(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ、すなわち紙および木材処理工業の繊維混濁液を処理する方法であって、
低粘稠度のパルプが加圧条件下で予備濃縮機装置へ取り込まれ、該予備濃縮機は、多孔フィルタ面、軸、および該軸に取り付けられた清掃部材を有し、前記清掃部材は、ねじ山（３２）を有し、前記ねじ山は、前記軸と前記ねじ山との間に自由空間が画定されるように前記軸に固定されており、
前記予備濃縮機内でパルプから液体が、事実上予備濃縮機の給送圧力の作用によって除去され、
濃縮されたパルプの層が前記フィルタ面に形成され、
前記濃縮されたパルプの層が前記予備濃縮機の前記フィルタ面から前記清掃部材によって払拭され、
前記濃縮されたパルプと濾液とが前記予備濃縮機から排出されるパルプ処理方法において、
前記濃縮されたパルプの層が、前記清掃部材によって前記フィルタ面に沿って事実上軸線方向に予備濃縮機の排出端へ押進され、
同時に、事実上未濃縮のパルプが、供給端から予備濃縮機を通過し排出端へ、前記清掃部材と予備濃縮機の前記軸との間の前記空間を通って流れることができ、
前記事実上未濃縮のパルプ流の一部が、前記清掃部材により払拭されたフィルタ面部分へ案内され、また
パルプの濃縮が、流入するパルプの流れ、濾液の流れ、および／または濃縮された材料の流れを調整する複数の弁によって制御されることを特徴とする、パルプ処理方法。
【請求項２】
パルプが、スクリーン（２）から前記予備濃縮機（１０）内に取り入れられ、該スクリーンのスクリーニングは、約２〜４％の粘稠度となるよう行われることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記パルプが予備濃縮機（１０）によって３〜６％の粘稠度に濃縮され、該粘稠度でフィルタ（４）に供給されることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項４】
スクリーン（２）とフィルタ（４）との間で、パルプの粘稠度が、前記予備濃縮機（１０）によって、１〜４％だけ高められることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載された方法。
【請求項５】
前記清掃部材の回転速度が、パルプの濃縮層に対して装置排出端へ向けて３ｍ／ｓ未満の速度を生じさせるような速度であることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項６】
前記速度が０．２〜１．０ｍ／ｓの範囲内であり、好適には約０．５ｍ／ｓであることを特徴とする、請求項５に記載された方法。
【請求項７】
前記ねじ山の給送速度と未濃縮パルプの流速とが、装置排出端で事実上等しいことを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項８】
装置の給送圧力がポンプによって発生せしめられることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項９】
装置内におけるパルプの流速が、濾液および／または濃縮された材料のための弁によって調整されることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項１０】
濃縮されたパルプの粘稠度が、濃縮されたパルプおよび濾液の流量比を変更することによって、所望の値に調整されることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項１１】
濃縮されたパルプの粘稠度が、濃縮されるパルプおよび濾液の流量比を変更することによって、所望の値に調整されることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項１２】
前記調整が、前記清掃部材の入力動力または入力トルクに基づいて制御されることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項１３】
前記調整が、フィルタ面にわたって一定の圧力差を維持することにより制御されることを特徴とする、請求項１、または請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１４】
前記パルプの濃縮の制御が、先行または後続の処理段階からのインパルスに基づいて行われ、それによってパルプの濃縮が、先行または後続の処理段階からのパルプ粘稠度情報に応答して制御されることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項１５】
