならば、装置を破壊してしまうような強い圧力の脈動
が配管内に生じてしまう、第２の理由としては、容積式
ポンプは、吸込側にバルブがなかったり、または、ポン
プの仕切り室を部分的に満たすだけのような非常に少な
いバルブでも機能するからである。このポンプは、吸い
込み側から仕切室にくるあらゆるものを、前方に汲み出
すように作動するからである。

最近では、ｒ場において、例えば、米国特許Ｎｏ　４，
４３５，１２２号のように、高濃度のための新しいタイ
プのポンプが一般的となっている。この新しい種類のポ
ンプは、うず巻ポンプであり。

それにおいては、高濃度のバルブか流動化される。苫い
換えれば、バルブがポンプの羽根の域に到達する直前に
、高濃度バルブを流れる状態に変えてしまう、高濃度の
バルブを汲み出すこの方法においては、第１図に示され
たように、ポンプの吐出側にコントロールバルブを組み
入れることか通常必要であり、これは、ポンプの吸込側
に常にバルブか存在すること、すなわち、汲み出される
バルブの量か正しいということを確保するためである。

濃度８〜２０％の高濃度のバルブは、非常にかたい物質
を形成する。人か通常の靴でもってバルブのヒに立つこ
とができ、かつ、バルブ内には沈んでいかないような固
さとなってしまう。

これは、数ミリのサイズの繊維が強い３次元の繊維網状
物を形成するためである。繊維はかなりかたく、それを
互いに上にのせたときは、強い構造体を形成する。

しかしながら、懸濁液に剪断力をもたらし、繊維網状物
をとり崩すことにより高濃度のバルブを流れる状態に変
化させることかできる。これは高濃度パルプの流動化と
呼ばれる。通常、流動化は、いくつかの種類の強力なロ
ーターの作用によって与えられる０例えば、高濃度用ポ
ンプにおいて、ローターはポンプの吸い込みうイン内で
流動化を生じさせる。流動化は逆も可能なプロセスであ
り、従って、ローターか止まったり又はバルブかもはや
ローターの域にないと、すぐにｓｉ＃ｌ状物が再び形成
され、かつ、懸濁液は再び固体状のものとなってしまう
。第１図によるコントロールバルブによってポンプの容
量が調整される場合は、バルブのかたい性質のため、コ
ントロールバルブにおいて、送り出すためのリフトはか
なり低く抑えられる０本発明の目的は、バルブの流れ抵
抗を減じることである。高濃度のバルブの流れをコント
ロールする際は、公知の最もすぐれたバルブであっても
、抵抗かしばしば障害となる。

第６ａ図は、濃度が増大したとき、通常のバルブの流量
の低下を主に示したものである。

第６ｂ図は、ｔＩｔ動化動索要素備したバルブの流量を
示したものである。バルブの信頼性および調康性はバル
ブの開き角が小さいところで特に改善されている。

バルブ工場においては１例えば漂白するのに際し、化学
薬品をバルブに混ぜ合わせることか、たびたび必要であ
る。これは、高濃度用ポンプ内または、別個のミキサー
内（フィンランド国特許ＮＱ　８５０８５４号参！！り
のいずれがで行なわれる。化学薬品か高濃度用ポンプ内
て混ざるときは、化学薬品はポンプの前または羽根の外
側のリムのところのいずれかで加えられる。

この場合は、別個のミキサーは必要なくなるか、萌述の
装置は、ミキサーとポンプの両方の役割を果たす。

いくつかの理由でポンプをミキサーとしてたびたび使用
することはてきない、それは例えば、材料の問題すなわ
ちポンプ内に加λることができないような化学薬品の性
質とか量とかの理由による。このようなことから、第２
図に基づく別個のミキサーを使用しなければならない。

