JPH06511431A - 円板フィルタ内のろ液体積を制御する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 円板フィルタ内のる液体積を制御する方法と装置発明の背景 本発明は一般的にいえば回転フィルタ円板に関し、さらに詳しくいえばいつでも 通過中のろ液の体積を制限するために内部の体積を制御されたフィルタ円板セク タに関するものである。

紙及びパルプ産業におけるスラリーをろ過する多くの円板形フィルタが従来技術 において開示されている。大形のものにおいては、円板は普通円板の次々のセク タがスラリーの中に回転して入ってまた出てくるように大体中空の回転軸に取付 けられた隣接するセクタで構成されている。各セクタをスラリーの中に漬けてい る間、スラリーの中の液体を各セクタの軸方向表面にある旅情に沿って排液孔の 中へ流し、次に中空軸にあるコア排液溝の中に流させる圧力差が加えられ、一方 フィルタケーキが各セクタの外側表面にフィルタバッグ又はフェースワイヤに蓄 積する。セクタをスラリーから持上げた瞬間、フィルタケーキは、まず圧力差を 加えるのを止めることにより次に殆ど乾いたフィルタケーキをはがすように設計 された打ち落としシャワーを加えることによって取除かれる。このケーキは次に セクタが次のサイクルを始めるようにスラリーに再び入る間に集められる。

ろ過能力を大きくする要求がフィルタの大きさを大きくさせ、ある商業的用途で は今や１８フィート以上の直径に及んでいる。緩速水切り低粘稠度パルプ（重量 で約０．５ないし２．０％固形）の場合、著しく濃くするためには大量の溶剤を スラリーを除かれなければならない。この溶剤は再処理されるか又は処分されな ければならない。フィルタケーキができるにつれて、それが細かいフィルタ媒体 として作用するので、集められた最初の溶剤がケーキ構成サイクルにおいてあと で分離されるものよりきれいでない（又はより多くの細かな繊維を含んで）こト カ予想される。従って、取扱い費用や不必要な再処理費用を少な（するためにろ 液をその繊維含有量に対応ず小部分に分割することが経済的に利益があるであろ う。理想的には、繊維を含有するすべてのる液が供給スラリーに戻り、繊維の入 っていないすべてのる液が適当に処分又は再使用されることである。そのような 分割を行うためには、早期の（曇った）ろ液をあとの（透明な）ろ液と混ざらな いようするためにろ液を非常に迅速に排出することが必要である。

ディスク形フィルタは、時には相入れないように見えることのある注意深く定め られた一組のパラメータの範囲内で動作するのが好ましい。すなわち、最大ろ過 能力については、大きな表面積が指定され、同時に円板形フィルタからの排液又 はろ液の排出の迅速さを最大にするためにはいわゆる「通過体積」すなわちろ液 を集めて、入れて、次に排出する体積は小さくなければならない。円板形フィル タの通過体積はリーフ体積にコア体積を加えたもの、すなわち円板形フィルタの すべてのセクタの全内部体積に通常中空回転軸内にあるコア排水溝の体積を加え たものとして定義される。

効果的な分離をつるためには、ろ液流量（ｇｐｍ）を通過体積（ガロン容量）と 円板の回転周波数（ｒｐｍ）の積で割ったものとして定義されているスヵベンジ ング比（ＳＲ）を最大にすることが最良である。４以上のスヵベンジング比が適 当なる液分側に望ましい。

これから、スカベンジング比がろ液流量（ポンプ速度）を大きくすること又は通 過体積もしくは円板速度又は両方を小さくすることによって大きくなることがわ かる。円板速度が小さくなると能力が落ちるので、ポンプ速度又はろ液流量を確 定したとすれば通過体積が好ましい制御変数である。

