KR20000065149A - 섬유펄프서스펜션으로부터오염물질을분리하는장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의, 바람직하게는 폐지로부터 생성되는, 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 분리 장치는 원통형 차단 부재(4) 및 그 안에 배치되는 로우터(7)를 포함한다. 흡입되는 서스펜션용 환형 흡입 경로(14)는 관형벽(11)을 둘러싸는데, 이러한 관형벽은 로우터(7)와 동축인 차단 부재(4)로부터 연장된다. 본 발명에 따르면, 유체 편향 벽부재(16)는 로우터(7)를 향하여, 벽부재가 관형벽(11)의 개방 단부(12)의 전방에서 축방향으로 및 관형벽의 방사 방향 내측에 배치되는 위치까지 연장된다. 또한, 벽부재(16)는 환형 유체 경로(17)가 관형벽(11), 및 환형 흡입 경로(14)의 단면 영역보다 상당히 장은 단면 영역을 갖는 벽부재(16) 사이에 형성되도록 배치된다.

Description

섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치

본 발명은 2개의 대향 측벽을 갖는 중공(hollow) 하우징, 하우징의 내부에서 일측벽으로부터 타측벽으로 연장되는 실질적으로 원통형인 차단 부재(screen member)를 포함하며 차단 부재는 하우징의 내부를 차단 부재에 의해 차단되는 서스펜션용 제1 챔버 및 차단되는 서스펜션을 수용하는 제2 챔버로 분리한다. 본 발명의 장치는 차단 부재 내에 차단 부재와 동축인 축을 중심으로 회전 가능하게 배치되는 로우터, 및 제1 챔버 내에서 로우터의 축과 실질적으로 동축인 차단 부재로부터 타측벽을 향하여 타측벽과 이격된 관형벽(tubular wall)의 개방 단부(open end)까지 연장되는 관형벽을 추가로 포함한다. 제1 챔버는 관형벽을 따라 타측벽까지 축방향으로 연장되고 로우터의 축과 동축이며 실질적으로 원통형의 원주 표면을 갖고, 이것에 의해 환형 흡입 경로(annular inlet passage)가 상기 원주 표면 및 관형벽 사이에 형성된다. 서스펜션용 흡입 부재는 서스펜션을 흡입 경로 내로 안내하도록 분리 배치되며, 제1 배출 부재(first outlet member)는 흡입 경로 내의 상기 원주 표면을 따라 이동하는 비교적 크고 무거운 오염 물질을 포획하는데 사용되고, 제2 배출 부재는 제2 챔버로부터 차단된 서스펜션을 배출하며, 제3 배출 부재는 차단 부재의 내부로부터 오염 물질을 배출한다.

이러한 종류의 분리 장치는 미국 특허 제4,234,417호로부터 알 수 있으며 펄프 서스펜션(pulp suspension)으로부터 비교적 거친 오염 물질을 분리하는데 사용되는 것이 바람직하다. 특정 종류의 과다 오염된 펄프 서스펜션, 특히 폐지로 제조되는 서스펜션에는 공지된 분리 장치의 차단 부재 로우터를 손상시킬 수 있는 금속 파편 및 자갈과 같은 매우 거친 오염 물질이 존재할 수 있다. 따라서 이와 같이 매우 거친 오염 물질은 펄프 서스펜션이 공지된 분리 장치에 공급되기 전에 하이드로사이클론(hydrocyclones)을 포함하는 분리 단계를 통하여 펄프 서스펜션으로부터 분리된다. 펄프 서스펜션의 섬유 농도(fibre concentration)는 양호한 하이드로사이클론 분리 기능을 달성하기 위하여 약 0.5% 내지 약 1%로 유지된다. 한편 펄프 서스펜션의 섬유 농도가 약 3.5% 내지 약 5%인 경우에 공지된 분리 장치의 분리 효율 및 분리 능력은 최상이다. 하이드로사이클론 단계를 거치지 않은 펄프 서스펜션의 섬유 농도는 물론 펄프 서스펜션이 공지된 분리 장치에 공급되기 전에 탈수 장치(dewatering device)를 사용하여 적절한 농도까지 증가될 수 있다. 그러나, 이것은 상당한 비용 증가를 초래할 수 있으며, 따라서 공지된 분리 장치가 최적으로 기능하지 못함에도 불구하고 펄프 서스펜션은 통상적으로 사전 탈수를 하지 않고 하이드로사이클론 단계로부터 바로 공지된 분리 장치로 공급된다.

본 발명은 섬유 펄프 서스펜션(fibre pulp suspension)으로부터 오염 물질을 분리하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 종단면도.