前記パルプの濃縮が、清掃部材の回転速度を変更することによってさらに制御されることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項１６】
パルプを処理する装置であって、該装置（１０）が事実上細長い外側ケーシング（１２）を有し、該ケーシングの第１端が端板（１４）によって閉じられ、該第１端には、処理される繊維懸濁液Ｐinのための送入導管（１８）が配置され、前記ケーシングの他端が端板（１６）により閉じられ、該他端には、装置から排出される濃縮された繊維懸濁液Ｐoutのための排出導管（２０）が配置され、前記ケーシング（１２）が濾液Ｆoutのための排出導管（２６）を備え、前記ケーシング内部には、事実上少なくとも送入導管（１８）と排出導管（２０）との間に、好適には円形横断面を有するフィルタ面（２２）と、該フィルタ面の内側の、回転軸（３０）を有する清掃部材とが配置され、該回転軸には、フィルタ面（２２）を清浄に維持するために、少なくとも１個のねじ山（３２）が取り付けられ、前記ねじ山（３２）は、前記回転軸と該ねじ山との間に自由空間を残しており、前記濃縮済みパルプおよび前記濾液のための複数の排出導管（２０；２６）が、予備濃縮機の動作を制御する制御弁（４０；４６）を備えているパルプ処理装置において、
前記弁が、先行する処理段階からのパルプ粘稠度情報、またはフィルタ面にわたって生じている圧力差に基づいて、前記回転軸（３０）の入力動力にしたがって制御されることを特徴とする、パルプ処理装置。
【請求項１７】
前記ねじ山（３２）が、前記回転軸と該ねじ山との間に自由空間を残すタイロッドによって前記回転軸（３０）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１６に記載された装置。
【請求項１８】
フィルタ面（２２）からねじ山（３２）までの間隙が５ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１７に記載された装置。
【請求項１９】
フィルタ面（２２）からねじ山（３２）までの間隙が３ｍｍ未満であり、好適には０．２〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項１７に記載された装置。
【請求項２０】
フィルタ面（２２）が、事実上軸方向の溝または対応するガイドを備え、該溝または案内により、フィルタ面（２２）内部における繊維マットの回転が防止されることを特徴とする、請求項１７に記載された装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、パルプを処理する方法と装置に関するものである。本発明による方法と装置は、好適には、木材処理工業における繊維懸濁液濃縮に使用される。本発明による方法と装置は、特に、比較的低エネルギー消費で繊維懸濁液から液体を除去するのに適しており、最も典型的な用途は、種々の公知フィルタと組み合わせて用いられる予備濃縮機またはこれに類似の装置である。しかし、本発明による濃縮機は、いくつかの応用例では、主フィルタとして用いられてもよく、それによって１５％までの範囲の粘稠度（コンシステンシー）を得ることができる。
【０００２】
従来、繊維懸濁液は、化学的およびその他のパルプ製造に関連して、約１〜２％の粘稠度でスクリーニング（ふるい分け）がされている。繊維懸濁液すなわちパルプはこの粘稠度において容易にふるい分けることができ、その結果高い純度のパルプを得ることができる。スクリーニング後、パルプは、通常、吸引ドラムおよびディスクフィルタで約８〜１６％の粘稠度まで濃縮される。この技術それ自体は極めて便利であるけれども、スクリーニング粘稠度が低いので、ポンプの運転費用が増大し、また吸引ドラムおよびディスクフィルタのための大きい設置容積が必要である。
【０００３】
新しい技術では、供給ポンプによって圧力差が形成されるスクリーニング区画が導入され、それによってパルプは複数のスクリーンを通して、さらに複数のスクリーンにおける高い圧力によって閉式液圧フィルタ内へと運ばれる。特許出願ＥＰ−Ａ−０３９０４０３には、この技術が記載されている。この出願に記載された方法の利点は、場所を取る高価な吸引ドラムおよびディスクフィルタが不要なことである。しかし、この方法の欠点は、スクリーニング粘稠度を３〜５％の範囲まで高くする必要があることであり、そのために稼働上の問題および時としてパルプの不純度の問題も発生する。閉式液圧フィルタの動作のためには少なくとも３〜５％の供給粘稠度が必要であり、このためスクリーニング粘稠度を自由に選択する可能性が制限される。
【０００４】
