(57)【要約】【課題】比較的重質の汚染物質を含む繊維パルプの懸濁液を分離する液体サイクロン装置（１）を提供する。【解決手段】液体サイクロン装置（１）は先細り形状の細長い分離室（３）と、懸濁液を分離室のベース端（４）において、流入する懸濁液が渦流を形成するように、接線方向に供給する導入部材（６）と、重質の汚染物質を含む廃棄部分を排出するための分離室の先端（５）の廃棄部分排出部（７）と、繊維を含む中央部分を排出するための分離室のベース端（４）の中央受入部分排出部（８）とを有する。流体注入部材（１６）は分離室の先端（５）から分離室の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）の少なくとも４０％に相当する距離（Ｌ２）において分離室（３）中に流体を接線方向に注入し、注入された流体が分離室内の渦流の部分の回転速度を増加させて該渦流部分に存在する繊維についての分離効率を向上させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース端（４）と先端（５）を有する先細り形状の細長い分離室（３）を構成するハウジング（２）と、分離される懸濁液を分離室のベース端において、流入する懸濁液が渦流を形成するように、接線方向に供給するようにハウジングに設けられた少なくとも一つの懸濁液導入部材（６）とを有し、重質の汚染物質は遠心力によって半径方向外側に引かれ、また繊維は牽引力によって半径方向内側に押され、結果として実質的に繊維を含む懸濁液の中央部分が渦流の中央部に形成され、また重質の汚染物質と繊維の一部を含む廃棄部分が分離室の半径方向外側部分に形成され、さらに廃棄部分を排出するための分離室の先端の廃棄部分排出部（７）と、中央部分を排出するための分離室のベース端の中央受入部分排出部（８）と、分離室に流体を注入するため少なくとも一つの流体注入部材（１６）を有する、比較的重質の汚染物質を含む繊維パルプの懸濁液を分離するための液体サイクロン装置（１）において、
流体注入部材（１６）が分離室の先端（５）から分離室の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）の少なくとも４０％に相当する距離において分離室（３）中に流体を接線方向に注入し、注入された流体が分離室内の渦流の部分の回転速度を増加させてその渦流部分に存在する繊維についての分離効率を向上させることを特徴とする液体サイクロン装置（１）。
【請求項２】
請求項１記載の液体サイクロン装置において、ハウジング（２）が分離室のベース端（４）から軸開口（１３；２３；２６）を有する第一室部分の先端（１２）まで延びる分離室（３）の全体的に先細り形状の細長い第一室部分（３ａ）と、軸開口（１３；２３；２６）を有するベース端（１４；２５）から分離室の先端（５）まで延びる分離室の全体的に先細り形状の細長い第二室部分（３ｂ）とを構成し、第一室部分（３ａ）が第二室部分（３ｂ）と連通して、運転中に分離室において形成された渦流が第一室部分から、第一室部分の先端（１２）の軸開口（１３；２３；２６）と第二室部分のベース端（１４；２５）の軸開口（１３；２３；２６）を介して、第二室部分（３ｂ）に達し、流体注入部材（１６）が、第二室部分（３ｂ）にそのベース端において流体を接線方向に注入して第二室部分中に存在する渦流の部分の回転速度を増加させることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項３】
請求項２記載の液体サイクロン装置において、第二室部分（３ｂ）の長さ（Ｌ２）が第一室部分（３ａ）の長さ（Ｌ１）の少なくとも６０％であることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の液体サイクロン装置において、第二室部分に流体が注入される箇所において測定される第二室部分（３ｂ）の幅が、第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分（３ａ）の幅以下であることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の液体サイクロン装置において、第一室部分（３ａ）の先端（１２）における幅が、第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分（３ａ）の幅の５０ないし７５％であることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれか一項に記載の液体サイクロン装置において、第一室部分（３ａ）の長さ（Ｌ１）が第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分の幅の５ないし９倍であることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液体サイクロン装置において、流体注入部材（１６）が液体、または液体とガスの混合物を注入するようになっていることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項８】
