(57)【要約】  本発明は、パルプ・製紙産業のセルロースパルプ又は繊維懸濁液、又は他の類似の懸濁液をスクリーニング、フィルタリング、分別又はソートするのに特に好適なスクリーンシリンダー（１００）に関する。本発明はとりわけ、互いに平行となるように、軸線方向にかつ狭い間隔で位置付けられた複数のスクリーンワイヤー（３０）と、スクリーンワイヤー（３０）とは逆の向きに配列された複数のバーワイヤー（３２）とを備える種類のスクリーニング装置に関する。
2017538870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造物（３４）、複数のワイヤー部、及び軸線を備えるスクリーンシリンダーであって、
・前記ワイヤー部が、少なくとも複数のスクリーンワイヤー部と複数のバーワイヤー部とを含み、
・各スクリーンワイヤー部が、少なくとも１つのスクリーンワイヤー（３０，１３０）を備え、
・各バーワイヤー部が、少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）を備え、
・前記支持構造物（３４）が、径方向内側の円周と径方向外側の円周とを有し、
・前記支持構造物（３４）には、前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）と前記バーワイヤー（３２，１３２）とを、前記外側円周及び前記内側円周のうちの一方において固定するための手段（３６）が設けられ、
・前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）及び前記バーワイヤー（３２，１３２）が、互いに平行となるように、軸線方向に狭い間隔で、前記固定手段（３６）によって前記支持構造物（３４）に固定され、
・前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）及び前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記支持構造物（３４）から離間する方向を向くスクリーニング面を形成し、
・前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）と前記バーワイヤー（３２，１３２）との間の前記狭い間隔が、パルプ又は繊維懸濁液の受け入れ部分がその間を流れるようにするスクリーニング開口部を形成し、
・前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）が、前記支持構造物（３４）から離間する方向を向く上部表面（４０）を有し、前記上部表面（４０）が、第１表面部（４０ｌ）と第２表面部（４０ｔ，１４０ｔ）とから形成され、
・前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記上部表面（４０）が、前記第２表面部（４０ｔ，１４０ｔ）における頂点（４０ｐ）と、前記シリンダー軸線を基準にして半径Ｒｐｓのピーク円周とを有し、
・少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）が、前記支持構造物（３４）から離間する方向を向く上部表面（４２）を有し、前記上部表面（４２）が、第１表面部（４２ｌ，１４２ｌ）と第２表面部（４２ｔ，１４２ｔ）とから形成され、
・前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）が、頂点と、前記シリンダー軸線を基準にして半径Ｒｐｂのピーク円周とを有し、
・前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記ピーク円周が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記上部表面（４０，１４０）の前記ピーク円周から、前記支持構造物（３４）から離間する方向に、距離ｈ１だけ延びている、スクリーンシリンダーにおいて、
・前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記第１表面部（４２ｌ，１４２ｌ）に位置し、それによって前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）と逆の向きを有することを特徴とする
スクリーンシリンダー。
【請求項２】
・インフローシリンダーの場合は、
ｉ．前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点が、前記シリンダー軸線を基準にして、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）の半径よりも大きな半径を有し、
・アウトフローシリンダーの場合は、
ｉ．前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点が、前記シリンダー軸線を基準にして、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）の半径よりも小さな半径を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項３】
