KR950004725B1 - 섬유 현탁액 분류장치 - Google Patents

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KR950004725B1
KR950004725B1 KR1019870001323A KR870001323A KR950004725B1 KR 950004725 B1 KR950004725 B1 KR 950004725B1 KR 1019870001323 A KR1019870001323 A KR 1019870001323A KR 870001323 A KR870001323 A KR 870001323A KR 950004725 B1 KR950004725 B1 KR 950004725B1
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마이넥케 알브레흐트
무쎌만 발터
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요트.엠.보이트 게엠베하
바이쩰 쉬레테
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    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/32—Defibrating by other means of waste paper
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Abstract

내용 없음.

Description

섬유 현탁액 분류장치
제1도는 본 발명에 따른 분류장치의 종단면도.
제2도는 본 발명에 따른 분류장치의 부분 종단면도.
제3도 및 3-a도는 본 발명에 따른 다른 형태의 분류장치의 종단면도 및 횡단면도.
제4도 및 4-a도는 본 발명에 따른 다른 형태의 분류장치의 종단면도 및 횡단면도.
제5도는 본 발명에 따른 또 다른 형태의 분류장치의 종단면도.
제6도는 본 발명에 따른 또 다른 형태의 분류장치의 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,2 : 케이싱 3 : 입구
4,109,209 : 재료실 5,105,205 : 제1여과실
6 : 회전자 7,107 : 임펠러(impeller)
8,211 : 제2여과기 9,50,250 : 회전드럼
11,111,211 : 여과용기 12,112,212 : 제2여과실
16,16' : 분류부재 17 : 배출구
18,218 : 회전축 23 : 경사원판
24 : 회전원판 25 :고정원판
28 : 나사식 이송부 29 :보조 케이싱
31 :후진도관 33 : 판막(diaphragm)
41,42 : 찌꺼기 분리부재 33 : 판막(diaphragm),
41,42 : 찌꺼기 분리부재 51 : 스페이서
62 : 원심분기원판.
본 발명은 섬유 현탁액 분류장치에 관한 것으로, 특히 폐지(Waste paper)의 처리과정에서 비교적 무거운 오염물질들을 방출시키는 최종단계의 분류장치에 관한 것이다.
이러한 분류장치는 미국 특허 제 38 98 157호로 공지되어 있다. 그러나, 상기 미국특허에 공지된 분류장치는 제2분류지역의 말단에서 희석액이 첨가되어지며, 배출 횡단면이 매우 좁기 때문에 최종단계의 분리기로 개발되지 못했다. 따라서. 이러한 분류기에서는 점성이 높은 찌꺼기(reject)가 여과지역을 통과할 수가 없다. 더우기, 섬유 현탁액에서 찌꺼기(speck) 또는 용이(knot)가 제거되어야만 하는데, 이러한 분류장치에서는 마지막 단계에서 생기는 무거운 현탁액에 비해서 비교적 가벼운 섬유 현탁액이 처리되고 있다는 사실을 지적해둔다.
분류의 최종단계에서 사용되는 분류기(예를들어, 폐지 등을 분류하는 분류기)는 유용한 섬유물질에서 오염물질(찌꺼기)을 제거해야 한다. 오염물질의 분리 공정은 한편으로는 가능한한 섬유손실을 적게 하고, 다른 한편으로는 찌꺼기 분리 효율을 가능한한 높이도록 수행되어야 한다. 주지하는 바와같이, 최종 분류단계가 전체 분류공정의 효율을 결정한다.
공지된 최종단계의 분류기는, 예를들면 진동식 분류기이다. 이런 장치는 일반적으로 다소 만족할만한 분류효과를 얻기 위해 구멍뚫린 여과기가 필요하며, 비교적 큰 여과기 표면과 높은 재료희석도를 필요로 한다. 게다가, 여과기의 구멍이 자주 막힌다.
이로 인해 최근에는 찌꺼기의 건조도가 높을 경우에 상기한 진동식 분류기를 대체할 수 있는 최종단계의 분류기가 개발되었다(독일 특허출원 DE-A 30 06 482호 참조). 이러한 장치의 단점은 중간정도의 순도조건에만 국한되어 사용되며, 순도가 높은 분류를 수행하는데는 비교적 많은 에너지가 필요하다는데 있다.
또 다른 유형의 최종단계의 분류기는 독일 특허출원 DE-A 32 38 742호에 개시된 분류기이다. 이러한 장치에서도 재료에 종종 포함되는 종이유지의 덩어리들이 불충분하게 분류되는 점이 문제이다. 작은 구멍이 뚫린 분류여과기의 경우, 에너지 소모가 많고 재료의 손실이 크다.