請求項７記載の液体サイクロン装置において、注入される流体が、導入部材によって供給される繊維懸濁液以下の繊維濃度の繊維懸濁液であることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項９】
請求項２ないし６のいずれか一項に記載の液体サイクロン装置において、第一室部分と第二室部分（３ａ，３ｂ）が、その中心対称軸（１５）が相互に交わるように互いに対して配置されることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１０】
請求項２ないし６のいずれか一項に記載の液体サイクロン装置において、第一室部分と第二室部分（３ａ，３ｂ）が相互に同軸とされることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の液体サイクロン装置において、第二室部分（３ｂ）が第二室部分のベース端（１４）において、注入部材（１６）によって注入される流体を受けるための注入路（３ｃ）を有しており、注入路の幅が分離室（３）の先端（５）に向かって注入路に沿って拡大していることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１２】
請求項９又は１０記載の液体サイクロン装置において、第二室部分（３ｂ）のベース端（２５）が第一室部分（３ａ）の先端（１２）より広く、かつ第一室部分（３ａ）の先端（１２）の開口部（２６）が第二室部分（３ｂ）のベース端（２５）の開口部を構成しており、これによって分離室（３）の幅が第一室部分（３ａ）から第二室部分（３ｂ）に移行する箇所において突然増加することを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載の液体サイクロン装置において、第二室部分に流体が注入される箇所において測定される第二室部分（３ｂ）の幅が、第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分（３ａ）の幅の６５ないし１００％であることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１４】
請求項９又は１０記載の液体サイクロン装置において、ハウジング（２）が第一室部分（３ａ）を形成する管状壁（２１）を構成し、管状壁の一部（２２）は第二室部分（３ｂ）に延びて第一室部分の先端（１２）の軸開口（２３）が第二室部分内に位置しており、これによって管状壁のその部分（２２）が第二室部分内で渦流ファインダーとして機能することを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の液体サイクロン装置において、第二室部分（３ｂ）が第二室部分のベース端において、注入部材（１６）によって注入される流体を受けるための注入路（２４）を有し、管状壁（２１）のその部分（２２）が注入路（２４）を超えて延びることを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の液体サイクロン装置において、第一室部分（３ａ）の先端（１２）における幅が、第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分（３ａ）の幅の３０ないし６０％であり、第二室部分の注入路（２４）に流体が注入される箇所において測定される第二室部分（３ｂ）の幅の９０％を超えないことを特徴とする液体サイクロン装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の液体サイクロン装置（１）少なくとも１基を、並列接続された複数の液体サイクロンから成る第一段と、並列接続された複数の液体サイクロンから成る第二段とを有する少なくとも二段の液体サイクロンを有する液体サイクロン施設に使用し、二段の液体サイクロンが縦列接続され、また少なくとも第一段の液体サイクロンの少なくともひとつが該液体サイクロン装置（１）を含むことを特徴とする使用法。
【請求項１８】