前記バーワイヤー（４０，１４０）が、前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点の脇にあり、使用の際にパルプ懸濁液の流れに面する側面（４２ｓ）と、前記側面（４２ｓ）及び前記上部表面（４２，１４２）の間の先端（４２ｅ）とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項４】
前記先端（４２ｅ）が半径を有し、前記半径が最大で前記距離ｈ１の２分の１であることを特徴とする請求項３に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項５】
前記先端（４２ｅ）が半径を有し、前記半径が最大で前記距離ｈ１の４分の１であることを特徴とする請求項３に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項６】
前記上部表面（４２，１４２）の前記第２又は後続表面部（４２ｔ，１４２ｔ）が、前記上部表面（４２，１４２）の前記第１又は先行表面部（５２ｌ，１４２ｌ）から、前記支持構造物（３４）に向かって傾いていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項７】
前記バーワイヤー部が、前記スクリーンワイヤー部の間に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項８】
前記バーワイヤー部において、互いに隣り合う２つ以上のバーワイヤー（３２，１３２）を有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項９】
前記バーワイヤー部が、前記スクリーンシリンダー円周の１〜２０％を覆うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１０】
各バーワイヤー部の各バーワイヤー（３２，１３２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）から等しい高さを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１１】
少なくとも１つのバーワイヤー部の１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）からの、別のバーワイヤーと異なる高さを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１２】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）と等しい形の断面を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１３】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、傾いているか、又は前記支持構造物（３４）において、前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）よりも高い位置に設置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１４】
前記支持構造物が、一連の支持リング（３４）及びフレームシリンダーのうちの一方であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１５】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）よりも背の高い断面を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１６】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記支持構造物（３４）内の、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）が設置される切欠部（３６）よりも小さい径方向深さを有する切欠部（３６）に配置されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１７】
各バーワイヤー（３２，１３２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記ピーク円周から、前記支持構造物（３４）から離間する径方向に、１〜８ｍｍ延びていることを特徴とする請求項１〜１６に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１８】
前記スクリーンワイヤー及び前記バーワイヤーのうちの少なくとも一方に、耐摩耗コーティングが施されていることを特徴とする請求項１〜１７に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１９】
