KR19990063991A - 역전된 하이드로 싸이클론을 장착한 클리너 - Google Patents

Abstract

본 발명의 클리너는 하이드로 싸이클론으로 작용하는 역전된 원추형 챔버(26) 안으로 투입 원료를 수용하여, 그 원료중 중량의 흐름은 외측으로, 경량의 흐름은 챔버의 방출용 와류 챔버로, 수용 가능한 흐름이 그 사이에서 와류 파이더로 향하도록 하여 분리한다. 클리너 본체는 역전된 원추부 아래에 형성된 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34)와, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버 아래에 위치된 세라믹 스플리터(36)를 구비한다. 스플리터는 수용류로부터 중량의 방출류를 선별하고 그 방출류를 역전된 하이드로 싸이클론 챔버 안으로 전향시킨다. 전향된 중량의 방출류 일부는 환형의 중량 방출물 릴리프 출구(47)를 통해 제거되지만, 대부분의 중량 방출류는 역전된 하이드로 싸이클론 챔버내에서 재순환된다. 챔버는 상방으로 갈수록 좁아지기 때문에, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버 내에서의 흐름이 챔버를 통과하는 흐름과 조화됨으로써 격렬하게 혼합되지 않게 할 정도로, 흐름의 속도 및 각속도는 증가한다.

Description

역전된 하이드로 싸이클론을 장착한 클리너

종이는 주로 목재 및 재생지 등의 각종 원료로부터 추출한 셀룰로오스 섬유로부터 전형적으로 제조된다. 개개의 목재 섬유를 만들어내는 각종 원료와 그 개개의 섬유를 분리하는 공정은 제지 원료에 오염물이 함유되도록 하며, 그러한 오염물은 목재 섬유를 제지 작업에 사용할 수 있기 이전에 제거되어야 한다. 스크린에 의해 많은 오염물이 섬유 원료로부터 제거될 수 있지만, 그렇지 않은 오염물은 여과에 의한 제거를 어렵게 하는 크기를 가진다. 전통적으로, 통상 2 내지 72 인치직경의 비교적 작은 크기를 갖는 하이드로 싸이클론 클리너 또는 원심 클리너가 사용되어 왔다. 원심형 클리너는 파쇄 섬유, 입방체 및 구(球)체 입자, 시드(seed) 등의 작은 면적의 부스러기는 물론, 수피(樹皮), 모래, 연마석 그릿 및 금속 입자와 같은 비목질의 미세 먼지의 제거에 특히 효율적인 것으로 밝혀진 바 있다.

비교적 작은 크기의 원심형 클리너는 작은 부스러기를 효율적으로 분리할 수 있게 하는 하이드로 싸이클론 내에서 생성된 원심력과 액체 전단면과의 조화에 의해 일정 액압 및 유압력이 채용될 수 있도록 한다.

열대성 수종(樹種)과 같은 펄프 섬유와, 점착제, 왁스, 고온 용해성의 접착제, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 및, 기타의 저밀도 재료, 즉 플라스틱과 결속 섬유(shives)를 포함하는 저밀도 재료로 오염된 재생지와 같은 일정한 현대적인 공급 원료의 출현은 제지 원료의 준비 분야에 있어 추가적인 문제점을 야기한다. 고밀도 및 저밀도 오염물 모두를 분리할 수 있는 하이드로 싸이클론의 능력은 그러한 오염물에 대해 현대적인 공급 원료인 종이 섬유의 세정의 문제점을 취급하는데 특히 유익한 장점을 제공한다. 많은 현대적인 섬유 공급원은 중량 및 경량 오염물 모두에 대해 오염되는 경향이 있다.

하나의 일반적인 형태의 전방형 클리너의 경우, 수용 가능한 물질의 흐름은 클리너의 바닥에서 방향을 바꾸어 다시 상부로까지 복귀한다. 그러한 클리너는 또한 방출되는 흐름의 용적 변화에 대한 조절이 거의 불가능하다. 양질의 섬유의 소실량을 한정하기 위해, 방출되는 물질의 용적을 제한하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 통상, 방출 오리피스가 작고 클리너의 중앙에 위치하는 것이 필요하다. 현탁액을 사용하는 다양한 장치들의 사용도 여러차례 시도된 바 있지만, 그 현탁액은 방출 영역의 외경으로부터 공급되어진다. 이들 경우에 있어서의 방출 용적은 작은 클리너에 설치되고 고가이면서 주의깊게 제어될 필요가 있는 방출류 조절 밸브와 현탁액의 압력에 의해 조절될 것이다.

