KR20030064730A - 지료 정선 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크린 실린더의 막힘(clogging)을 방지하여 저동력으로 대량의 지료(紙料)를 정선 처리할 수 있도록 한 지료 교반 정선 장치에 있어서, 내외 한 쌍의 스크린 실린더(1a, 1b) 사이에 형성된 교반실(7)내에 내외 양 스크린 실린더(1a, 1b)에 대하여 소정의 미소 간극을 유지하면서 선회하는 1 또는 다수의 날개(12, 21)를 구비하고, 이 날개(12, 21)에 의해서 교반실(7)을 실질적으로 둘레 방향으로 구분하도록 한 것이다.

Description

지료 정선 장치{PULP SCREENING DEVICE}

본 발명은 지료 원료중 양질 섬유와 이물질을 분리하는 지료 정선(紙料 精選) 장치에 관한 것이다.

초지기(抄紙機)의 상류측에는 지료 정선 장치(지료 정선 스크린)가 구비되어 있다. 지료 정선 장치는 스크린 실린더를 이용하여 지료 원료(농도 0.2 내지 5%의 지료 용액)중 양질 섬유와 이물질을 정선 분리하는 장치로, 스크린 실린더를 1개 구비한 것 또는 2개 구비한 것이 일반적이다. 우선, 스크린 실린더를 1개 구비한 지료 정선 장치의 구성에 대하여 도 28, 도 29를 이용하여 설명한다. 도 28은 종래의 지료 정선 장치의 구성을 도시하는 평면도, 도 29는 도 28의 D방향 화살표의 측면도이며, 각각 일부 단면을 도시하고 있다.

지료 용액은 펌프에 의해서 지료 정선 장치로 공급되도록 되어 있고, 도 28,도 29에 도시하는 바와 같이 통형상의 용기(17)의 입구(2)로부터 접선 방향으로 유입하여 내측 케이스(3)와 용기(17)의 내벽으로 형성되는 둥근 형상의 유로(4)로 진행하도록 되어 있다. 지료 용액이 이 유로(4)를 순환하고 있을 때에 모래 등의 무거운 이물질은 입구(2)와 반대의 접선 방향에 설치된 트랩(5)에서 계(系) 밖으로 배출되고, 다른 지료는 유로(4)로부터 내측 케이스(3)의 내측으로 유입되도록 되어 있다. 또한, 장치를 압력하에서 운전할 수 있도록 용기(17)의 상면에는 뚜껑(19)이 설치되어 있다.

내측 케이스(3)의 내측에는 원통형상의 스크린 실린더(1)가 배치되어 있다. 스크린 실린더(1)의 상부는 내측 케이스(3)에 고정 설치되어 있고, 내측 케이스(3)의 내측은 이 스크린 실린더(1)에 의해서 교반실(7)과 출구실(14)로 구획되어 있다. 유로(4)로부터 유입된 지료는 우선 스크린 실린더(1)의 내측에 형성된 둥근 형상의 교반실(7)에 유입되도록 되어 있다.

스크린 실린더(1)의 둘레면에는 간극 0.15 내지 0.5㎜의 슬릿, 또는 직경 0.2 내지 4.8㎜의 구멍이 다수 형성되어 있고, 지료는 교반실(7)을 흐르는 과정에서 이들 슬릿 또는 구멍에서 여과 선별되도록 되어 있다. 즉, 스크린 실린더(1)의 둘레면의 슬릿 또는 구멍을 통과할 수 있는 양질 섬유는 출구실(14)을 경유하여 출구부(9)로부터 방출되고, 스크린 실린더(1)의 슬릿 또는 구멍을 통과할 수 없는 크기의 이물질은 교반실(7)을 그대로 흘러서 리젝트 출구부(10)로부터 배출된다.

또한, 교반실(7)내에는 로터(6)가 배치되어 있다. 로터(6)는 주축(11)의 상부로부터 현가되어 있고, 다수의 날개(20)를 둘레 방향으로 등 간격으로 구비하고있다. 날개(20)는 스크린 실린더(1)의 내주면에서 소정의 간극(2.5 내지 8㎜)을 유지하여 위치하고 있다. 주축(11)은 베어링에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있고, 하단부에 고정 설치된 도시하지 않은 V 풀리를 거쳐서 전동기(13)에 의해서 회전 구동되도록 되어 있다. 그리고, 로터(6)가 회전하여 날개(20)가 교반실(7)내를 선회함으로써, 교반실(7)내의 지료 용액이 교반되어, 지료중의 이물질이 분리됨과 동시에 섬유 덩어리가 풀어져 스크린 실린더(1)의 막힘이 방지되도록 되어 있다.

이 날개(20)에 의한 스크린 실린더(1)의 막힘 방지 작용을 도시한 것이 도 30이다. 도 30a에 도시하는 바와 같이 날개(20)는 스크린 실린더(1)의 표면을 따라 일정한 간극을 유지하면서 고속(매초 10 내지 30m)으로 선회하고 있다. 이 때, 도 30b에 도시하는 바와 같이 날개(20)의 뒤쪽 절반 부분은 부압이 되고, 이 부압에 의한 흡인력에 의해서 용액이 교반실(7)측으로 역류하여 스크린 실린더(1)의 표면의 구멍(100)을 폐색하고 있는 섬유 덩어리나 이물질이 제거된다. 날개(20)가 통과한 후에는 다시 교반실(7)로부터 출구실(14)측으로 지료 용액이 흘러, 스크린 실린더(1)의 구멍(100)에는 섬유 덩어리나 이물질이 가득차게 되지만, 이 새롭게 가득찬 섬유 덩어리 등은 다음 날개(20)의 통과에 수반하는 부압에 의해서 제거된다. 종래의 지료 정선 장치에서는 상기 작용의 반복에 의해서 스크린 실린더(1)의 막힘을 방지하고 있다.

여기서, 도 31은 스크린 실린더(1)의 구멍(100)의 형상을 도시하는 단면도이다. 구멍(100)은 원형(둥근 구멍)이며, 구멍(100)의 입구 부분[교반실(7)측]에는 동심형상으로 접시면형태의 모따기(101)가 실시되어 있다. 날개(20)가 스크린 실린더(1)의 표면을 통과했을 때에는 도면에 화살표(S)로 도시하는 바와 같이 구멍(100)의 입구 부분에서 박리 소용돌이(난류)가 발생하고, 이 박리 소용돌이(S)에 의해서 구멍(100)의 막힘이 억제되도록 되어 있다.

또한, 도 32, 도 33에 도시하는 바와 같은 단면 형상의 스크린 플레이트(1)도 있다. 도 32에 도시하는 경우에서는 스크린 플레이트(1)의 축 방향으로 사다리꼴홈(111)을 파고, 그 바닥부에 다수개의 구멍(110)을 형성하고 있다. 도 33에 도시하는 경우에서는 스크린 플레이트(1)의 둘레면에 축 방향으로 신장하는 파도 형상을 형성하고, 그 파도 형상의 경사 부분(121)에 다수개의 구멍(120)을 형성하고 있다. 도 32, 도 33중 어느 하나의 단면 형상에서도 날개(20)에 의한 선회류가 구멍의 입구 부분에 박리 소용돌이(S)를 발생시키고, 이것에 의해서 구멍의 막힘을 방지하도록 되어 있다.

다음에, 스크린 실린더를 내외 2중으로 구비한 지료 정선 장치의 구성에 대하여 도 34, 도 35를 이용하여 설명한다. 도 34는 스크린 실린더를 내외 2중으로 구비한 종래의 지료 정선 장치의 구성을 도시하는 단면도, 도 35는 도 34의 E-E 단면도이다. 또한, 전술한 스크린 실린더를 하나 구비한 종래의 지료 정선 장치와 동일한 부위에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도 34, 도 35에 도시하는 바와 같이 통형상의 용기(17)의 입구(2)로부터 접선 방향으로 유입된 지료 용액은 둥근 형상의 유로(4)를 순환하도록 되어 있다. 지료 용액이 이 유로(4)를 순환하고 있을 때에 모래 등의 무거운 이물질은 유로(4)의 접선 방향에 설치된 트랩(5)으로부터 계 밖으로 배출되고, 다른 지료는 유로(4)로부터 내측 케이스(3)의 내측으로 유입되도록 되어 있다.