通過体積を最小にすることによって迅速な排出を確実にするために薄手の円板が 試みられたが、それらの円板はスラリーに出入りする回転の間セクタが受ける大 きな抗力及び粉砕力に耐えるに適当な強さを持っていない円板すなわちセクタに なる可能性がある。抗力は、スラリーの見かけ粘性により、一方、粉砕力はろ液 をフィルタ媒体を介して駆動するのに必要な圧力によるものである。従って、セ クタの厚さは、セクタの大きな表面積に伴う大きな力に耐えるのに適当な機械的 強さと耐久性を与えるに十分なものでなればならない。セクタが普通にはセクタ の重量と値段を最低限に保ちながら最大の強さと耐久性を達成するためにステン レススチールで製作される。上述の力に耐えるに必要なセクタの厚さのために、 リーフ体積は、なお大きすぎて４以上の所望のスヵベンジングを達成できないこ とが多い。

ヘビーゲージの材料を用いることによってセクタを強化する試みが、フェースワ イヤ又はスクリーンの交換の間セクタを取扱うのに吊り上げ装置を必要とし、フ ィルタコア（又は中空軸）の強化が必要なほどに重量を太き（する。リーフ体積 は通常は、所望の高いスカベンシング比を達成するには大きすぎるままである。

リーフ体積を補償するために、リーフ（又はセクタ）デツキの下の中空体積を密 封するための試みがなされた、すなわちろ液をコア排液溝に排液するためのフィ ルタ表面に通じている旅情を有する無孔セクタ表面である。これらのシールがこ われて漏れると、中空体積は溶剤で一杯になってセクタの重量と歪み荷重を極め て著しく大きくし、それによってフィルタにおける損耗と割れ目を太き（する。

このことから、最適ろ過性能を決めるパラメータは、必ずしも、経済性、強度、 信頼性及び保守の容易さと両立できない。

前述のことは現在の装置と方法にあると知られている限界を例示している。従っ て、上述の限界の一つ以上を解消することを目的とした代替品を提供することが 有益であることは明らかである。それ故に、あとでさらに詳しく説明する特徴を 備える適当な代替品を提供する。

発明の概要 本発明の一つの面において、これは中空軸に取付けられた複数の半径方向に対称 なセクタで構成され、各セクタがセクタの半径方向の中心線の周りに対称でろ液 を集める複数の流体収集溝を表面に構成された第１及び第２の表面を有するスラ リーからろ液を取除く円板形フィルタを提供することによって達成される。

少なくとも一つの中空排液孔が各セクタに形成され、表面の収集溝と流体が通じ ている状態にある。セクタに対するる液スカベンジング比を制御するために、セ クタの内部ろ液が出入りできる体積を制限する手段が設けられている。セクタが 前記円板形フィルタの回転自在な中空排液コアに取付けられると構造的支持手段 がセクタの方向付けと取付けを行う。

前述及びその他の面は添付図面と共同して考慮するとき本発明の以下の詳細な説 明から明かになる。

図面の簡単な説明 図１は、ろ過装置において用いられモジュール式セクタを利用する円板形フィル タの横断面端面図、 図２３及び２ｂは、ろ液をセクタ内の排液孔に導き入れる表面収集溝を示すセク タの一部分のそれぞれ部分略平面図と部分的に引き伸ばした図であり、図３は、 図２８の線３−３に沿って見てセクタデツキの下にある従来の密封さた中空体積 を示すセクタとそれの排液孔の横断面図、図４は、図３におけると同様に本発明 において設けられた通過体積制御の１実施例を示す断面図、 図５は、図４に示された本発明の実施例のさらに詳細を示す図４の線５−５に沿 った断面図、 図６ａ及び６ｂは本発明の通過体積制御装置の二つの代りの実施例を断面図で示 しており、 図７はセクタが「オープン体積」形状を有する本発明のもう一つの実施例を示し ている。

詳細な説明 図１は、スラリーＳの入っている火桶１２の中で作動する代表的円板形フィルタ 装置の横断面端面図を示している。複数の中空フィルタセクタ２０が複数のコア 排液溝１８を各セクタ（又はリーフ）２０ごとに少なくとも一つづつ備えるよう にしている回転自在な中空軸１６に固定されている（通常の方法で）。各セクタ ２０は、中空軸１６に取付けるのに適する構造であり、コア排液溝１８が各セク タ２０の中の少なくとも一つの排液孔（図示なし）と流体が通じるようになって いる。