기존의 하이드로 싸이클론이 경량 및 중량 오염물 모두를 제거하기 위해 개발되었지만, 이 분야에서의 추가적인 개량은 매우 바람직하다. 각각의 하이드로 싸이클론은 작은 장치이고, 그에 따라 60개 또는 그 이상 까지 배열하여 사용된다는 사실은 필수적으로 각각의 하이드로 싸이클론이 매우 높은 신뢰성을 가지고 최소의 보수를 필요로 하거나, 또는 전체 하이드로 싸이클론 시스템이 신뢰성이 떨어지고 높은 보수 비용을 가짐을 의미한다. 하이드로 싸이클론과 관련하여 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있는 하나의 특정한 문제점은 분리 효율이 방출류의 크기와 속도의 증가에 따라 증가한다는 점이다. 그러나, 방출류의 증가로부터 양질의 섬유의 방출이 증가된다. 양질의 섬유의 방출은 다시 그 방출된 양질의 섬유를 회수 및 분리하는 추가의 단계들을 필요로 한다. 방출류의 크기의 감소를 통해 양질의 섬유의 방출을 감소시키는 것은 통상 두가지 문제점을 야기한다. 분리 효율의 감소 및, 하이드로 싸이클론에 모래와 그릿이 점착되는 점이 그것이다. 더욱이, 중량의 방출류는 클리너의 총 처리 용량에 비해 통상 작기 때문에, 종래의 클리너는 그 클리너에 점착되는 경향이 큰 매우 저속의 중량 방출류를 낼 가능성이 있다.

따라서, 수용할만한 신뢰성과 섬유 활용도를 보유하면서도 증가된 효율을 갖는 제지 원료 클리너를 필요로 한다.

본 발명은 일반적으로 입자 분리기, 구체적으로는 제지 펄프 원료의 하이드로 싸이클론 클리너(hydrocyclone cleaner)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 클리너의 단면도.

도 2는 도 1의 클리너의 확대된 부분 단면도로, 유체 및 입자 혼합류를 개략적으로 화살표로 지시하고 있는 도면.

도 3은 도 1의 클리너 내에서의 유체 및 입자 혼합류를 단편적으로 도시한 개략도.

도 4는 역전된 하이드로 싸이클론 내에 공급수를 사용하고 있는 본 발명의 클리너의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도 5는 역전된 하이드로 싸이클론 내에 공급수 주입부를 갖는 본 발명의 클리너의 다른 실시예를 도시한 단면도.

본 발명의 제지 원료 클리너는 하이드로 싸이클론으로 작용하는 역전된 원추형 챔버 안으로 투입 원료를 수용하여, 그 원료중 고밀도 성분은 챔버의 외벽으로 변위시키고, 경량의 성분은 챔버의 중심에 잔존토록 하며, 수용 가능한 섬유가 그 사이에 자리하도록 한다. 클리너 본체는 역전된 원추부 아래에 형성된 역전된 하이드로 싸이클론 챔버와, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버 아래에 위치된 세라믹 스플리터(splitter)를 구비한다. 상방으로 연장하는 관형의 와류 파인더(finder)는 경량의 방출물을 수용하여 클리너로부터 배출시킨다. 스플리터는 수용류로부터 중량의 방출류를 선별하여 그 방출류를 역전된 하이드로 싸이클론 챔버 안으로 전향시킨다. 전향된 중량의 방출류 일부는 환형의 중량 방출물 릴리프 유출구를 통해 제거되지만, 대부분의 중량 방출류는 역전된 하이드로 싸이클론 챔버내에서 재순환된다. 챔버는 상방으로 갈수록 좁아지기 때문에, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버 내에서의 흐름이 챔버를 통과하는 흐름과 조화됨으로써 격렬하게 혼합되지 않게 할 정도로, 흐름의 속도 및 각속도는 증가한다.

클리너의 형상은 중량의 방출류가 반드시 통과하여야 하는 통로를 좁게 형성하지 않도록 함으로써, 막히거나 차단될 가능성이 현격하게 감소된 충분한 유속을 유지한다.

본 발명의 목적은 수용 가능한 섬유의 흐름으로부터, 분리된 흐름이 교차되지 않게 하며 중량 및 경량의 오염물을 추출하는 제지 원료 클리너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 향상된 효율을 갖는 클리너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 투입류를 안정하게 변화시키는 작동을 갖는 클리너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 막힘 및 차단에 저항성이 있는 클리너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 마모에 강하고 가동부(可動部)가 없는 클리너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 이후의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

동일 도면 부호는 동일 부분을 지칭하는 도 1-5를 보다 구체적으로 참조하면, 본 발명의 클리너(20)는 도 1에 도시되어 있다. 클리너(20)는 전형적으로 4개에서 60개 이상 까지의 일련의 클리너를 적용하여, 공통 헤더(common header) 사이로 투입 제지 원료를 공급한다. 제지 공정에 있어, 바람직한 바의 작업의 일관성 및 생산된 종이의 신뢰성 있는 품질을 유지하기 위해 종이 펄프의 균일성은 필수적인 것이다. 그러므로, 목재 섬유가 바람직한 크기를 가지고, 최적의 작동에 악영향을 미치는 오염물로부터 분리되어지는 것은 중요하다.

펄프 세정 용도의 클리너(20)는 펄프를 제지 머신으로 도입하기 이전에 전처리하기 위한 시스템의 일부이다. 예컨대, 제지 원료는 우선 펄퍼(pulper)에서 처리되고, 암석, 너트 및 볼트를 제거하는 고밀도 클리너와 다른 고밀도 클리너를 통해 처리될 것이다. 다음에, 제지 원료는 0.050 인치 이상의 대상물을 제거하는 거친 스크린을 통해 처리된다. 따라서, 클리너(20)에 도달하는 제지 원료는 크고 과밀도의 입자가 제거된 상태가 될 것이다. 그러나, 투입 원료(22)는 미소 입자에 의해 여전히 오염될 수 있다. 관련 오염물은 펄프의 공급원에 의존하여 변할 것이다. 예컨대, 사용된 주름 재료를 다시 펄프화시키는 오래된 주름 판지(OCC)의 경우, 경량의 오염물은 플라스틱, 왁스, 점착제이고, 중량의 오염물은 모래, 유리, 그릿을 포함할 수 있다. 두가지 종류의 오염물 모두가 종이 품질에 악영향을 미치지만, 그 중 중량의 오염물은 하류측의 펄프 처리 장치에 대해 파괴적이어서 마멸에 의한 마손을 가속화시킨다.