本発明の目的は、スクリーニング区画の構造および運転によって、このスクリーニング区画における粘稠度が、スクリーニングの観点から最適に調整できるようにし、それによって実際のスクリーニング粘稠度が、最後にパルプが供給されるフィルタにおける供給粘稠度より低い値となるようにすることである。本発明によって、スクリーニングを低い粘稠度で行うことができ、且つ新しい効率的な閉式液圧フィルタを用いることができる。通常のスクリーニング粘稠度は２〜４％であり、フィルタの通常の供給粘稠度は３〜６％である。したがって、スクリーニングとフィルタとの供給粘稠度間の差は、通常は１〜３％、たいていは１〜２％である。さらに注意すべき点は、多くの場合、例えば処理タワーおよび／またはそれに隣接する処理装置等の排出粘稠度が、後続処理段階から見て十分に低い粘稠度に限定されており、このためパルプ粘稠度を後続処理段階に適するように高める必要が生じることである。
【０００５】
スクリーニングと濾過とにおける粘稠度の差は、主フィルタの前方に図１に示す予備濃縮機を用いることで造出される。予備濃縮機は、好ましくは加圧され、液圧式に液体を充填される。この場合に、複数のスクリーンを含む全スクリーニング区画と、予備濃縮機と、主フィルタとが閉空間内で作業することで、空中へ放出される臭気混合物量は僅かにとどまる。スクリーニング粘稠度は２〜４％であり、予備濃縮機後方での粘稠度は３〜６％、主フィルタ後方での粘稠度は８〜４０％であり、好ましくは、フィルタが洗浄器型の場合には１０〜１６％、圧力型の場合には２５〜４０％である。
【０００６】
パルプ粘稠度を高めるのに適した液圧濃縮機は、既に提案されている。特許出願ＥＰ−Ａ−０２９８４９９に開示された解決策の一濃縮機では、繊維懸濁液粘稠度は、０．３〜１．０％の供給粘稠度から１．０〜１．５％の範囲に高められるか、３〜１０％の供給粘稠度から１０〜２５％の範囲へ高められる。したがって、この濃縮機は、大きな粘稠度変更が可能な極めて効率的な濃縮機である。
【０００７】
文献には、パルプが流入する１個の多孔管のみから成る簡単な濃縮機が開示されている。この濃縮機は、例えば特許出願ＥＰ−Ｂ−０２７４６９０およびＳＥ−Ｃ−２２７５９０に記載されている。しかし、実際に明らかになったように、これらの装置は単純なために工業用には不適である。これらの装置の問題点は、一時的な作業でもフィルタ面が周期的に詰まりがちなことにあり、またその清掃または清浄の維持は、何らかの種類の回転体を備えていなければ不成功に終わりがちなことにある。このため、本発明に関しては、粘稠度増加に対する実際の要求は最も低い場合に１％単位程度であり、一方前記装置は若干の特別な事情のもとでは１０％程度粘稠度を上昇させ得るという事実にも関わらず、他の種類の装置を使用することが決断された。しかし、そのような場合は、通常パルプの初期粘稠度は既に約７〜１０％の比較的高レベルにあるのが実状である。より正確に言えば、装置は、装置内のパルプ粘稠度を約２倍に高めるのがせいぜいである。しかし、言うまでもなく、装置の動作を調節することによって、他の種類の粘稠度変更を行うこともできる。その場合、フィルタ面が詰まる傾向は、スクリーニング区画とその諸装置の双方において発生する圧力パルスによって増大する。この圧力パルスは、フィルタ面のスロット内へ繊維を圧入する傾向があるからであり、その結果また、フィルタ面の清掃手段を使用しなければ、フィルタ面が詰まることになる。
【０００８】
先行技術では、また米国特許出願４，０８５，０５０により、連続的に動作するフィルタとして機能する装置が知られている。この装置は、立型の円筒形フィルタ面と、フィルタ面内部に配置された、中心部が開放されたスクリューと、濾過される材料用の供給導管と、フィルタ面のそれぞれ上下端部に配置された濃縮済み材料用排出導管とを含んでいる。この装置の機能によって、フィルタ面には主フィルタ材料として働くいわゆるプリコート（薄膜；ｐｒｅｃｏａｔ）が生じるか、または形成される。被濾過材料がこのプリコートに付着すると、スクリューが付着層を払拭して新たな材料を通過させ、プリコート層にはまた付着層が生じる。このプリコート層は、装置の軸を通過する加圧洗浄液を供給されることで洗浄される。
【０００９】
米国特許出願４，４６４，２５３に記載の装置では、乾燥固形分が高く上昇させられ、粘稠度を有する部分はコーンを介して排出される。この種の処理は、繊維懸濁液では不可能である。なぜなら、粘稠度を有する繊維懸濁液は、先細のコーン内を流れないからである。前記特許出願による提案は、濾過過程で必要とされる圧力差を、装置の供給ポンプのみで発生させるか、濾過区画内に配置された前記供給ポンプと真空とによって発生させるかのいずれかである。前記特許の装置は、被濾過材料が装置上端へ供給され、濃縮済み材料が装置下端から排出されるように使用する。この装置は、円筒形部材と円錐形部材とを含み、明らかに、高含有量の乾燥残留物を有する材料用である。