내측 케이스(3)의 내측에는 원통형상의 스크린 실린더(1a, 1b)가 배치되어 있고, 이들 스크린 실린더(1a, 1b)에 의해서 교반실(7)과 출구실(14a, 14b)로 구획되어 있다. 유로(4)로부터 유입한 지료는 우선 스크린 실린더(1a, 1b) 사이에 형성된 둥근 형상의 교반실(7)에 유입되도록 되어 있다. 그리고, 교반실(7)을 흐르는 과정에서 일부 지료는 내측 스크린 실린더(1b)를 통과하여 내측 출구실(14b)로 여과 선별되고, 다른 지료는 외측 스크린 실린더(1a)를 통과하여 외측 출구실(14a)로 여과 선별되도록 되어 있다. 한편, 스크린 실린더(1a, 1b)를 통과할 수 없는 크기의 이물질은 교반실(7)을 그대로 흘러서 리젝트 출구부(10)로부터 배출되도록 되어 있다.

또한, 교반실(7)내에는 외측 스크린 실린더(1a)에 대향하여 다수의 날개(20a)를 배치하고, 내측 스크린 실린더(1b)에 대향하여 다수의 날개(20b)를 배치하고 있다. 각 날개(20a, 20b)는 주축(11)의 상부로부터 현가된 로터(6)에 고정 설치되어 있고, 둘레 방향으로 등 간격으로, 또한 스크린 실린더(1a, 1b)의 표면과 일정한 간극(2.5 내지 8㎜)을 유지하도록 배치되어 있다. 주축(11)은 베어링에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있고, 하단부에 고정 설치된 V 풀리(18)를 거쳐서 도시하지 않은 전동기에 의해서 회전 구동되도록 되어 있다. 그리고, 로터(6)가 회전하여 날개(20a, 20b)가 교반실(7)내를 선회함으로써, 교반실(7)내의 지료 용액이 교반되어, 지료중의 이물질이 분리됨과 동시에 섬유 덩어리가 풀어져 스크린 실린더(1a, 1b)의 막힘이 방지되도록 되어 있다.

그런데, 상술한 종래의 지료 정선 장치에는 다음과 같은 문제가 있었다.

우선, 도 28, 도 29에 도시한 종래의 지료 정선 장치에서는 스크린 실린더(1)를 하나밖에 갖고 있지 않기 때문에 처리 능력에 제한이 있었다. 또한, 종래의 날개(20)의 형상에서는 선회류가 날개(20)의 표면에 가까울수록 빠르고, 날개(20)로부터 멀어질수록 느려지므로, 스크린 실린더(1)의 표면을 청소하는 효율이 낮고, 지료의 통과량이 적어진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 날개(20)의 스크린 실린더(1)에 대향하는 측의 반대측 면은 스크린 실린더(1)의 표면의 청소에 기여하지 않고, 쓸데 없이 마찰 동력을 소비할 뿐이었다.

또한, 도 34, 도 35에 도시한 종래의 지료 정선 장치에서는 내외 스크린 실린더(1a, 1b)의 직경의 차이에 의해서, 날개(20a, 20b)의 회전에 의한 교반실(7)의 선회 유속은 외측 스크린 실린더(1a)측보다 내측 스크린 실린더(1b)측이 느리고, 또한 내측 스크린 실린더(1b)에 작용하는 압력은 원심력에 의해서 외측 스크린 실린더(1a)에 작용하는 압력보다 낮다. 따라서, 내외 스크린 실린더(1a, 1b)의 유효 면적 비율 이상으로 외측 스크린 실린더(1a)가 지료를 통과시키기 쉽고, 내측 스크린 실린더(1b)가 지료를 통과시키기 어려운 경향이 있다.

이 때문에, 지료의 처리량이 과도하게 감소했을 때에는 외측 스크린 실린더(1a)만 지료가 통과하게 되어, 내측 스크린 실린더(1b)는 역류하여 막히기 쉽게 되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 반대로 처리량이 증가했을 때에는 내측 스크린 실린더(1b)는 지료를 적정하게 통과시키게 되지만, 이번에는 외측 스크린 실린더(1a)의 통과 저항이 증가하여 막히기 쉽게 되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

또한, 선회류는 내측 날개(20b)와 외측 날개(20a) 사이를 빠져 나가기 때문에, 교반실(7)내의 선회 유속은 내외 날개(20a, 20b)의 근방만이 빠르고, 내외 날개(20a, 20b)에서 떨어진 부분에서는 선회 유속이 느려진다. 이 때문에, 스크린 실린더(1a, 1b)의 표면을 청소하는 효율이 낮아 지료의 통과량이 적어진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 지료의 교반 부족에 의해서 스크린 실린더(1a, 1b)에서 처리되지 않은 채로 양질 지료가 리젝트 출구부(10)로부터 배출되어 정선 효율을 저하시켜 버린다고 하는 문제도 있었다.

또한, 상술한 바와 같이 종래의 지료 정선 장치에는 스크린 실린더(1)가 막힘으로써 지료의 통과량이 제한되어 버린다고 하는 문제가 있으며, 이 스크린 실린더(1)의 막힘은 종래의 스크린 실린더(1)가 갖는 구멍의 형상에도 기인하고 있다.

즉, 날개(20)의 회전에 수반하는 선회류에 의해서 구멍의 입구 부분에서 발생하는 박리 소용돌이(S)(도 31 내지 도 33 참조)는 구멍의 막힘을 방지하는 효과가 있지만, 이 박리 소용돌이(S)의 세기는 구멍의 전류(前流) 에지(선회류의 상류측에 위치하는 구멍의 둘레부)의 형상에 영향을 받는다. 또한, 지료 덩어리의 걸림의 어려움과 이물질의 제거의 용이함은 구멍의 후류(後流) 에지(선회류의 하류측에 위치하는 구멍의 둘레부)의 형상에 영향을 받는다.

그런데, 도 31에 도시하는 바와 같은 형상의 경우, 박리 소용돌이(S)는 접시면형태 모따기(101)에 의해서 형성된 구멍(100)의 상류측의 경사면에서 발생하지만, 이 경사면은 완만하기 때문에 발생하는 박리 소용돌이(S)는 약하고, 구멍(100)의 전류 에지(102)나 후류 에지(103)까지 박리 소용돌이(S)가 닿기 어렵다. 이 때문에, 박리 소용돌이(S)에 의한 막힘 방지의 효과는 낮았다. 또한, 구멍(100)과 동심형상으로 접시면형 모따기(101)를 형성해야 하기 때문에, 접시면형 모따기(101)를 형성할 수 있는 만큼의 여유가 필요하게 되어 단위면적당 구멍수에는 제한이 있다. 이 때문에, 구멍수(100)를 늘려 지료의 통과량을 늘리는 것에는 한계가 있었다.

또한, 도 32에 도시하는 바와 같은 형상의 경우에는 사다리꼴홈(111)의 수직 부분이 흐름의 상류측에 위치하기 때문에 발생하는 박리 소용돌이(S)는 강해진다. 그런데, 구멍(110)의 전류 에지(112)는 사다리꼴홈(111)의 수직 부분에 가까운 홈 바닥부에 위치하여 있기 때문에, 발생한 박리 소용돌이(S)는 전류 에지(112)에 닿기 어렵고, 막힘 방지의 효과가 낮았다. 마찬가지로 후류 에지(113)도 홈바닥부에 위치하고 있어 경사부(114)로부터 떨어져 있기 때문에, 걸린 지료 덩어리 등의 박리도 용이하지 않았다. 또한, 구멍(110)은 사다리꼴홈(111)의 바닥부에만 배치하여야 하기 때문에, 단위면적당 구멍수에도 제한이 있었다.

또한, 도 32에 도시하는 바와 같은 형상의 경우에는 박리 소용돌이(S)가 스크린 실린더(1)의 표면에 형성된 파도 형상의 정상점 부분으로부터 발생하지만, 구멍(120)의 전류 에지(122)는 파도 형상의 정상점에서 멀고, 또한 전류 에지(122), 후류 에지(123)는 파도 형상의 경사 부분(121)에 있기 때문에 박리 소용돌이(S)가 닿기 어려우므로, 박리 소용돌이(S)에 의한 막힘 방지의 효과는 낮았다. 또한, 후류 에지(123)는 예각이 되기 때문에 걸린 지료 덩어리 등의 박리도 용이하지 않았다. 또한, 구멍(120)은 파도 형상의 경사 부분(121)에만 배치하여야 하기 때문에, 단위면적당 구멍수에도 제한이 있었다.

