JPH055959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば、固体が12ないし25％の高
いコンシステンシイの紙パルプ原料をパルプ化す
なわち、離解する装置に係り、更に詳細にいえ
ば、転子がパルプ原料を槽内で循環させるパルプ
化装置に係るものである。

くず紙等を離解するパルプ化装置はタブすなわ
ち槽を含み、この大おけ内には離解される紙料を
循環させる少くとも１つの転子すなわち羽根車が
装着されている。現在使用している転子は機械的
せん断状態か液圧せん断状態もしくはその両方の
状態を生じることにより紙料を離解し、機械的ま
たは液圧せん断状態もしくはその両方はパルプに
その粒子寸法を所定の最大寸法に減少するよう作
用する。機械的せん断は典型的には転子の運動し
ている表面と典型的には転子が装着されている底
壁すなわち床板の静止面とが互いに作用すること
により行う。液圧せん断は槽内で転子により乱流
パターンすなわち流れパターンを生じる結果とし
てパルプ原料内でパルプの繊維が互いに接触する
時に生じる。

従来の技術 現在使用している多くのパルプ化装置は米国特
許第4109872号に記載したパルプ化装置における
ように約５ないし８％固体の最大コンシステンシ
イにまでパルプ原料を離解できる。この特許には
比較的に平たい本体と本体からほぼ半径方向外方
に延びている複数の羽根とを有するパルプ化装置
が記載されている。転子が回転すると転子羽根の
付近に液圧および機械的せん断を生じる。しかし
ながら、そのようなパルプ化装置は約10％固体よ
り高いコンシステンシイを有する紙料をパルプ化
できず、それはそのように高いコンシステンシイ
の紙料が転子の回転に応答して槽内で循環できな
いからである。

たとえば、12ないし25％固体の高いコンシステ
ンシイを有する紙料をパルプ化することが望まし
い。特定の槽が処理される特定のバツチのパルプ
を多量に保持できるばかりでなくまたパルプが適
当に循環せしめられると高い密度のパルプに生じ
たせん断により紙料を低い密度のパルプによりも
高速度で離解できる。したしながら、前記した型
式のパルプ化装置はこのように高いコンシステン
シイの紙料をパルプ化できない。コンシステンシ
イの高い紙料の粘度が高いので、転子が回転する
とパルプ原料を羽根の付近から外方に変位させる
が転子の上方の紙料は下方に流れずに空隙を満た
して転子のキヤビテイシヨン状態を生じる。その
ようなキヤビテイシヨン状態が生じるとパルプ原
料は循環せしめられず所望の機械的および液圧せ
ん断は生じない。

転子は紙料を槽の中心からの下方に押し圧送部
材に接触させる手段を有している。たとえば、米
国特許第3035781号には１対の平たいスクリユー
段部を支持する双曲線輪郭を有する本体を備えて
いる。各スクリユー段部はらせん状で転子の回転
軸線にほぼ垂直に配向した前縁と回転軸線にほぼ
平行に配向した後縁とを含んでいる。パルプ原料
が存在していて転子が回転すると、スクリユー段
部はパルプ原料を下方に押し双曲線輪郭の本体と
共働して原料を半径方向法功外方に圧送するがこ
の特許には使用する原料のコンシステンシイが記
載されてない。

発明が解決しようとする問題 そのような転子に伴う１つの欠点はスクリユー
段部の後部が静止物体と相互に作用しないのでパ
ルプ原料の離解を促進する機械的せん断状態を生
じないというとである。更にまた、スクリユー段
部の大部分が回転軸線に相対的に傾斜していてそ
の結果パルプ原料をそれがスクリユー段部の後部
の圧送部分に達しないうちに回転軸線から外方に
押し勝ちである。この外方に流れるパルプ原料が
圧送部分に接触しないので、パルプ原料に作用す
る液圧せん断効果が減少する。

従つて液圧および機械的せん断力を共に生じる
ことのできる転子を含む高いコンシステンシイの
パルプ化装置が必要である。また、パルプ原料を
確実に下方に案内して圧送手段の全作用面に係合
させて液圧せん断力を最大限にする転子を有する
高いコンシステンシイのパルプ化装置が必要であ
る。