前記バーワイヤーに、前記スクリーンワイヤーよりも耐摩耗性の高いコーティングが施されていることを特徴とする請求項１８に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項２０】
前記スクリーンワイヤー及び前記バーワイヤーのうちの少なくとも一方が、耐摩耗性を有する材料から作られていることを特徴とする請求項１〜１９に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項２１】
前記バーワイヤーのうちの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのスクリーンワイヤーよりも耐摩耗性の高い材料から作られていることを特徴とする請求項２０に記載のスクリーンシリンダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプ・製紙産業のセルロースパルプ又は繊維懸濁液、又は他の類似の懸濁液をスクリーニング、フィルタリング、分別又はソートするのに特に好適なスクリーンシリンダーに関する。本発明はとりわけ、互いに平行となるように、軸線方向にかつ狭い間隔で位置付けられた複数のスクリーンワイヤーを備える種類のスクリーニング装置に関する。複数のスクリーンワイヤーは、スクリーニング対象のパルプ又は繊維懸濁液に面するスクリーニング面を形成し、隣接するワイヤーは、パルプ又は繊維懸濁液の受入部分がその間を流れることができるスクリーニング開口部を間に形成する。
【背景技術】
【０００２】
初期に上市されたワイヤースクリーンの中には、濾過に使用されるスクリーンを改造した滑らかな面を有するものもあった。構成要素であるワイヤーは、略三角形を有し、略三角形のワイヤーの一辺が、スクリーニング対象のパルプ懸濁液に面する面を形成する。平滑なシリンダーを使用することから生じる１つの極めて深刻な問題は、スクリーニング容量が非常に少なく、スクリーンが非常に高い流体抵抗を示し、スクリーン開口部にパルプ繊維がすぐさま詰まるということであった。この問題は、凹凸状スクリーン面を開発することで解決された。凹凸部は円周状に存在しており、スクリーンワイヤーを傾けることで作ることができる。或いは特許文献１に示されるように、スクリーニング対象のパルプ懸濁液に面する略三角のワイヤーの辺が、平面ではない、より複雑な形を有して、凹凸部を生成してもよい。他の代替的なスクリーンの構成では、より複雑なワイヤーと傾けることの両方が使用されている。
【０００３】
凹凸部は、隣接するワイヤー間に画定されるスクリーニング開口部に対して円周状に対称であってよい。対称な凹凸部が有する問題は、凹凸部に現れるパルプ懸濁液の流れが極めて非対称なことである。シリンダーが何らかの固定構造物に対して回転して、固定シリンダーに隣接して動作するローターと同様の効果をもたらす場合もあるが、通常は、スクリーニング対象のパルプ懸濁液に面するシリンダーの側方にローターが存在する。最も典型的な、動作ローター及び固定シリンダーの場合においては、ローターがパルプ懸濁液に周方向の運動を誘起し、この流れはほぼシリンダーの面と平行である。この略周方向の流れのうちの少ない部分が、方向を変えてスクリーンシリンダーの開口部のそれぞれをほぼ径方向に通過する。非対称な凹凸形状により、非対称な流れの問題が解決され、特に、衝突流の特徴とそれに対する設計目的が下流とは若干異なることから、開口部の上流側と下流側とで流れのパターンが大きく異なる流れの問題が解決される。
【０００４】
スクリーン開口部のそれぞれの入口に形成された凹凸部は、以下の機能のうちの１つ以上を果たす。第１に、凹凸部は、略周方向の流れから方向を変えて開口部を径方向に通過するスムーズな流れを形成することができ、従って流体抵抗と限界容量を増加させる可能性のある開口部内の渦の発生を避けるように作用する。第２に、凹凸部はスクリーンシリンダーの表面に乱流を誘起し、開口部に接近する弱く結束したファイバーのフロックや、開口部内に緩く堆積したファイバーを分解することができる。最後に、凹凸部は、ファイバーの流れが止まって蓄積する原因となる２つに分岐する局所的な流れが開口部の入口に生成されるのを避けることができる。
【０００５】
最適な設計を作ることを目標として、様々なワイヤー及び凹凸形状が提案されてきた。典型的な凹凸部は、開口部の下流側に隣接する緩やかな傾斜と、開口部の上流側の急な段差とをもつ非対称形状である。開口部の上流及び下流側の詳細の特徴は、ローターによって誘起される強力な周方向の流れを考慮して開発される。
【０００６】