이상과 같이, 도 31 내지 도 33에 도시하는 모든 구멍형상에서 박리 소용돌이(S)에 의한 막힘 방지의 효과는 충분하지 않고, 막힘을 방지하기 위해서는 고속으로 날개(20)를 선회하여 박리 소용돌이(S)를 강하게 할 필요가 있었다. 그러나, 날개(20)를 선회시키는 데 필요한 동력은 회전수의 2 내지 3승에 비례하여 커져, 소비동력당 통과량은 반대로 감소해 버리게 되었다.

본 발명은 상기의 문제들을 감안하여 창안된 것으로, 스크린 실린더의 막힘을 방지하고 저동력으로 대량의 지료를 정선 처리할 수 있도록 한 지료 정선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 지료 정선 장치는 이하와 같은 특징을 갖도록 구성된다.

즉, 본 발명의 지료 정선 장치는 다수의 여과용 구멍을 갖는 스크린 실린더와, 상기 스크린 실린더의 외측 또는 내측에 형성된 교반실내를 상기 스크린 실린더에 대하여 소정의 미소 간극을 유지하면서 선회하는 1 또는 다수의 날개를 포함하고, 상기 스크린 실린더의 상기 교반실측의 둘레면에 다수의 원추 구멍을 형성함과 동시에, 상기 여과용 구멍을 상기 원추 구멍의 중심에서 상기 날개의 선회 방향 상류측으로 편위시켜 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 구성으로, 지료의 선회 흐름에 의해서 여과용 구멍의 입구 부분에는 강한 박리 소용돌이가 발생하여 지료가 잘 교반됨과 동시에, 지료 덩어리나 이물질의 걸림이 방지되어 여과용 구멍의 막힘이 방지된다. 따라서, 비교적 저속으로 날개를 선회하더라도 막힘을 방지할 수 있어, 저동력으로 대량의 지료를 정선 처리할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치의 구성을 도시하는 평면도이며, 일부 단면을 도시하고 있다.

도 2는 도 1의 A방향 화살표 측면도이며, 일부 단면을 도시하고 있다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 로터의 구성을 도시하는 사시도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 형상을 도시하는 단면도,

도 5는 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면으로, 도 5a는 내외 스크린 실린더와 날개와의 위치 관계를 도시하는 도면이고, 도 5b는 도 5a의 위치 관계에 있어서 스크린 실린더에 작용하는 압력의 분포를 도시하는 도면,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 7은 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 8은 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 9는 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 로터의 다른 구성을 도시하는 사시도,

도 10은 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상과 내외 스크린 실린더와의 위치 관계를 도시하는 단면도,

도 11은 도 10에 도시하는 공통 날개의 형상에 대응한 로터의 구성을 도시하는 사시도,

도 12는 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치의 구성을 도시하는 단면도,

도 13은 도 12의 B-B 화살표의 단면도,

도 14는 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 로터의 구성을 도시하는 사시도,

도 15는 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 형상을 도시하는 단면도,

도 16은 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면으로, 도 16a는 내외 스크린 실린더와 날개와의 위치 관계를 도시하는 도면이고, 도 16b는 도 16a의 위치 관계에 있어서 외측 스크린 실린더에 작용하는 압력의 분포를 도시하는 도면이며, 도 16c는 도 16a의 위치 관계에 있어서 내측 스크린 실린더에 작용하는 압력의 분포를 도시하는 도면,

도 17은 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 작용 효과를 설명하기 위한 도면으로, 본 날개의 비교 대상이 되는 종래의 날개의 형상을 도시한 도면,

도 18은 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 19는 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 20은 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 21은 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 22는 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 날개의 다른 형상을 도시하는 단면도,

도 23은 본 발명의 제 3 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 스크린 실린더의 구성을 도시하는 평면도,

도 24는 도 23의 C-C 화살표의 단면도,

도 25는 본 발명의 제 3 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 원추 구멍과 둥근 구멍과의 위치 관계의 변형예를 도시하는 도면,

도 26은 본 발명의 제 3 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 원추 구멍과 둥근 구멍과의 위치 관계의 변형예를 도시하는 도면,

도 27은 본 발명의 제 3 실시예로서의 지료 정선 장치에 관한 원추 구멍과 둥근 구멍과의 위치 관계의 변형예를 도시하는 도면,

도 28은 종래의 지료 정선 장치의 구성을 도시하는 평면도이며, 일부 단면을 도시하고 있다.

도 29는 도 28의 D방향 화살표의 측면도이며, 일부 단면을 도시하고 있다.

도 30은 종래의 지료 정선 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면으로, 도 30a는 스크린 실린더와 날개와의 위치 관계를 도시하는 도면이고, 도 30b는 도 30a의 위치 관계에 있어서 스크린 실린더에 작용하는 압력의 분포를 도시하는 도면,

도 31은 종래의 지료 정선 장치에 관한 스크린 실린더의 구멍의 형상을 도시하는 단면도,

도 32는 종래의 지료 정선 장치에 관한 스크린 실린더의 구멍의 형상을 도시하는 단면도,

도 33은 종래의 지료 정선 장치에 관한 스크린 실린더의 구멍의 형상을 도시하는 단면도,

도 34는 종래의 지료 정선 장치의 다른 구성을 도시하는 단면도,

도 35는 도 34의 E-E 화살표의 단면도.

주요 참조부호에 대한 간단한 설명

1: 스크린 실린더1a, 1b: 외측 및 내측 스크린 실린더

7: 교반실12: 공통 날개

15: 내측 배출관16: 외측 배출관

21: 분배 날개30: 연결 고리

50: 구멍51: 원추 구멍

52: 전류 에지53: 후류 에지

54: 경사부202, 302: 전향벽(벽면)

301: 경계벽401: 전연부(선단부)

404: 내연부(최근접부)405: 외연부(최근접부)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치를 도시하는 것이다. 이하, 도 1 내지 도 5를 이용하여 본 지료 정선 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 지료 정선 장치의 구성을 도시하는 평면도(일부 파단하여 단면을 도시하고 있음), 도 2는 도 1의 A방향 화살표의 측면도(일부 단면을 도시하고 있음), 도 3은 본 지료 정선 장치에 관한 로터의 구성을 도시하는 사시도, 도 4는 본 지료 정선 장치에 관한 공통 날개의 형상을 도시하는 단면도, 도 5는 본 지료 정선 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 상기한 종래의 지료 정선 장치와 동일한 부위에 관해서는 도면 중 동일한 부호를 부여하여 나타내고 있다.

본 지료 정선 장치는 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이 직경이 다른 원통형상의 2개의 스크린 실린더(1a, 1b)를 갖고 있다. 그리고, 이들 스크린 실린더(1a, 1b) 사이에 교반실(7)이 형성되고, 외측 스크린 실린더(1a)의 외측에 외측 출구실(14a), 내측 스크린 실린더(1b)의 내측에 내측 출구실(14b)이 각각 형성되어있다.

도시하지 않은 펌프로부터 공급된 지료 용액은 먼저 통형상의 용기(17)의 입구(2)로부터 접선 방향으로 유입되어, 내측 케이스(3)와 용기(17)의 내벽으로 형성되는 둥근 형상의 유로(4)를 순환하도록 되어 있다. 그리고, 지료 용액이 이 유로(4)를 순환하고 있을 때에 모래 등의 무거운 이물질은 입구(2)와 반대의 접선 방향으로 설치된 트랩(5)으로부터 계 밖으로 배출되고, 다른 지료는 유로(4)로부터 교반실(7)내로 유입되도록 되어 있다.

스크린 실린더(1a, 1b)는 그 둘레면에 간극 0.15 내지 0.5㎜의 슬릿 또는 직경 0.2 내지 4.8㎜의 구멍이 다수 형성되어 있다. 이 때문에, 교반실(7)을 흐르는 과정에서 일부 지료는 내측 스크린 실린더(1b)를 통과하여 내측 출구실(14b)로 여과 선별되고, 다른 지료는 외측 스크린 실린더(1a)를 통과하여 외측 출구실(14a)로 여과 선별되도록 되어 있다. 한편, 스크린 실린더(1a, 1b)를 통과할 수 없는 크기의 이물질은 교반실(7)을 그대로 흘러서 리젝트 수용부(25)를 경유하여 리젝트 출구부(10)로부터 배출되도록 되어 있다.