本発明は従来技術の装置により離解でき典型的
には約５ないし８％固体の低いコンシステンシイ
のパルプ原料の体積に対比する体積で約12ないし
25％固体の高いコンシステンシイのパルプ原料を
離解できるパルプ化装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明のパルプ化装置は機械的および液圧せん
断力を共に生じそれにより高いコンシステンシイ
のパルプ原料の離解速度を最大限にするようにし
た転子を含んでいる。本発明の他の１つの利点は
槽の中心における高いコンシステンシイのパルプ
の大部分を下方に圧送して従来技術の装置よりも
羽根の圧送面に接触させ従つて、従来よりも多量
のパルプを槽の壁に圧接して外方に循環させると
液圧せん断のレベルを高くするのである。

本発明はスクリーン通過分の多いパルプ原料を
槽から取り出すスクリーン部分および底壁から上
方に延びているほぼ円筒形の側壁を設けた槽と垂
直軸線を中心として回転するよう底壁の中心に装
着され半径方向外方に延びている複数の羽根を含
む転子と、基部から上方に延びている複数のらせ
ん状スクリユー段部とを含む高いコンシステンシ
イのパルプ原料をパルプ化する装置を提供するも
のである。

スクリユー段部はそれぞれ転子が回転するとパ
ルプ原料を回転軸線に向け内方に引くようにした
凹状下面を有し、スクリユー段部はパルプ原料を
スクリユー羽根の離解面に向け下方に押すように
した形状を有している。更にまた、各スクリユー
段部は下面より面積が可成り大きく翼面（エーロ
フオイル）の如く作用しパルプ原料を次の段部の
凹状面の通路を引き込む吸引力を生じる凸状外面
を有している。

転子の羽根の離解面の全面積にわたり分布する
ため、スクリユーの各らせん段部は転子の基部で
終り半径方向において羽根の半径方向寸法にほぼ
等しい幅を有する段部を含んでいる。スクリユー
段部により下方に圧送されるパルプ原料は転子の
基部付近に配置され、スクリユーの段部と転子の
羽根の離解面とが同じ幅を有している結果として
転子の羽根の離解面の全面にわたり拡げられる。

転子の羽根の離解面に当る以前に回転するスク
リユー段部により下方に圧送されるパルプ原料が
転子から遠ざかり外方に分散する傾向は後部と共
働してほぼとい状の導管を形成するようスクリユ
ー段部から上方に延びる隆起した同状の稜を各ス
クリユー段部の後部に設けることにより防止す
る。これらの稜はスクリユー段部の上面を通るパ
ルプを離解面に向く下方に案内しパルプ原料がス
クリユー段部と凹状下面により一度び内方に引か
れるとパルプ原料が分散するのを防止する。

各スクリユー段部の後部は転子羽根の各１つに
各スクリユー段部の後縁が各転子羽根と一致する
ように交差させることが好ましい。スクリユー段
部と転子羽根とをこのように配置すると羽根間に
間隙を形成して槽の底壁を転子羽根の真下の槽の
底壁を露出する。転子を底壁に上方に勤かに間隔
をあけると転子羽根と槽と底壁との間に機械的せ
ん断状態を生じることができる。

本発明の１つの好ましい実施例において転子の
ボス部分はほぼ截頭円錐形であるが側面は真直ぐ
ではなくわん曲していて、送給スクリユーのコア
の円錐形ボス部分の延長部を形成して下方に向け
外開きにした表面を形成し、この外開き表面はス
クリユー段部と共働してパルプを外方にスクリユ
ー段部の離解面の通路に案内する。

従つて本発明の１つの目的は、高いコンシステ
ンシイの紙料を効率的しかも経済的にパルプ化す
る装置と、パルプ原料をそれが転子羽根の離解面
の全面に接触できるよう内方に下向きに引く手段
を含みそれによりキヤビテイシヨンの発生を極減
する高いコンシステンシイのパルプ原料をパルプ
化する装置と、転子が原料をそれが転子羽根の離
解面の通路内に入るようになるまで外方に流れる
のを極減するよう転子羽根にまで下方に圧送する
手段を含んでいるパルプ化装置とを提供すること
である。