도 2는 도 1의 선 II-II를 따라 절개한 단면도.

도 3은 도 1의 선 III-III를 따라 절개한 단면도.

본 발명의 목적은 매우 거친 오염 물질의 분리가 통상적으로 하이드로사이클론에 의해 수행되는 상기 종류의 개선된 분리 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적은 유체 편향 벽 부재(flow deflecting wall member)가 로우터로 향하는 타측벽으로부터 벽 부재가 관형벽의 개방 단부의 전방에서는 실질적으로 축방향이고 관형벽의 내측에서는 방사 방향인 위치까지 연장되고, 벽 부재는 환형 유체 경로가 관형벽, 및 상기 환형 흡입 경로의 단면 영역 보다 상당히 작은 단면 영역을 갖는 벽부재 사이에 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 상기한 종류의 장치에 의해 달성된다. 이것에 의해 흡입 경로 내에서 서스펜션의 유속은 상기 환형 유체 경로를 통하여 흐르는 서스펜션의 유속보다 상당히 느리므로, 흡입 경로 내로 진입하는 매우 거친 오염 물질은 제1 배출 부재에 의해 효율적으로 포획되는데, 이는 천천히 흐르는 서스펜션이 거친 오염 물질에 가하는 동반력(entraining force)이 비교적 약해질 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 장치의 매우 거친 오염 물질을 제거하는 능력에 대한 이러한 효율 개선으로 인하여, 상기한 하이드로사이클론 단계가 필요 없게 된다. 이것은 분리될 펄프 서스펜션의 섬유 농도가 3.5% 내지 5%로 증가될 수 있는 장점을 초래하는데, 이렇게 증가된 섬유 농도는 본 발명에 따른 장치의 분리 효율 및 분리 능력을 증가시킨다.

로우터는 통상적으로 로우터의 축과 동축이고 차단 부재를 따라 축방향으로 연장되는 원통형 외주면(mantle surface)을 포함하는데, 상기 환형 유체 경로는 차단 부재 및 로우터의 외주면 간의 방사 방향 거리보다 작은 방사 방향의 폭만큼의 적절한 크기를 갖는다. 이것은 상기 환형 유체 경로를 통과할 수 있는 오염 물질이 로우터 및 차단 부재 사이에 고착될 수 없게 하는데, 이것에 의해 로우터 및 차단 부재 상의 손상을 피할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 흡입 부재는 분리될 서스펜션을 상기 개방 단부에 대향되는 관형벽의 단부에서 실질적으로 접선 방향으로 환형 흡입 경로 내로 안내하는데 사용되고, 제1 배출 부재는 상기 타측벽에서 흡입 경로의 하측 부분에 흡입 개구부를 갖는 경로를 형성한다. 이것에 의해 거칠고, 무거운 오염 물질은 중력으로 인해 흡입 경로의 하측 부분 내에 축적될 수 있으며 오염 물질이 제1 배출 부재에 의해 포획될 때까지 흡입 경로를 따라 축방향으로 흐르는 최종 저속 나선형 서스펜션에 의해 동반될 수 있다.

흡입 경로 내의 상기 흡입 개구부는 상기 타측벽에 인접하도록 적절하게 위치될 수 있다.

벽부재는 관형벽의 내부로 연장되는 것이 바람직하며 비교적 가벼운 오염 물질에 대한 배출 경로를 형성하는데, 이러한 배출 경로는 제1 챔버로부터 벽부재를 통하여 하우징의 외측까지 연장되고, 관형벽의 내부에서 중심에 위치되는 흡입 개구부를 갖는다. 서스펜션 유체가 환형 유체 경로 내로 나선형으로 유입되는 경우 서스펜션 유체는 가속되므로, 가벼운 오염 물질이 방사 방향의 내측으로 분리되는 소용돌이(vortex)가 생성된다. 이렇게 분리된 가벼운 오염 물질은 벽부재의 배출 경로를 통하여 배출될 수 있다. 관형벽 내의 벽부재의 방사 방향 연장부는 로우터를 향하는 방향으로 감소되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 벽부재는 소용돌이 단부(vortex end)를 갖는 원뿔형 부분(conical portion)을 가질 수 있는데, 이러한 원뿔형 부분에는 상기 흡입 개구부가 위치된다.