본 발명의 목적은, 최종단계에서 섬유손실이 가능한 적게 찌꺼기가 분리되고, 연속적인 작동방식 및 가벼운 오염물의 연속적인 배출이 가능하며, 높은 점도를 가진 찌꺼기가 얻어질 수 있는 분류장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따른 섬유 현탁액 분류장치에 의해 달성된다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면은 원칙적으로 기계의 종단면을 보여주며, 첨자 a로 표시한 도면은 종단면도에 상응하는 횡단면도이다.
독일 특허출원 DE-A 30 10 952호에는 제1도에 도시된 바와같이, 큰 직경을 가지는 제1케이싱(1)에 부속된 회전자에 관한 중요한 특징을 가지는 분류장치를 개시하였다. 물론, 본 발명의 실시예가 상기 특허에 개시된 세부사항에 국한되지는 않는다. 또한, 작은 직경을 가진 제2케이싱(2)에 부소된 회전자에 관한 중요한 특징은 독일 특허출원 DE-A 29 30 475호에 개시되어 있다. 또한, 이미 언급한 독일 특허출원 DE-A 30 06 482호는 제1도에 도시된 실시예와 유사한 장치를 제시하고 있다. 따라서, 회전자에 대한 상응하는 세부사항은 제1도에 개략적으로 도시하였다. 분류장치는 원통형 케이싱으로 이루어져 있고, 이러한 케이싱은 비교적 큰 직경(D)을 가지는 케이싱(1)과, 비교적 작은 직경(d)을 가진 케이싱(2)으로 구성된다. 각 케이싱의 직경 또는 여과기의 직경의 비율(D/d)은 1.5 내지 4이다. 케이싱(1)에서는 방사방향의 압력구배를 이용하기 때문에, 이러한 값이 클수록 좋다. 섬유 현탁액은 케이싱(1)의 둘레에 제공되어 있는 입구(3)에서 분류장치안으로 유입되어 원판형 회전실로 형성된 제1여과실(5)안으로 접선방향으로 유도되는데, 이 제1여과실(5)안에는 회전자의 임펠러(impeller)(7)가 여과기(8)에 밀접하게 설치되어 있다. 여과기(8)뒤에는 여과된 재료를 수용하는 재료실(4)이 있고, 거기에서 나온 정류된 섬유 현탁액이 파이프(14)를 통해 배출된다. 케이싱(1)의 직경(D)에 대한 제1여과실(5)의 폭(b1)의 비율은 바람직하게는 0.1 내지 0.3이며, 어떠한 경우에도 그 값이 커서는 안된다. 회전자(6)는 회전축(18)을 가지며, 이 축(18)은 베어링(19)에 의해 지지되고 모우터(21)에 의해 구동된다.
한편, 제1여과실(5)은 제2케이싱(2)의 제2여과실(12)과 연결되어 있는데, 이 제2여과실(12)은 회전자(6)의 회전드럼(9)과 원통형 여과용기(11)사이에 형성된다. 회전드럼(9)은 날개형태의 분류부재(16)를 지지하고 있는데, 다수의 분류부재(16)들이 여과용기(11)와 적은 간격을 두고서 방사방향으로 연장하여 있다. 바람직하게, 분류부재(16)가 찌꺼기들을 끌어내어 제2여과실(12)의 배출구(17)쪽으로 보낸다. 여과용기(11)의 구멍을 통해 여과된 재료는 파이프(20)를 통해서 배출된다.
제1케이싱(1)에서의 찌꺼기 분리작용을 증가시키기 위해, 통상적으로 임펠러(7)로부터 먼 쪽으로, 예를 들면 용접 비이드(bead) 형태의 슬레이트(slate)가 여과기(8)상에 설치된다. 또한, 임펠러(7)의 둘레에 정지부재(15)를 환형으로 배열함으로써 그러한 찌꺼기 분리작용이 보다 효과적으로 수행될 수도 있다.
제1여과실(5)로부터 제2여과실(12)로의 이송시 역류정지(backup)를 제공하기 위해 나사식 이송부(28)가 회전드럼(9)상에 설치되어 있는데, 이 나사식 이송부(28)의 이송작용은 여과기 (8)쪽으로 향하도록 선택되어 있다. 이에 따라서, 섬유질 더미가 풀어지거나 종이조각이 분리되는 충분한 시간이 주어진다.