본 지료 정선 장치에서는 내측 출구실(14b)과 외측 출구실(14a)은 완전히 구획되어 있고, 교반실(7)로부터 외측 출구실(14a)로 선별된 지료 용액은 외측 배출관(16)을 지나 출구부(9)로부터 방출되도록 되어 있다. 한편, 내측 출구실(14b)로 선별된 지료 용액은 외측 배출관(16)내에 마련된 내측 배출관(15)을 지나 외측 배출관(16)내를 흐르는 외측 출구실(14a)에서의 지료 용액에 합류하여 출구부(9)로부터 방출되도록 되어 있다. 또한, 내측 배출관(15)의 출구의 단면적은 외측배출관(16)의 내측 배출관(15)과의 합류부에서의 단면적과 동일하거나 그 이상의 면적으로 설정되어 있다. 또한, 내측 출구실(14b), 외측 출구실(14a)의 바닥면 및 리젝트 수용부(25)의 바닥면은 지료의 퇴적을 방지하기 위해서, 각각의 출구부(9, 10)를 향해서 아래쪽으로 경사져 있다.

교반실(7)내에는 주축(11)의 상부로부터 현가된 상태로 원통형상의 로터(6)가 배치되어 있다. 로터(6)의 둘레면에는 도 3에 도시하는 바와 같이 다수개의 날개(본 실시예의 날개는 내외 스크린 실린더에 공통으로 작용하므로, 이하 공통 날개라고 함)(12)가 하단부를 연결 고리(30)로 서로 연결된 상태로 둘레 방향으로 등 간격으로 구비되어 있다. 그리고, 이들 공통 날개(12)는 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이 교반실(7)내에서는 외측 스크린 실린더(1a)의 내주면, 내측 스크린 실린더(1b)의 외주면의 쌍방에 대하여 소정의 간극(바람직하게는 2 내지 6㎜)을 유지하여 위치하고 있다. 이것에 의해, 본 지료 정선 장치에서는 교반실(7)은 공통 날개(12)에 의해서 실질적으로 둘레 방향으로 나누어지도록 되어 있다.

공통 날개(12)의 형상에 대하여 설명하면, 본 지료 정선 장치에 관한 공통 날개(12)는 도 4에 도시하는 바와 같이 선단부(205)로부터 선회 방향 후방을 향해서 연장하는 선단면(201)을 구비하고, 이 선단면(201)에 연속하여 로터(6)의 직경 방향(선회 방향에 수직인 방향)을 향해서 연장하는 전향(轉向)벽(202)을 구비하고 있다. 전향벽(202)은 후단부(206)로부터 선회 방향 전방을 향해서 연장하는 볼록 형상의 후부 곡면(204)과 교차하고 있고, 그 교차부는 예각의 에지부(203)를 형성하고 있다.

이러한 날개형상에 의해서, 교반실(7)내에서의 공통 날개(12)와 스크린 실린더(1a, 1b)와의 간극은 선단부(205)로부터 후방을 향해서 점차로 좁아진 후, 전향벽(202)에서 급격히 좁아지고, 에지부(203)에서 가장 좁아지도록 되어 있다. 본 지료 정선 장치에서는 이 에지부(203)와 스크린 실린더(1a, 1b)와의 간극을 상술한 소정 간극(바람직하게는 2 내지 6㎜)으로 설정하고 있다. 그리고, 에지부(203)로부터 후단부(206)에 걸쳐 점차 넓어지도록 되어 있다[도 5a 참조]. 또한, 전향벽(202)은 오목 형상인 것이 바람직하고, 전향벽(202)에 의한 전향각[에지부(203)에 있어서 선회 방향과 전향벽(202)이 연장하는 방향의 이루는 각도이며, 도 5a중에 θ로 나타냄]은 90도 이하인 것이 바람직하다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예로서의 지료 정선 장치의 작용에 대하여 설명한다.

상류의 펌프로부터 공급된 지료 용액은 먼저 용기(17)의 입구(2)로부터 접선 방향으로 유입되어 둥근 형상의 유로(4)를 순환한다. 그 때에 지료 용액중의 모래 등의 무거운 이물질은 입구(2)와 반대의 접선 방향에 설치된 트랩(5)으로부터 계 밖으로 배출되고, 다른 지료는 내측 케이스(3)의 내측에 마련된 스크린 실린더(1a, 1b) 사이에 형성되는 교반실(7)내로 유입된다.

교반실(7)내로 유입된 지료는 도 5a에 도시하는 바와 같이 공통 날개(12)가 교반실(7)내를 선회함으로써, 상대적으로 공통 날개(12)의 선회 방향(둘레 방향) 후방을 향해서 흐른다. 그런데, 공통 날개(12)에는 직경 방향을 향해서 연장하는 전향벽(202)이 구비되어 있기 때문에, 지료의 둘레 방향 흐름은 전향벽(202)에 부딪힘으로써 반경 방향 흐름으로 바뀌고, 지료의 스크린 실린더(1a, 1b) 표면과 공통 날개(12)의 에지부(203)의 간극으로의 유입이 억제된다. 즉, 교반실(7)은 스크린 실린더(1a, 1b)와 공통 날개(12)의 간극에 있어서, 전향벽(202) 근방의 반경 방향 흐름에 의해서 실질적으로 나누어진다.

이와 같이, 교반실(7)이 전향벽(202)근방의 지료의 반경 방향 흐름에 의해서 실질적으로 둘레 방향으로 다수개로 나누어짐으로써, 다수개로 구분된 교반실(7)내의 지료는 공통 날개(12)로 가압되어 공통 날개(12)와 거의 동등한 속도로 선회한다. 또한, 전향벽(202)에 의해서 스크린 실린더(1a, 1b) 표면을 향하는 지료의 반경 방향 흐름이 발생함으로써, 교반실(7)내의 내압은 도 5b에 도시하는 바와 같이 공통 날개(12)의 선단부(205)로부터 에지부(203)에 걸쳐 크게 상승한다. 이 지료의 선회 속도의 상승과 내압의 상승에 의해서, 스크린 실린더(1a, 1b) 표면의 구멍(100)의 모따기부(도 31 내지 도 33 참조)에서의 이물질이나 지료 덩어리의 박리 교반이 촉진된다.

또한, 교반실(7)내에서의 지료의 선회 속도는 외측 스크린 실린더(1a) 표면과 내측 스크린 실린더(1b) 표면에서는 직경 차이에 의한 속도 차이가 있다. 그러나, 본 지료 정선 장치에서는 스크린 실린더(1a, 1b) 사이는 거의 공통 날개(12) 1개만큼의 거리로, 스크린 실린더를 2중으로 설치한 종래의 지료 정선 장치(도 34, 도 35 참조)에 비하여 좁다. 따라서, 내외 스크린 실린더(1a, 1b) 표면에서의 지료의 속도 차이는 종래에 비하여 작고, 또한 원심력에 의한 압력 차이도 종래에 비하여 작다.

한편, 공통 날개(12)의 후류측[에지부(203)보다 후방]에서는 스크린 실린더(1a, 1b) 표면과 에지부(203)의 간극으로부터의 지료의 유입이 억제되고, 또한 스크린 실린더(1a, 1b) 표면과 후부 곡면(204)의 간극이 서서히 넓어짐으로써, 도 5b에 도시하는 바와 같이 교반실(7)내의 내압은 크게 부압으로 되어 출구실(14a, 14b)로부터 교반실(7)로 지료 용액이 역류한다. 이 지료 용액의 역류에 의해서, 스크린 실린더(1a, 1b)의 구멍(100)을 막고 있던 지료 덩어리 등이 제거됨과 동시에, 교반실(7)내의 지료 농도가 희석화된다.

그리고, 교반실(7)로부터 스크린 실린더(1a, 1b)를 통과하여 외측 출구실(14a), 내측 출구실(14b)로 선별된 지료 용액은 각각 외측 배출관(16) 또는 내측 배출관(15)을 지나 출구부(9)로부터 방출된다. 이 때, 내측 배출관(15)의 출구의 단면적은 외측 배출관(16)의 내측 배출관(15)과의 합류부에서의 단면적과 동일하거나 그 이상의 면적으로 설정되어 있으므로, 내측 출구실(14b)에서의 흐름은 정압 성분이 증가하고, 반대로 외측 출구실(14a)에서의 흐름은 정압 성분이 감소한다.