로우터에는 삽 부재(shovel members)가 적절하게 제공되는데, 이러한 삽 부재는 로우터에 인접한 소용돌이의 회전 속도를 증가시키기 위하여 로우터로부터 축방향으로 관형벽의 내부로 적어도 부분적으로 연장된다. 또한, 삽 부재는 존재할 수 있는 섬유 플레이크(flake)를 단일 섬유로 파괴하는데, 이것에 의해 섬유 수율(fibre yield)이 개선된다. 또한 서스펜션 유체가 로우터 및 차단 부재 사이 내로 유입되는 경우의 로우터와 실질적으로 동일한 원주 속도를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 기술된다.

도 1에는 2개의 대향 수직 측벽(2, 3)을 갖는 중공 원통형 하우징(1)을 포함하는 본 발명에 따른 장치가 도시되어 있다. 고정 원형 원통형 차단 부재(4)는 하우징(1) 내부에서 하우징(1)과 동축으로 하우징(1) 길이의 절반 가량을 따라 측벽(2) 중의 하나로부터 타측벽(3)으로 연장되고, 하우징(1)의 내부를 차단 부재(4)에 의해 차단될 서스펜션용 챔버(5) 및 차단되는 서스펜션을 수용하는 환형 챔버(6)로 분할한다. 실질적으로 원형인 단면을 갖는 로우터(7)는 베어링(8)에 의해 하우징(1) 내에 끼워지고 원통형 차단 부재(4)의 내부에서 연장되며, 로우터(7)는 차단 부재(4)와 동축인 축(10)을 중심으로 구동 모터(10)에 의해 회전 가능하다.

차단 부재(4)와 실질적으로 동일한 지름을 갖는 원형 원통형 벽(11)은 챔버(5) 내에서 차단 부재로부터 축(10)과 동축으로 측벽(3)을 향하여 연장되고, 원형 원통형 벽(11)은 측벽(3)으로부터 근접 이격되는 개방 단부(12)를 갖는다. 챔버(5)는 축(10)과 동축인 벽(11)을 따라 축방향으로 연장되는 원통형 외주 표면(13)을 가지며, 이것에 의해 환형 흡입 경로(14)가 외주 표면(13) 및 벽(11) 사이에 형성된다. 분리될 서스펜션용 흡입 부재(15)는 서스펜션을 실질적으로 접선 방향으로 벽(11)의 개방 단부(12)에 대향되는 벽(11)의 단부에서 흡입 경로(14) 내로 안내하도록 배치된다.

유체 편향 원뿔형 벽부재(16)는 벽부재(16)의 베이스가 위치되는 측벽(3)으로부터 로우터(7)를 향하여 원통형 벽(11)의 내부로 연장되고, 벽부재(16)의 원뿔 정점은 벽(11)의 내부에서 중심에 위치되지만 로우터(7)로부터는 이격된다. 벽부재(16)는 환형 유체 경로(17)가 원통형 벽(11), 및 흡입 경로(14)의 단면 영역보다 상당히 작은 단면 영역을 갖고 차단 부재(4) 및 로우터(7)의 외주 표면 간의 방사 방향 거리보다 작은 방사 방향 폭을 갖는 원뿔형 벽부재(16) 사이에 형성되도록 배치된다. 비교적 가벼운 오염 물질용 배출 경로(18)는 원뿔형 벽부재(16)를 통하여 하우징(1)의 외측까지 중심 방향으로 연장되며, 배출 경로(18)는 흡입 개구부(19)를 갖는데, 이러한 흡입 개구부는 원뿔형 벽부재(16)의 정점에 위치된다.

로우터(7)에는 6개의 로우터 블레이드(20)가 제공되는데, 이러한 블레이드는 로우터(7)의 외부 표면을 따라 축방향으로 연장되어 로우터(7)로부터 외측 방사 방향으로 이격된다. 로우터 블레이드(20)의 목적은 차단 부재(4)의 차단 구멍이 막히는 것(clogging)을 방지하고 차단 부재(4)의 외주 방향으로 서스펜션의 흐름을 유지하는 것이다. 또한 로우터(7)에는 6개의 삽 블레이드(21: shovel blades)가 제공되는데, 이러한 삽 블레이드는 벽부재(16)에 마주보는 로우터(7)의 축 단부 상에 배치된다. 각 삽 블레이드(21)는 로우터(7)를 따라 실질적으로 방사 방향으로 연장되어 원통형 벽(11)의 내부로 축방향으로 이격된다.

거칠고 무거운 오염 물질을 포획하는 배출 부재(22)는 측벽(3)에 인접한 흡입 경로(14)의 하측 부분 내에 흡입 개구부(23)를 갖는 경로를 형성한다. 통상적으로 배출 부재(22)에는 포획된 오염 물질을 간헐적으로 제거(emptying)하기 위하여 수문 장치(sluice device)(도시되지 않음)가 제공된다.

