JPS5889958A - サイクロン式分離器 - 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】 本発明は気体と液体を共に含む流体中の固体粒子を軽い
部分と重い部分とに分離する装置に係シ、更に詳細にい
えば、紙パルプのスラリーから望ましくない粒子を分離
することに係るものである。

蒸／（ルプのスラリー中のセルロース線維かう砂、グリ
ッド、樹皮粒子および結束繊維を分離するため渦流すな
わちサイクロン式クリーナーを使用することは現在では
良く知ちれている。一般に、そのようなりリーナーは円
筒形状かいくぶんテーパを付けたかいづれか円形断面の
細長い室を含んでいる。室の長さに沿い高速度の渦流が
生じるよう清浄にされるパルプのスラリーは室の一端部
に加圧の下に導入される一１渦流は典型的には室内に中
心に位置決めされた軸一方向の気体コアを形成するに十
分な高速度である。室の入口とは反対の端部にはテーパ
が付けてあり、パルプのスラリーの密ｉが高く大きい粒
子の不通過物用の比較的に小径の頂点排出４口を形成し
ている。比較的に密度が低く渦流の内方部分付近に位Ｉ
したスクリーン通過繊維は室のテーパ付き端部付近でそ
の流れ方向を逆転して上方に流れて室の大きいＩ［径の
軸線方向出口を通り引き出される。

一般に、サイクロン式分離系統は直列に結合された数段
を含み、各段は平行に接続され共通の入口および出口室
を含んでいる。第２段は第１段の不通過物を処理し、第
８段は第２段の不通過物を処理し以下次段が順次にその
直曲の段の不通過物を処理することＫより良質の繊維の
捨て量を極減する一方不純物を一点に集中する。そのよ
うな系統は当初の高度に稀釈されたパルプ懸濁物を使用
可能な製紙繊維部分（密度の低い通過物部分）と濃縮さ
れた大きく密度の高い不純物（不通過物部分）とに分離
するために利用される。サイクロン式分離系統からの不
通過物の流れが増大するとパルプ懸濁物から汚染物と不
純物とを一層完全に取除けるようＫなる。しかしながら
、不通過物の流れが増大すると増大した体積の物質を処
理および搬送するため当該系統に対する動力の必要が増
大することになる。更Ｋまた、不通過物の流れが増大す
ると当該系統から捨てられる良質繊維の量を増す。

しかしながら、分離器の不通過物出口の直径が小さけれ
ば小さい程、分離器が不純物で一層閉塞されやすくなる
。繊維の損失と不通過物出口の閉塞とを抑制する問題を
解決するため多くの試みが行われた。ある試みでは重い
不通過物部分を稀釈し良質の製紙繊維を洗い出すため加
圧下で水を供給した。他の試みでは排出４口を通る不通
過物の流れを制御するため特殊な弁装置を利用した。こ
の樵の試みられた解決策のいくつかの例は米国特許第８
，６９６，９２７号および第８．２　？　？、９２６号
を含む。−に他の試みでは不通過の流れを制御するため
サイクロン室のテーパ付き部分に位置決めサレタ溝、綾
および案内棒を利用した。この種の試みられた解決策の
いくつかの例は米国特許第８．７９１，７１８号、第４
．１５８５５８号、第４．１５６．４８５号および第４
，２２４，１４５号を含んでいる。

これらの試みは閉塞問題の解決と繊維の損失の減少とに
はせいぜい一部分しか成功しなかつ九。

従って、効率的で、閉塞問題が生じずまた不通過物排出
々口を通しての良質の製紙繊維の損失を極減するサイク
ロン式分離装置の必要がまだある。

本発明は分離装置の内壁が円形断面から非円形断面の不
通過物排出々口に漸次に変化するサイクロン式分離装置
を提供することによりそのような必要に応じるものであ
る。サイクロン式分離器の不通過物出口の形状を変える
ことにより、不通過物の割合、濃縮係数および装置への
送給圧力も変えることができしかも閉塞問題もなくはぼ
同じクリーニング効率を保持することが判った。本発明
の変形した不通過物出口は従来技術のサイクロン式分離
装置の一体の部分として組み込むか形成できるかもしく
は取替えできる尖端部材として作ることもできる。更に
また、本発明は単一の分離装置にもそのような分離装置
の群にも利用で睡る。