請求項１７記載の使用法において、該液体サイクロン施設の少なくとも第一段における各液体サイクロンが該液体サイクロン装置（１）を含むことを特徴とする使用法。
【請求項１９】
比較的重質の汚染物質を含む繊維パルプの懸濁液を分離する方法において、
ａ）開放ベース端（４）と開放先端（５）を有する先細り形状の細長い分離室（３）を設けるステップと、
ｂ）渦流を形成するために懸濁液を分離室のベース端において接線方向に供給するステップであって、重質の汚染物質は遠心力によって半径方向外側に引かれ、また繊維は牽引力によって半径方向内側に押され、結果として実質的に繊維を含む懸濁液の中央部分が渦流の中央部に形成され、また重質の汚染物質と繊維の一部を含む廃棄部分が分離室の半径方向外側部分に形成される、供給するステップと、
ｃ）分離室（３）の先端（５）から分離室の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）の少なくとも４０％の距離の地点（Ｌ２）において分離室中に流体を接線方向に注入するステップであって、これにより注入された流体が分離室内の渦流の部分の回転速度を増加させて該渦流部分に存在する繊維についての分離効率を向上させる、注入するステップと、
ｄ）得られた中央部分を分離室の開いたベース端から排出するステップと、
ｅ）得られた廃棄部分を分離室の先端から排出するするステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、さらに、分離室のベース端（４）から軸開口（１３；２３；２６）を有する第一室部分の先端（１２）まで延びる分離室（３）の先細り形状の細長い第一室部分（３ａ）と、軸開口を有するベース端（１４；２５）から分離室（３）の先端（５）まで延びる分離室の先細り形状の細長い第二室部分（３ｂ）とを設けるステップと、渦流を第一室部分から、第一室部分（３ａ）の先端（１２）の軸開口（１３；２３；２６）と第二室部分の（３ｂ）ベース端の軸開口を介して、第二室部分に到達させ用に、第一室部分と第二室部分とを連通させるステップと、第二室部分中に存在する渦流の回転速度を増加させる用に、流体を第二室部分にそのベース端（１４；２５）において接線方向に注入するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、第二室部分（３ｂ）の長さ（Ｌ２）が第一室部分（３ａ）の長さ（Ｌ１）の少なくとも６０％であることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１９ないし２１のいずれか一項に記載の方法において、ステップ（ｄ）が液体、または液体とガスの混合物の注入によって行われることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１９ないし２１のいずれか一項に記載の方法において、ステップ（ｄ）が繊維懸濁液の注入によって行われることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、ステップ（ｄ）が分離室（３）に供給される繊維懸濁液の一部を分割して繊維懸濁液の該部分流を分離室への該流体として注入することによって行われることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は比較的重質の汚染物質を含む繊維パルプの懸濁液を分離する液体サイクロン装置に関する。液体サイクロン装置はベース端と先端を有する全体的に先細り形状の細長い分離室を構成するハウジングと、流入する懸濁液が渦流を形成するように、分離される懸濁液を分離室のベース端において、接線方向に供給するようにハウジングに設けられた少なくとも一つの懸濁液導入部材とを有しており、重質の汚染物質は遠心力によって半径方向外側に引かれ、また繊維は牽引力によって半径方向内側に押され、結果として実質的に繊維を含む懸濁液の中央部分が渦流の中央部に形成され、また重質の汚染物質と繊維の一部を含む廃棄部分が分離室の半径方向外側部分に形成される。液体サイクロン装置はさらに廃棄部分を排出するための分離室の先端の廃棄部分排出部と、中央部分を排出するための分離室のベース端の中央受入部分排出部と、分離室に流体を注入するため少なくとも一つの流体注入部材を有する。本発明はさらに比較的重質の汚染物質を含む繊維・パルプの懸濁液を分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体サイクロンはパルプ産業や製紙産業において繊維・パルプの懸濁液を汚染物質、特にこれには限られないが繊維とは密度において異なる汚染物質、から浄化するために使用されている。