이상으로부터, 본 지료 정선 장치에 의하면 이하에 서술하는 여러가지의 이점이 있다.

우선, 본 지료 정선 장치에 의하면, 하나의 공통 날개(12)를 내외 스크린 실린더(1a, 1b)에서 공용함으로써 내외 스크린 실린더(1a, 1b) 사이의 거리가 짧아지므로, 내외 직경 차이에 의한 스크린 실린더(1a, 1b) 표면에서의 지료의 속도 차이나 원심력에 의한 압력 차이가 종래에 비하여 작아져, 내측 스크린 실린더(1b)가잘 막히지 않게 되어 통과량의 저하가 방지된다.

또한, 공통 날개(12)에 전향벽(202)을 설치함으로써, 전향벽(202) 근방의 지료의 반경 방향 흐름에 의해서 교반실(7)이 실질적으로 다수개로 나누어지고, 이것에 의해서 지료의 선회 속도가 상승함과 동시에 교반실(7)내의 내압이 상승하기 때문에, 스크린 실린더(1a, 1b) 표면의 구멍(100)의 모따기부에서의 이물질이나 지료 덩어리의 박리 교반이 촉진되어, 구멍(100)의 막힘이 방지됨과 동시에 지료의 통과량이 증가한다.

또한, 전향벽(202) 근방의 지료의 반경 방향 흐름에 의해서 스크린 실린더(1a, 1b) 표면과 에지부(203)와의 간극으로부터의 지료의 유입이 억제되고, 또한 에지부(203)의 후방에 후부 곡면(204)이 형성됨으로써, 공통 날개(12)의 후류측에서는 교반실(7)내가 부압으로 되어 출구실(14a, 14b)에서 지료 용액이 역류하기 때문에, 스크린 실린더(1a, 1b)의 구멍(100)에 막혀있던 지료 덩어리 등이 제거됨과 동시에, 교반실(7)내의 지료 농도가 희석되어 스크린 실린더(1a, 1b)를 통과할 수 없던 고농도 지료의 재 통과가 용이하게 된다.

즉, 본 발명의 지료 정선 장치에 의하면, 공통 날개(12)의 양 작용면과 내외 스크린 실린더(1a, 1b) 표면을 유효하게 활용할 수 있어, 비교적 느린 회전 속도라도 스크린 실린더(1a, 1b)가 막히지 않아, 저동력으로 대량의 지료를 정선 처리할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한, 내측 배출관(15)의 출구의 단면적을 외측 배출관(16)의 내측 배출관(15)과의 합류부에서의 단면적과 동일하거나 그 이상의 면적으로 설정함으로써, 내측 출구실(14b)에서의 흐름은 정압 성분이 증가하고, 외측 출구실(14a)에서의 흐름은 반대로 정압 성분이 감소하기 때문에, 종래에 외측 출구실(14a)에 비하여 흐르기 어렵던 내측 출구실(14b)에서의 지료의 흐름이 좋아져, 이것에 의해서도 지료의 처리량을 증가시킬 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 종래의 지료 정선 장치에서는 날개의 선단 부분이 둥글고 스크린 실린더와의 간극은 선회 방향 후방을 향해서 좁게 되어 있었기 때문에 이물질이 끼기 쉽고 제거가 어려웠지만, 본 지료 정선 장치에서는 공통 날개(12)의 둘레면에 전향벽(202)이 형성됨으로써 종래와 같이 쐐기 효과(wedge effect)로 스크린 실린더(1a, 1b)와의 간극에 이물질이 끼는 일이 없다고 하는 이점도 있다.

또한, 본 지료 정선 장치에 관한 공통 날개(12)는 도 4에 도시한 것에 한정되는 것이 아니라, 반경 방향 두께, 둘레 방향 폭, 축 방향 길이, 축 방향 분할수, 축 방향 기울기 및 선단면, 전향벽, 후부 곡면의 형상 등을 지료의 종류, 농도, 스크린 실린더(1a, 1b)의 구멍 치수, 로터 회전 속도 등에 따라 변경할 수 있다. 예컨대, 공통 날개(12)의 형상은 적어도 전향벽과 전향벽의 둘레부에서 후단부까지 연결되는 후부 곡면을 구비하고 있으면 좋다. 즉, 선단면(201)의 형상을 도 6에 도시하는 바와 같은 평면 형상으로 형성하더라도 무방하고, 도 7에 도시하는 바와 같이 선단부(205)를 정상점으로 하는 반원 형상으로 형성하더라도 무방하다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이 선단면이 없이 오목 형상(또는 평면 형상)의 전향벽(302)과 전향벽(302)의 에지부(203)로부터 후단부(206)까지 연결되는 후부 곡면(204)으로 형성하는 것도 가능하다.

또한, 로터(6)의 형상도 도 3에 도시한 것에 한정되지 않고, 도 9에 도시하는 바와 같이 축 방향으로 2단으로 분할하여 2개의 연결 고리(30)로 연결함과 동시에, 상하의 공통 날개(12)의 위상을 편위시켜 배치하도록 해도 무방하다. 도 9에 도시하는 구성에 의하면, 상술한 실시예와 같이 공통 날개(12)에 의해서 교반실(7)을 실질적으로 둘레 방향으로 나눌 수 있음과 동시에, 강도를 증가시켜 원심력에 의한 공통 날개(12)의 휨을 방지할 수 있게 된다.

또한, 도 10, 도 11에 도시하는 바와 같이 공통 날개(12)를 경계벽(301)으로 각각 연결하고, 교반실(7)을 내외로 분리하여 내측 교반실(7b)과 외측 교반실(7a)을 형성하도록 해도 무방하다. 이러한 구성에 의하면, 원심력에 의한 교반실(7)에서의 내측으로부터 외측으로의 지료의 흐름을 경계벽(301)으로 차단할 수 있어, 내측 스크린 실린더(1a)에서의 지료의 통과량을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 본 지료 정선 장치에 관한 공통 날개(12)의 날개 형상은 본 실시예와 같이 2중으로 스크린 실린더를 설치한 장치로의 적용에 한정되지 않고, 도 28에 도시한 바와 같이 외측 또는 내측에 단독으로 스크린 실린더를 설치한 장치에도 적용 가능하다. 단, 이 경우에는 날개의 스크린 실린더와 대향하는 쪽에만, 적어도 전향벽과 전향벽의 둘레부에서 후단부까지 연결되는 후부 곡면을 형성하면 좋다. 이 경우에서도, 종래의 외측 또는 내측에 단독으로 스크린 실린더를 설치한 장치(도 28 참조)에 비하여 스크린 실린더의 막힘을 저감할 수 있어, 보다 대량의 지료를 정선 처리할 수 있게 된다고 하는 이점이 있다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치에 대하여, 도 12 내지도 17을 참조하면서 설명한다. 도 12는 본 지료 정선 장치의 구성을 도시하는 단면도, 도 13은 도 12의 B-B 화살표의 단면도, 도 14는 본 지료 정선 장치에 관한 로터의 구성을 도시한 사시도, 도 15는 본 지료 정선 장치에 관한 날개의 형상을 도시하는 단면도, 도 16은 본 지료 정선 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면, 도 17은 본 지료 정선 장치에 관한 날개의 형상의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 전술한 종래의 지료 정선 장치 또는 제 1 실시예의 지료 정선 장치와 동일한 부위에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 부여하여 나타내고 있다.

본 지료 정선 장치는 도 12, 도 13에 도시하는 바와 같이 제 1 실시예와 같이 직경이 다른 원통 형상의 2개의 스크린 실린더(1a, 1b)를 갖고 있다. 이들 스크린 실린더(1a, 1b) 사이에는 교반실(7)이 형성되고, 외측 스크린 실린더(1a)의 외측에 외측 출구실(14a), 내측 스크린 실린더(1b)의 내측에 내측 출구실(14b)이 각각 형성되어 있다. 외측 출구실(14a)과 내측 출구실(14b)은 바닥부에서 연통되어 있다.