【００１０】
さらに米国特許５，０３４，１２８では、粘稠度を低初期供給粘稠度から５〜３０％の範囲へ高めるための類似の装置が扱われている。この場合、該装置は、特にパルプ工業の繊維懸濁液から液体を除去するためのものだが、その目標は、粘稠度の大幅な増大と、高い最終粘稠度を得ることである。この装置の特徴は、スクリューが閉式であること、すなわちねじ山が円筒形または円錐形の軸心に直接に固定されていることである。この装置のさらなる特徴は、ねじ山が、フィルタ面を清掃し得るほど、フィルタ面の近くに位置していることである。言い換えると、この装置は、プリコート層なしで機能する。しかし、この装置は、前記公報に記載のようには機能せず、高い粘稠度を求める場合には、装置のスクリューをプレスのように用いなければならない。
【００１１】
米国特許公報４，５８２，５６８で扱われているさらに別の装置は、繊維懸濁液をスクリュープレスによって濃縮するために使用される。しかし、この装置の特徴は、既述の幾つかの装置と異なり、濃縮に要する圧力差を、装置自体のスクリューによって発生させている点である。前記特許公報では、濃縮機とスクリュープレスとの組み合わせが扱われており、ここで、濃縮機は、スクリュープレスの供給粘稠度に対応するように繊維懸濁液の粘稠度を高めるために用いられる。濃縮機の機能は、フィルタ面から僅かの間隙をおいて取り囲まれた閉式スクリュー備えた装置により実施される。繊維懸濁液は、スクリューの送入端から供給され、ここからさらにスクリューによって、懸濁液が、スクリュー排出端に配置された上向きの排出導管により発生せしめられる静液圧に抗して押進される。前記特許に記載のスクリュー濃縮機の問題点は、スクリューが閉式であるために、装置の停止時には、装置を通過する繊維懸濁液の流れも完全に停止する点にある。別の問題点は、フィルタ面が送入端近くでしか効果的に機能しないため、フィルタ面の作業効率が比較的低い点である。これは、閉式スクリューの特徴として、パルプが事実上栓流状の流れとして内部へ供給されるからであり、このためフィルタ面に対向するパルプ層のみが効率的に濃縮され、パルプの残部は、事実上濃縮されることなくスクリュー軸近くを通過することになる。液体は、フィルタ面に形成される濃縮パルプケーキを通してのみフィルタ面で濾過されるため、濃縮速度は遅くなる。この結果、装置の処理能力は極めて制限され、この処理能力を高めることも容易ではない。なぜなら閉式スクリューの問題点は、装置の寸法を増すことなしには解決できないからである。
【００１２】
前述の先行技術の諸装置には幾つかの欠点があるが、そのうち少なくとも次の欠点は挙げておく必要がある。
（１）  事実上大気圧における「下方への流れ」を有する、開放式ねじ山を備えた装置（米国特許４，０８５，０５０）の場合、セルロース、すなわちパルプ用に装置を調節することが難しい。パルプを下方へ移動させて８％未満の粘稠度に事実上濃縮することは、材料特性のために不可能である。
（２）  本出願人の見解では、閉式スクリューを備えた装置は、希薄パルプ、すなわち粘稠度１〜５％のパルプでは機能しない。なぜならパルプが圧力を受けて供給される際に、直ちに、ねじ山に沿って螺旋状に旋回する流れが発生し、フィルタ面に集積されたケーキを洗い流してしまい、濃縮が阻害されるからである。送入圧力が極めて低い場合、この装置による濃縮は、開始時には良好に行われるが、フィルタ面に濃縮パルプの層が形成されると、米国特許４，５８２，５６８に関連して説明した理由により、濃縮は著しく減速する。これに加えて、閉式スクリューを備えた装置では、例えばアクチュエータの故障その他の場合、全処理工程が停止してしまう。これは、低粘稠度のパルプの場合でも、装置内のパルプの濃縮が比較的迅速に行われるので、装置の全直径にわたり延在する強固な不動の栓流が形成されるためである。
【００１３】
本発明によるパルプ処理装置では、先行技術の例えば前記の問題点が除去されている。本発明による装置の特徴は、例えば以下の通りである。
（１）  本発明の一実施例によれば、パルプが、好適にはスクリーンの排出圧力を供給圧力として利用することによって、スクリーンから閉管路を介して装置へ供給される。
（２）  一好適実施例によれば、装置内への供給粘稠度が２〜４％、好ましくは２〜３％である。
（３）  一好適実施例による装置によって、粘稠度は、１〜４％、好ましくは１〜２％高められる。
（４）  一好適実施例による装置を利用することによって、排出粘稠度は３〜６％、好ましくは４〜６％となる。
（５）  より一般的に言って、装置の供給粘稠度は約０．８％から８％の間で変更でき、排出粘稠度は約１％から１５％の間で調整できる。