여과기(8)의 구멍은 1.0 내지 3.0mm의 직경으로 그리고 여과용기(11)의 구멍은 0.6 내지 1.5mm의 직경으로 각각 선택되며, 슬릿(slit)을 제공할 때는 여과기(8)에 대해 0.2 내지 0.8mm로 그리고 여과용기(11)에 대해서 0.15 내지 0.8mm로 각각 선택된다. 회전드럼(9)은 케이싱(1)의 앞쪽에서부터 임펠러(7)쪽으로 그 직경이 점차적으로 작아지게 구성될 수도 있다. 이에 따라서, 방사상응로의 입력차가 증가한다. 이러한 방사상의 압력차는 현탁액을 제1여과실(5)로부터 제2여과실(12)쪽으로 이송시킨다. 이 경우, 중앙부, 즉, 회전드럼(9) 근처에는 특히 가벼운 불순물이 모이는데, 이러한 불순물은 제2케이싱(2)에서 직접분리된다. 이러한 사실은 불순물이 제1여과실(5)에 오래 머무르지 않으므로 분류과정을 방해하지 않고 또한 잘게 부서지지 않아도 되는 커다란 장점이 된다.
종래의 장치에서는 다수의 분류장치들이 설치되는 경우에 각각의 구동부가 필요했던 것에 반해, 본 발명에 따르면 단지 하나의 구동부만을 필요로 한다는 것이 또 다른 큰 장점이다. 또한, 본 발명에 있어서는 세척액에 제1도에 일정쇄선의 화살표로 표시되어 있는 바와같이 관로(22)를 통해서 여과실(22)로 공급되며, 이로인해 찌꺼기가 연속적으로 섬유질에서 분리되어 배출될 수 있으므로, 실제적으로 연속적인 구동방식이 행해지는 장점이 있다.
현탁액을 제1여과실(5)로부터 제2여과실(12)로 이동시키기 위한 제어는 회전자의 회전속도에 의해 간단히 수행될 수 있는데, 이는 이러한 회전수에 의해 방사상의 압력구배가 변하기 때문이다. 예를들어, 케이싱부(1)의 입구(3)에서 약 1bar(1.012kgf/cm2)의 압력으로 현탁액을 집어넣었을 때, 압력구배는 5 내지 8m의 수두압력을 가지며, 회전드럼(9)의 근처에서는 1 내지 2m의 수두압력만이 존재하게 된다. 이 경우, 현탁액은 드럼의 둘레로 접선방향으로 이송된다. 마찬가지로, 이동압력구배는 압력의 크기에 영향을 받는다.
회전드럼(9)의 배출구(17)에서의 역류정지는 분류효과 및 찌꺼기 분리에 유리하게 작용할 수 있고 높은 찌꺼기 건조도가 얻어질 수 있기 때문에, 회전자(6)의 회전축(18)이 수직으로 배열되는 것이 바람직하다.
특별히 무거운 중량을 가지는 구성성분, 특히 무거운 오염물질은 케이싱(1)의 주변에 모이는 경향이 있다. 따라서, 제2도에 도시된 바와같은 후진도관(31)이 장치되는데, 이 후진도관(31)은 오염물질을 케이싱(2)으로 되돌려 보내도록, 예를들면 밸브(32)에 의해 주기적으로 개방될 수 있다. 후진도관(31)은 제1여과실(5)을 케이싱(2)과 분리시키는 판막(diaphragm)(33)의 뒤쪽으로 케이싱(2)과 연결된다. 이에 따라서, 무거운 오염물질이 연속적으로 분리될 수 있는 큰 장점이 제공된다. 공지된 밸브는, 첫째로 그 비용이 많이 들고, 둘째로 밸브를 정화하기 위한 희석액을 필요로 한다.
제3도 및 3a도에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서는 경사원판(23)이 장치되는데, 이 원판(23)은 작은 보조 케이싱(29)안에서 회전하며 회전드럼(9)에 부착되어 있다. 경사원판(23)은 역류 정지작용을 일으키는데, 이는 경사원판(23)의 이송작용으로 현탁액이 제1여과실(5)로부터 제2여과실(12)로 이송되기 때문이다. 통상적으로 보조 케이싱(29)는 원통형이며, 그 상단부에는 절두원추부(29')가 제공되어 있다(제3a도 참조). 또한, 경사도를 조절할 수 있는 이러한 경사원판(23)을 사용함으로써 분류상태를 조절할 수 있다.
제4도 및 4a도에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 현탁액의 이송을 조절하는 회전원판장치로서, 고정원판(25) 및 적절한 개구부(26)가 제공된 회전원판(24)이 장치된다.
상기한 분류장치는 일일 생산량이 낮은 1차 조립(coarse) 분류단계 및 일일 생산량이 높은 2차 조립 분류단계 모두에 사용될 수 있다. 2차 조립 분류장치는 주변회로에 배열될 것이다.