フィルタセクタ２０の截頭くさび形は、支持塔１４の向かい合った溝の間に据え 付けて逐次に取付けたセグメントの円周方向保持バンド６０によって、支持塔１ ４に固定された個々のクランプ部材８０によって、各セクタに１体のクランプバ ンドセグメントによって又はその他の普通に知られている方法によって所定の位 置に締め付けできる。人２２がフィルタセクタ２０の大きさに対する寸法基準を 与えるために示されている。

円板（中空軸１６の回転軸に沿って間隔をあけて配置された複数のこれらの円板 がある）の一般的動作は、中空軸１６に取付けられて支持塔１４によって所定の 位置に保持された複数のセクタ２０から成る各円板が火桶１２の中に人っている スラリーＳを通ってどちらの方向にも回転することを要求する。各セクタが回転 が０度のところでスラリーの中に沈められるにつれて、スラリー液がセクタ表面 を通って加えられた圧力差によって各セクタ２０の中のセクタ排液孔に浸入して 円板セクタ２０の中空ろ液が接近可能な体積とコア排液溝１８を介して引き出さ れる。これはセクタ２０の表面に保持されているスラリーの繊維性固体部分のフ ィルタケーキを各セクタがスラリーに沈んでからスラリーから現れるまで連続的 に蓄積させる。

セクタ２０の表面にあるフィルタケーキ自体がろ過媒体として作用するので、動 作の後段の間に取除かれるる液は早期の段階の間に取除かれるものよりきれいで 、通常は、初期の又は濁ったろ液から従来の弁機構（図示なし）によって単独に 排液される。特定のセクタ２０がスラリーから現れるとき、中空セクタ２０とコ ア排液溝１８の内部に蓄積されたろ液を取除ために差圧がなお加えられている。

重力の効果はまた各セクタ２０のコア排液溝１８への排液を助ける。差圧を加え るのを止めると、セクタ２０の表面の各々にあるフィルタケーキは、当該技術で よくある従来のいわゆる「打ち落しシャワー」　（図示なし）によって取除かれ る。

図２８及び２ｂは、セクタ２０の面を示しており、表面流路５５、支持塔１４、 保持バンド６０、表面ドレンホール５７、表面隆起５０及びセクタ排液孔８０（ 破線で示されている）のさらに細部を示している。

セクタ２０は、支持塔１４の間に取付けられて、セクタが取付けられると同時に セグメントに取付けられる円周方向の保持バンド６０によって所定の位置に保持 される。表面には、隆起５０がろ液にホール５７を通って排液孔８０の中に排液 できるようにする多数の対称な表面流路５５を形成している。排液孔は、便宜上 だけの問題としてセクタ２０の中心に示されており、その場所に限られないこと に注意されたい。この孔は、セクタの面と同じ広さであってもよく、またそれが 各セクタの中に二つ以上の離れた孔を含むように分割されていてもよい。その形 状と所在場所は、少なくとも一部分はセクタ材料の選択とフィルタ設計容量の関 数である強さと流体流量を考慮することによって決められる。一般には、各場所 において流れているる液の累積した量を扱うために、周辺近くの最小寸法から排 液コア付近の最大寸法へと排液溝の断面積を大きくすることが望ましい。これは またコア排液溝に近付くにつれてより多くの溝を加えることによっても達成でき る。