薬品の一部をポンプに送り込んで残りをミキサーに送り
込んだり、または、状況に応じて全ての薬品をミキサー
に送り込むといった場合かある。

この種類のミキサーは１例えばフィンランド国特許Ｎｏ
　　６８６８８号に示されている。このミキサーは、入
口開口部と出口開口部および内部に突起部を備えたケー
スと、外面上で突出部を備えたローターと、ローターと
ケースの間のミキシンクゾーンに開口されていて化学薬
品を送り込むためのフィート配管とから成る。該ミキサ
ーは、実用向きであり、信頼性はあるか、特殊な材料で
作ることはかなり難しい０本発明の目的は、新しい種類
のバルブ手段により別個にあるミキサーの必要性をなく
すことであり、バルブのミキシング特性を利用すること
でシステム全体の抵抗をドげること、そして必要とする
スペースの削減を図ることである。

フィンランド国特許Ｎａ８５０３０７号は、高濃度の繊
維懸濁液の流れを分離させたり、一体化させたりする方
法および装置を示しており、それによれば、該装置は、
いくつかの入口かつ、または出口開口部に通しているポ
ルテックスチャンバーから成り、この内でローターが渦
流れをっくり出す。

本発明は、所嗜する状況で装置か機能を発揮するように
、渦流れがバルブの吐出配管にまで拡がっていくように
することも同様に含む。上述の公知による装置において
は、吐出配管においてコントロールバルブがローターか
らかなり離れて配置する必要かあったために、バルブ開
口部の前の配管の始まる部分においてかたい栓のような
プラグ状のものを形成した。バルブのＩｙＡ度が小さい
とき、特にこの傾向は著しい。

本発明による方法と装置により、上記に述べた公知の装
置の欠点を解消したり、または、最小限にくいとめるこ
とができる。

本発明は、ミキシングバルブ内、すなわち、コントロー
ルするポイントにバルブ化学薬品を加えることかでき、
そこでバルブが流動化するという特徴をもつ、このバル
ブは、流動化要素とコントロールプレートまたはコント
ロールボールとから成ることを特徴としている。

（５１明の効果） 本発明による利点は、従来技術に関して以下に述べる。

バルブは高濃度（１５〜２５％）でも機能を発揮する。

バルブは開度が小さいときでも詰まることなしに機能を
発揮し、スタート時においても過度の開きは必要としな
い。

バルブの流量は、バルブの流れか調整されているときの
従来使用されているバルブバルブの圧力差よりも低い圧
力差にまで木の場合の流量とほぼ対応している。（第７
図参！！＠）特殊な材料で製作された従来のバルブとミ
キサーは、バルブミキサーによってｔき代わる。

総合的な圧力損失が減少する。

混合物の濃度を２５〜３０％の濃度に上げることか何歳
である。これは、従来の装置では不可能なことである。

第１８またはｌｂ図に示した従来技術によるシステムに
おいては、ポンプの吐出側に近接した小さな配管にバル
ブを配ｔするのかねらいであった。このことにより、バ
ルブにおいて大きな流速が得られ、さらにこれは、ハル
ツを良好に作動させ、詰まりを防いでいる。本発明によ
るバルブおよびバルブを使用している装置は、配管ライ
ンのどこへでも配置することかできる。

本発明によるバルブは、入口側の流量には関係なく機能
するような４Ｉ造となっている。

本発明を利用した装置は、従来、化学薬品を加える唯一
の場所であったポンプ部分以外でも、化学薬品を混ぜ合
わすことかできる。漂白プロセスの際の多くの場合にお
いて、化学−薬品の一部なポンプ内で加えることかでき
、残りをコントロールバルブ内で加えることかできる。

別個のミキサーは必要ない、この結果、第２図に示した
従来技術による装置よりも実際、簡略化されている。

本発明の意味のある長所は、流量の、ｇＩ整のすばらし
い実現性に帰結する。この理由としては、バルブ要素の
まん前で高濃度バルブの流動化か可能であり、バルブの
開口を最小限に絞っても、なお、バルブの流れは絶える
ことかない、換Ｊすれば、高濃度の場合でも少ないｔｉ
量て流すことが可能であるということである。

