JPH0240790B2 - - Google Patents

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取
り扱いを改善する方法および装置に関するもので
ある。本発明による方法および装置は、パルプお
よび製紙工業において、高濃度のパルプのポンプ
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が特に適してい
る。

〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕

高濃度のパルプは、今だなお一般的に、容積式
ポンプおよびスクリユーポンプにより汲み出され
ている。これは、今まで、高濃度のパルプを汲み
出す唯一の方法であつた。そのようなポンプでパ
ルプ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
の理由がある。第１の理由としては、高濃度パル
プは凝固したり、さらに、ポンプが脈圧を作つて
しまうためである。もし仮に吐出側に絞り込む点
があつたならば、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、吸込側にパルプが
なかつたり、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パルプでも機
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、工場において、例えば、米国特許No.
4435122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つている。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、高濃度のパルプが流動化される。言い換え
れば、パルプがポンプの羽根の域に到達する直前
に、高濃度パルプを流れる状態に変えてしまう。
高濃度のパルプ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が通常必要であ
り、これは、ポンプの吸込側に常にパルプが存在
すること、すなわち、汲み出されるパルプの量が
正しいということを確保するためである。

濃度８〜20％の高濃度のパルプは、非常にかた
い物質を形成する。人が通常の靴でもつてパルプ
の上に立つことができ、かつ、パルプ内には沈ん
でいかないような固さとなつてしまう。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パルプを
流れる状態に変化させることができる。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
つて与えられる。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ライン内で流動
化を生じさせる。流動化は逆も可能なプロセスで
あり、従つて、ローターが止まつたり又はパルプ
がもはやローターの域にないと、すぐに繊維網状
物が再び形成され、かつ、懸濁液は再び固体状の
ものとなつてしまう。第１図によるコントロール
バルブによつてポンプの容量が調整される場合
は、パルプのかたい性質のため、コントロールバ
ルブにおいて、送に出すためのリフトはかなり低
く抑えられる。本発明の目的は、バルブの流れ抵
抗を減じることである。高濃度のパルプの流れを
コントロールする際は、公知の最もすぐれたバル
ブであつても、抵抗が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、流動化要素を具備したバルブの流
量を示したものである。バルブの信頼性および調
節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。

パルプ工場においては、例えば漂白するのに際
し、化学薬品をパルプに混ぜ合わせることが、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（フインランド国特許No.
850854号参照）のいずれかで行なわれる。化学薬
品が高濃度用ポンプ内で混ざるときは、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
が、前述の装置は、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できない。それは例えば、材
料の問題すなわちポンプ内に加えることができな
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
ーに送り込むといつた場合がある。

この種類のミキサーは、例えばフインランド国
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側に突起部を備
えたケースと、外上面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グゾーンに
開口されていて化学薬品を送り込むためのフイー
ド管とから成る。該ミキサーは実用向きであり、
信頼性はあるが、特殊な材料で作ることはかなり
難しい。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下げること、そして必
要とするスペースの削減を図ることである。

フインランド国特許No.850307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
開口部に通じているボルテツクスチヤンバーから
成り、この内でローターが渦流れをつくり出す。

本発明は、所望する状況で装置が機能を発揮す
るように、渦流れがバルブの吐出配管にまで拡が
つ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なり離れて配置す
る必要があつたために、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。バルブの開度が小さいとき、
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パルプ化学薬品を加え
ることができ、そこでパルプ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。

〔発明の効果〕

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、パルプの流れが調整されてい
るときの従来使用されているパルプバルブの圧力
差よりも低い圧力差にまで水の場合の流量とほぼ
対応している。（第７図参照） △Qx＝Ｑパルプ／Ｑ水 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つて置き代わる。

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が
可能である。これは、従来の装置では不可能なこ
とである。

第１ａまたは１ｂ図に示した従来技術によるシ
ステムにおいては、パルプの吐出側に近接した小
さな配管にバルブを配置するのがねらいであつ
た。このことより、バルブにおいて大きな流速が
得られ、さらにこれは、バルブを良好に作動さ
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ができる。