（６）  本発明の一好適実施例による装置は圧力スクリーンとフィルタの間に連結され、それによって装置は、スクリーン内のパルプの圧力が大気圧より上昇すると予備濃縮機も加圧されてスクリーン内を支配する圧力が予備濃縮機のフィルタ面を通して濾液を圧出するように機能する。
（７）  本発明の一好適実施例による装置内に及んでいる圧力は、好ましくは、予備濃縮機の後方に配置されたフィルタ内へパルプを供給するのに十分なだけ高い。
（８）  本発明の一好適実施例による装置は、加圧されていれば、どのような姿勢にでも取り付けることができる。したがって、例えば装置を垂直に取り付けた場合、送入端は、装置の上下端いずれにでも配置できる。したがって、排出端も装置の上下端いずれに配置してもよい。
（９）  新しいパルプがフィルタ面の全長にわたって配分されることが、本発明による装置の特徴である。フィルタ面は、１個または数個のねじ山によって常時払拭され、このねじ山が、フィルタ面に濃縮されたパルプをねじ山前側に集め、ねじ山後側には清掃されたフィルタ面が残され、そのフィルタ面には新しいパルプが開放式スクリューの中心部を通して供給される。
【００１４】
本発明による方法と装置のこのほかの特徴は、特許請求の範囲に開示されている。
【００１５】
以下、本発明によるパルプ処理の方法と装置を、添付図面につきさらに詳細に説明する。
【００１６】
図１には、好適使用例の場合の本発明による装置１０がスクリーニング区画２の後方であって主フィルタ４の前方に配置されている状態が極めて簡略に示してある。本発明による装置１０を用いる場合、スクリーニングは、主としてパルプおよび使用するスクリーンの種類に応じて、２〜４％の範囲の、スクリーニング結果のために最適な粘稠度で行うことができる。本発明による装置１０を使用することで、パルプの粘稠度は数パーセント単位だけ上昇して３〜６％の範囲となり、その後、粘稠度は、主フィルタにより処理上の要求に応じてＭＣ範囲１０〜１６％に上昇せしめられるか、またはプレス型の装置ではＨＣ範囲２５〜４０％に上昇せしめられる。言い換えると、本発明はスクリーニング区画での使用が好ましく、その場合、本発明の装置は、ノッタおよびスクリーンの後方であって後続工程の洗浄機またはフィルタの前方に配置される。
【００１７】
図２には、本発明の一好適実施例による装置１０が示されている。この装置または図１の用例の場合の予備濃縮機１０は、実質的に細長の外側ケーシング１２を含み、このケーシングの一端は端板１４で閉じられ、且つ被処理繊維懸濁液Ｐin用の送入導管１８を備えている。送入導管は、図示のように装置の側部のところで、または軸方向に装置端部のところで、装置に接続されるように配置されてもよい。送入導管は、また半径方向または接線方向でもよいし、これらの組み合わせでもよい。外側ケーシング１２の他端は端板１６で閉じられ、装置から排出される濃縮済み繊維懸濁液Ｐout用の排出導管２０を備えている。送入導管と全く同様に、排出導管２０も半径方向または接線方向に装置の側部から延びるか、または軸方向に装置端部から軸方向外方へ延びることができる。外側ケーシング１２は、さらに濾液Ｆout用の排出導管２６を備えている。外側ケーシング１２の内部には、事実上少なくとも送入導管１８と排出導管２０との間にフィルタ面２２が設けられている。フィルタ面２２は、円形横断面を有しているのが好ましい。軸受２８は、装置１０の端板１４，１６に、またはその近辺に配置されて、軸３０を支持している。軸３０は、好ましくは電動機で駆動され、電動機の回転速度は、減速ギヤで修正調節されるか、またはインバータによって調整される。軸３０には少なくとも１つのねじ山３２が設けられ、一好適実施例によれば、このねじ山は主としてフィルタ面２２内部に位置し、事実上フィルタ面全長にわたり延在している。幾つかの場合には、内部に数個のねじ山が相互配置されている。本発明によるねじ山３２は、軸３０から或る間隔をおいてタイロッドを介して配置されていることを特徴としている。弁４０，４６が、濃縮済みパルプ用の排出導管２０および濾液用の排出導管２６と接続配置され、装置の機能を調整する。
【００１８】