重要な用途としては、繊維より比重の高い重質粒子状の汚染物質、例えば粒径１００乃至１０００ミクロンの粒、塊、砂、金属粒子からの浄化が挙げられる。かかる用途に設計された従来の液体サイクロンの分離室においては、懸濁液導入部材に於ける直径が、渦流中において重質の汚染物質を半径方向外側に牽引するのに十分な遠心力を発生するために、約１５０ｍｍより小さくされている。分離室の先細り形状は渦流の回転速度、即ち分離室に沿って重質の汚染物質に作用するため必要な遠心力を維持し、分離室全体にわたって良好な分離効率を得るために必要とされる。また渦流の速度を維持することは、高濃度の繊維懸濁液を浄化する際に繊維のネットワーク形成を避けるために特に重要である。かかる繊維のネットワークは分離効率に悪影響を与え、分離室先端の比較的小さい軸開口を詰まらせることがある。繊維のネットワーク形成傾向は繊維の濃度増加と共に増加するため、従来の液体サイクロンは通常繊維濃度１．０％まで、例外的に１．５％までの繊維懸濁液の分離に使用されている。
【０００３】
従来の液体サイクロン施設においては並列に接続された複数の液体サイクロンが第一分離段階として多量、例えば製紙工業においてしばしば見出される如き典型的に４０，０００乃至２００，０００リットル／分、の懸濁液流を浄化するために使用されてきた。従来の液体サイクロン施設はさらに、従来型の液体サイクロンによる分離段階、典型的には縦列に接続された４乃至５段を有して第一段階で発生する懸濁液の廃棄部分から繊維を回収し、これによって施設の分離効率が向上する。
【０００４】
液体サイクロンにおいて、廃棄部分排出部に近接する分離室中に洗い流し液を注入して厚い廃棄部分を洗い流す流体注入部材を設けることは既知であり、これによって繊維が重質の汚染物質から分離され、また廃棄物排出部の閉塞が回避される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記の従来の液体サイクロンに比して向上した生産能力、より少ないエネルギー消費、改善された分離効率を有する、比較的重質の汚染物質を含む繊維・パルプの懸濁液の分離用の液体サイクロン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、流体注入部材が分離室の先端から分離室の長さの少なくとも４０％の距離の地点において分離室中に流体を接線方向に注入し、これによって注入された流体が分離室内の渦流の部分の回転速度を増加させて、渦流部分に存在する繊維についての分離効率を向上させることを特徴としている液体サイクロン装置によって達成される。
【０００７】
本発明の液体サイクロン装置を分離室のベース端における直径が同じの従来型液体サイクロンと比較すると、新規な液体サイクロン装置は本発明に従う上記の流体注入構成によって従来の液体サイクロンよりも著しく長く構成しうる。これは長い液体サイクロン装置を通過する懸濁液の滞留時間を増加させる効果を奏し、従って液体サイクロン装置全体としての分離効率が改善される。さらに注入部材によって注入された流体が第二分離室に入る懸濁液を希釈し、繊維が固まるネットワークの形成を防ぐ。これによって新規な液体サイクロン装置に繊維濃度がより高い、即ち少なくとも２．０％まで或いは更に高い、繊維懸濁液を供給することが出来る。
【０００８】
例えば繊維濃度を１．０％から２．０％に増加させると、少なくとも第一段に本発明の液体サイクロン装置を備えた多段液体サイクロン施設における流量が５０％以上減少する。第一段の液体サイクロン装置の数を流量の減少に応じて減少させることが出来る。また第一段の廃棄率も減少するので、従来型の液体サイクロンによって構成しうる後続段の数も少なくすることが出来る。この例においては、後続段の液体サイクロン数もかなり減少させることが出来る。
【０００９】
従ってより高い繊維濃度で運転が可能な本発明の液体サイクロン装置の能力により、従来の液体サイクロンに比して廃棄率が低いことと併せて、本発明の液体サイクロン装置を備えた新規な液体サイクロン施設では設置面積が少なく、配管類やポンプも少なく、また補助的設備もより小さくなる。さらに新規施設の運転のエネルギー消費も著しく低下する。この結果、新規施設の投資額と運転エネルギーコストは従来型の施設に比して著しく低下する。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様においては、ハウジングは、分離室のベース端から軸開口を有する第一室部分の先端まで延在する分離室の全体的に先細り形状の細長い第一室部分と、軸開口を有するベース端から分離室の先端まで延びる分離室の全体的に先細り形状の細長い第二室部分とを構成する。第一室部分は第二室部分と連通しており、運転中に分離室において形成された渦流が第一室部分から、第一室部分の先端の軸開口と第二室部分のベース端の軸開口を介して、第二室部分に達する。流体注入部材が第二室部分にそのベース端において流体を接線方向に注入されて、第二室部分中に存在する渦流の部分の回転速度を増加させる。