투입 제지 원료(22)는 클리너 본체(25) 내에 형성된 역전된 원추형 챔버(26) 안으로 공급관(24)을 통해 접선 방향으로 공급된다. 상기 본체(25)는 미국 델라웨어 윌밍턴에 소재하는 이.아이. 듀퐁 드 느무어 컴패니에 의해 제조된 유리 충진 나일론 수지인 ZYTELu 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 상기 본체는 양호한 마멸 저항성을 갖는 폴리우레탄일 수 있다. 본체는 도면에서 단일 부품으로 도시되어 있지만, 상부 및 하부 섹션으로 구성되는 것이 바람직하며, O-링을 갖춘 순간 릴리스 방식의 클램프에 의해 접속된다.

제지 원료(22)의 접선 방향 투입은 그 원료가 챔버 내에서 급격하게 회전하면서 도 1에 도시된 바와 같이 챔버 내에서 하류로 이동되도록 한다. 이러한 회전의 결과, 보다 고밀도의 입자(27)는 챔버(26)의 벽(28)으로 이동하고, 저밀도의 입자(29)는 챔버(26)의 수직축을 따라 유지되는 경향이 있으며, 허용 가능한 밀도의 입자는 그러한 2개의 극단 사이에 잔존하는 경향이 있다. 고밀도 입자(27)는 도면에 개략적으로 예시되어 있다. 입자의 크기 및 농도는 일정 비율로 도시된 것이 아니다. 공급관(24)의 유입구와 클리너(20)의 유출구 사이의 압력차는 분리 효율에 영향을 줄 것이며, 공급 헤더와 수용 및 방출 테이크-어웨이(take-away) 헤더에 있는 밸브를 통해 다양한 투입 원료의 특성들을 조절할 수 있다. 고속 회전(약 4.000 rpm) 이동되는 경우에도, 제지 원료는 챔버(26) 내에서 난류를 형성하지 않아야 하며, 흐름은 대체로 의사(擬似)-층류의 특성을 보인다. 이러한 흐름 체계의 핵심적인 특성은 일단 분리된 다른 밀도의 입자 부분이 별개의 영역에 잔존하고 재결합하지 않는다는 것이다. 따라서, 클리너(20)는 의사 층류의 흐름을 방해하여 그 분리된 부분 사이를 혼합하는 난류 영역이 형성되지 않도록 구성된다.

클리너(20)는 저밀도 및 고밀도의 방출물을 단일 통로를 통해 제거할 수 있다는 점에서 특히 유익하다. 저밀도 방출물(29)은 좁은 직경의 원통형 튜브 또는 와류 파인더(30)에 의해 흐름으로부터 분리되며, 그 파인더(30)는 원추형 챔버(26) 안으로 축방향 위로, 그리고 클리너(20)로부터 아래로 경량의 방출물 테이크-어웨이 헤더로 까지 연장한다. 튜브(30)의 외경은 약 9/16 인치이고, 내경은 약 0.413 인치이다.

와류 파인더(30)는 수용물(32) 및 고밀도 입자(27)의 흐름을 방해하지 않고 경량의 방출물을 제거하도록 위치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제거되지 않은 나머지 흐름은 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34) 안으로 하방으로 나선 이동을 계속한다. 상기 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34)는 실질적으로 절두원추형이며, 그에 따라 아래로 갈수록 넓어진다. 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 흐름이 와류 파인더(30) 주위로 나선 이동하고 있지만, 상기 흐름은 중량의 방출물이 수용물로부터 반경 방향 외측으로 자리한 상태에서, 흐름의 하방 성분을 갖는다. 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34) 내에 도입된 흐름 때문에, 하방 유동하는 제지 원료는 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34)의 광폭 영역으로 쉽게 확장될 수 없다. 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34) 내에서 제지 원료의 회전 및 축방향 유동 속도는 그 역전된 하이드로 싸이클론 챔버를 통과한 제지 원료의 흐름의 회전 및 축방향 유동 속도와 일치됨으로써, 난류의 발생을 감소시키고, 그 흐름이 하류의 스플리터(36)에 도달할 때까지 중량의 오염물을 제 위치에 그대로 유지하게 한다.