スクリーニングバー又はワイヤーの、多数の異なる断面を開示している文書の例として、特許文献２では、ファイバー懸濁液をソートするためのウェッジワイヤースクリーンシリンダーが論じられている。シリンダー軸線から一定の半径に延びる成形端部を有する同一のワイヤーでスクリーンシリンダーを形成することが基本的な手法である。この文書では、スクリーニング対象のファイバー懸濁液に面する傾斜面、つまり同一のワイヤーをスクリーンシリンダーに組み合わせる支持リングから離間する傾斜面を含むワイヤーの端部の形に関し、複数の選択肢が教示されている。このドイツの文書によると、成形端部におけるワイヤーの不規則な端面、つまりスクリーンシリンダーの円周に平行でない面により、スクリーニング面に微小乱流を作ることでスクリーニング容量及び品質が向上することが知られている。例えば、この文書では、各ワイヤーが同じ方向に傾いた成形端面を有するように、又はスクリーンシリンダーの円周上の一点において、一連のワイヤーが回転されて以前の一連のワイヤーと比較して反対方向に傾斜した成形端面を有するように、又は隣接するワイヤーが反対方向に傾斜した成形端面を有するように、傾斜した成形端面を有するワイヤーを隣り合って並べることができることが教示されている。実際、スクリーンシリンダーの１つおきのワイヤーを、その成形端面が残りのワイヤーの成形端面と比較して反対方向に傾けるようにして回転させることにより、全ての成形端面が同じ方向に傾いている場合よりも、乱流が穏やかに又は弱くなる。どの場合も、スクリーンシリンダーの全てのワイヤーの成形端面の半径は一定であり、ワイヤーは同一であるので、乱流の大きさに影響する可能性は限られてくる。
【０００７】
最適化したワイヤー形状、従って最適化した非対称凹凸形状の１つの問題は、パルプが由来する原木の種類、木をファイバーにする手段、及びファイバーのその後の工程といった要因によって、パルプ懸濁液のファイバー長分布が変化する可能性があることである。ファイバーを１つのスクリーニング段階で分別することによって、それ以降のスクリーニング段階におけるファイバー長分布が変化するため、ファイバー長分布は、多段階スクリーニングシステムの内部においてさえ変化する可能性がある。異なるスクリーニング用途において様々なファイバー長分布を有することによる問題は、特定のワイヤー断面形状全体に利用可能な種々の幅のワイヤーを用いることで解決されている。従って、スクリーニング対象のパルプの具体的なファイバー長分布を考慮して、幅の異なるワイヤーを異なるシリンダーに使用することができる。
【０００８】
最適化した非対称な凹凸形状の別の問題は、一部のミル用途では、スクリーニング容量の増加が特に必要とされ、他のミル用途では、粉砕片の除去量の増加、又はファイバーの分別レベルの向上が特に必要とされるという点である。この性能のトレードオフを提供するために、開口部の大きさを変える方法を使用することができるが、ミル用途においては、確実に特定のレベルの粉砕片が除去できるように、特に、規定された開口部の大きさより大きな粉砕片が通過しないように、開口部の大きさを具体的に規定する場合がある。この問題の解決法は、各種のスクリーンシリンダーに対して各種の凹凸部深さを設けることにより得られる。凹凸部をより深くすることで、一般に容量は増え、凹凸部をより浅くすることで、粉砕片除去効率が上がり、ファイバー分別レベルが高くなる。凹凸部の深さの変化は、ワイヤーを僅かに傾けることにより、又は凹凸部の全体設計を維持しつつ断面ワイヤー形状を変化させることにより、又はその両方により実現できる。
【０００９】
また、粗いスクリーニング及び他のパルプスクリーニング用途における更に別の問題が存在し、流入パルプが、非常に高レベルの異物、研磨性異物、比較的大きく紐状の異物、及び強く結合したパルプ繊維又は最も典型的にはこれらの問題を引き起こすパルプ構成物の組合せから形成されるパルプフレークと呼ばれる異物によって特徴付けられる。そのようなパルプ懸濁液は、例えば予備的なレベルの処理しかしておらず最低限の量の異物しか除去していない古い段ボール箱といった、使用済みのリサイクルパルプ完成紙料から作られる。この懸濁液中の大きな異物は、スクリーンシリンダー開口部内で詰まることがあり、前述したシリンダー凹凸部が作り出す乱流より、非常に高レベルかつ大規模の乱流が必要となる。パルプフレークが、異物としてパルプスクリーンに除去されることがあり、結果として潜在的に品質の良いファイバーが失われる可能性がある。加えて、大きく紐状の異物は、集まることで非常に大きな塊を形成し、スクリーンシリンダーとローターとの間で詰まる可能性がある。
【００１０】
この問題は、スクリーニング対象のパルプ懸濁液に面するスクリーンシリンダーの表面にバーを加えることによって解決することがわかった。バーは通常シリンダーの全長に亘って延び、シリンダー軸線と平行、従ってスクリーンワイヤーと並行となるように整列しているか、又はシリンダー軸線と比較的小さな角度をなして整列している。バーの数はシリンダーワイヤーの何分の一かである。バーは、複数のスクリーンシリンダーワイヤーに見られる凹凸部と比較して、遥かに深い表面の特徴を作るように作用する。ワイヤー凹凸部と異なり、バーは、開口部に流れ込んで通り抜ける流れをスムーズにしたり、微小乱流を生成したりする意図はなく、それとは若干異なり、相当に更に強力な機械作用を提供する意図がある。バーは大型乱流、剪断力及び粒子インパクトを発生させ、従ってワイヤー凹凸部の機能に、独特かつ補足的な機能を付与する。
【００１１】
特に、バーは、以下のことを行うことを意図している。第１に、バーは、スクリーンシリンダー容量を増加させ、シリンダー開口部の詰まりを避ける大規模な大型乱流をもたらすことができる。第２に、バーは衝撃及び流体剪断を介してパルプフレークに作用してフレークを分解し、粉砕片として除去されるはずだったフレークから有用なファイバーを作ることができる。第３に、バーは、異物の多いパルプ懸濁液を処理するパルプスクリーンを詰まらせる可能性のある、プラスチック製の紐及び他の大きな粉砕片が塊になるのを防止する効果がある。最後に、バーは、パルプ懸濁液、特に懸濁液中の研磨性異物を減速させてスクリーン凹凸部の摩耗を減少させることができる。