【００１１】
好ましい実施態様においては、液体サイクロン装置の分離室を通過する懸濁液の滞留時間を長くするため、第二室部分の長さは第一室部分の長さの少なくとも６０％、好ましくは７０％とされる。第二室部分に流体が注入される箇所において測定される第二室部分の幅は、第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分の幅より小さく、好ましくは第一室部分の幅の６５乃至１００％とされる。第一室部分の先端における幅は第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分の幅の５０乃至７５％であり、また第一室部分の長さは同じく第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分の幅の５乃至９倍である。
【００１２】
流体注入部材は液体、または液体とガスの混合物を注入することができる。液体とガスの混合物を注入することの利点は、第二室部分で発生する繊維ネットワークをガスが機械的に開放する点にある。有利には、注入される流体は、導入部材によって供給される繊維懸濁液よりも繊維濃度の低い繊維懸濁液とすることが出来る。
【００１３】
第一室部分と第二室部分は、その中心対称軸が相互に交わるように、適宜相対的に配置される。あるいは、第一室部分と第二室部分は相互に同軸としてもよい。一般的には、第一室部分の先端の軸開口が第二室部分のベース端の軸開口を構成している。
【００１４】
本発明の他の第一の実施態様においては、第二室部分は、第二室部分のベース端に、注入部材によって注入される流体を受けるための注入路を有しており、注入路の幅は第二室部分の先端に向かって注入路に沿って拡大している。
【００１５】
本発明の他の第二の実施態様においては、第二室部分のベース端は第一室部分の先端より広く、かつ第一室部分の先端の開口部が第二室部分のベース端の開口部を構成しており、従って分離室の幅は第一室部分から第二室部分に移行する箇所において突然増加する。
【００１６】
本発明の他の第三の実施態様においては、ハウジングは第一室部分を形成する管状壁を構成し、管状壁の一部は第二室部分に延びて、第一室部分の先端の軸開口は第二室部分内に位置しており、従って管状壁のその部分は第二室部分内で渦流ファインダーとして機能する。第二室部分は第二室部分のベース端において、注入部材によって注入される流体を受けるための注入路を有しており、管状壁の該部分は該注入路を超えて延びる。本実施態様において、第一室部分の先端における幅は第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分の幅の３０乃至６０％であり、第二室部分の注入路に流体が供給される箇所において測定される第二室部分の幅の９０％を超えない。
【００１７】
本発明の上記の各実施態様は分離室が分離した室部分二個のみを有するものであるが、二個またはそれ以上の流体注入部材を有する三個またはそれ以上の室部分を設けることも可能である。各室部分において、細長い分離室に対して同一の軸方向位置において円周方向に相互に離れた二個またはそれ以上の流体注入部材を設けてもよい。例えば、ハウジングには第二室部分に流体を注入するため円周方向に相互に１８０°離れた二個の流体注入部材を設けることが出来る。
【００１８】
上記の本発明の液体サイクロン装置の少なくとも一基を、並列接続された複数の液体サイクロンから成る第一段と並列接続された複数の液体サイクロンから成る第二段とを有する少なくとも二段の液体サイクロンを有する液体サイクロン施設に有利に使用することが出来る。二段の液体サイクロンは縦列接続され、少なくとも第一段の液体サイクロンの少なくともひとつが本液体サイクロン装置を含む。液体サイクロン施設の少なくとも第一段における各液体サイクロンは好ましくは本液体サイクロン装置を含む。
【００１９】
本発明はまた比較的重質の汚染物質を含む繊維パルプ懸濁液を分離する方法に関する。本方法は下記を含む：
ａ）ベース端と先端を有する全体的に先細り形状の細長い分離室を設ける、
ｂ）懸濁液を分離室のベース端において接線方向に供給して渦流を形成し、重質の汚染物質は遠心力によって半径方向外側に引かれ、また繊維は牽引力によって半径方向内側に押され、結果として実質的に繊維を含む懸濁液の中央部分が渦流の中央部に形成され、また重質の汚染物質と繊維の一部を含む廃棄部分が分離室の半径方向外側部分に形成される、