本発明の変形した不通過物出口はまた米国特許第４．１
５５，８８９号に記載した装置の如き可逆遠心クリーニ
ング装置に関連して使用することもできる。最後に、本
発明はまた気体から固捧な、分離するにも利用できる。

不通過物出口を非円形々状に変形することにより、いく
つｂ・の作用的利点が達成される。これら利点には次の
如きものがある。すなわち、１、不通過物の割合を可成
り減少する、すなわち、閉塞もなくクリーナーからの良
質の繊維の損失を極減して送給紙料に比較して不通過物
中の１００分比を可成り減少する。

８、四角形の出口を使用すると標準の円形出口に比較し
て通過物のコンシスチンシーが大である。

８、濃縮係数が為い、すなわち、長円形または長方形の
出口が使用されると不通過物フンシスチンシイ対送給物
コンシスチンシイの比が高い。

４、標準の円形出口の重合より低い送給圧で満足に作用
する。

５、一層大な体積の送給紙料の流れを処理する能力を有
する。

６、閉塞の可能性が少くしかも従来技術の不通過物出口
とはぼ岡じ不通過物割合を保持する可成り大きい出口開
口を利用できる。

異外にも、本発明を使用するサイクロン式分離器のり９
−ユング効率は非円形の不通過物出口によりはとんど影
響を受けない。これがためクリーニング効率をはとんど
犠牲にせずに前記した作用的利点の１つまたはそれ以上
を達成するためそのようなサイクロン式分離系統の構造
に融通性な持従って、本発明の１つの目的は、効率的で
閉塞問題がなくまた不通過動排出々口からの良質な製紙
繊維の損失を極減するサイクロン式分離装置を提供する
ことである。この目的、その他の目的および利点は以下
の説明、添付図面および前記特許請求の範囲から明かに
なることと思う。

第１図を参照すると、典型的なサイクロン式分離装置が
示しである。もちろん、本発明は可逆遠心クリーニング
装置を含む単一の装置に限定されるものでなく群に配列
したものもまた含むものである。装置は円筒形部分１２
と、テーパ付き部分１４と出口々孔１７を有する中空状
の頂点円錐部分すなわち尖端部分１６とを有する分離室
を形成する中空のサイクロン部材ｌＯを含んでいる。サ
イクロン部材の円筒形部分とテーパ付き部分とはポリプ
ロピレン、ポリスチレン、ナイロン等の如き重合樹脂材
で作ることができる。頂点尖端部分１６は耐摩性のセラ
ミック材で作ることが好ましいがサイクロン部材と同じ
材料でそれと一体構造に作ることもできる。

サイクロン部材ｌＯの円筒形部分１１は紙料の如き物質
の流体懸濁物が通り装置に入る接線方向ＫＫひるスロッ
ト状入口１８を有している。サイクロン部材ｌＯの円筒
形部分ｌ！の端部にはサイクロン部材ｌＯの他の部分と
同じ重合樹脂材で作ることのできる閉鎖カバー８０が設
けである。閉鎖カバー！１０と円筒形部分１２の端部と
は互いに密封保合するためねじ山を設けることができる
。

閉鎖カバーＢＯＫはまた懸濁物の通過物部分が通り流れ
る中心位置にした渦流ファインダすなわちオー、パフロ
ーノズルチューブ３１も設けてあり、このチューブ２３
は円筒形部分ｌ！の中心を内方に砥びている。

サイクロン部材ｌＯは好ましいのは耐摩性の鋳造セラミ
ック材で作ることが好ましい頂点尖端部材１６を含んで
いる。テーパを付けた尖端部材１６はテーパを付けた部
分１４の延長部を形成しテーパを付けた部分１４に尖端
部材１６を密封するため内面にねじ山を設けた環状の結
合ナツト２８を受けるため当初の部品として外方に突出
したねじ状部分２６を設けることができる。あるいはま
たねじ状部分ｚ６は公知の方法で尖端部分１６に接合し
て固定することもできる。