【００１２】
バーの断面は一般に矩形である。特許文献３に示されるように、スクリーニング対象のパルプに面するワイヤーの表面にバーを取り付けることによって、又はバーを受け入れるように修正されたワイヤーの頂部に、若しくは特定のワイヤーの代わりにバーを設置することによって、バーを複数のワイヤーから作られるシリンダーに適用できる。しかし、最も典型的な手法は、ほぼ軸線方向に延びるバーの両辺に沿って、フィレット溶接又はスティッチ溶接を用いて、スクリーニング対象のパルプに面するワイヤーの表面にバーを溶接して設置することである。
【００１３】
しかし、この手法には幾つかの問題が存在する。第１に、溶接操作は、製造において追加的、且つ時間を要する工程である。第２に、溶接に使用される高温により、正確かつ高精度な開口部の寸法を確保するために正確な直線である必要のある隣接するワイヤーに歪みが発生しうる。第３に、フィレット溶接は、バーに隣接する開口部を塞ぎ、スクリーンシリンダーの開口領域とスクリーニング容量との損失につながる。第４に、バー自体の幅が非常に広く、従ってシリンダーの開口領域とスクリーニング容量とを更に減少させることになる。
【００１４】
例えば特許文献４及び特許文献５に示されるように、バーの代わりに、特定のスクリーンシリンダー内で異なる断面形状をもつワイヤー配列を使うことを考えることができる。そのような配列は、他のワイヤーよりも大きく、且つ隣接するワイヤーの幾つかと比較して特に深い凹凸部を作る断面高さをもつワイヤーを含むことができ、又はバーのような形の、大きく且つ矩形の上部をもつワイヤーをも含むことさえある。
【００１５】
表面を形成するための異なる２つのワイヤーを備えるシリンダーの、更により詳細な例として、特許文献６を挙げることができる。この国際公開公報では、成形端部を有する複数の第１バーと、成形端部を有する複数の第２バーとから形成されるスクリーンバスケットが論じられている。スクリーン表面は、例えば５つの隣接する第１バーの後に第２のバーが存在し、それ以降５つの第１バーと１つの第２バー等といったように、第１バーと第２バーとから形成される。スクリーンシリンダーの第１バーの成形端部は第１半径を有し、第２バーの成形端部は第２半径を有する。アウトフロースクリーンシリンダーの第１半径は、第２半径よりも大きい。言い換えると、第２バーの成形端部は、第１バー及び第２バーに共通の支持リングより更に遠くへ延び、リングは、それらの成形端部とは反対の端部において、第１バー及び第２バーの両方を支持する。第１バー及び第２バーの両方の表面は、同じ方向に傾いている。第１バーの成形端部よりも小さい半径で延びる成形端部を有する第２バーをスクリーンシリンダーに設ける基本的な考えは、第２バーの成形端部が大きく摩耗するまで、研磨性固体粒子が第１バーの成形端部を研磨させないようにすることである。しかし、スクリーニング用の空洞において第１ワイヤーよりも高く延びる第２バーの成形端部の機能は摩耗することであり、それによって第１ワイヤーの成形端部を摩耗から保護することであるので、第１ワイヤーの成形端部上における第２ワイヤーの成形端部の延び（国際公開公報の図４において、半径１１ａ−半径１０ａ）は、国際公開公報の図面によれば、スクリーニングスロットの幅のオーダー又は更に小さい、つまり０．２〜０．７ｍｍである。言い換えると、国際広報には、第１ワイヤーの成形端部を保護するために、第２ワイヤーが著しく高い必要はないが、研磨性粒子を第１ワイヤーの上の経路に向けるために形成された成形端部を有すると有利であることが国際公開公報に教示されている。従って、第２ワイヤーの成形端部の緩やかに傾斜した先行面は、国際公開公報のスクリーンバスケットの動作に極めて重要である、つまり、上記のような摩耗を発生させることなく、研磨性粒子を下流の第１ワイヤーを通る経路に投じる効果を有する。更に、第２ワイヤーの成形端部は、スクリーニング開口部又はスロットの前の乱流を制御する、面取りした後続面を有する。
【００１６】
しかし、実施した実験により、徐々に大きくなる形状のワイヤーと、例えば徐々に深くなる凹凸部を単に使用するだけでは、容量を増加させ、ファイバーフレークを効率よく分解し、粉砕片を効率よく除去し、紐状の異物が存在する中での信頼性の高い動作を確実にするという、所望の結果を得られないことが判った。粗いスクリーニングと類似のスクリーニング工程の問題に対処するために単に徐々に深くなる凹凸部を使用することに関する問題は、凹凸部深さがスクリーンワイヤーと共に、これら凹凸部に関連する作用の相対的な強さを単に変えるだけであることが判ったことであり、その結果、その代替として、より多くの容量か、又は高レベルな粉砕片除去の何れかの達成を求めることができる。粗いスクリーニングと類似のスクリーニング工程においては、典型的には、前述した大型乱流、剪断力及び粒子インパクトをもたらすために、スクリーニング作用のより根本的な変更が必要である。