本発明のその他の目的と利点とは以下の詳細な
説明、添付図面および前記した特許請求の範囲と
により明かになることと思う。

本発明を添付図面を参照して説明する。

実施例 第１図に示してあるように、本発明のパルプ化
装置の１つの好ましい実施例を総体的に符号１０
で示したパルプ化槽を含み、このパルプ化槽１０
は同じ角度にしてテーパを付した無孔の截頭円錐
形部分１３により包囲されている截頭円錐形の抽
出板１２により包囲された平らな中心部分１１か
ら成る底壁とこの底壁から上方に延びているほぼ
円筒形の側壁１４とを含んでいる。

抽出板１２の下方には環状の通過物室１５が設
けてあり、この室はテーパを付した底１６と従来
技術の制御弁（図示せず）を有する出口パイプ１
７とを有している。追加の出口１８が底壁１３に
設けてあり抽出板１２を通過するには大きすぎる
材料を除く。

総体的に符号２０で示した転子が底壁１３の中
心に装着されほぼ垂直の軸線を中心として回転す
る。転子２０は、本願に引用してあるたとえば、
米国特許第4109872号に記載した如く当業界で良
く知られている方法で電動機（図示せず）により
駆動することが好ましい。転子２０の下面は截頭
円錐形の抽出板１２に符号する截頭円錐形である
が、もしボスに米国特許第3073535号に記載した
如く平坦な抽出板が設けてあれば、転子の底も同
様に平らにする必要がある。

転子２０の底部は米国特許第4109872号に記載
したものと実質的に同じ構造であるが、本発明の
転子は３つの羽根しかないのに反しこの特許の転
子は６つの羽根を有している。第２図、第３図、
第４図および第８図に詳細に示してあるように、
転子２０はほぼ円錐形であるが好ましくは直線で
なくわん曲線に沿い上方に向けテープを付すこと
が好ましいボス部分２０を含んでいる。３つの羽
根２２がボス部分２１から放射状に延び、それぞ
れ羽根２２は円筒状に傾斜した外端面２４と、前
向きに傾斜し後縁２６を有する平たい離解面２５
と、同様に真直であるが平面で見てわん曲してい
る圧送面２７とを含んでいる。

転子のボス部分２１から上方に送給スクリユー
３０が延び、このスクリユー３０は転子のボス部
分２１の上方に向かいテーパを付した延長部を形
成しスクリユーの頂部にパルプ原料がたまるのを
防止するけり羽根３２で終つているコア部分３１
を含んでいる。スクリユー３０はまた３つのスク
リユー段部３３も含み、これらの段部はほぼらせ
ん状でからみ合い転子のそれぞれの羽根２２の上
面と合体する後部３５を含んでいる。スクリユー
段部３３の半径方向寸法はスクリユー３０の頂部
から転子のボス部分２１に向け増大して後部３５
の終縁の幅が羽根２２の対応する半径方向寸法に
ほぼ等しくなるようコア部分３１の増大した直径
につり合うよう増大している。スクリユー段部３
３はその終端縁が転子羽根２２の後縁２６と一致
するよう転子２２に相対的に配向されている。

スクリユー段部３３の後部３５はそれぞれの外
縁から上方に延びている隆起した外周稜４０を含
んでいる。外周稜４０は矩形状の後端４１を含
み、この外周稜の先端はスクリユー段部の上面と
合体してパルプ化作業中繊維がこの個所に集積し
たりパルプ原料が下方に進むのを妨げたりしない
ようにし、外周稜の半径方向外面は転子２０の圧
送面２７の連続部を形成する。

第４図、第５図および第６図に示してあるよう
に、スクリユー段部３３はほぼ弧状の断面でそれ
ぞれほぼ凹状でカツプに似た外観と機能とを与え
る下面４４を有している。このコツプに似た形状
は各段部３３の全長しわたり延び第７図には典型
的なスクリユー段部３３が詳細に側面断面図で示
してある。各段部３３の外側すなわち後ろ側４５
はなめらかな凸状でまた半径断面に沿い測定して
前縁面をなす下面４４よりも可成り長い。

第４図に詳細に示してあるように、転子２０の
下側はパルプ化槽１０（第１図）の底壁と抽出板
１２との輪郭に順応する形状にしてある。転子羽
根２２は抽出板１２の真上に位置していて、転子
板と抽出板との間の間隙は機械的せん断作用を行
う個所に形成する。転子２０は抽出板１２の上方
に約1.60mm（1/16インチ）間隔をあけることが好
ましい。