하우징(1)에는 챔버(6)의 하측 부분으로부터 차단된 서스펜션을 방출하는 배출 부재(24) 및 차단 부재(4)의 내측으로부터 분리된 오염 물질을 방출하는 측벽(2) 내의 배출 부재(25)가 제공된다.

도 1에 따른 장치는 다음과 같은 방식으로 작동된다. 분리될 섬유 서스펜션은 먼저 펄프 제조기(pulper)에서 폐지로부터 생성되어 3.5% 내지 5% 사이의 적절한 섬유 농도로 물과 혼합된다. 생성된 섬유 서스펜션은 흡입 부재(15)를 통하여 흡입 경로(15) 내로 펌핑(pumping)되는데, 이러한 흡입 경로 내에서 서스펜션은 측벽(3)을 향하는 방향으로 비교적 낮은 축방향 속도를 가지고 나선형으로 흐른다. 서스펜션이 흡입 경로(14) 내를 흐르는 동안 금속 파편 및 자갈과 같은 기존의 거칠고 무거운 오염 물질은 중력에 의해 흡입 경로(14)의 하측 부분에 축적되는데, 여기서 오염 물질은 배출 부재(22)에 의해 포획될 때까지 측벽(3)으로 향하는 방향의 서스펜션에 의해 동반된다. 또한 챔버(5)의 외주 표면(13)을 따라 서스펜션과 함께 회전하는 상기 비교적 무거운 오염 물질은 최종적으로 배출 부재(22)에 의해 포획된다.

측벽(3)에서 서스펜션 유체는 로우터(7)로 향하는 방향으로 벽부재(16)에 의해 편향되어 비교적 좁은 환형 유체 경로(17)를 통하여 가속되며, 이것에 의해 서스펜션의 소용돌이가 플라스틱 파편과 같은 기존의 가벼운 오염 물질을 소용돌이 의 방사 방향 내측으로 분리시킨다. 분리된 가벼운 오염 물질은 벽부재(16)의 원뿔형 표면을 따라 벽부재(16)의 원뿔 정점으로 이동하며, 여기서 가벼운 오염 물질은 흡입 개구부(19)를 통하여 추진되어 배출 경로(18)를 경유하여 분리 장치로부터 배출된다. 필요한 경우, 배출 경로(18)는 가벼운 오염 물질을 제거하기 위하여 저압원(underpressure source)에 연결될 수 있다.

로우터(7)에 인접한 상기 서스펜션 소용돌이의 회전 속도는 삽 블레이드(21)의 도움에 의해 유지되는데, 이러한 삽 블레이드는 또한 기존의 섬유 부스러기들을 단일 섬유로 분해한다. 현재 매우 거칠고 무거운 오염 물질로부터 자유롭고 또한 비교적 가벼운 오염 물질로부터 실질적으로 자유로운 서스펜션은, 로우터(7) 및 차단 부재(4) 사이를 나선형으로 흘러 차단 부재(4)에 의해 차단된다. 현재 보통 크기의 거친 오염 물질로부터 자유로운 차단된 서스펜션은 챔버(6) 내에 포집(collected)되고 배출 부재(24)를 경유하여 챔버로부터 배출된다. 차단 부재(4)의 내측에 포획된 오염 물질은 차단 부재(4)를 따라 축방향으로 진행하여 최종적으로 배출 부재(25)를 경유하여 분리 장치로부터 배출된다.

본 발명에 따른 장치의 상기 실시예는 3.5% 내지 5% 사이의 섬유 농도를 갖는 섬유 서스펜션으로부터 비교적 거칠고 무거운 오염 물질을 90% 내지 96%의 효율로 분리할 수 있다는 점이 증명되었다. 거부된 유체(reject flow), 즉, 차단 부재(4)에 의해 분리된 오염 물질을 포함하고 배출 부재(25)를 통하여 배출되는 유체는 이러한 고효율을 유지하면서 전체 서스펜션 유체의 5% 내지 10%로 낮게 계속 유지될 수 있다. 대비로서 본 명세서에서 제시된 종류의 종래 분리 장치는 통상적으로 섬유 농도가 0.5% 내지 1% 사이인 섬유 서스펜션으로부터 거친 오염 물질을 제거하는 효율이 90%에 이르기 위해 15% 내지 20%의 거부 유체(reject flow)를 필요로 한다고 말할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 분리 장치는 폐지에서 생성되는 섬유 서스펜션으로부터 거친 오염 물질을 분리하는 대응하는 종래의 분리 장치에 비하여 높은 분리 효율 및 분리 능력을 갖는다.