第３図、第８ａ図および第８６図には頂点尖端部分１１
６が四角形断面を有する出口々孔１１？を有している本
発明の具体例が示しである。図示しであるように１尖端
部分１１６はねじ山１２６を使用してサイクロン部材に
接続できる取替え可能な機素としである。

第３図、第ｚａ図および第８ｂ図に示しであるように１
頂点尖端部分１１６の中空状テーパ付き本体部分の内壁
１０１は頂点尖端部分１１６の長さに沿う一部分の距離
にわたり円形断面から四角形断面に漸次に変化している
。−緒になって四角形断面を有するテーパ付きの通路を
形成するテーパ付き壁部分１０ｇ、１０４．１０６．１
０８は頂点尖端部分の成形中央端部材に一体に塑造する
（図示した如く）かまたは尖端部分の成形後に適当な手
段により尖端部分に固着することもできる。

非円形断面の出口を使用することにより改善される尖端
部分の作用が尖端部分の内壁の出口に至る少くとも一部
分が第２＆図に詳細に示しであるように開口１１？が四
角形断面で始まる出口と漸次に同じ断面形状になるよう
にすると更に向上すると判った。テーパ部の正確な距離
と角度とはサイクロン式分離器の当初の寸法と直径およ
び出口開口の所望の断面積とを含む多くの要因に左右さ
れる。

内壁１０１の各部が種々のテーパ角度を有することはも
ちろん認められよう。すなわち、分離器の断面が円形か
ら非円形に漸次に変化せしめられると、壁のある部分は
分離器の長さ方向軸線に対して他の壁部分よりも小さい
角度をなす。たとえば、第２図、第３ａ図および第２ｈ
図に示しであるように、テーパを付けた壁部分ｉｏｓ％
　１０４．１０６．１０８は分離器の長さ方向軸線に対
してこれら壁部分間に位置している壁部分１０８．１０
６．１０？、１０９よりも小さい角度をなしている。

ば、同じ直径の円形出口から公称にインチの四角形出口
を形成するため分離器の内壁のある部分を取り除くと、
完成した出口の４隅のそれぞれで終る線に沿い位置した
内壁部分は内壁のある部分が取り除かれているので分離
器の長さ方向軸線に対し℃他の壁部分より大きい角度を
なす。本願明細書において分離器の内壁が円形フ・ら非
円形状に漸次に変化すると述べたが、この表現は前記し
た場合の両方共に包含することを意味する。

第３図と第８ａ図とに示した本発明の別の具体例では、
頂点尖端部分２１６は８角形断面の出口部分２１？を有
し【いる。図示しであるように、尖端部分２１６はねじ
山２２６を使用してサイクロン部材に接続されるよ５に
し’Ｃある。尖端部材２１６の内壁２０１は尖端部分の
長さく沿う距離の一部分にわたり円形断面から８角形断
面に変化している。−緒になって８角形のテーパ付き通
路を形成するテーパ付き壁部分２０２．２０４．２０６
が設けである。

第４図と第４α図とに示した本発明の具体例では頂部尖
端部分８１６に長方形または長円形の出口々孔８１７が
設けである。長円形の出口々孔８１７は尖端部分８１６
の端部を尖端部分の長さ方向軸線に垂直な軸線に対して
の角度にして形成した結果である。この角度は出口々孔
８１７が円形断面から変形する程度を変えるため１＠ｂ
・ら８９゜にわたり変えることができる。あるいはまた
、尖端部分８１６にはその長さ方向軸線に垂直な端部を
有する長円形の出口を形成することもできる。

前にも述べたように、尖端部分８１６はそれをサイクロ
ン部材に固着するためねじ山８ｚ６を含むことができる
。

第５図と第５６図とに示した本発明の具体例ではねじ山
４３６を使用してサイクロン部材に接続されるようにし
た頂点尖端部分４１６に多角形または鋸歯状出口部分４
１７が設けである。尖端部材４１６の内壁４０１は尖端
部材の長さに沿う部分の距離にわたり円形断面から多角
形断ＷＫ変化している。テーパ付きの壁部分４０２．４
０Ｂ、４０４．４０５．４０６．４０？、４０９，４１
０．４１１％　４１２．４１８．４１４．４１５．４１
９．４２０は一緒罠なって多角形断面を有し出口４１７
に鋸歯効果を与えるテーパ付き通路を形成している。