ｃ）分離室の先端から分離室の長さの少なくとも４０％の距離の地点において分離室中に流体を接線方向に注入し、これによって注入された流体が分離室内の渦流の部分の回転速度を増加させて渦流部分に存在する繊維についての分離効率を向上させる、
ｄ）得られた中央部分を分離室の開いたベース端から排出し、
ｅ）得られた廃棄部分を分離室の先端から排出する。
【００２０】
本発明方法はさらに下記を含む：
ｆ）分離室のベース端から軸開口を有する第一室部分の先端まで延びる分離室の全体的に先細り形状の細長い第一室部分と、軸開口を有するベース端から分離室の先端まで延びる分離室の全体的に先細り形状の細長い第二室部分とを設ける、
ｇ）第一室部分と第二室部分とを連通させ、渦流を第一室部分から、第一室部分の先端の軸開口と第二室部分のベース端の軸開口を介して、第二室部分に到達させ、
ｈ）流体を第二室部分にそのベース端において接線方向に注入して第二室部分中に存在する渦流の回転速度を増加させる。
【００２１】
ステップ（ｃ）は液体、または液体とガスの混合物を注入することによって行うことができる。たとえばステップ（ｃ）は、第一分離室に供給される繊維懸濁液の一部を分割して繊維懸濁液の部分流を第二分離室への流体として注入することによって行うことができる。
【００２２】
先細り形状の細長い第一と第二室部分は上記の本発明の液体サイクロン装置の設計に従って設計することが出来る。
【００２３】
上記の本発明の液体サイクロン装置はパルプ産業や製紙産業において前進型液体サイクロンとして知られるものであり、この場合繊維を含む受入部分は分離室のベース端から排出され、重質の汚染物質を含む廃棄部分は分離室の先端から排出される。
【００２４】
但し、本発明の液体サイクロン装置は、またパルプ産業や製紙産業において、繊維懸濁液を軽質の汚染物質から浄化するための逆転型液体サイクロンとして知られる型とすることも出来る。逆転型液体サイクロンは、繊維を含む受入部分が分離室の先端から排出され、軽質の汚染物質を含む廃棄部分が分離室のベース端から排出されるように運転される。
【００２５】
即ち、本発明は、他の特徴として比較的軽質の汚染物質を含む繊維・パルプの懸濁液を分離する逆転型液体サイクロン装置を提供する。本逆転型液体サイクロン装置は、ベース端と先端を有する先細り形状の細長い分離室を構成するハウジングと、分離される懸濁液を分離室のベース端において、流入する懸濁液が渦流を形成するように、接線方向に供給するようにハウジングに設けられた懸濁液導入部材とを有し、繊維は遠心力によって半径方向外側に引かれ、また軽質の汚染物質は牽引力によって半径方向内側に押され、結果として軽質の汚染物質と繊維の一部を含む懸濁液の中央廃棄部分が渦流の中央部に形成され、また実質的に繊維を含む受入部分が分離室の半径方向外側部分に形成され、液体サイクロン装置はさらに受入部分を排出するため分離室の先端に設けられた受入部分排出部と、中央廃棄部分を排出するため分離室のベース端に設けられた中央廃棄部分排出部と、分離室に流体を注入するための少なくとも一つの流体注入部材とを有する。本逆転型液体サイクロン装置では、流体注入部材が分離室の先端から分離室の長さの少なくとも４０％の距離の地点において分離室中に流体を接線方向に注入し、これによって注入された流体が分離室内の渦流の部分の回転速度を増加させて渦流部分に存在する繊維についての分離効率を向上させることを特徴とする。
【００２６】
本発明はさらに比較的軽質の汚染物質を含む繊維・パルプの懸濁液を分離する方法を提供するものであり、この方法は以下を含む：
ａ）ベース端と先端を有する先細り形状の細長い分離室を設ける、
ｂ）懸濁液を分離室のベース端において接線方向に供給して渦流を形成し、繊維は遠心力によって半径方向外側に引かれ、また軽質の汚染物質は牽引力によって半径方向内側に押され、結果として軽質の汚染物質と繊維の一部を含む懸濁液の中央廃棄部分が渦流の中央部に形成され、また実質的に繊維を含む受入部分が分離室の半径方向外側部分に形成される、
ｃ）分離室の先端から分離室の長さの少なくとも４０％の距離の地点において分離室中に流体を接線方向に注入し、これによって注入された流体が分離室内の渦流の部分の回転速度を増加させて渦流部分に存在する繊維についての分離効率を向上させる、
ｄ）得られた中央廃棄部分を分離室の開いたベース端から排出し、
ｅ）得られた受入部分を分離室の先端から排出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明を、付図を参照しつつ詳細に説明する。