（実施例） バルブ移送のためのポンプ制御装置としては、早くから
主に２つのタイプか公知である。

第１ａ図はレベルコントロールの原理を示しており、こ
れは、バルブタンク３内のバルブのレベルか一定となる
ようにポンプ２の出口側がハルツｌによって調整される
。第ｔｂ図は、流量コントロールの原理を示したもので
、これはポンプ２がバルブタンク３に取り付けられてお
り、ポンプ２の先のバルブが通過するラインに流量計５
が取り付けられ、バルブ６によりバルブの流れは一定に
保たれる。この２つの原理の場合。

バルブはポンプからかなりはなれた位置に配置され、そ
していずれの場合も高濃度のバルブは、固形状の繊維網
状のものを形成する時間を有するし、そして、流れか滞
る状態に変わってしまうまでの時間を有する。それによ
りハルツを通過するバルブの圧力により、圧力損失が大
きくなる。さらに、注目すべきことは、パルレフ。

か固体性を帯はじめるのを避けるためにバルブをポンプ
に非常に近づけることかできないことである。この理由
は、ｍｉｓ網状物の形成かすてにポンプ内自身のその流
動区域の直後にはしまっているからである。

第２図は、従来技術による装置を示したものでたとえば
、漂白剤を懸濁液に混ぜ合わせる場合に使われる。この
装置は、バルブタンク３と、ポンプ２と、レベルコント
ロールバルブｌと、さらに、バルブの流れる方向におい
てバルブｌの次にくるミキサー７とから成り、たとえば
そのミキサーは、フィンランド国特許ＦＩ８５０８５４
号に示されている流動化ミキサーと同様なものにするこ
とかできる。この装ａの欠点は、Ｓｃ置の全体的な圧力
損失かかなりあり、特に高濃度のバルブをイ〒うときに
その損失が大きく、かつ、特別な材料を使用するためコ
ストかかかる。コンパクトでかつ理論的な解決をめざし
、さらに巨視的経済性をめざす際は、全てのポンプを使
用するシステムにおいて、ポンプのあとにくるバルブは
、ポンプの作用かバルブによって所望する状態にコント
ロールされ得るようにするため、必要であるということ
が認識されている。同様に、オペレーションにおいてＭ
Ｃに矛盾がない場合であっても装置か不十分な場合は、
　ＭＣポンプによって得られる有利な部分のうちのかな
りの部分を減じてしまうということも認識されている。

従って、バルブの圧力損失を最小限に留め、かつ、オペ
レーション時に故障しないようにする発明を探求し、提
供する。

第３図および第４図は１本発明による装置を示したもの
であり、これによるとバルブＩＯは、通常、バイブ継手
１１および１２又は同様な継手に取り付けられるバルブ
ボディとその内部において入口開口部１４および出口開
口部■５とから成る。

該バルブボデイＩ３内においては、バルブ開口部１６お
よびシールする部分があり、そのシールする部分にはめ
込まれたシート１７を具備する０図によれば本発明にお
いては、インサートシート１７とともに、Ｖ形の開口部
１８を備えた半球形のカロットバルブ１９が機能し、該
バルブ１９は、その内部および外部形状が球面の一部と
なっている。該カロットバルブ１９の位置は、バルブボ
ディ１３から突出したコントロールスピンドル２０によ
ってコントロールされる０図によると、同軸シャフト２
＋は、該スピンドル２０に関し反対側でバルブボディ１
３から突き出ていて、そして、ＭＬ＠化要素２２は、該
カロットバルブの弓状にくぼんだ面Ｆで、バルブボディ
１３の内部にあるシャフト２１の頭部に取り付けられる
。１述の主要な部材は、バルブの流れの方向に関し、す
なわち流ｅｆｉ１２２から始まって、カロットバルブ１
９に続きその次のバルブ開口部１６までにおいて、次の
場合において好ましい状態となっている。ただし、バル
ブ開口部の周囲で繊維が固着するのを妨げるために、流
れの方向において、バルブ要素のうしろに流動化要素な
配置して。