本発明を一層良く理解させるため以下のいくつかの例を
参照して説明するが本発明はこれらの例に限定されるも
のではない。

例　　　ｌ 送給紙料としてサイクロン式分離系統の第８段の不通過
部分からのインキ抜き紙料を使用していくつかの試験を
行った。この試験にはオハイオ州、ミツドルタウン所在
のザ・ブラック・クラウンン・カンパニイ（Ｔｈｅ　Ｂ
ｌａｃｋ　Ｃｌａｗｓｏｎ　Ｃｏｔｎｐａｎ’／　ｅＭ
ｉｄｄｌａｔｏｗｎ、０ｈｉｏ）製の８インチ直径ノセ
ルークロンサイクロン式クリーナー（Ｃｇｌｌｕ　−Ｃ
１ｏｓｅｃｙｃｌｏｎｅ　ｃｌｅａｒｅｒ　）を使用し
た。４種の不通過物の尖端部分を以下の如＜Ｋして試験
した。

１、標準尖端部分−円形断面、０．８６インチ直径（０
，１０８平方インチの開放面積） ８、尖端部分Ａ−円形断面、０．１ａ５インチ直径（０
，０４９平方インチ開放面積） ８、尖端部分Ｂ−四角形断面、０．２５インチの辺、テ
ーパ付き（０，０６８平方インチの開放面積）４、尖端
部分Ｃ−長円形断面、０．１７８インチＸＬ１．８６５
インチ（ｏ、ｏ　ａ　ａ平方インチの開放面積）試験の
結果が以下の＠ｌ戒に示しである。試験ｌないし４にお
いて、不通過物の流れはサイクロ７式分離装置１ｌｌｔ
ｃ設けた不通過物弁で制御した。試験すないし８は弁の
閉塞を避けるため不遇物置を広くあけ【行った。装置か
らの不通過物が装置の上方約８フイートに位置した開放
パイプに排出されるよう自由に排出する配ｔＫした。こ
のような配飯にすると不通過紙料に約８０５　ｐｓｉの
背圧を生じた。装置Ｋわたり細定した圧力降下はすべて
の試験において２０ｐ＃−であった。

第１９から判るようＫ、四角形尖端部分を使用して行っ
た試験８および？では標準の円形尖端部分（試験薬１お
よび第５）と尖端部分Ａ（試験２および６）を使用した
場合より不通過物の割合と濃縮係数とを可成り低くする
ことになった０視覚で観察したがすべての尖端部分でク
リーニング効果はほぼ同じであった。どの尖端部分にも
閉塞は生じなかった。長方形の尖端部分Ｃ（試験４およ
び８）は可成シ大きい濃縮係数を表わし高いコンシスチ
ンシイが望ましい場合に使用できることを示す。

例　　　２ 送給紙料としてクラフト紙の波形供給物と、切屑と断片
との混合物を使用した以外例１と同じ配置を使用して尖
端部分を試験した。この試験の結果が以下の第２表に示
しである。この例でも装置にわたる圧力降下はすべての
試験において２，０ｐｓｉと測定された。

この例でも、尖端部分Ｂ（試験１０）では標準の円形尖
端部分（試験９）よりも不通過物の割合は可成シ低かっ
た。閉塞は生じなかったｔ九すべての尖端部分に対しク
リーニング効果はほぼ同じであった。前例と同じようＫ
、長円形の尖端部分Ｃ（試、験１１）は標準の円形尖端
部分よりも可成り高い濃縮係数を示した。

例　　８ 一層高いコンシスチンシイ（すなわち、約１．〇−）で
例１の送給紙料を使用して更に試験を行った。この試験
結果が以下の第８表に示しである。

装置にわたり測定した圧力降下はすべての試験において
ｉ！　Ｏｐａｔであった。

この例でも、送給物のコンシスチンシイを一層高くして
も、四角形の尖端部材は不通過物の割合と濃縮係数とは
可成シ低かった。この例でも閉塞は観察されなかった。

例　　　４ 例１の送給紙料を使用して更に試験を行った。

新たな尖端部分もまた以下の如く試験した。

尖４１部分Ｄ−四角形断面、０．２６インチの辺、テー
パなしく０．０６８平方インチの開放面積）「テーパな
し」とは尖端部分の壁が内方に傾斜してなく平行である
という意味である。後の試験（試験１９と２２）では、
尖端部分りは尖端部分Ｂと非常に似たテーパ付き壁にす
る九め変形した。