【００２８】
付図において、同一の番号は図面間で同一または対応する要素を示す。
【００２９】
図１は本発明の液体サイクロン装置１を示し、これはベース端４と先端５を有する先細り形状の細長い分離室３を構成するハウジング２を有する。導入部材６がハウジング２に設けられて、分離される懸濁液を分離室３のベース端４で接線方向に供給する。また、懸濁液から生成する廃棄部分を排出するため分離室３の先端５に設けられた廃棄部分排出部７と、懸濁液の生成された中央部分を排出するため、分離室３のベース端４に設けられ、従来の渦流ファインダー９によって形成される中央受入部分排出部８が存在する。
【００３０】
運転に際しては、ポンプ１０が重質の汚染物質を含む繊維懸濁液を導管１１を介して導入部材６に導く。その際、懸濁液を分離室３中に接線方向に供給する。流入する懸濁液は渦流を形成し、重質の汚染物質は遠心力によって半径方向外側に引かれ、また繊維は牽引力によって半径方向内側に押される。結果として実質的に繊維を含む懸濁液の中央部分が渦流の中央部に形成され、また重質の汚染物質と繊維の一部を含む廃棄部分が分離室の半径方向外側部分に形成される。生成する廃棄部分は廃棄部分排出部７から排出され、また生成する中央部分は中央受入部分排出部８から排出される。
【００３１】
ハウジング２は、分離室３のベース端４から軸開口１３を有する第一室部分３ａの先端１２まで延びる分離室３の全体的に先細り形状の細長い第一室部分３ａと、ベース端１４から分離室３の先端５まで延びる分離室３の全体的に先細り形状の細長い第二室部分３ｂとを構成する。第一室部分３ａの先端１２の軸開口１３はまた第二室部分３ｂのベース端１４において開口部を形成する。第一と第二室部分３ａ，３ｂは相互に直線状とされており、従ってこれらの中心対称軸は共通の中心対称軸１５を構成する。運転中に分離室３において発生する渦流は第一室部分３ａから、第一室部分３ａの先端１２の軸開口１３を介して第二室部分３ｂまで延びる。
【００３２】
分離室３の先端５から分離室３の長さの少なくとも４０％の距離の地点で、分離室３の中に液体を接線方向に注入するための注入部材１６がハウジング２に設けられている。図１の実施形態においては第二室部分３ｂは第二室部分３ｂのベース端１４において、注入部材１６によって注入される液体を受ける注入路３ｃを有する。注入路３ｃの幅は分離室の先端５に向かって注入路３ｃに沿って拡大している。
【００３３】
運転に際しては、ポンプ１７が液体を導管１８を介して液体を第二室部分３ｂ中に接線方向に供給する注入部材１６に導き、注入された流体が室部分３ｂ内の渦流の部分の回転速度を増加させ、渦流部分に存在する繊維に関する分離効率を向上させる。図１に線１９で示す如く、導管１１を経由する繊維懸濁液の部分流を調節弁２０によって任意に導管１８に導くことが出来る。
【００３４】
第一室部分３ａの長さＬ１は約６０ｃｍであり、第二室部分の長さＬ２は約５０ｃｍである。液体が注入される場所において測定される第二室部分３ｂの幅は約６ｃｍであり、懸濁液が注入される場所において測定される第一室部分３ａの幅は約８ｃｍである。
【００３５】
一般に第一室部分３ａの長さＬ１は同じく第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分３ａの幅の５乃至９倍とされる。流体が注入される箇所において測定される第二室部分３ｂの幅は、第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分の幅以下であって、好ましくは第一室部分の幅の６５乃至１００％とされる。第一室部分の先端における幅は第一室部分に懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分の幅の５０乃至７５％とされる。
【００３６】
図２は図１の実施形態の変形を図示し、ハウジング２は第一室部分３ａを形成する管状壁２１を構成し、管状壁２１の一部２２は第二室部分３ｂに延びて第一室部分３ａの先端１２の軸開口２３が第二室部分３ｂ内に位置しており、従って管状壁２１の部分２２は第二室部分３ｂ内で渦流ファインダーとして機能する。第二室部分３ｂは、第二室部分３ｂのベース端において、注入部材１６によって注入される液体を受けるための注入路２４を有する。管状壁２１の部分２２は注入路２４を超えて延びる。本実施形態において、第一室部分３ａの先端１２における幅は、第一室部分３ａに懸濁液が供給される箇所において測定される第一室部分３ａの幅の３０乃至６０％とされ、注入路２４に流体が供給される箇所において測定される第二室部分３ｂの幅の９０％を超えてはならない。