Claims (10)

1. a) 2개의 대향 측벽(2, 3)을 갖는 중공 하우징(1: hollow housing);

   b) 하우징의 내부에서 측벽중의 하나로부터 타측벽을 향하여 연장되어, 하우 징의 내부를 차단 부재(screen member)에 의해 차단될 서스펜션용 제1 챔버(5) 및 차단되는 서스펜션을 수용하는 제2 챔버(6)로 분할하는 실질 적으로 원통형인 차단 부재(4);

   c) 차단 부재와 동축인 축(10)을 중심으로 회전 가능하게 차단 부재 내에 배 치되는 로우터(7);

   d) 제1 챔버 내에서 타측벽으로 향하는 로우터의 축과 실질적으로 동축인 차 단 부재로부터 타측벽에서 이격되어 위치되는 관형벽의 개방 단부(12)까 지 연장되는 관형벽(11);

   을 포함하고,

   상기 제1 챔버는 관형벽을 따라 타측벽까지 축방향으로 연장되며, 로우터의 축과 동축인 실질적으로 원통형의 외주 표면(13)을 가짐으로써 환형 흡입 경로(14: annular inlet passage)가 상기 외주 표면 및 관형벽 사이에 형성되며, 분리될 서스펜션용 흡입 부재(15)는 서스펜션을 흡입 경로 내로 안내하도록 배치되고, 제1 배출 부재(22)는 흡입 경로 내의 상기 외주 표면을 따라 이동하는 비교적 크고 무거운 오염 물질을 포획(catch)하는데 사용되며, 제2 배출 부재(24)는 차단된 서스펜션을 제2 챔버로부터 배출하고, 제3 배출 부재(25)는 차단 부재의 내부로부터 오염 물질을 배출하는 섬유 펄프 서스펜션(fibre pulp suspension)으로부터 오염 물질을 분리하며,

   유체 편향 벽부재(16: flow deflecting wall member)는 로우터(7)로 향하는 타측벽(3)으로부터 벽부재가 관형벽(11)의 개방 단부(12)의 실질적으로 전방에서 축방향으로 그리고 관형벽의 방사 방향 내측으로 배치되는 위치까지 연장되고,

   상기 벽부재는 환형 유체 경로(17)가 관형벽 및 상기 환형 흡입 경로(14)의 단면 영역보다 상당히 작은 단면 영역을 갖는 벽부재 사이에 형성되는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로우터(7)는 로우터의 축(10)과 동축이고 차단 부재(4)를 따라 축방향으로 연장되는 원통형 외주 표면(cylindrical mantle surface)을 포함하고,

   환형 유체 경로(17)는 차단 부재와 로우터의 외주 표면 간의 방사 방향 거리보다 작은 방사 방향의 폭을 갖는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 유체 편향 벽부재(16)가 관형벽(11)의 내부로 연장되는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   비교적 가벼운 오염 물질용 배출 경로(18)는 제1 챔버로부터 벽부재(16)를 통하여 하우징의 외측으로 연장되며, 관형벽(11)의 내부의 중심에 위치되는 흡입 개구부(19)를 갖는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 관형벽(11) 내의 벽부재(16)의 방사 방향 연장부(radial extension)가 로우터를 향하는 방향으로 감소되는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 벽부재(16)는 상기 흡입 개구부(19)가 위치되는 정점 단부(apex end)를 갖는 원뿔형 부분을 갖는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 로우터로부터 관형벽(11)의 내부로 적어도 일부분이 축방향으로 연장되는 방사 방향 삽 부재(21: radial shovel members)가 상기 로우터(7)에 제공되는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 흡입 부재(15)는 분리될 서스펜션을 상기 개방 단부(12)에 대향되는 관형벽(11)의 단부에서 환형 흡입 경로(14) 내로 실질적으로 접선 방향으로 안내하는데 사용되고,

   상기 제1 배출 부재(22)는 상기 타측벽(3)에서 흡입 경로의 하측 부분에 흡입 개구부(23)를 갖는 경로를 형성하는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 흡입 개구부(23)가 상기 타측벽(3)에 인접하게 위치되는

   것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.
10. 제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 챔버(5)의 외주 표면(13), 관형벽(11), 및 유체 편향 벽부재(16)가 원형 단면을 갖는

    것을 특징으로 하는 섬유 펄프 서스펜션으로부터 오염 물질을 분리하는 장치.