バルブを反対側に配置することができる。同様に、ロー
ターのシャフトとバルブのシャフトの方向は、互いに異
とすることか可能である。

又、シャフトの一方をもう一方のシャフト内にもってく
ることも可能である。ローターは、別の装置、例えばス
クリーンとかシックナー又はノツターなとの装置のシャ
フトにそのまま接続てきるように構成されている。

第３図および第４図は１本発明によるバルブ構成に関す
る最も好適な例として示されている。化学薬品を供給す
るための入口開口部２３か、流れの方向においてバルブ
のもう１つの構成体の１：流に取り付けられていて１例
えば、その開口部を通して漂白剤をバルブの流れの中に
たやすく加えることができる６次に、流動化オペレーシ
ョンにより、バルブは液体内に入り込み、バルブを通し
て移送される。この流動化オペレーションは、化学薬品
をバルブに混入する非常に効果的な作用を施す、化学薬
品を入れるための入口開口部を、もちろん、ＦＬ動化す
る領域に設けることもできる。

本発明によるバルブの要素は１次のように機能する。高
濃度のバルブであって、バルブか詰まり状態の流れで、
バルブに達したときは、流動化要素がバルブ内で作動す
ることにより、バルブはかなりの大きさの剪断力を受け
、固体網状物を形成する繊維間の結合か和らぎ、バルブ
は流体状でバルブを通って流れる。その結果。

バルブによる圧力損失は、流動化作用かなかった場合の
それの僅か一部である。最も問題となる状況としては、
バルブｌ素１９によって形成された流れの通路とバルブ
の開口部１６が非常に小さいときであり、換言すれば、
流量か小さいときである。この場合は、繊維が流れの通
路の縁に非常に簡単に固着し、短時間で集まってプラグ
状のものを形成し、バルブを閉じてしまう。

しかしながら、流動化要素が通常の流れの方向に逆らっ
て波動を生じるように設計することは可能であり、言い
換えれば、開口部の縁に形成された繊維の東を排し、そ
してそれらをパルプの残りの部分に戻す。回転ローター
か作用した場合、バルブをａ成している部品の構造の全
体効果と同様にローターの回転により、ｍｓの東をばら
ばらに解くことができる。

第５図は、さらに好ましい装置の構成を示したものであ
り、それにおいては、バルブ１０は、必要な場合はミキ
サーとしても使用か可能である。ポンプ２はバルブタン
ク３に取り付けられ、ポンプ２のつぎにバルブ装２２１
０が位置し。

これは適切な位置に配置され、図に示された実施例によ
るバルブ装ｇｉｌＯは、レベル検知によってコントロー
ルされる。第５図における構成は、第２図における構成
とうまく対比できる。

それは、ポンプのコントロールと化学薬品を混ぜ合わせ
ることか、同様の次元で、それぞれ両方の図に含まれて
いるという理由による。第５図における装置は第２図の
それよりもよりシンプルであり、出口側の圧力が第２図
のそれよりも高いという利点が得られる。

本発明によるバルブは、例えば、バルブが肛−ポンプか
ら、所望する方法で機能させるためにある決まった圧力
を必要とするシックナーに送り込まれるような装置に使
用か可ス七である。従って、！ｉすれが絞られるバルブ
の濃度は容易に１５％以上にすることができ、２０％で
も可能であり、この際、ｍれを確保するには、Ｊい換え
ると、絞りのポイントでの詰まりの防止のためには、バ
ルブの直前でバルブの流れの流動化が必要であるという
ことが認識される。このことにより、バルブは、まさに
シックナーの出口側の開口部のところに配置すべきであ
り、それは、バルブか流れを絞ると同時に、シックナー
からバルブの排出を可能にする。このバルブは同様に、
高い濃度のバルブを扱う他の装置と接続することもでき
る。