하부 스플리터(36)는 보론 카바이드와 같은 세라믹으로 구성되어, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34) 내에서 클리너 본체(25)에 설치되는 것이 바람직하다. 스플리터(36)는 원통형 내벽(38)을 구비하며, 그 내벽은 와류 파인더(30)와 함께 환형 영역(50)을 형성하며, 그 환형 영역을 통해 수용물이 수용 챔버(40) 안으로 유동한다. 세라믹 스플리터(36)는 상향 연장하는 립(42)을 구비하며, 그 립은 하방 유동하는 제지 원료 안으로 연장하고, 또 중량 방출물의 흐름을 수용물의 흐름으로부터 분류(分流)하고 그 분류된 중량 방출물의 흐름을 반경 방향 외측으로 전향시키도록 위치됨으로써, 그 전향된 흐름이 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34)의 내측으로 경사진 측벽(44)을 따라 위로 유동할 수 있도록 한다. 일부 방출류는 중량의 방출물용 원환체(45) 사이로 흡인된다. 접선 방향의 중량의 방출물 유출구(47)를 통한 방출물용 원환체로부터의 배출 유속은 도시되지 않은 중량의 방출물 테이크-어웨이 헤더상의 밸브에 의해 조절된다. 바람직한 실시예의 유출구(47)는 약 3/4 인치의 직경을 가진다.

중량의 방출물에 대한 방출 속도는 방출물 유출구로부터의 배경 압력에 따라 그다지 크게 변화하지 않는데, 그것은 실제의 중량의 방출물 유출구가 1차 흐름 방향에서 180°로 위치하고, 한편으로 방출물 및 수용물 흐름이 분류 영역을 통해 나란하기 때문이다. 스플리터가 정확하게 위치되어 중량 방출물의 흐름을 분류하기 때문에, 환형 영역(50)의 폭은 막힘이 일어나지 않게 비교적 클 수 있다. 또한, 와류 파인더(30) 둘레를 따라 하방으로 흐르는 수용 제지 원료와, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버 안으로 전향되는 중량 방출류 사이의 공유 영역은 상부 스플리터(46)로부터 하부 스플리터(36)로까지 크게 연장하며, 그에 따라 클리너(20)가 막힐 가능성은 크게 감소된다.

상부 스플리터(46)는 원추형 챔버(26)와 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34) 사이의 접속부에 위치된다. 상부 스플리터(46)는 하측으로 오목하게 되어 있어서, 상방 순환하는 방출류의 일부가 원추형 챔버(26)로부터 유입하는 하방류에 나란하게 다시 하방으로 전향되도록 한다. 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34)는 위로 갈수록 폭이 작아지기 때문에, 유속은 상방 유동에 따라 증가하는 경향이 있으며, 그 흐름이 상부 스플리터(46)에 의해 전향되면, 상부 스플리터(46)와 하부 스플리터(36) 사이의 유속은 그 두 개의 스플리터(36,42)의 반경 방향 내측으로 형성된 중심 영역(48)으로 유입하는 원추형 챔버(26)로부터의 흐름 속도와 실질적으로 일치할 것이다.

하부 스플리터(36)와 와류 파인더(30) 사이에 형성된 환형 영역(50)은, 그 환형 영역(50)을 통한 수용류가 중심 영역(48)을 통한 중량 방출류와 수용류와의 혼합류에 비해 중량 방출물용 유출구(47)를 통한 중량 방출물의 배출량 만큼 적을 것이기 때문에, 상부 스플리터(46)의 내경 보다 작은 내경을 가진다. 다시 말해, 환형 영역의 단면적은 그 영역을 통과하는 수용 가능한 입자 유체의 축방향 유속이 중심 영역(48)에서의 수용 가능한 입자 및 중량 입자와의 혼합류의 유속과 거의 동일하게 유지하도록 선택된다. 따라서, 환형 영역을 통한 수용 가능한 입자 흐름의 체적류는 중량 방출물용 유출구(47)를 벗어나는 중량 방출류의 체적류 보다 작은, 중심 영역(48)으로 흐르는 수용 가능한 입자류와 중량 방출류와의 혼합류의 체적류 와 동일하다.

도 3에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34) 내에서의 중량 방출류는 하방 유동 속도 및 회전 속도 모두에 있어 중심 영역(48)에서의 흐름과 일치하는 유체 롤러 베어링으로서 도시될 수 있다. 이러한 속도상의 일치는 난류를 방지하며, 중심 영역으로부터의 중량 방출류가 수용류와 혼합되지 않으면서 그 혼합류로부터 효과적으로 뷴류되도록 한다. 또한, 일부의 중량 방출물만이 중량 방출물용 원환체(45)와 중량 방출물용 유출구(47)를 통해, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(34)로부터 분리된다는 사실은 상당 부분이 재순환됨에 따라 제지 원료의 중량 방출 성분의 유속을 크게 한다.

중량 및 경량 방출물을 이미 제거한 수용 가능한 제지 원료(32)는 수용 챔버(40) 안으로 수용 환형 영역(50)을 통과한다. 수용류는 수용 챔버(40)로부터 수용 유출구(52)를 통해 접선 방향으로 흡인된다. 수용 유출구(52)에 작용하는 배경 압력은 다수의 클리너(20)의 배경 압력을 조절하는 도시되지 않은 수용 분기관 위의 밸브에 의해 조절된다. 바람직한 배경 압력은 상이한 형태의 설비 및 투입 원료에 존재하는 이물질의 양에 따라 변화될 수 있다.

수용 제지 원료는 클리너로부터 미세한 스크린 바스켓으로 유동하기 때문에, 중량 입자의 효과적인 제거는 마멸 입자량의 감소에 의해 스크린 바스켓의 마모 수명에 기여한다.