본 발명에 따른 분류장치의 사용범위가 조립 분류단계에만 국한되지 않는 것은 물론이다. 이러한 분류장치는 중간상태의 미세(fine) 분류단계에도 사용될 수 있다. 미세분류는 여과슬릿에서 얻을 수 있는 최소치 혹은 적어도 그에 준하는 정도로 행해진다.
제5도에는 최종단계의 분류장치의 다른 실시예를 보여주는데, 제2여과실(212)의 바깥쪽에 제2여과기(211)가 설치되어 있고, 제2여과기(211)의 회전드럼 (250)은 중공형상을 가지고 있으며, 희석액을 제2여과실(212)안으로 유도하기 위한 분사구멍(52)을 갖추고 있는 둘레벽 (253)이 제공되어 있다. 이 경우, 회전자의 회전축(218)도 중공형상을 가지며, 이로 인해서 또 다른 희석액이 제1여과실(105)과 제2여과실(212)사이에 있는 이송영역안으로 이송될 수 있다. 회전축(218)에는 구멍 (80)이 제공되어 있다. 분사액은 도관(64)에 의해 공급된다.
분사액은 일점쇄선으로 도시된 바와같이, 예를들면 독일 특허출원 DE-A 30 06 482호에 기술된 분사수단(5)에 의해서 공급될 수 있다
또한, 제2여과기(211)의 직경은 하부영역에 비해 상부영역에서 더 크며, 마찬가지로 회전드럼도 상부영역이 더 큰 직경을 가지도록 구성되어 있으며, 상부의 분류부재(16)는 하부의 분류부재보다 더 큰 각속도로 회전되고, 따라서 덩어리로 된 찌꺼기에서 탈수효과가 보다 잘 수행된다. 원심분리원판(62)은 덩어리로된 찌꺼기를 찌꺼기 통로(60)안으로 배출시킨다.
또한, 제2여과기(211)의 뒤쪽에는 재료실(209)이 설치되어 있는데, 이를 통해서 여과된 재료들이 배출실(72)안으로 유도되고, 다시 배출도관(73)을 통해 배출된다.
제6도에 도시된 또 다른 실시예에서는, 제2여과실(112)에 설치된 회전드럼(50)의 상부(154)가 원추형으로 헝성됨으로써, 드럼(50)의 직경은 위로 갈수록 크다. 분류부재(16')는 하이드로호일(Hydrofoil) 형상응로 형성되어 있는데, 이러한 하이드로호일형 분류부재(16')는 스페이서(51)에 회전드럼(50)의 둘레벽(153)에 고정된다. 이 경우, 분사구멍(52)은 바람직하게는 하이드로호일형 분류부재(16') 영역에 직접 놓이고, 더욱 바람직하게는 스페이서(51) 뒤쪽에 회전방향으로 놓인다. 이에 따라서, 분사액이 공급되지 않을 경우에도 분사구멍이 막히는 것을 방지할 수 있다.
제1여과실(205)의 임펠러(107)는 방사상응로 바깥쪽을 향해 있는 찌꺼기 분리부재(42)를 가지며, 이 찌꺼기 분리부재(42)는 고정찌꺼기분리부재(41)와 협동하여 작용하며, 바람직하게 리브(rib)형상응로 형성된다. 제1도 내지 제5도의 실시예에서와 마찬가지로, 여기에서도 임펠러(107)는 방사형 또는 싸이클로드형 아암을 가진 날개 바퀴형상응로 구성된다.
찌꺼기 분리지역(40)에서 리브(44)에 의해 현탁액이 순환된다. 고도의 농축을 피하기 위해, 물 이송도관(47)에 의해서 섬유 현탁액이 재순환되는데, 여기에는 순환도관(46)이 연결된다. 이로 인하여 찌꺼기 분리적용이 잘 이루어질 수 있다.
제 2여과실(112)에 연결된 재료실(109)에서 여과되어 배출되는 재료의 배출은 도관(77)을 통해 행해진다.
회전자에 직접 접해서 연속적으로 배치된 여과실을 통하여, 분류장치의 배출구에서 고체물이 많이 포함된 찌꺼기와 이러한 찌꺼기로부터 질이 좋은 섬유를 분리하는 것이 가능하다. 그 농도는 바람직하게 15-20%이상이다. 폐기물에 함유된 섬유 찌꺼기의 농도는 매우 낮다.