スクリューを開放式に構成する１つの理由は、装置の作動の安全性が著しく高められるためである。故障時には、装置に流入する繊維懸濁液は、事実上妨げられずに送入口から中空中心部を通過して排出口へ流れる。この場合、処理上の唯一の欠点は、繊維懸濁液の粘稠度がもはや所望するようには減少せず、装置へ供給されるパルプの粘稠度と事実上等しいままとなる点である。装置を開放式に構成するもう１つの理由は、開放式スクリューにより、濃縮済み繊維マット（ｍａｔ）の形成機構の制御が、閉式スクリューによるより容易になることである。閉式スクリューの場合、或る状況の下では、スクリュー給送速度を超える流速を有する繊維懸濁液は、装置のねじ山に沿って螺旋状に旋回し、このため繊維懸濁液の流れによりマットの形成が事実上妨害される。開放式スクリューの場合、低粘稠度の繊維懸濁液は、装置の開放中心部を流過し、マット形成が妨げられない。開放式スクリューの別の注目すべき利点は、実際の濃縮過程と関連して見ることができる。本発明の装置内へパルプの供給が開始されると、パルプは、全装置に一様に充填される。フィルタ面に最も近いパルプは、フィルタ面のところに濃縮され、濃縮されたパルプは、回転するスクリューによりフィルタ面からさらに装置の排出口へ押進される。フィルタ面とパルプとの間の摩擦力によって、装置の軸方向にフィルタ面のパルプ層が圧縮され、それによりスクリュー後方には開放フィルタ面がねじ山全長にわたり残され、そのフィルタ面に新たな繊維懸濁液が供給される。これが濃縮されて、前記処理が反復され、再びフィルタ面に新たなパルプが供給される。
【００１９】
装置の供給端には、いわゆるスクラップトラップを配置することができる。その最も簡単な形式は、装置端部に配置される接線方向導管であり、この導管を介して、装置内へ集められた重い粒子は、連続的にまたは周期的に排出される。この導管は、例えば必要に応じてスクラップを装置から分離して除去するための公知の手段を備えていてもよい。
【００２０】
本発明の一好適実施例によれば、装置内に使用されたフィルタ部材の内面には、事実上装置の軸方向に溝が設けられ、フィルタ面に集められた濃縮済み繊維マットを、これらの溝に沿って装置の排出口へ直接滑動させることができる。こうすることにより、繊維マットがスクリューに付着して、スクリューと一緒に回転することが確実になくなる。もちろん、また事実上軸方向に配置された他の案内（ガイド）手段、例えばフィルタ面に取り付けた条材その他を用いることもできる。繊維マットがスクリューと一緒に回転すると、スクリューは、濃縮済み繊維層を装置の排出口へ押進させることができず、排出口へ送られる材料は、事実上未濃縮のパルプのみとなるだろう。
【００２１】
図２に示した装置１０は、パルプＰinが送入導管１８から装置内へ加圧供給されるように機能し、この圧力は、通常、１〜５バールであり、好ましくは１〜３バールである。濃縮済みパルプＰoutは、装置１０から排出導管２０を経て加圧排出される。この圧力は、０〜４バール、好ましくは１〜３バールである。通常の使用事例では、パルプの供給粘稠度は２．５％、すなわちパルプ１トン当り水４０トンである。その場合、通常の排出粘稠度は４％、すなわちパルプ１トン当り水２５トンである。言い換えると、１．５％だけ粘稠度が増すことで、パルプ中の液体のほぼ半量が除去され、パルプを受け取る主フィルタは、はるかに少量の水量用として設計されることができる。したがって、驚くほど少ない粘稠度上昇（粘稠度％で測定）で、主フィルタ内の大量の水に関係する問題が解決される。装置から排出されるパルプの粘稠度は、濃縮済みパルプ用の弁４０と濾液弁４６いずれかの、または双方の位置変更で容易に調節できる。単に濃縮済みパルプ用の弁４０を閉じることにより、スクリーン内部が昇圧され、それにより懸濁液中の水の大部分が濾液中へ除去される。この経過は、濾液弁を開くことで補助でき、その結果、パルプ粘稠度が大幅に高められる。濾液の除去は、濾液画室内に真空を配置することでさらに増進され、その当然の結果として、フィルタ面にわたる圧力差が増大する。
【００２２】
本発明による装置で利用されるフィルタ面２２の開口は、好ましくは多孔形式であり、孔径は、装置の実際の使用目的に大幅に依存して０．１〜３ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。フィルタ面の開口は、またスロットでもよく、その場合、スロット幅は、類似の目的に使用される多孔フィルタ部材の孔径より僅かに小さい。これに加えて、注意すべき点として、幾つかの使用例の場合、フィルタ面の開口は、装置の送入端、すなわちパルプが装置へ供給される端部近くでは、装置の他の部分でよりも小さいのが好ましい。こうすることで、低粘稠度の繊維が濾液内へ侵入することが防止される。
【００２３】
圧力差は、フィルタ面にわたって１．０バール未満、好ましくは０．５バール未満、最も好ましくは約０．３バールに維持される。圧力差をより大きくすると、高圧でフィルタ面の開口に繊維が圧入されがちなため、フィルタ面が詰まる危険が高くなる。目標圧力差は、例えば、装置１０内部の圧力が１〜５バールの場合、フィルタ面２２にわたって目標圧力差が得られるように、濾液の排出流を弁で絞ることにより調節できる。濾液チャンバ２４と装置の内部空間との圧力差は、装置を機能させる上で、すなわちフィルタ面２２の開口を開放状態に維持する上で、非常に重要である。この圧力差は、装置の稼働のための１つの制御パラメータと考えてよい。別の言い方をすれば、全濃縮過程の間、圧力差を一定に維持することがねらいである。