ｗＳ６ａ図は、高濃度のバルブの場合において、通常の
バルブの性能を示したものである。テストに用いた濃度
は、８％、１０％、１３％および１５％であった。横軸
はバルブの開度を表わし、縦軸は、バルブを通過する流
量を表わしている。グラフから次のようなことがわかる
。１０％の濃度におけるバルブの流量は、バルブの開度
が大きい点で意味深く減少しはじめており、１５％の濃
度においては、同じ開度で流量が最も大きい木の場合に
比べて半分以下となる。相応して１次のことも注目すべ
きことである。開度が小さい場合において、１５％濃度
の場合は、流れをスタートさせるためには、水の場合の
開度に比べて少なくとも倍の開度が必要である。

従って、通常のバルブによってｆｆｉ、量を小さくする
場合、それか可能であるならば、最もめんどうなことと
なる。

第５ｂｌ：Ｊは、第６ａ図と相応して、高濃度において
本発明によるバルブの性能を示したものである。横軸お
よび縦軸は第６ａ図のそれと相応しており、この図によ
ると、開度が小さい場合。

１５％パルプ濃度は水と差違を示さず、従って調整性は
木の場合と同様に良好である。開度か大きい場合、１５
％パルプ濃度は、水よりもいくぶん大きな開度を必要と
するが、この場合におけるグラフのカーブは、従来技術
によるバルブが示したような水平方向に曲かってしまう
ということはない。

第７図は、バルブを通過するに有する圧力差のｔｉ数に
おける流ｉ（ｙ軸）の曲線の比較を示したものである。

曲線は、流、ｌ＆　Ｑパルプ／Ｑ水の関係を表わし、破
線で示された従来技術によるバルブの場合、すでにｌＯ
％バルブ濃度において劣っている。丼い換えれば、優れ
たバルブの域に達するには、その流れの効率に関し、大
きな圧力差が必要となる。　１５％パルプ濃度の場合に
おいては、その圧力差はさらに大きなものか必要となる
。実線にて曲線が示されている末完１１に基づくバルブ
を使用した場合は、相当良好な効率が得られ、最大効率
は、従来技術によるバルブの相応する圧力差の半分以下
のかなり小さな圧力差で得られる。

Ｅ述した本発明による装置は、装置をシンプルにしたり
、適切な部材を理にかなった状態に組み込むことにより
、従来技術による装置の短所および欠点を根絶したり又
最小限にくいとめることかできる。ただし４上述におい
ては。

２．３のの特別な好適実施例を示したにすぎず、これは
、特許請求の範囲に示された発明の範囲に限定するもの
ではない０例えば、Ｖ形の開［１部を具備したカロウト
ハルブを必ずしも使用する必要はないことは明らかであ
るし、またあるケースでは、ボールバルブやディスクバ
ルブと同様にスライドバルブをも使用することができと
いうことも明らかである。同様に、流動化要素かｌ−２
！Ｉに示したローター（回転子）である必要はなく、同
様な別の種類のバイブレータ−も使用することかできる
。また、バルブと流動化要素が同じボディ内で１つに構
成される必要はなく１例えば、製作上の技術的理由によ
り、バルブと流動化要素を別々に製作し、それらを互い
に取り付けるという都合のよい方法もとることができる
。さらに、流動化要素とバルブの構成や機能をアレンジ
すること、言い換えれば、バルブが流動化ｆｆＪにより
バルブのｌ１４ｒ］に向かう圧動分力をうけるために流
動化要素を理にかなった方向にアレンジすることにより
、圧力損失を減少させることかできる。

使用される流体物か高濃度のバルブである必要はなく、
また、このミキシング作用は、希→なバルブまたは単な
る流体にも適用できるということも明白である。混合さ
れる薬剤または他の物質等は、ガス、液体または固体の
いずれでもかまわないということも同様に明らかである
。