Claims (15)

  1. 서로 다른 직경을 가지며 회전 대칭형상인 2개의 케이싱부(1,2)로 이루어져 있는 케이싱으로서, 더 큰 작경을 가지는 상기 케이싱(1)에는 이 케이싱의 대칭축에 수직하게 평판형 여과기(8)가 설치되어 있고, 이 여과기(8)는 제 1여과실(5)과 재료실(4)을 분리시켜 주고 있으며, 더 작은 직경을 가지는 상기 케이싱(2)에는 상기 케이싱부(1)와 동심으로 여과용기(11)가 배열되어 있고, 이 여과용기(11)는 상기 재료실(4)과 제2여과실(12)을 서로 분리시켜주도록 최종적으로 분류하기 위한 회전 대칭인 케이싱을 포함하고 있는 섬유 현탁액 분류장치에 있어서, 상기 케이싱(1)과 동심으로 배열되어 상기 제1여과실(5 ; 105)내에 제공된 상기 여과기(8) 부근에서 회전하는 임펠러(7 ; 107)를 포함하는 회전자(6)와, 분류날개 형상의 다수의 분류 부재(16 ; 16')가 그 둘레에 제공되어 있으며, 상기 케이싱부(2)내에 설치되는 원통형 회전드럼(6 ; 50 ; 250)으로서, 상기 여과용기(11 ; 111 ; 211)가 반경방향으로 상기 회전드럼(9 ; 50 ; 250)을 둘러싸고 있고, 상기 케이싱부(2)가 상기 임펠러(7 ; 107)의 반대쪽 단부로 개방되어 있도록 구성된 원통형 회전드럼(9 ; 50 ; 250)과, 상기 케이싱(1)의 상기 제 1여과기(5 ; 105)상제 제공되어 있는 섬유 현탁액 유입용 입구(3)와, 그리고 상기 제 1여과실(5 ; 105)로부터 상기 케이싱(2)으로 섬유 현탁액이 이송되는 것을 제어할 수 있도록 상기 케이싱(1,2) 사이에 배열되어 있는 기계식 제어장치와를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치 .
  2. 제1항에 있어서, 상기 기계식 제어장치가 경사원판(23)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치 .
  3. 제1항에 있어서, 상기 기계식 제어장치가 흐름을 제어하여 압력강하를 유발시키는 판막(33)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기계식 제어장치가 적절한 개구부(25)를 갖춘 회전원판(24) 및 고정원판(25)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
  5. 제22항에 있어서, 상기 회전원판(24)이 조절 가능한 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
  6. 제19항에 있어서, 상기 제어장치가 나사식 이송부(28)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1여과실(205)내에는 상기 여과기(8)의 반경방향 바깥쪽으로 찌꺼기 분리부재(41,42)를 갖춘 찌꺼기 분리지역(40)이 제공된 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치 .
  8. 제7항에 있어서, 상기 여과기(8)의 반대쪽으로 상기 제1여과실(205)의 벽상에 다수의 방향전환 리브(44)가 배열되어, 찌꺼기 분리지역(40)내에서 순환하는 물질의 흐름을 상기 역과기(8)쪽으로 방향전환시키고, 상기 찌꺼기 분리지역(40)으로부터 상기 제1여과실(205)의 벽쪽으로 연장하는 순환도관(46)이 상기 리브(44)의 안쪽에 방사상응로 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 순환도관(46)에는 물 이송도관(47)이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치 .
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1여과실의 직경(D)에 대한 폭(b1)의 비가 0.1내지 0.3인 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전자(6)의 회전축(18 : 218)이 수직방향으로 배열되어 있고, 상기 제2여과실(12 ; 112 ; 212)이 상기 제1여과실(5 ; 105 ; 205)의 윗쪽에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축(218)이 중공형상을 가지고 있어서 희석액을 상기 제1여과기(5 ; 105 ; 205)에 인접한 상기 제2여과실(12 ; 112 ; 212)의 단부로 이송시키는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치 .
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2여과실(112)의 상기 여과용기(11)의 직경이 찌꺼기 배출단쪽으로 갈수록 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱(2)의 상기 여과용기(11)의 직경 (d)에 대한 상기 케이싱(1)의 상기 여과기(8)의 직경(D)의 비(D/d)가 1.5 내지 4인 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치 .
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2여과실(112 ; 212)의 상기 분류부재(16')가 다수의 스페이서(51)에 의해서 지지된 하이드로호일 형상을 가지며, 상기 분류부재(16')의 지역에는 중공형상을 가지는 회전드럼(50)의 주위벽(53 ; 153)에 상기 스페이서(51)의 뒤쪽의 회전방향으로 물분사구멍(52)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 현탁액 분류장치.
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