【００２４】
フィルタ面２２は、既述のように、機械式部材３０，３２によって、好ましくはスクリューによって、開口が開放状態に維持される。スクリューの両端は、軸受２８を介して装置の端板１４，１６に取り付けられている。しかし、幾つかの用例では、駆動端のみを軸受２８で支承するように構成される。スクリューの単数または複数のねじ山３２の、フィルタ面からの間隔は、ねじ山がフィルタ面から濃縮済みパルプを払拭し、且つ濃縮済みパルプをスクリューと共に回転させることなく排出口へ導き得る間隔に設定されている。フィルタ面からの適当な間隔は、５ｍｍ未満、好ましくは３ｍｍ未満、適切には０．２〜２ｍｍである。言い換えると、スクリューは永久パルプ層、いわゆるプリコートがフィルタ面２２に形成されるのを防止するように回転する。
【００２５】
ねじ山の幅も、装置の最適稼働には重要であるが、この幅は各使用事例ごとに個別に決定せねばならない。なぜなら、その幅は、言うまでもなく、装置に対して設定される製造および濃縮双方の要求にもとづくものだからである。
【００２６】
ねじ山３２の数（１つのねじ山の代わりに、互いの内部に２以上のねじ山があってもよい）とピッチは、スクリュー回転速度同様、目標最適マットの形成すなわち濃縮が各種のパルプごとに達成されるように選択される。われわれの試験で使用した装置を用いた場合、装置内に繊維懸濁液が在留する時間を５秒未満にすべきことが判明した。試験で使用した装置では、５秒以降は有意な濃縮は行われないためである。しかし、使用した装置を大幅に変更することで、より長い在留時間を利用することもできる。その場合、スクリューの構成上の特徴および／または回転速度は、スクリューによって得られる給送速度（装置が立て型の場合には、より正確に言えば上昇速度）が、３ｍ／ｓ未満、好ましくは０．２〜１．０ｍ／ｓ、最も好ましくは約０．５ｍ／ｓとなるように選択される。しかし、これは実際のパルプ給送ではない。なぜなら、スクリューは、装置全体にわたってパルプを給送する訳ではなく、フィルタ面に濃縮されたパルプ部分を装置排出口へ押進させるにすぎないからである。前記給送速度を制限する要因は、例えば繊維懸濁液からの液体濾過速度や、繊維マットとフィルタ面間の乱流の発生である。
【００２７】
本発明の一好適実施例による装置では、スクリューの回転速度およびピッチを次のように選択してある。すなわち、目標濃縮範囲および出力によって、排出端へスクリューが給送するパルプケーキの流速と、装置中心部を通り排出端へ流れる未濃縮パルプ部分の流速との双方が、排出端で事実上等しくなるように選択したのである。言い換えると、前記装置および前記場合においては、装置へ供給される繊維懸濁液の流速が、送入端ではスクリューの給送速度より高くされる。流速のこの差は、さらに液体がフィルタ面を通して繊維懸濁液から濾過されるさいに補償される。
【００２８】
装置から除去される濾液は、好ましくは他の処理段階での希釈用に使用できる。特に好ましくは、同じ処理段階、すなわちスクリーニング段階での希釈に用いる。言い換えると、濾液は、希釈用にノッタへ送られるか、または排出タンクへ底部残留物希釈用に送ることができる。本発明による装置は、濾液の繊維含有量を最少化するために使用するものではなく、主目的は濃縮化の効率と使用上の信頼性を最大化することにある点が特徴である。したがって、われわれの試験での濾液の繊維含有量は１００ｍｇ／ｌを超え、たいていの場合には約１０００ｍｇ／ｌにさえ達する。しかし、このことは、濾液が先行処理段階へ戻される場合には、実際にはなんら重要ではない。繊維は、必要であれば、別個の繊維分離機で濾液から除去することができる。
【００２９】
装置から受け取るパルプ密度の調整が簡単であることは既に述べた。洗浄機の供給粘稠度に対する要求が大であるため、すなわち洗浄機への供給パルプの粘稠度が事実上一定でなければならないため、本発明による予備濃縮機の排出粘稠度も、ほぼ一定に、正確には、後続の洗浄機の粘稠度要求に合致するレベルに維持されねばならない。
【００３０】
これが、本発明による予備濃縮機が、例えば種々の流れの測定により、排出粘稠度が予め定めた限界内に維持されるように制御される理由である。これを行う１つの方法は、各予備濃縮機を作動させる場合に、送入パルプ流量を予備濃縮機からの排出濾液量同様に測定し、目標排出粘稠度を濾液量の変更によって達成することである。このように排出粘稠度を正確に調節することによって、予備濃縮機は、送入パルプ流量と濾液流量との比が一定に維持されるようにさらに制御され、それによって排出粘稠度も一定に維持される。その場合、スクリーニング区画から流入するパルプの粘稠度は変化しないものと仮定する。