용기(17)의 입구(2)로부터 접선 방향으로 유입된 지료 용액은 둥근 형상의 유로(4)를 순환하도록 되어 있다. 지료 용액이 이 유로(4)를 순환하고 있을 때에 모래 등의 무거운 이물질은 트랩(5)으로부터 계 밖으로 배출되고, 다른 지료는 유로(4)로부터 상기의 교반실(7)내로 유입하도록 되어 있다. 교반실(7)을 형성하는 스크린 실린더(1a, 1b)는 그 둘레면에 간극 0.15 내지 0.5㎜의 슬릿 또는 직경 0.2 내지 4.8㎜의 구멍이 다수 형성되어 있기 때문에, 지료는 교반실(7)을 흐르는 과정에서 내외 스크린 실린더(1a, 1b)를 통과하여 출구실(14a, 14b)로 여과 선별되어,출구부(9)로부터 방출되도록 되어 있다. 한편, 스크린 실린더(1a, 1b)를 통과할 수 없는 크기의 이물질은 교반실(7)을 그대로 흘러서 리젝트 출구부(10)로부터 배출되도록 되어 있다.

교반실(7)내에는 원통형상의 로터(6)가 주축(11)의 상부로부터 현가된 상태로 배치되어 있다. 로터(6)의 둘레면에는 도 14에 도시하는 바와 같이 다수개의 날개(본 실시예의 날개는 내외 스크린 실린더로의 지료의 적정한 분배를 주목적으로 하고 있으므로, 이하 분배 날개라고 함)(21)가 하단부를 연결 고리(30)로 서로 연결된 상태로 둘레 방향으로 등 간격으로 구비되어 있다. 그리고, 이들 분배 날개(21)는 도 12, 도 13에 도시하는 바와 같이 교반실(7)내에서는 외측 스크린 실린더(1a)의 내주면, 내측 스크린 실린더(1b)의 외주면의 쌍방에 대하여 소정의 간극(바람직하게는 2 내지 6㎜)을 유지하여 위치하고 있다. 이것에 의해서, 교반실(7)은 분배 날개(21)에 의해서 실질적으로 둘레 방향으로 나누어지고 있다.

본 지료 정선 장치에 관한 분배 날개(21)는 도 15에 도시하는 바와 같이 내분배벽(402), 외분배벽(403), 내흡인벽(406), 외흡인벽(407)의 4개의 평면으로 이루어지는 쐐기형이며, 내분배벽(402)과 외분배벽(403)의 교차부 및 내흡인벽(406)과 외흡인벽(407)의 교차부에는 각각 예각의 전연부(前緣部)(401), 후연부(後緣部)(408)가 형성되고, 내분배벽(402)과 내흡인벽(406)의 교차부 및 외분배벽(403)과 외흡인벽(407)의 교차부에는 각각 둔각의 내연부(內緣部)(404), 외연부(外緣部)(405)가 형성되어 있다. 그리고, 내연부(404)로부터 외연부(405)까지의 거리[분배 날개(21)의 날개의 두께]를 d로 했을 때, 전연부(401)로부터내연부(404)와 외연부(405)를 잇는 선까지의 거리[분배 날개 두께를 바닥 변으로 하고 전연부(401)를 정상점으로 하는 쐐기형의 높이]는 2d 내지 5d로 설정되어 있다.

교반실(7)내에서의 분배 날개(21)의 배치는 도 12 또는 도 16a에 도시하는 바와 같이 내연부(404), 외연부(405)에 있어서 스크린 실린더(1a, 1b)와의 간극이 가장 좁아지도록 배치되어 있다. 본 지료 정선 장치에서는 이들 내연부(404), 외연부(405)와 스크린 실린더(1a, 1b)와의 간극을 상술한 소정 간극(바람직하게는 2 내지 6㎜)으로 설정하고 있다. 또한, 전연부(401)의 위치는 교반실(7)의 중앙 또는 중앙보다 외측 스크린 실린더(1a) 가까이로 설정되어 있다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시예로서의 지료 정선 장치의 작용에 대하여 설명한다.

상류의 펌프로부터 공급된 지료 용액은 우선 용기(17)의 입구(2)로부터 접선 방향으로 유입하여 둥근 형상의 유로(4)를 순환한다. 그 때 지료 용액중의 모래 등의 중량 이물질은 트랩(5)에서 계 밖으로 배출되고, 다른 지료는 내측 케이스(3)의 내측의 스크린 실린더(1a, 1b) 사이에 형성되는 교반실(7)내로 유입된다.

교반실(7)내로 유입된 지료는 도 16a에 도시하는 바와 같이 분배 날개(21)가 교반실(7)내를 선회함으로써, 상대적으로 분배 날개(21)의 선회 방향(둘레 방향) 후방을 향해서 흐른다. 이 지료의 선회 흐름은 분배 날개(21)의 전연부(401)에서 내측 방향과 외측 방향으로 분배된다. 그리고, 내측으로 분배된 지료는 내분배벽(402)을 따라 흘러 내측 스크린 실린더(1b)로 공급된다. 한편, 외측으로분배된 지료는 외분배벽(403)을 따라 흘러 외측 스크린 실린더(1a)로 공급된다.

선회하는 지료는 원심력에 의해서 발생하는 압력 차이에 의해서 외측 스크린 실린더(1a)측으로 흐르기 쉬워진다. 그러나, 본 지료 정선 장치에서는 상기한 바와 같이 선회 흐름의 상류에서 미리 흐름을 전연부(401)에서 내측과 외측으로 분배할 수 있기 때문에, 전연부(401)의 위치를 조정함으로써, 내외 스크린 실린더(1a, 1b)가 가지는 구멍(100)의 면적 비율에 따라, 외측 스크린 실린더(1a)와 내측 스크린 실린더(1b)로 균등하게 지료를 공급할 수 있게 된다.

이와 같이 전연부(401)의 위치를 조정할 수 있는 것은 분배 날개(21)의 날개 형상을 선단부를 예각인 쐐기형으로 형성한 것에 의한 것이다. 즉, 도 17은 종래의 지료 정선 장치(도 34 참조)에 관한 날개(20a, 20b)의 형상을 나타낸 것인데, 종래의 날개(20a, 20b)는 날개 두께(날개의 가장 두꺼운 부분의 두께)를 d로 했을 때, 이 날개 두께를 부여하는 부분으로부터 날개(20a, 20b)의 선단부까지의 거리가 약 0.5d 내지 1.5d이며, 또한 날개 선단부는 원형이고 곡률 반경이 약 0.5d였다(도 17 참조). 이러한 날개 형상에 의해서, 종래의 날개(20a, 20b)에서는 날개의 앙각(α)을 조정한 경우라도 선단부의 위치(흐름 방향에 대하여 최선단의 위치)는 거의 변하지 않았다(도 17중의 2점쇄선 참조). 이것은 종래의 날개(20a, 20b)는 오로지 교반실(7)내의 지료의 교반과 날개 후반부에서의 부압에 의한 스크린 실린더(1a, 1b)의 폐쇄 방지를 목적으로 한 것으로서, 앙각(α)의 조정은 날개 후반부와 스크린 실린더(1a, 1b)의 표면과의 간극을 바꿔 부압의 크기를 조절하는 것을 목적으로 하고 있었기 때문이다.

이것에 대하여, 본 지료 정선 장치에서는 선단부 형상을 원형이 아니라 예각의 쐐기형으로 형성하고 있기 때문에, 앙각(α)을 조정함으로써 날개(12)의 선단부의 위치, 즉 전연부(401)의 위치를 조정할 수 있어, 내외 스크린 실린더(1a, 1b)가 가지는 구멍(100)의 면적 비율에 따라, 외측 스크린 실린더(1a)와 내측 스크린 실린더(1b)로 균등하게 지료를 공급할 수 있게 되는 것이다.

교반실(7)의 내압은 지료의 선회 흐름이 서서히 좁아지는 내분배벽(402)과 내측 스크린 실린더(1b)의 간극, 또는 외분배벽(403)과 외측 스크린 실린더(1a)의 간극으로 유입함으로써, 전연부(401)로부터 내연부(404), 외연부(405)에 걸쳐 상승해 간다. 이 때, 상기한 바와 같이 지료의 선회 흐름은 전연부(401)에 있어서 구멍(100)의 면적 비율에 따라 외측 스크린 실린더(1a)측, 내측 스크린 실린더(1b)측으로 균등하게 분배되기 때문에, 교반실(7)의 내압은 원심력에 의한 압력 차이에 관계 없이, 도 16b, 도 16c에 도시하는 바와 같이 외측 스크린 실린더(1a)측과 내측 스크린 실린더(1b)측에서 거의 동일하게 상승한다.