この試験の結果が以下の第４表に示しである。装置にわ
たる圧力降下はすべての試験で２０２ｓｉであると測定
された。

試験の結果は四角形尖端部分（試験１７．１８．１９．
２０および２２）にテーパ付き辺を使用するとテーパな
し尖端部分（試験１６）に対し運転性能が向上したこと
を示す。しかしながら、テーパなし尖端部分Ｄ（試験１
６）はなお標準の円形断面尖端部分（試験ｚｌ）よりも
低い不通過物割合で作用した。濃縮係数はこの場合にも
円形断面の尖端部分よりも四角形断面の尖端部分の方が
低かった。閉塞は生じなかった。

従って、本発明によるようにサイクロン分離器に非円形
断面の不通過物出口を使用することにより、不通過物の
割合、鏝纏係数および装置への送給圧力もまたクリーニ
ング効率をほぼ同じに保持し閉塞問題を生じずに装置の
性能を向上するよう変えることができる。たとえば、四
角形断面の尖端部分に同じ開放面積を使用することによ
り従来技術の円形断面の尖端部分よりも不通過物の割合
を低くできる。もし閉塞が問題ならば、従来技術の円形
断面の尖端部分とはぼ同じ不通過物割合にして一層大き
い開放面積の四角形断面尖端部分を使用できる。送給圧
力、コンシスチンシイ郷の種々の条件の下に性能を好適
にするため尖端部分の幾何学的形状を更に変形すること
は当業者には答易に判ろう。

本発明の装置をその好ましい具体例について説明したが
、本発明がこの具体例に厳密に限定されるものでなく本
発明の範囲を逸脱することなくこの具体例を種々変更で
きることは通解する必要があり、本発明は前記特許請求
の範囲によってのみ限′定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は不通過物出口を有する典型的なサイクロン式分
離器の断面図、第２図、第８図、第４図および第５図は
サイクロン式分離器の不通過物出口を下方に向けて見た
上面図、第２−図、第８−図、第４ａ図、第５ａ図はそ
れぞれの不通過物出口の側部断面図、第Ｓ＆図は第２６
図のｍｋ−ＢｋｌＩｉｌ！に沿い切断して示した断面図
である。 壁手段１０１，２０１，４０１．出口１１？、２１？、
８１？、４１７（１）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 α）　分離室を形成する手段を備え、該分離室の第１の
   端部がほぼ円形断面を有し且接線の入口および中心の出
   口を含み、また分離室の他熾部が分離室より小さい流れ
   面積の出口に向はテーパ状になっているサイクロン式分
   離器において、非円形断面を有する出口を形成する壁手
   段を備えていることを特徴とするサイクロン式分離器。 ■）　出口が四角形断面を有している特許請求の範囲第
   １項のサイクロン式分離器っ （３）出口が３角形断面を有している特許請求の範囲第
   １項のサイクロン式分離器。 （４）出口が多角形断面を有している特許請求の範囲第
   １項のサイクロン式分離器。 （５）出口が長方形断面を有している特許請求の範囲第
   １項のサイクロン式分離器。 （６）分ｍ＊の他端部の内壁の少くとも一部分が出口と
   同じ断面積にまで漸次に変化している特許縛（７）　　
   入口端部付近の円形断面から出口端部における非円形断
   面に漸次に変化する内壁を有する中空状のテーパ付き本
   体部分を備えていることを％黴とするサイクロン式分離
   器の頂点尖端部材。 （８）　　出口が四角形断面を有している特許請求の範
   囲第７項の頂点尖端部材。 （９）出口が８角形断面を有している特許請求の範囲第
   ７項の頂点尖端部材。 ００）出口が多角形断面を有している特許請求の範囲第
   ７項の頂点尖端部材。 （１１）出口が長方形断面を有している特許請求の範囲
   第７項の頂点尖端部材。