【００３７】
図３は図１の実施形態の他の変形を図示し、第二室部分３ｂは第一室部分３ａの先端１２より広いベース端２５を有し、かつ第一室部分３ａの先端１２の開口部２６が第二室部分３ｂのベース端２５の開口部を構成している。従って分離室３の幅は第一室部分３ａから第二室部分３ｂに移行する箇所において突然増加する。
【００３８】
図４は従来の液体サイクロンを用いた典型的な５段液体サイクロン施設を示す。５段階の液体サイクロンは縦列接続され、即ち第２段から第５段までのいずれかにおいて生じた受入部分は隣接前段の供給導入部に導かれる。中程度のＣＳＦ（Ｃａｎａｄｉａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆｒｅｅｎｅｓｓ：カナダ規格濾水度）を有する繊維パルプがこの施設において処理され、繊維パルプを重質汚染物質から浄化する。繊維パルプは水タンク２７から供給される水で希釈されて繊維濃度（ＦＣ）０．９９重量％の繊維懸濁液が形成される。第一段２８は従来型の液体サイクロン６２基を有し、これに懸濁液が３８０００リットル／分の流量で供給される。第一段２８においては、懸濁液は導管２９によって施設から排出される受入繊維懸濁液と、導管３０によって排出される、重質汚染物質と繊維を含む廃棄部分とに分割される。
【００３９】
第一段２８に於ける重量廃棄率は第一段２８に供給される懸濁液流の２２％を占め、回収すべき繊維をかなりの量で含んでいる。このためには図４に示す如くさらに４段階の液体サイクロンを要し、第二段３１、第三段３２、第四段３３、第五段３４はそれぞれ液体サイクロン２２基、液体サイクロン７基、液体サイクロン３基、液体サイクロン１基を含んでいる。従って図４に示す従来型の施設は従来型の液体サイクロンを９５基要する。従来型施設の特定動力消費は１３．８ｋＷｈ／ｔｏｎである。
【００４０】
図５は本発明の液体サイクロン装置（１）を使用し、図４の従来型施設と同じ生産能力を有する新規な３段液体サイクロン施設の一例を模式的に示す図である。繊維パルプ（中程度ＣＳＦ）は水タンク２７から供給される水で希釈されて繊維濃度（ＦＣ）１．９９重量％の繊維懸濁液が形成される。第一段３５は液体サイクロン装置２７基を有し、これに懸濁液が１７０００リットル／分の流量で供給される。水、白水または繊維懸濁液としての注入液体は各液体サイクロン装置の分離室に注入される。この場合、注入液体は水であり、水タンク２７から導管３８によって供給される。第一段３５に於ける重量廃棄率は第一段３５に供給される懸濁液流の１０％を占める。第一段３５からの廃棄部分中の繊維を回収するためには本発明の液体サイクロン装置１を含むさらに二段階の液体サイクロン段のみが必要であり、第二段３６と第三段３７はそれぞれ液体サイクロン装置４基、及び液体サイクロン装置１基を含んでいる。従って新規な施設は液体サイクロン装置１を３２基のみ要する（従来型施設においては液体サイクロン９５基）。新規施設の動力消費は５ｋＷｈ／ｔｏｎより少ない（従来型施設では１３．８ｋＷｈ／ｔｏｎ）。
【００４１】
図４に示す如き従来型の施設と図５に示す如き本発明の液体サイクロン装置を使用する新規施設との比較は本発明による技術上の著しい進歩を強調するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の液体サイクロン装置の一実施形態の模式的断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の変形を示す図である。
【図３】図１に示す実施形態の変形を示す図である。
【図４】従来の液体サイクロンを使用する５段階液体サイクロン施設を示す模式図である。
【図５】本発明の液体サイクロン装置を使用し、図４の従来型施設と同一の能力を有する３段階液体サイクロン施設を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  液体サイクロン装置、２  ハウジング、３  分離室、３ａ  第一室部分、３ｂ  第二室部分、３ｃ  注入路、４、１４、２５  ベース端、５、１２  先端、６  導入部材、７  廃棄部分排出部、８  受入部分排出部、９  渦流ファインダー、１０  ポンプ、１１、１８、１９、２９、３０  導管、１３、２３  軸開口、１５  中心対称軸、１６  注入部材、１７  ポンプ、２０  調節弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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