한편, 분배 날개(21)의 후류측[내연부(404), 외연부(405)보다 후방]에서는 내흡인벽(406)과 내측 스크린 실린더(1b)의 간극 및 외흡인벽(407)과 외측 스크린 실린더(1a)의 간극이 내연부(404) 또는 외연부(405)로부터 서서히 넓어짐으로써, 도 16b, 도 16c에 도시하는 바와 같이 교반실(7)내의 내압은 크게 부압으로 되어 출구실(14a, 14b)로부터 교반실(7)로 지료 용액이 역류한다. 이 지료 용액의 역류에 의해서, 스크린 실린더(1a, 1b)의 구멍(100)에 막혀있던 지료 덩어리 등이 제거됨과 동시에, 교반실(7)내의 지료 농도가 희석화된다.

이상으로부터, 본 지료 정선 장치에 의하면 이하에 서술하는 여러가지의 이점이 있다.

우선, 본 지료 정선 장치에 의하면, 제 1 실시예와 같이, 1개의 분배 날개(21)를 내외 스크린 실린더(1a, 1b)에서 공용함으로써 내외 스크린 실린더(1a, 1b) 사이의 거리가 짧아지기 때문에, 내외 직경 차이에 의한 스크린 실린더(1a, 1b) 표면에서의 지료의 속도 차이나 원심력에 의한 압력 차이가 종래에 비하여 작아지고, 내측 스크린 실린더(1b)가 막히기 어렵게 되어 통과량의 저하가 방지된다.

또한, 분배 날개(21)의 전연부(401)에 의해서 지료의 선회 흐름을 내측과 외측으로 분배할 수 있으므로, 원심력의 작용에 관계 없이 외측 스크린 실린더(1a)와 내측 스크린 실린더(1b)로 균등하게 지료를 공급할 수 있게 되고, 지료의 처리량이 과도하게 감소했을 때의 내측 스크린 실린더(1b)에서의 역류에 의한 막힘이나, 지료의 처리량이 증가했을 때의 외측 스크린 실린더(1a)에서의 통과 저항의 증가에 의한 막힘이 방지된다. 즉, 내외 스크린 실린더(1a, 1b)에서의 지료의 처리 부하 밸런스를 균등하게 할 수 있어, 종래와 같이 지료의 유량 범위가 한정되지 않는다.

또한, 교반실(7)은 다수개의 분배 날개(21)에 의해서 실질적으로 다수로 나누어지므로, 지료의 선회 유속은 분배 날개(21)의 회전 속도와 거의 동등한 속도로 된다. 이 때문에, 교반실(7)내의 유동 교반이 촉진되어, 양질 지료가 미 처리된 상태로 흘러서 리젝트 출구부(10)로부터 배출되지 않게 되어 정선 효율이 상승한다. 또한, 지료의 선회 속도의 상승에 의해서 스크린 실린더(1a, 1b) 표면의 구멍(100)의 모따기부에서의 이물질이나 지료 덩어리의 박리 교반이 촉진되어, 구멍(100)의 막힘이 방지됨과 동시에 지료의 통과량이 증가한다.

또한, 내흡인벽(406)과 내측 스크린 실린더(1b)와의 간극 및 외흡인벽(407)과 외측 스크린 실린더(1a)의 간극은 내연부(404) 또는 외연부(405)로부터 서서히 넓어지고 있기 때문에, 분배 날개(21)의 후류측에서는 교반실(7)내가 부압으로 되어 출구실(14a, 14b)에서 교반실(7)로 지료 용액이 역류하여, 스크린 실린더(1a, 1b)의 구멍(100)에 막혀있던 지료 덩어리 등이 제거됨과 동시에, 교반실(7)내의 지료 농도가 희석되고, 스크린 실린더(1a, 1b)를 통과할 수 없었던 고농도 지료의 재 통과가 용이하게 된다.

즉, 본 지료 정선 장치에 의해서도 스크린 실린더(1a, 1b)의 막힘을 방지하여 저동력으로 다량의 지료 통과량을 확보할 수 있다고 하는 제 1 실시예와 같은 이점을 얻는 것이 가능하다.

또한, 본 지료 정선 장치에 의하면, 분배 날개(21)의 쐐기형의 높이를 바닥 변의 2 내지 5배의 범위내로 설정[즉, 내연부(404)로부터 외연부(405)까지의 거리를 d로 했을 때, 전연부(401)로부터 내연부(404)와 외연부(405)를 연결하는 선까지의 거리를 2 내지 5d로 설정함]함으로써 다음과 같은 이점도 있다.

즉, 분배 날개(21)의 쐐기형의 높이가 바닥 변의 2배 미만인 경우에는 교반실(7)내의 선회 흐름은 급격히 변화되어 스크린 실린더(1a, 1b)의 표면을 향하는 흐름(반경 방향 흐름)이 되기 때문에, 이 반경 방향 흐름에 의해서 교반실(7)을 효율적으로 나눌 수 있지만, 이물질이 지료의 반경 방향 흐름과 함께 슬릿이나 구멍을 통과해 버려, 이 만큼 정선 효율이 저하할 가능성이 있다.

한편, 분배 날개(21)의 쐐기형의 높이가 바닥 변의 5배를 넘으면, 분배 날개(21)의 마찰 저항이 증가하기 때문에 동력원 단위(단위 처리력당 운전동력)가 상승해 버린다. 또한, 분배 날개(21)는 다수개 배치되지만, 쐐기형의 높이가 높아지면(즉, 날개폭이 넓어지면) 상류측의 분배 날개(21)에 너무 근접해 버려, 지료가 적절한 분배를 할 수 없게 되어 버릴 가능성도 있다.

따라서, 분배 날개(21)의 쐐기형의 높이는 바닥 변의 2 내지 5배의 범위내로 설정하는 것이 적절한데, 본 지료 정선 장치에서는 바로 상기의 범위내로 설정하고 있기 때문에, 정선 효율의 저하나 동력원 단위의 상승을 초래하지 않고, 스크린 실린더(1a, 1b)의 막힘을 방지하고 저동력으로 다량의 지료 통과량을 확보할 수 있게 되는 것이다.

또한, 종래의 지료 정선 장치에 관한 날개는 그 축 직각 방향으로 본 단면 형상이 일정한 곡률로 형성된 곡면이 아니고, 또한 축 방향의 진직(眞直) 정밀도가 요구되기 때문에, 제작비가 많이 든다고 하는 과제가 있었지만, 본 지료 정선 장치에 관한 분배 날개(21)는 내분배벽(402), 외분배벽(403), 내흡인벽(406) 및 외흡인벽(207)의 4개의 평면으로 형성되어 있기 때문에, 가공이 용이하여 제작비용의 저감을 도모할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 본 지료 정선 장치에 관한 분배 날개는 도 15에 도시한 형상으로 한정되는 것이 아니라, 반경 방향 두께, 둘레 방향 폭, 축 방향 길이, 축 방향 기울기, 날개 장착 수 및 내분배벽, 외분배벽, 내흡인벽, 외흡인벽의 형상 등을 지료의 종류, 농도, 스크린 실린더(1a, 1b)의 구멍 치수, 로터 회전 속도 등에 따라 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위내에서 변경할 수 있다.

즉, 분배 날개(21)의 형상은 적어도 내분배벽, 외분배벽, 내흡인벽, 외흡인벽의 4개의 벽면으로 형성되고, 선단 방향으로 예각의 쐐기형이고, 내연부에서 외연부까지의 거리를 d로 했을 때, 전연부에서 내연부와 외연부를 연결하는 선까지의 거리가 2d 내지 5d의 범위내에 설정되어 있으면 좋다.

따라서, 예컨대 도 18에 도시하는 바와 같이 외분배벽(403)과 외흡인벽(407)을 볼록 곡면으로 형성하고, 내분배벽(402)과 내흡인벽(406)을 오목 곡면으로 형성하더라도 무방하다. 또한, 도 19에 도시하는 바와 같이 내분배벽(402)과 외분배벽(403)은 평면으로 형성하고, 외흡인벽(407)을 볼록 곡면으로 내흡인벽(406)을 오목 곡면으로 형성하더라도 무방하다. 또한, 도 20 내지 도 22에 도시하는 바와 같이 도 15, 도 18, 도 19의 각각의 날개형상에 있어서, 전연부(401) 및 후연부(408)를 둥글게 해도 무방하다.