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構造となつている。

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つたポンプ部分以外でも、化
学薬品を混ぜ合わせることができる。標白プロセ
スの際の多くの場合において、化学薬品の一部を
ポンプ内で加えることができ、残りをコントロー
ルバルブ内で加えることができる。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、流量の調整のすば
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流動化が可能で
あり、バルブの開口を最小限に絞つても、なお、
パルプの流れは絶えることがない。換言すれば、
高濃度の場合でも少ない流量で流すことが可能で
あるということである。

〔実施例〕

パルプ移送のためのポンプ制御装置としては、
早くから主に２つのタイプが公知である。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、パルプタンク３内のパルプのレベルが一定
となるようにポンプ２の出口側がバルブ１によつ
て調整される。第１ｂ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がパルプタ
ンク３に取り付けられており、ポンプ２の先のパ
ルプが通過するラインに流量計５が取り付けら
れ、バルブ６によりパルプの流れは一定に保たれ
る。この２つの原理の場合、バルブはパルプから
かなりはなれた位置に配置され、そしていずれの
場合も高濃度のパルプは、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、流れが滞
る状態に変わつてしまうまでの時間を有する。そ
れによりバルブを通過するパルプの圧力により、
圧力損失が大きくなる。さらに、注目すべきこと
は、パルプが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ができな
いことである。この理由は、繊維網状物の形成が
すでにポンプ内自身のその流動区域の直後にはじ
まつているからである。

第２図は、従来技術による装置を示したもので
たとえば、標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、パルプタンク３と、ポン
プ２と、レベルコントロールバルブ１と、さら
に、パルプの流れる方向においてバルブ１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、フインランド国特許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が
できる。この装置の欠点は、装置の全体的な圧力
損失がかなりあり、特に高濃度のパルプを伴うと
きにその損失が大きく、かつ、特別な材料を使用
するためコストがかかる。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、ポンプの作動
がバルブによつ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、オペレーシヨンにおい
てMCに矛盾がない場合であつても装置が不十分
な場合は、MCポンプによつ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。従つて、バルブの圧力損失
を最小限に留め、かつ、オペレーシヨン時に故障
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、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１０は、通常、パ
イプ継手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イとその内部において入口開
口部１４および出口開口部１５とから成る。該バ
ルブボデイ１３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。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
ツトバルブ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つている。
該カロツトバルブ１９の位置は、バルブボデイ１
３から突出したコントロールスピンドル２０によ
つてコントロールされる。図によると、同軸シヤ
フト２１は、該スピンドル２０に関し反対側でバ
ルブボデイ１３から突き出ていて、そして、流動
化要素２２は、該カロツトバルブの弓状にくぼん
だ面上で、バルブボデイ１３の内部にあるシヤフ
ト２１の頭部に取り付けられる。上述の主要な部
材は、パルプの流れの方向に関し、すなわち流動
化要素２２から始まつて、カロツトバルブ１９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つている。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を配置して、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
ヤフトとバルブのシヤフトの方向は、互いに異と
することが可能である。又、シヤフトの一方をも
う一方のシヤフト内にもつ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
かシツクナー又はノツターなどの装置のシヤフト
にそのまま接続できるように構成されている。

第３図および第４図は、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が、流れ
の方向においてバルブのもう１つの構成体の上流
に取り付けられていて、例えば、その開口部を通
して漂白剤をパルプの流れの中にたやすく加える
ことができる。次に、流動化オペレーシヨンによ
り、パルプ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ヨンは、化学
薬品をパルプ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、流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、次のように機能
する。高濃度のパルプであつて、パルプが詰まり
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、パルプはか
なりの大きさの剪断力を受け、固体網状物を形成
する繊維間の結合が和らぎ、パルプは流体状でバ
ルブを通つて流れる。その結果、バルブによる圧
力損失は、流動化作用がなかつた場合のそれの僅
か一部である。最も問題となる状況としては、バ
ルブ要素１９によつ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、流量が小さいときである。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、短時間で集まつてプラグ状のものを形成し、
バルブを閉じてししまう。しかしながら、流動化
要素が通常の流れの方向に逆らつて波動を生じる
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束を排し、そ
してそれらをパルプの残りの部分に戻す。回転ロ
ーターが作用した場合、バルブを構成している部
品の構造の全体効果と同様にローターの回転によ
り、繊維の束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が可能である。ポ
ンプ２はパルプタンク３に取り付けられ、ポンプ
２のつぎにバルブ装置１０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
ルブ装置１０は、レベル検知によつてコントロー
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が、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、パルプがMC
−ポンプから、所望する方法で機能させるために
ある決まつた圧力を必要とするシツクナーに送り
込まれるような装置に使用が可能である。従つ
て、流れが絞られるパルプの濃度は容易に15％以
上にすることができ、20％でも可能であり、この
際、流れを確保するには、言い換えると、絞りの
ポイントでの詰まりの防止のためには、バルブの
直前でパルプ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、
まさにシツ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、バルブが流れを絞ると
同時に、シツクナーからパルプの排出を可能にす
る。このバルブは同様に、高い濃度のパルプを扱
う他の装置と接続することもできる。