클리너(20)가 일단 가동되기 시작하면, 클리너의 형상은 투입류의 미소 변동에도 불구하고 작동상의 흐름을 대체로 안정적으로 유지한다. 클리너 내의 대류 순환은 전체적인 접선 속도에 비례하며, 따라서 축방향 및 반경 방향 흐름은 비례적으로 증가한다.

클리너(20)는 중량 및 경량 방출물 모두를 단일 통로로 제거하기 때문에, 클리너(20)는 단일층의 클리너(20)를, 1차적으로 경량을 제거하고 나서 중량을 제거하는 방식의 일련의 클리너로 대체할 수 있게 한다. 단일층의 클리너를 다중 클리너로 대체하는 것은 장치 비용 및 소요 공간의 감소는 물론, 제지 원료의 펌핑에 필요한 에너지 소요량을 감소시킨다.

도 4에는 다른 실시예의 클리너(120)가 도시되어 있다. 클리너(120)는 클리너(20)와 대체로 형상이 비슷하지만, 크기는 보다 크며, 펄프 제지 원료 처리 시스템의 전방 단부에 적절하게 사용된다. 클리너(120)는 역전된 원추형 챔버(126)를 형성하는 본체를 구비하며, 그 챔버 안으로 투입 펄프 원료(122)가 접선 방향으로 공급된다. 경량의 방출물은 와류 파인더(130)에 의해 제거되며, 수용물은 상부 스플리터(146)와 하부 스플리터(136)를 지나 수용 유출구(154)로 유동한다.

클리너(120)에 의해 만들어질 수 있는 큰 구멍들은 덜 막히는 경향이 있으며, 적층 클리너(120)는 경량, 중량, 및 중간의 흐름 요소에 대한 흐름 스플리터로서 사용될 수 있다. 클리너(120)는 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(134) 내에 공급수 유입구(154)를 구비한다. 공급수(156)는 유입구(154)를 통해 접선 방향으로 유입되어, 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(134) 내에서 순환하는 중량 방출물을 희석시킨다. 이러한 희석은 높은 농도의 투입 원료의 경우에 특히 유익하다. 희석은 두가지 방식으로 막힘 현상을 감소시킨다. 첫째, 제지 원료 자체는 높지 않은 농도로 희석되며, 둘째로, 방출류 안으로 추가적인 유체가 유입되기 때문에, 방출류의 속도는 보다 높은 수준으로 유지될 수 있어서, 그 방출류가 중량 방출물용 유출구(147)를 통해 밖으로 유출될 때 중량의 오염물이 침전되어 임의의 통로를 막을 가능성이 적어진다.

다른 선택적인 실시예의 클리너(220)가 도 5에 도시되어 있다. 클리너(220)는 공급관(224)을 통해 투입 원료(222)를 수용하며, 그 공급관은 클리너 본체(225) 내에 형성된 역전된 원추형 챔버(226) 안으로 접선 방향으로 원료를 주입하며, 상기 본체는 클램프(235)에 의해 하부 세그먼트(233)와 순간 해제 접속 방식으로 맞물리는 상부 세그먼트(231)로 구성되는 것이 바람직하다. 그 두 개의 세그먼트(231,233) 사이에는 O-링 밀봉부가 위치되는 것이 바람직하다.

클리너(220)는 수용물(232)로부터 중량 입자(227)를 분리하도록 구성된다. 와류 파인더(230)는 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(234) 안으로 일부 상방으로 연장하고 수용류를 수용하여 그것을 클리너(220) 밖으로 전달한다. 상기 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(234)는 역전된 하이드로 싸이클론 요소(260) 내에 형성되는데, 그 요소(260)는 세라믹 재료로 구성되는 것이 바람직하며, 또한 나사식 베이스(262)를 구비하고 있어서, 그 베이스가 클리너 본체(225) 내의 나사식 구멍(264)과 맞물림으로써 상기 역전된 하이드로 싸이클론 요소의 높이가 본체(225) 내에서 조절될 수 있다.

중량 방출 챔버(266)는 본체 하부 세그먼트(233)의 외벽(268)과 역전된 하이드로 싸이클론 요소(260) 사이에 형성된다. 따라서 방출 챔버(266)는 역전된 원추형 챔버(226)에 인접한 네크(neck)(270)로부터 역전된 하이드로 싸이클론 요소(260) 까지 연장한다. 중량의 방출류는 방출물용 유출구(47)를 통해 방출 챔버(266)로부터 인출된다. 공급수(272)는 공급수 유입구(274)를 통해 역전된 하이드로 싸이클론 챔버(234)의 베이스 안으로 유입된다.

선택적으로, 상기 공급수는 2차 단계로부터 유입하는 께끗한 물이거나 수용류일 수 있다. 상기 하이드로 싸이클론의 상부로부터의 유동 압력과 방출 챔버의 형태를 이용하여, 흐름은 편향되면서 네크(270)의 영역에 핀치 포인트(pinch point)를 만들어낸다. 이러한 핀치 포인트 영역은 클리너로부터의 방출 체적을 한정하지만, 큰 직경의 대상물이 여전히 통과되게 한다. 따라서, 방출 구멍은 크고, 막힘 현상이 일어나기 어려울 수 있다.