【００３１】
粘稠度変動が疑われる場合には、装置に送入パルプの粘稠度測定器を設け、この測定器によって、例えば濾液弁をさらに制御する。送入パルプ粘稠度を計算する制御方法の一例として、比調整を挙げることができるが、その場合、濃縮済みパルプと濾液との比を変更することでパルプ粘稠度に影響を与えることができる。或る用例では、この種の装置は、例えばノッタの粘稠度調整から付加的情報を得ることができる。ノッタの粘稠度制御によって、例えばパルプ粘稠度の調節ができなかったという情報や、ノッタを出て予備濃縮機へ向かうパルプの希釈が過度であるいう情報等が得られる。その場合、比調節によって、濃縮済みパルプと濾液との比を変更し、より多くの濾液を除去することができ、そうすることで予備濃縮機を出るパルプの粘稠度を一定に維持できる。
【００３２】
別の可能な制御方法は、例えば駆動モータの動力消費に基づく調節である。われわれが行った試験によれば、この制御方法は、パルプ粘稠度が上昇すると、装置の駆動モータの所要動力も増大するという事実に基づく。したがって、例えば所要動力が増大した場合、濾液弁を絞ることで濾液の取り出しを減らすことができ、その結果、当初の粘稠度が得られる。したがって、所要動力が減少の場合には、濾液弁を開くことによって濾液排出量が増量される。
【００３３】
駆動モータの動力入力またはトルクの測定に基づく一実施例として、回転速度調整に基づく濃縮制御が考えられる。他方、既述のように、装置の排出粘稠度が高まると、動力入力が増大する結果となる。粘稠度は、もちろん装置から排出されたパルプから直接に決定される。また、他方、われわれの試験が示すところでは、スクリュー回転速度の変更は、粘稠度の変更に直接に比例する。なぜなら、スクリューの運動が速ければ（回転速度が高ければ）、それだけフィルタ面の繊維マットが薄手になり、液体濾過量が増すからであり、それによって、より多くの液体が、単位時間に濾液中へ放出される。前述のことに基づいて、パルプ排出粘稠度の増大したときに、スクリュー回転速度の減少をさせることができ、その結果、装置の所要動力が低減され、同時にフィルタ面に形成される繊維マットがより厚手になり、繊維懸濁液からの液体濾過が減速される。したがって、パルプ排出粘稠度が減少した場合には、スクリュー回転速度を増大させることができる。言うまでもなく、実際にはスクリュー回転速度は、何らかの閾値を有し、この閾値を超えるか、または下回れば、もはや工業目的に使用可能な濃縮結果を得ることはできない。
【００３４】
別の制御方法は、一定の圧力差により粘稠度が一定に維持される事実に基づいて圧力差を調節することである。装置内への送入流と、フィルタ面にわたって支配する圧力差とを標準化することにより、装置からの排出濾液量は、送入流粘稠度に直接に比例することになる。言い換えると、希薄パルプからは、より高い粘稠度のパルプから濾過されるよりも多くの液体量が得られるため、送入流粘稠度が低下するにつれて、パルプからは、より多量の液体が濾過され、このため送入流粘稠度の変化は、少なくともそれほど大きくは排出粘稠度に影響しない。したがって、送入流粘稠度が増すにつれて、一定の圧力差により、より少量の濾液流が得られ、それによってまた供給粘稠度の変動が補償される。
【００３５】
前記すべての制御方法および他の対応する方法は、別個に、またはいくつかの方法を組み合わせて利用することができる。多変数調節およびニューラルネットワークによる従来の調節および制御の技術を利用することによって、既述の調節方法による信頼性のある正確な濃縮制御を達成できる。われわれの試験によれば、濃縮機の精度は、数値濃縮値の±３％程度である。言い換えると、１０％の濃縮で、誤差幅が±０．３％である。
【００３６】
以上のことから分かるように、先行技術による予備濃縮機の解決策に比べて、実質的に簡単な、および／または少なくとも操作がより確実な解決策が開発された。この解決策の使用上の信頼性は、先行技術の装置と比較して全く異なるオーダーである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  処理工程における本発明の装置の配置を示す図。
【図２】  本発明の一好適実施例による装置をより詳細に示す図。
【図１】
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【図２】
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