図２ａの線３−３に沿って見た断面図が図３に見られ、円板形フィルタ内の通過 体積を制限するために従来技術において用いられた密封された中空体積７０を示 している。ここでは、排液孔８０は、支持塔１４、セクタ表面隆起５０、表面流 路５５及びドレンホール５７であるようにさらに詳細に示されている。上述のよ うに表面流路５５の末廣形（又は断面の増加）が明瞭に示されている。ここに例 示さているように、セクタ２０の本体は、適当なポリマ材料で成形してもよいし 、又は耐食金属又はその他の材料で作られた部品で製作してもよい単一体である 。中空体積７０は、それらをセクタの通過体積からなくすように液体が漏れない ように密封されている。そのシールが続く限り、セクタは満足に作動するシール が漏れ始めてセクタが溶剤で一杯になると、ろ液の分割は選択性が小さくなり、 重量が増加したことによって支持塔１４、中空軸１６及びセクタ２０に大きな応 力が生ずる。さらに、漏れが十分に大きくなると、中空体積７０は通過体積の一 部分になる。

図４及び５は、新しいセクタに適用したり、又は中空体積が扱い易い形状を持っ ていれば既存のフィルタセクタの改装版として適用できる本発明の一つの実施例 を示している。セクタ２０は、排液孔８０及び中空体積７０と一緒に示されてい る。しかし、中空体積７０は、所定の場所に置換くさび７２と一緒に示され、ス ラリーからの溶剤が中空体積７０に入るのを防止し、それによって通過体積を制 限してスカベンジング比を大きくする状態になっている。これは、置換くさび７ ２が取付けられるとき、溶剤を入れることのできる体積がほんの少しであって、 漏れが全く取るに足らないのでシールが必要のない点で従来技術の密封された中 空体積にまさる利点を与える。置換くさび７２は、ポリプロピレンなどの発泡プ ラスチック又はその他の軽量な流体を通さない材料で作られ、体積７０に挿入で きる形状にされ、体積７０の中に任意の適当な手段（図示なし）によって固定さ れる。

本発明のもう一つの実施例が図６８及び６ｂに示されており、それらの図におい てはセクタ２０は、排液孔８０と異なり、中空体積なしで中実のホモポリマ、す なわち単一ポリマ（図６ａ）で成形され、そして図６ｂにおいて永久コア６６の 周りに成形されている。図６ｂにおけるオプションは、好ましいものであり、そ れは、コア６６の機能が体積を専有することだけなので、コア６６を低密度で低 強度の比較的安い材料で作ることができるからである。コア６６の中の強さの最 小レベルと化学的耐性が−たん満足されると、特性をそれ以上よくする必要はな い。図６ａの中実成形セクタは、図６ｂのオプションより強いが値段が高く重い 。図６ｂの実施例は、また、例えば、図３に示されているように排液孔８０と中 空体積７０を持ったセクタ２０を成形することよって及び中空体積７０を満たす 適当なポリマーを現場発泡によって達成できる。現場発泡は、セクタ２０の完全 な充填と、セクタ２０の形へのなじみとセクタ２０の中空体積７０の中へ据え付 けの容易さとの利点を与える。

図７は、排液孔８０以外の火桶１２の中のスラリーにセクタ２０の内部が完全に 通しているオープンオプションを表わしている。セクタの二つの而は、排液孔８ ０によって及び必要に応してアンダブツキ筋交いによって分離されて支えられて いる。従って、セクタがスラリーに入ると、オープン体積４６は、スラリーで瞬 間的に一杯になり、それらの体積は瞬間的にフィルタ火桶１２（図１）の中にス ラリーを戻す。これは好ましい実施例であり、それは、それが軽量で強さが等し いと仮定すると、安く作れて、使用寿命が長いからである。

セクタ２０の内部中空体積７０は、通過体積を最小にする必要がある場合、ろ液 をコア排液溝１８に運ぶ必要がないので、幾つかのオプションがこれらの体積を 各セクタ２０から効果的に除くために提出された。

セクタ２０は、ステンレススチール、ポリマ複合材料又はその他の適当な材料又 はそれらの組合せで構成してもよい。同様に支持塔１４、コア排液溝１８及び中 空軸１６も同じ材料で作ることができる。