방출량은 나사 삽입된 요소를 회전시키는 것에 의해 상기 역전된 하이드로 싸이클론 요소(260)의 높이를 조정하여 조절할 수 있다. 이러한 조정은 네크(270)에서의 압력 변화를 유발한다. 이 영역, 즉 닙에서의 압력 범위는 역전된 원추형 챔버의 클리너의 원심 헤드 상부로부터, 상기 역전된 하이드로 싸이클론을 벗어나는 흐름에 의해 생성된 흡입부로 까지 이어진다.

클리너(220)는 방출 농도 및 속도가 조절되도록 하며, 또한 최소량의 방출물이 하이드로 싸이클론의 외경으로부터 막히는 일없이 흡인되게 한다.

본 발명의 클리너가 펄프 준비용으로 사용되는 것으로 설명되었지만, 본 발명의 클리너는 제지 공정 중에 다른 위치에 사용될 수 있음을 알아야 한다.

본 발명은 본원에 예시되고 설명된 특정 구성 및 배열에 한정되지 않으며, 이후의 청구항의 범위내에 있는 변형된 형태의 실시예를 포괄함을 이해할 것이다.

Claims (21)

1. 투입 유체류에 있는 수용 가능한 입자로부터 중량 및 경량의 방출 입자를 분리하기 위한 클리너로서,

   투입 유체류를 클리너 안으로 주입하는 통로인 유체 유입구를 구비하는 본체와;

   외부의 역전된 원추형 벽을 갖는 제1 챔버를 형성하며, 그 챔버 안으로 투입 유체가 접선 방향으로 주입되며, 그 투입 유체는 중량의 방출 입자가 상기 벽에 근접 위치되고, 경량의 방출 입자가 상기 챔버의 축을 따라 가운데 위치되며, 그리고 수용 가능한 입자가 상기 중량의 방출 입자와 경량의 방출 입자 사이에 1차적으로 위치되도록, 상기 역전된 챔버 내에서 분배되어지는, 제1 챔버 형성 본체부와;

   상기 본체 내에서 축방향으로 연장하며, 경량의 방출 입자를 함유하는 흐름의 일부를 수용하는 튜브와;

   전체적으로 절두원추형의 벽을 갖는 제 2 챔버를 형성하며, 위로 갈수록 그 직경이 좁아지는 상기 제 2 챔버는 상기 제 1 챔버 아래에 위치되는, 제 2 챔버 형성 본체부와;

   상기 제 2 챔버의 벽으로부터 외측으로 연장하는 중량의 방출물용 유출구를 형성하며, 상기 제 2 챔버 아래에 위치되는 수용 가능한 입자의 흐름을 위한 유출구를 서로 연통되게 형성하는, 상기 중량의 방출물용 유출구 형성 본체부와;

   상기 본체에 고정되어, 상기 수용 가능한 입자 흐름을 위한 유출구 위로 제 2 챔버 안으로 연장하며, 상기 제 1 챔버로부터의 흐름을 향해 연장하는 립을 구비하며, 그 립은 중량의 방출 입자를 함유하는 상기 흐름의 일부를 상기 제 2 챔버로 분류(分流)하고, 그리고 수용 가능한 입자를 함유하는 흐름의 나머지는 수용 가능한 입자 흐름을 위한 유출구로 유동하도록 하며, 중량의 방출 입자를 함유하는 흐름의 일부는 상기 제 2 챔버 내에서 재순환류를 형성하며, 그 재순환류는 상기 제 1 챔버로부터 하방으로 유동하는 흐름에 인접하여 낮은 교란도로 유동하는, 상기 제 2 챔버 안으로 연장하는 제 1 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 클리너.
2. 제1항에 있어서, 상기 제 2 챔버 위쪽의 본체부에 의해 형성되고, 상기 제 2 챔버와 연통하는 전체적으로 원환형의 제 3 챔버를 추가로 구비하며, 상기 제 3 챔버는 상기 제 2 챔버와 동일축을 이루며 상기 중량의 방출물용 유출구와 연통함으로써, 중량의 방출물이 그 유출구를 통해 클리너를 빠져나가기에 앞서 제 3 챔버를 통과하는 것을 특징으로 하는 클리너.
3. 제1항에 있어서, 상기 제 2 챔버 아래로 수용 챔버를 형성하는 본체부를 추가로 구비하며, 상기 수용 챔버는 상기 수용 가능한 입자의 흐름을 위한 유출구와 연통하는 것을 특징으로 하는 클리너.
4. 제1항에 있어서, 상기 튜브와 상기 제 1 스플리터 사이에는 환형 영역이 형성되며, 수용 가능한 입자를 함유하는 흐름은 상기 환형 영역을 통해 상기 수용 가능한 입자 흐름을 위한 유출구로 유동하는 것을 특징으로 하는 클리너.
5. 제4항에 있어서, 상기 환형 영역의 단면적은 그 환형 영역을 통한 수용 가능한 입자의 흐름의 축방향 유속이 상기 제 2 챔버를 통한 중심 영역에서의 중량의 입자 및 수용 가능한 입자의 축방향을 따른 혼합류의 유속과 거의 동일하게 유지하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 클리너.
6. 제5항에 있어서, 상기 환형 영역의 단면적은 그 환형 영역을 통한 수용 가능한 입자의 체적류가 중량의 방출물용 유출구를 벗어나는 중량의 방출류의 체적류 보다 적은, 상기 튜브 외부의 중심 영역으로 유동하는 수용 가능한 입자 및 중량의 방출물의 혼합류의 체적류와 동일하게 선택되는 것을 특징으로 하는 클리너.
7. 제1항에 있어서, 상기 제 2 챔버 내에 그 챔버와 동일축을 이루어 위치되는 제 2 스플리터를 형성하는 본체부를 추가로 구비하며, 상기 제 2 스플리터는 하측으로 오목하게 형성되어, 상기 제 2 챔버 내의 재순환류를 아래로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 클리너.
8. 제1항에 있어서, 상기 제 2 챔버 내에 물 유출구를 형성하는 본체부를 추가로 구비하며, 상기 물은 제 2 챔버 내의 중량의 방출류를 희석하기 위해 제 2 챔버 안으로 유입되는 것을 특징으로 하는 클리너.
9. 제1항에 있어서, 상기 제 1 스플리터는 세라믹 재료로 구성되며, 상기 본체는 플라스틱 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 클리너.
10. 투입 유체류에 있는 수용 가능한 입자로부터 중량 및 경량의 방출 입자를 분리하기 위한 클리너로서,