発明の作用効果 パルプ化装置の作用が第１図に詳細に示してあ
る。先づ槽１０に所望のコンシステンシイのパル
プ原料スラリーをスクリユー３０の高さに等しい
のが好ましいがそれよりもいく分高くても良い深
さにまで満たす。たとえば、直径が3.66ｍ（12フ
イート）高さが3.05ｍ（10フイート）のパルプ化
槽１０において、直径が約1.22ｍ（48インチ）の
スクリユー３０を含めた高さが約1.07ｍ（42イン
チ）の転子２０を使用して試験では原料の深さを
少くとも転子とスクリユーとを没するに十分とす
べきで全体高さを約1.53ｍ（５フイート）にする
程度の水位に達しても良いことを示す。パルプの
コンシステンシイはその性質により変るが、たと
えば16％の故紙では好ましい結果が得られ、他方
粘土またはその他パルプを一層つるつるにするそ
の他の添加物を可成りの量含むインク抜きした紙
料の如きパルプ原料では、コンシステンシイは25
％固体もの高いことがある。

転子２０を第３図から見て反時計方向に回転さ
せる。転子がこのように回転するとスクリユー段
部３３の凹状下面４４にパルプ原料を矢印Ａの方
向に内方に引かせスクリユー段部のらせん状通路
がパルプ原料をハブ部分１２と羽根２２とに向け
下方に押す。同時に、各スクリユー段部の後面４
５が前面４４より可成り面積が大きいので、パル
プ原料には空気フオイル効果が生じてパルプ原料
がスクリユー段部の凸状上面または後面４５のそ
れぞれに向け内方に向け従つて次の凹状下面４４
の通路内に吸引される。従つて、スクリユー３０
の構造と作用モードとが組み合わさり原料を半径
方向内方に次いで転子羽根２２に向け引く吸引効
果と圧力効果とを結合する。

スクリユー段部の凸状面の空気フオイル作用は
パルプ原料が羽根２２の離解面２５に当る前にス
クリユーから遠ざかり運動せざるを得なくなる傾
向に対して有効に逆らう。更にまた、スクリユー
段部の外縁の下部に沿う外周稜４０は下方に流れ
るパルプを保持しそれを羽根２０の通路に向ける
といの側部として作用し他方、各外周稜４０の外
面もまた関係した転子羽根のは反送面の延長面と
して作用する。

パルプがスクリユー段部の後部に接近するに従
い、スクリユーコア３１の増大する半径パルプ原
料を加速した速度で半径方向外方に移動させ、そ
の理由はパルプ原料が外周稜４０の案内作用によ
り転子と共に運動を続けさせられるからである。
従つて、パルプ原料が各羽根２２の前部のスペー
スに達する時までにパルプ原料は離解面２５が通
る全面積にわたり離解される。更にまた、外周稜
４０により形成されたとい内において加速するパ
ルプ原料の流速がこれらといがスクリユーの底部
に向け幅が一定に増大しているという事実と相俟
つてこれらとい内にパルプ原料を送り込むスペー
スに追加の吸引力を供給するベルヌーイ効果を生
じることになる。

スクリユー段部３３の終縁が転子羽根２２の後
縁２６と一致するので、接近する転子羽根２２の
可成り以前に離解面２５が通つた個所にパルプ原
料は流れ下る。更にまた、パルプ原料は転子羽根
により外方に押しやられる以前に抽出板１２に接
触し、従つて、転子羽根と抽出板とが互いに作用
してこの個所にあるパルプ原料に対し機械的せん
断作用を生じる。

パルプは転子羽根２２により転子２０から外方
に押しやられ底壁１３を横切り側壁１４にまで運
動する。転子２０はパルプ原料は揚程が生じる側
壁１４を登るよう駆動するに十分な速度で駆動す
るのが好ましくパルプ原料は次いで槽１０の中心
に向け吸い戻されその際にパルプ原料は再びスク
リユー段部３３の回転連動により内方に引き寄せ
られる。従つて、パルプ原料はそれを構成する繊
維の事情上すべてが運動するよう槽１０内でうず
流パタンを描き、槽内のパルプの体積全体にわた
り文字通り液圧せん断状態が存在する。