【図面の簡単な説明】

第１ａＵＡおよび第１ｂ図は、従来技術によるポンプを
使用した装置の概略図。 第２図は、従来技術によるミキサーを使用した装置の概
略図。 第３図は１本発明による調整可能なミキシングバルブの
好適実施例の部分断面図。 第４ＵＡは、第３図によるバルブ装置において、入口方
向から１１視した部分詳細図。 第５図は、本光明による調整ａｒｔｔなミキシングバル
ブを組み入れたポンプを使用した装置の概略ｌＡ。 ：５６ａｌ：２１および第６ｂ図は、従来技術によるバ
ルブおよび本発明によるバルブの流量曲線のグラフを表
わした図であり、水の流量曲線とともに、黄なったバル
ブ濃度か比較のため示されている。 第７図は、バルブを通過するに要する圧力差を一方の関
数として、木の流量に対するバルブの１ｉ場に関して、
相応するバルブの比較を示したグラフを表わした図であ
る。 （主要部分の符号の説明） １９・・・・・・バルブ要素 ２０・・・・・・コントロールスピンドル２１・・・・
・・シャフト ２２・・・・・・流動化要素 ２３・・・・・・化学薬品供給開口部 １３・・・・・・バルブボデイ Ｆｉｇ　　２ Ｚ− 〜 Ａ Ｆｉｇ　　Ｉ＋ ・ｆ続７山止りｔ（方式） 昭和６３年６月６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維懸濁液の流れの部分の断面積を絞ることにより
   コントロールされ、絞りの点に近接した付近で、懸濁液
   の繊維間の結合をとり壊し、かつ、絞り込む点で繊維の
   束の形成を妨げる手段によって、繊維懸濁液の流れの物
   質が剪断力を受け、すなわち、繊維懸濁液が流動化され
   、よって、懸濁液が液体の状態で調整可能な絞りの点を
   流れることを特徴とする繊維懸濁液の流れの制御および
   取り扱いを改善する方法。 ２、化学薬品が流動化の前に繊維懸濁液に送り込まれる
   か、または、流動化と関連して送り込まれ、化学薬品が
   流動化と関連して繊維懸濁液に混ざることを特徴とする
   請求項１記載の方法。 ３、繊維懸濁液の流れを流動化させたとき、絞りの部分
   の開口部が繊維懸濁液の流れの本流に関し逆の方向の圧
   力波動を受け、絞り部分の開口の縁に固着した繊維をば
   らばらにほぐすことを特徴とする請求項１記載の方法。 ４、繊維懸濁液を制御する装置であって、該装置は、入
   口および出口の開口部を備えたバルブボディ（１３）と
   、バルブ開口部（１６）と、該開口部を閉ざすために使
   用される駆動装置（２０）を備えたバルブ要素（１９）
   とから成り、バルブ要素（１９）に近接した付近におい
   て、流動化要素（２２）が繊維網状物および繊維懸濁液
   中の固形物を除く作用を行なうように構成されているこ
   とを特徴とする装置。 ５、該流動化要素（２２）が流れの方向において該バル
   ブ要素（１９）の上流で該バルブボディ（１３）の内部
   に構成されていることを特徴とする請求項４記載の装置
   。 ６、該流動化要素（２２）が流れの方向において該バル
   ブ要素（１９）の下流で該バルブボディの内部に構成さ
   れていることを特徴とする請求項４記載の装置。 ７、開口部（２３）が該バルブ要素（１９）の上流に配
   置され、例えば、化学薬品が該開口部で繊維懸濁液の流
   れに送り込まれることを特徴とする請求項４記載の装置
   。 ８、化学薬品の供給のための該開口部が流動化地帯に構
   成されていることを特徴とする請求項４記載の装置。 ９、バルブ要素がシックナー、パルプタワーまたは高濃
   度のパルプを取り扱う同様な装置の出口開口部と接続す
   るように構成されてお り、バルブ要素に近接した付近に流動化要素が存在する
   ことを特徴とする請求項４記載の装置。 １０、バルブ要素が平面状のもの、または弓形の板状の
   ものであり、開口部（１４）の形状が流動化要素（２２
   ）の回転のケース面になっていることを特徴とする請求
   項４記載の装置。 １１、流動化要素が回転可能なローターであることを特
   徴とする請求項４記載の装置。