    투입 유체류를 클리너 안으로 주입하는 통로인 유체 유입구와, 중량의 입자 흐름을 위한 유출구와, 경량의 입자 흐름을 위한 유출구와, 수용 가능한 입자의 흐름을 위한 유출구를 구비하는 본체와;

    외부의 역전된 원추형 벽을 갖는 제1 챔버를 형성하며, 그 제 1 챔버는 아래로 갈수록 폭이 좁아지며, 상기 투입 유체류는 중량의 방출 입자가 상기 벽에 근접 위치되고, 경량의 방출 입자가 상기 챔버의 축을 따라 가운데 위치되며, 그리고 수용 가능한 입자가 상기 중량의 방출 입자와 경량의 방출 입자 사이에 1차적으로 위치되도록, 상기 역전된 원추형 챔버 내에서 분배되어지는, 제1 챔버 형성 본체부와;

    상기 본체 내에서 축방향으로 연장하면서, 경량의 방출 입자를 함유하는 흐름의 일부를 수용하며, 경량의 입자 흐름을 위한 유출구와 연통하는 튜브와;

    상기 제 1 챔버 아래로 제 2 챔버를 형성하며, 아래로 갈수록 그 직경이 증가하는 상기 제 2 챔버는 절두원추형 벽을 구비하는, 제 2 챔버 형성 본체부와;

    수용 가능한 입자 및 중량의 방출 입자를 함유하는 유체류를, 1차적으로 수용 가능한 입자나 중량의 방출 입자 중 어느 것이라도 함유하는 분기류로 분류(分流)하는 분류 수단과;

    중량의 방출 입자를 함유하는 상기 분기류 중 적어도 일부를 제 2 챔버 내에서 재순환되도록 전향시키며, 상기 중량 방출 분기류의 회전 및 축방향 유속을 그분기류에 인접하여 상기 분류 수단에 접근하는 분류되지 않은 인접한 중량의 방출류의 회전 속도 및 축방향 유속과 거의 일치하도록 하여, 상기 분기류와 그에 인접한 분류되지 않은 흐름 사이의 교란을 감소시키는 전향 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 클리너.
11. 제10항에 있어서, 상기 제 2 챔버 위쪽의 본체부에 의해 형성되고, 상기 제 2 챔버와 연통하는 전체적으로 원환형의 제 3 챔버를 추가로 구비하며, 상기 제 3 챔버는 상기 제 2 챔버와 동일축을 이루며 상기 중량의 방출물용 유출구와 연통함으로써, 중량의 방출물이 그 유출구를 통해 클리너를 빠져나가기에 앞서 제 3 챔버를 통과하는 것을 특징으로 하는 클리너.
12. 제10항에 있어서, 상기 제 2 챔버 아래로 수용 챔버를 형성하는 본체부를 추가로 구비하며, 상기 수용 챔버는 상기 수용 가능한 입자의 흐름을 위한 유출구와 연통하는 것을 특징으로 하는 클리너.
13. 제10항에 있어서, 상기 튜브와 상기 분류 수단 사이에는 환형 영역이 형성되며, 수용 가능한 입자를 함유하는 흐름은 상기 환형 영역을 통해 상기 수용 가능한 입자 흐름을 위한 유출구로 유동하는 것을 특징으로 하는 클리너.
14. 제13항에 있어서, 상기 환형 영역의 단면적은 그 환형 영역을 통한 수용 가능한 입자의 흐름의 축방향 유속이 상기 제 2 챔버를 통한 중심 영역에서의 중량의 입자 및 수용 가능한 입자의 축방향을 따른 혼합류의 유속과 거의 동일하게 유지하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 클리너.
15. 제14항에 있어서, 상기 환형 영역의 단면적은 그 환형 영역을 통한 수용 가능한 입자의 체적류가 중량의 방출물용 유출구를 벗어나는 중량의 방출류의 체적류 보다 적은, 상기 튜브 외부의 중심 영역으로 유동하는 수용 가능한 입자 및 중량의 방출물의 혼합류의 체적류와 동일하게 선택되는 것을 특징으로 하는 클리너.
16. 제10항에 있어서, 상기 제 2 챔버 내에 그 챔버와 동일축을 이루어 위치되는 흐름 재지향 수단을 형성하는 본체부를 추가로 구비하며, 상기 흐름 재지향 수단은 하측으로 오목하게 형성되어, 상기 제 2 챔버 내의 재순환류를 아래로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 클리너.
17. 제10항에 있어서, 상기 제 2 챔버 내에 물 유출구를 형성하는 본체부를 추가로 구비하며, 상기 물은 제 2 챔버 내의 중량의 방출류를 희석하기 위해 제 2 챔버 안으로 유입되는 것을 특징으로 하는 클리너.
18. 제10항에 있어서, 상기 분류 수단은 세라믹 재료로 구성되며, 상기 본체는 플라스틱 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 클리너.
19. 투입 유체류에 있는 수용 가능한 입자로부터 중량 및 경량의 방출 입자를 분리하기 위한 클리너로서,