第６ａ図は、高濃度のパルプの場合において、
通常のバルブの性能を示したもである。テストに
用いた濃度は、８％、10％、13％および15％であ
つた。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％の濃度におけるパ
ルプの流量は、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水の場合に比べて半
分以下となる。相応して、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。従つて、通常のバルブによつて流量を小
さくする場合、それが可能であるならば、最もめ
んどうなこととなる。

第６ｂ図は、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、従つて調整性は
水の場合と同様に良好である。開度が大きい場
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
水平方向に曲がつ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
関数における流量（ｙ軸）の曲線の比較を示した
ものである。曲線は、流量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10％バルブ濃度において劣つてい
る。言い換えれば、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％バルブ濃度の場合においては、その
圧力差はさらに大きなものが必要となる。実線に
て曲線が示されている本発明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。

上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つた状態に組み
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が
できる。ただし、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。例えば、Ｖ形の開口部を具備したカロ
ツトバ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
ルブやデイ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、流動化要素が図に示したローター
（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ができる。また、バ
ルブと流動化要素が同じボデイ内で１つに構成さ
れる必要はなく、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、
パルプが流動化要素によりバルブの開口に向かう
運動分力をうけるために流動化要素を理にかなつ
た方向にアレンジすることにより、圧力損失を減
少させることができる。

使用される流体物の高濃度のパルプである必要
はなく、また、このミキシング作用は、希薄なパ
ルプ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１ａ図および第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、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４図、第３図によ
るバルブ装置において、入口方向から目視した部
分詳細図。第５図は、本発明による調整可能なミ
キシングバルブを組み入れたポンプを使用した装
置の概略図。第６ａ図および第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、異なつたパルプ濃度が比較のため示さ
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、水の流量に対するパ
ルプの流量に関して、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……
シヤフト、２２……流動化要素、２３……化学薬
品供給開口部、１３……バルブボデイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維懸濁液の流れを制御するバルブ装置であ
   つて、該バルブ装置は、 入口及び出口開口部を備えたバルブボデイと、
   該開口部を開閉せしめるための駆動装置を備えた
   バルブ要素と、更に、繊維懸濁液網状物または繊
   維懸濁液中の固形物を取り壊すための流動化要素
   を前記バルブボデイ内部であつて前記バルブ要素
   近傍に設けて成ることを特徴とする繊維懸濁液の
   流れを制御するバルブ装置。 ２ 前記流動化要素が、前記バルブボデイ内部で
   あつて、かつ、前記バルブ要素に対し繊維懸濁液
   の流れの上流に設けられていることを特徴とする
   請求項１記載の繊維懸濁液制御バルブ装置。 ３ 前記流動化要素が、前記バルブボデイ内部で
   あつて、かつ前記バルブ要素に対し繊維懸濁液の
   流れの下流に設けられていることを特徴とする請
   求項１記載の繊維懸濁液制御バルブ装置。 ４ 繊維懸濁液の流れの中に化学薬品を送り込む
   ための開口部が前記バルブ要素に対し繊維懸濁液
   の流れの上流に設けられていることを特徴とする
   請求項１記載の繊維懸濁液制御バルブ装置。 ５ 繊維懸濁液の流れの中に化学薬品を送り込む
   ための開口部が前記流動化要素の近傍に設けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載の繊維懸濁
   液制御バルブ装置。 ６ 前記バルブ要素は平面または弓形面の形状か
   らなり、前記入口開口部を形成している面が前記
   バルブ要素の回転体形状にほぼ相応するような形
   状と成つていることを特徴とする請求項１記載の
   繊維懸濁液制御バルブ装置。 ７ 前記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１記載の繊維懸濁液制御
   バルブ装置。