特定のバツチのパルプ原料が抽出板１２のたと
えば、約4.80mm（3116インチ）で良い抽出板の孔
を通過できる程度十分に離解されると、パルプス
ラリーのコンシステンシイを８％固体またはそれ
より低い値に減少するに十分な量の希釈水を加
え、次いで出口パイプ１６の制御弁を開く。次い
で、良質の繊維がすべて抽出されるまでパルプ化
装置を運転し続けもし必要ならば最終の洗浄段階
用に更に水を加える。次いで、出口パイプ１６を
開き、不通過物用出口１８の弁を開き、槽内に集
積した不通過物を流し出す。

図示しないが、側壁１４を上昇する原料が槽の
中心に向け流れるのを促進するよう変形しても本
発明の範囲内に入る。たとえば、1982年８月12日
付で出願した米国特許出願第407371号に記載した
如き側部邪魔板を使用できる。あるいはまた、槽
を底板から上方に行くに従い直径を減少するほほ
円筒形断面の側壁を設けて「コニヤツクびん」の
形状にすることができる。側壁が内方に傾斜し、
転子が揚程を生じまたスクリユー３０が吸引作用
を行うことにより上昇するパルプ原料を槽の中心
に向け圧送する。

本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明
がこの実施例のみに限定されるものでなく前記し
た特許請求の範囲内でこの実施例を種々変更でき
ることは理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体化したパルプ化槽と転子
とを一部立面一部断面を示す略図、第２図は第１
図の転子の斜視図、第３図は第１図の転子の平面
図、第４図は第１図のパルプ化装置の詳細図、第
５図は第４図の５−５線に沿い切断して示した断
面図、第６図は第４図の６−６線に沿い切断して
示した断面図、第７図は典型的なスクリユー段部
の詳細図、第８図は転子羽根の端部の詳細図であ
り、第９図は羽根の部分詳細図である。 １０……槽、１３……底壁、１４……側壁、２
０……転子、２１……基部部分、２２……羽根、
２５……離解面、３３……スクリユー段部、３５
……後縁部、４０……外周稜、４４……凹状下
面、４５……凸状上面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 底壁１３および該底壁１３から上向きに
   延設されたほぼ円筒状の側壁１４を有してなる
   槽１０と、 (b) 前記底壁１３の中央部に取付られ垂直軸線の
   まわりを回転するて転子２０であつて、基部部
   分２１及び該基部部分からほぼ半径方向外向き
   に延在し離解面２５を備えた複数の羽根２２を
   有する前記転子２０と、 (c) 前記基部部分２１から上向きに延在し、各々
   のスクリユー段部３３が凹状下面４４及び凸状
   上面４５を有するとともに前記基部部分２１で
   終端する後縁部３５を有し、かつ径方向の幅が
   前記羽根２２の径方向長さにほぼ等しくしてな
   る複数のらせん状のスクリユー段部３３と、 (d) 前記転子２０の高さをその直径よりも大きく
   してなること、 (e) 前記複数のスクリユー段部３３の前縁面をな
   す前記凹状下面４４が、前記高コンシステンシ
   イのパルプを通過させ、通過したパルプを前記
   離解面２５に向け下方に押すための前記凹状下
   面４４であることと、 (f) 前記スクリユー段部３３の各前記後縁部３５
   に上向きに延設された外周稜４０と、 を具備したことを特徴とする高コンシステンシイ
   の紙パルプ原料をパルプ化する装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記羽根２２は前記転子２０が高コンシステンシ
   イの紙料中で回転すると該紙料に対して機械的せ
   ん断力を供与し得る距離だけ前記底壁１３より上
   方に離隔せしめられなること、を特徴とする高コ
   ンシステンシイの紙パルプ原料をパルプ化する装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記槽１０の底壁１３は截頭円錐状になされ、ま
   た前記羽根２２はパルプ原料を前記底壁１３に沿
   つて上向きに押し流させるための同様に円錐状の
   下面を備えてなること、を特徴とする高コンシス
   テンシイの紙パルプ原料をパルプ化する装置。