    투입 유체류를 클리너 안으로 주입하는 통로인 유체 유입구를 구비하는 본체와;

    외부의 역전된 원추형 벽을 갖는 제1 챔버를 형성하며, 그 챔버 안으로 투입 유체가 접선 방향으로 주입되며, 그 투입 유체는 중량의 방출 입자가 상기 벽에 근접 위치되고, 경량의 방출 입자가 상기 챔버의 축을 따라 가운데 위치되며, 그리고 수용 가능한 입자가 상기 중량의 방출 입자와 경량의 방출 입자 사이에 1차적으로 위치되도록, 상기 역전된 챔버 내에서 분배되어지는, 제1 챔버 형성 본체부와;

    경량의 방출 입자를 함유하는 흐름의 일부를 수용하는 수용 수단과;

    상방으로 연장할수록 직경이 감소하는 제 2 챔버를 형성하며, 그 제 2 챔버는 상기 제 1 챔버 아래에 위치되는, 제 2 챔버 형성 본체부와;

    상기 제 2 챔버의 벽으로부터 외측으로 연장하는 중량의 방출물용 유출구를 형성하는, 중량의 방출물용 유출구 형성 본체부와;

    상기 제 2 챔버 아래에 그 챔버와 연통되도록 위치되는 수용 가능한 입자 흐름을 위한 유출구를 형성하는 본체부와;

    상기 본체에 고정되어, 상기 제 2 챔버 안으로 연장하며, 중량의 방출 입자를 함유하는 흐름의 일부를 상기 제 2 챔버로 분류(分流)하고, 그리고 수용 가능한 입자를 함유하는 흐름의 나머지는 수용 가능한 입자 흐름을 위한 유출구로 유동하도록 하며, 중량의 방출 입자를 함유하는 흐름의 일부는 상기 제 2 챔버 내에서 재순환류를 형성하며, 그 재순환류는 상기 제 1 챔버로부터 하방으로 유동하는 흐름에 인접하여 낮은 교란도로 유동하는, 상기 제 2 챔버 안으로 연장하는 제 1 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 클리너.
20. 투입 유체류에 있는 수용 가능한 입자로부터 중량 및 경량의 방출 입자를 분리하기 위한 클리너로서,

    투입 유체류를 클리너 안으로 주입하는 통로인 유체 유입구를 구비하는 본체와;

    외부의 역전된 원추형 벽을 갖는 제1 챔버를 형성하며, 그 챔버 안으로 투입 유체가 접선 방향으로 주입되며, 그 투입 유체는 중량의 방출 입자가 상기 수용 가능한 입자 보다는 상기 벽에 근접 위치되도록, 상기 역전된 챔버 내에서 분배되어지는, 제1 챔버 형성 본체부와;

    상기 본체 내에서 축방향으로 연장하며, 수용 가능한 입자를 함유하는 흐름의 일부를 수용하는 튜브와;

    상기 제 1 챔버 아래에 위치되는 제 2 챔버를 형성하는 본체부와;

    상기 제 2 챔버 내에 위치되며, 상방으로 연장하는 벽을 구비하며, 그 벽은 위로 갈수록 폭이 좁아지는 직경을 갖는 절두원추형 표면을 형성하고, 상기 튜브가 위로 연장되는 시점인 역전된 하이드로 싸이클론 요소와;

    상기 역전된 하이드로 싸이클론 요소 내에 있으며, 중량의 방출 입자와 함께 상기 제 2 챔버 안으로 물이 유입되는 통로인 물 유입구와;

    상기 역전된 하이드로 싸이클론 요소 외측으로 중량의 방출물을 위한 유출구를 형성하며, 중량의 방출 흐름을 클리너로부터 인출하는 통로인, 중량의 방출물을 위한 유출구 형성 본체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클리너.
21. 제20항에 있어서, 상기 역전된 하이드로 싸이클론 요소는 상기 본체와 나사식으로 맞물려 있어서, 상기 요소가 상기 제 2 챔버 안으로 연장되는 정도는 상기 요소의 회전에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 클리너.