本発明を中央に置かれた排液孔８０を有するセクタ２ｏで例示したが、排液孔を 中心をはずして置くこと、すなわちセクタ内部で非対称になっていること又はそ れを支持塔１４の中でセクタ２０の外側に置くことさえ本発明の範囲内にあるこ とは明らかである。排液孔８０の場所によっては、表面流路５５及び隆起５０の 配置を幾分変える必要があることがある。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．各々が中空軸に取付けられた複数の半径方向に対称なセクタを有する複数の 円板で構成されたスラリーからろ液を除く円板形フィルタにおいて、各セクタが 各セクタの半径方向の中心線の周りに対称でろ液を収集する複数の表面流体排液 溝を表面に成形された第１及び第２の表面と、各前記セクタ内にあって各セクタ の表面流体排液溝と前記中空軸の内部のコア排液溝の両方と前記中空軸に固定さ れた導管を挿入することによって流体が通じている少なくとも一つの排液孔と、 セクタに対するろ液スカベンジング比を制御するためにセクタの内部ろ液接近可 能な中空体積を制限する手段を備えることを特徴とする円板形フィルタ。
2. ２．前記少なくとも一つの排液孔が前記セクタの前記半径方向中心線に沿って取 付けられている請求項１に記載の円板形フィルタ。
3. ３．前記少なくとも一つの排液孔が前記セクタを前記中空軸に取付けてろ液を表 面流体排液溝から前記中空軸内の前記コア排液溝に導く複数の支持塔手段の各々 の中に取付けられている請求項１に記載の円板形フィルタ。
4. ４．前記セクタの中空体積を制限する前記手段が流体に耐性のある材料で形成さ れて前記体積内に挿入されるとき前記中空体積を満たす置換くさびを備える請求 項１に記載の円板形フィルタ。
5. ５．各セクタがさらにスラリーに通じているが前記表面流体排液溝と前記排液孔 に対して閉じられている内部中空体積をさらに備える請求項１に記載の円板形フ ィルタ。
6. ６．前記セクタの前記中空体積を制限する前記手段が前記セクタが上にかぶせて 成形されているポリマコアを備える請求項１に記載の円板形フィルタ。
7. ７．前記セクタの前記中空体積を制限する前記手段が前記中空体積内で現場発泡 されるポリマ充填物を含む請求項１に記載の円板形フィルタ。
8. ８．前記セクタの前記中空体積を制限する前記手段が前記内部中空体積内で現場 発泡されるポリマ充填物を含む請求項５に記載の円板形フィルタ。
9. ９．スラリーからろ液を除去する円板形フィルタにおいても、前記円板形フィル タが各々が支持塔に取付けられて中空軸のコアドレンの中に排水する二つの軸方 向に向かい合ったろ過面を有する複数の半径方向に対称なセクタを備え、該フィ ルタが各セクタ内にあってセクタのための通過体積を最小にして前記セクタに対 するスカベンジング比を最大にする手段を備えることを特徴とする円板形フィル タ。
10. １０．前記通過体積を最小にする前記手段がろ液を排除するためにセクタ内の中 空体積を満たす手段を備える請求項９記載の円板形フィルタ。
11. １１．通過体積を最小にする前記手段がスラリーに通じているが前記表面流体排 液溝と前記排液孔に対して閉じている内部中空体積を備える請求項９に記載の円 板形フィルタ。
12. １２．円板形フィルタのセクタ内のろ液の通過体積を制御する方法において前記 方法がフィルタ面のスクリーンの下に低体積の末廣形のろ液収集溝を設ける工程 と 前記円板形フィルタセクタ内の中空体積にろ液が接近するのを制限する手段を設 ける工程とを備える円板形フィルタセクタ内のろ液通過体積を制御する方法。
13. １３．各前記セクタが各横方向のへりに一つずつあってろ液を対称表面排液溝か ら前記コア排液溝に導く二つの排水孔手段を備える請求項１に記載の円板形フィ ルタ。
14. １４．前記セクタを前記中空軸に取付ける複数の支持塔手段の前記各々が各前記 セクタ内の少なくとも一つの排液孔の中に挿入されて各セクタの表面流体排液溝 と前記中空軸内のコア排液溝の両方と流体が通じる状態になっている請求項３に 記載の円板形フィルタ。