또한, 내외 스크린 실린더(1a, 1b)의 간격(간극 폭)은 장치의 실용범위에 있어서는 실린더 직경에 관계 없이 일정하게 할 수 있으므로, 분배 날개(21)의 날개 두께(d)를 일정하게 하는 것은 가능하다. 단, 곡률이 큰(곡률 반경이 작음) 소직경 스크린 실린더를 설치하는 경우에는 분배 날개(21)의 쐐기형의 높이에는 제한이 발생하여, 5d 이하(즉, 날개 두께의 5배 이하)의 높이가 되는 경우도 있다.

다음에, 본 발명의 제 3 실시예로서의 지료 정선 장치에 대하여 도 23, 도 24를 참조하면서 설명한다. 도 23은 본 지료 정선 장치에 관한 스크린 실린더의 구성을 도시하는 평면도, 도 24는 도 23의 C-C 화살표의 단면도이다. 또한, 상술한 각 실시예와 동일한 부위에 대해서는 동일 부호를 이용하여 나타내는 것으로 한다.

제 1 실시예 및 제 2 실시예가 날개의 구성에 특징이 있는 데 대하여, 본 지료 정선 장치는 스크린 실린더의 구성, 특히 구멍의 형상에만 특징이 있고, 다른 구성은 전술한 종래의 지료 정선 장치(도 28, 도 29 또는 도 34, 도 35 참조)와 동일하다. 따라서, 여기서는 스크린 실린더의 구성만 중점적으로 설명하고, 다른 구성에 대한 설명은 생략하는 것으로 한다. 또한, 여기서는 2중 스크린 실린더의 외측 스크린 실린더(1a)에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명한다.

본 지료 정선 장치에서는 도 23, 도 24에 도시하는 바와 같이 스크린 실린더(1a)의 표면에 지그재그 형상으로 원추 구멍(51)이 형성되어 있다. 그리고, 원추 구멍(51)의 중심에서 선회 흐름의 상류측(날개의 진행 방향 후방)으로 오프셋하여 구멍(둥근 구멍)(50)이 형성되어 있다. 구멍(50)의 전류 에지(선회류의 상류측에 위치하는 둘레부)(52)는 원추 구멍(51)의 외주원의 외측에 위치하고, 후류 에지(선회류의 하류측에 위치하는 둘레부)(53)는 원추 구멍(51)의 외주원의 내측에 위치하고 있다. 이것에 의해서, 전류 에지(52)는 스크린 실린더(1a) 표면에 대하여 거의 직각으로 형성되고, 후류 에지(53)는 둔각으로 되어 원추 구멍(51)의 경사부(54)와 함께 구멍(51)의 입구 부분을 구성하고 있다. 구멍(50)은 출구실측을 향해 형성되어 축쪽 벽(55)을 형성하고, 출구실측을 향하여 넓어지는 확대 통로(56)와 결합하고 있다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 3 실시예로서의 지료 정선장치의 작용에 대하여 설명한다.

구멍(50)의 전류 에지(52)는 스크린 실린더(1a) 표면에 대하여 거의 직각으로 형성되어 있기 때문에, 지료의 선회 흐름이 발생했을 때에는 구멍(50)의 입구 부분에는 강한 박리 소용돌이(S)가 발생하여 지료가 잘 교반된다. 또한, 후류 에지(53)는 둔각으로 형성되어 있기 때문에 지료 덩어리나 이물질의 걸림이 방지되고, 또한 전류 에지(52)에 의한 박리 소용돌이(S)가 가깝기 때문에 이물질이 용이하게 제거되어 구멍(50)의 막힘이 방지된다. 따라서, 비교적 저속으로 날개를 선회하더라도 막힘을 방지할 수 있어, 저동력으로 대량의 지료를 정선 처리할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한, 본 지료 정선 장치에서는 구멍(50)의 중심을 원추 구멍(51)의 중심으로부터 선회 흐름의 상류측으로 오프셋함으로써, 박리 소용돌이(S)를 발생시키는 전류 에지(52)와 구멍 입구 부분을 공용하고, 경사 부분(54)의 치수를 확보했기 때문에, 지그재그 배열시의 피치를 작게 할 수 있어, 단위면적당 구멍(50)의 수를 많게 하여 지료의 통과량을 크게할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 원추 구멍(51)은 최소한의 가공(예컨대 드릴 등의 기계 가공, 레이저 등의 전자 빔 가공)으로 소망 형상으로 형성할 수 있으므로, 강도상 유리하게 되어 얇은 평판 형상 원재료를 스크린 플레이트(1a)에 이용할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 본 지료 정선 장치에 관한 스크린 플레이트의 구성은 도 23, 도 24에 도시한 것에 한정되는 것이 아니라, 적어도 구멍(50)의 전류 에지(52)가 스크린 실린더 표면에 대하여 거의 직각으로 형성되고, 후류 에지(53)가 둔각이 되어 원추 구멍(51)의 경사부(54)와 함께 구멍의 입구 부분을 구성하고 있으면 좋다. 따라서, 도 25에 도시하는 바와 같이 원추 구멍(51)의 외주원이 구멍(50)의 전류 에지(52)와 일치하고 있어도 무방하고, 도 26에 도시하는 바와 같이 원추 구멍(51)의 외주원의 직경과 구멍(50)의 직경을 일치시키고, 또한 원추 구멍(51)의 중심에 구멍(50)의 후류 에지(53)를 배치하도록 해도 무방하다. 또한, 도 27에 도시하는 바와 같이 원추 구멍(51)의 외주원 중에 구멍(50)을 배치해도 무방하다. 단, 이 경우는 전류 에지(52)가 실질적으로 거의 직각이 되도록, 구멍(50)의 중심위치는 선회 흐름의 상류측에 오프셋한다.

또한, 본 지료 정선 장치에 관한 스크린 실린더의 구성은 본 실시예와 같이 2중으로 스크린 실린더를 설치한 장치로의 적용에 한정되지 않고, 도 28에 도시한 바와 같이 외측 또는 내측에 단독으로 스크린 실린더를 설치한 장치에도 적용 가능하다.

이상, 본 발명의 지료 정선 장치에 대하여 3개의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 제 1 실시예에 관한 날개(공통 날개)와 제 3 실시예에 관한 스크린 실린더를 조합하더라도 무방하고, 제 2 실시예에 관한 날개(분배 날개)와 제 3 실시예에 관한 스크린 실린더를 조합하더라도 무방하다. 이들 조합에 의해서, 스크린 실린더의 막힘은 보다 효과적으로 방지되고, 또한 저동력으로 대량의 지료를 처리할 수 있게 된다.

본 발명의 지료 정선 장치에 의하면, 스크린 실린더의 교반실측의 둘레면에 다수의 원추 구멍을 설치하고, 여과용 구멍을 원추 구멍의 중심에서 날개의 선회 방향 상류측으로 편위시켜 형성함으로써, 지료의 선회 흐름에 의해서 여과용 구멍의 입구 부분에는 강한 박리 소용돌이가 발생하여 지료가 잘 교반됨과 동시에, 지료 덩어리나 이물질의 걸림이 방지되어 여과용 구멍의 막힘이 방지된다. 따라서, 비교적 저속으로 날개를 선회하더라도 막힘을 방지할 수 있어, 저동력으로 대량의 지료를 정선 처리할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 지료 정선 장치에 있어서,

   다수의 여과용 구멍(50)을 갖는 스크린 실린더(1, 1a, 1b)와,

   상기 스크린 실린더(1, 1a, 1b)의 외측 또는 내측에 형성된 교반실(7)내를 상기 스크린 실린더(1, 1a, 1b)에 대하여 소정의 미소 간극을 유지하면서 선회하는 1 또는 다수의 날개(12, 21, 20)를 포함하고,

   상기 스크린 실린더(1, 1a, 1b)의 상기 교반실(7)측의 둘레면에 다수의 원추 구멍(51)을 형성함과 동시에, 상기 여과용 구멍(50)을 상기 원추 구멍(51)의 중심에서 상기 날개(12, 21, 20)의 선회 방향 상류측으로 편위시켜 형성한 것을 특징으로 하는

   지료 정선 장치.