【００１７】
加えて、バーに代わると考えられる様々なワイヤー形状は、意図する作用に最適な形をしていない。これらのバーワイヤー形状は、典型的には対称な表面の特徴を有し、強力な円周流により、バーの先行縁部及び後続縁部とは大きく異なる作用の必要性が示唆される。バーに代わる、対称な表面の特徴を生むワイヤーに単純かつ異なる断面形状を設けるだけでは対処できない１つの重要な問題は、これらのワイヤーの下流側における、急な下方向の段差を取り去る必要があることである。下流側の急な段差により、拘束渦又は再循環領域が生成され、それによって、ローターによって消費電力が増加し、隣接する下流のワイヤーの摩耗が加速する可能性が生じる。対処されないことが多い別の重要な問題は、パルプフレークを分散させる際に重要と信じられている、インパクトと剪断をもたらす鋭利な縁をもつ急な上向きの段差を残す必要があることである。
【００１８】
考慮すべき別の問題は、バーの代わりとして意図されたワイヤーの形状の機能寿命である。前述した研磨性異物が存在する中での、鋭利な縁をもつ上向きの段差の必要性は、バーを早く摩耗させ、後の性能低下を引き起こす可能性がある。摩耗を最小化し、寿命を延ばすために、硬質クロムメッキ及び代替の耐摩耗表面処理が従来からシリンダーに適用されている。加えてバーは、特にバーが大きく摩耗する環境に関しては、ワイヤーに対して使用される材料よりも、硬く且つ耐摩耗性を有する材料から作られていることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第５，２５５，７９０号明細書
【特許文献２】ドイツ実用新案第９１０８１２９．７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４７２，０９５号明細書
【特許文献４】米国特許第４，８４６，９７１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１３１，７４３号明細書
【特許文献６】国際公開公報第０３１０２２９７号
【特許文献７】カナダ登録特許第２  ６０９  ８８１号明細書
【特許文献８】米国登録特許第６，９１５，９１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従って本発明の目的は、上述の欠点を最小化し、改良したスクリーンシリンダーを提供することである。
【００２１】
本発明の目的はまた、製造工程を最小限に抑えた、容易に製造及び組立てできるスクリーンシリンダーを提供することであり、優先的には、異なる目的のワイヤーをシリンダー構造物に取り付ける単一の製造法を提供することである。
【００２２】
本発明の目的はまた、異なる用途のための異なるシリンダーを作るために在庫として保有していなければならないワイヤー及び関連する部品の品揃えを最小化し、それによって、在庫費用を最小化することである。
【００２３】
本発明の目的はまた、粗いパルプスクリーニング及び類似のスクリーニング用途の全く異なる課題に取り組むことであるが、この課題は、典型的なパルプスクリーニング処理の既に重要である課題に重ね合わされる。
【００２４】
本発明の目的はまた、溶接によってスロットを塞がず、バーに代わるワイヤー間に機能開口部を可能な限り含めることにより、スクリーンシリンダーの開口面積を最大化することである。
【００２５】
本発明の目的はまた、バーに代わるワイヤーが、特殊コーティング又は代替のワイヤー材料の使用といった耐摩耗技術を適用できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の好適な一実施例によれば、シリンダーは複数のワイヤーから作られており、少なくとも１つの、典型的には幾つかのスクリーンワイヤーを備える円周部と、少なくとも１つの、典型的には幾つかの「バーワイヤー」を備える円周部とを含む。これらの所謂「バーワイヤー」は、バーがスクリーンワイヤーの表面に溶接された従来のウェッジワイヤーシリンダーに使用されるバーの作用を再現し、理想的には強化させるように特に意図したワイヤーである。幾つかのバーワイヤーは、バーワイヤーの集合間でより緩やかな下流スロープを設けるために、又はバーワイヤー部の上流側により高い上向きの段差を設けるために、連続して並べてよい。或いは、より複雑な作用を、スクリーニング対象のパルプ懸濁液に与えるために、バーワイヤーを鋸歯状に配列してもよい。隣接する複数のバーワイヤーの使用は、これらのバーワイヤーが大きくて硬い異物の衝撃に晒される可能性を考慮して、より堅牢な支持構造物を作る必要性から生じる。単一のバーワイヤーではなく複数のバーワイヤーを使用すると、ワイヤー及びワイヤー形状の既存の品揃えを使用しようと努める設計者にとって、自由度が増加する。
【００２７】
本発明に係るスクリーンシリンダーの製造法において、スクリーンシリンダー構造物中の全てのスクリーンワイヤー及びバーワイヤーを取り付けるのに、本質的に同様な方法を使用することが最も望ましい。しかし、例えば溶接による更なる補強を、スクリーンワイヤー、又はバーワイヤー、又はその両方を取り付けるために使用してもよい。バーワイヤーは、スクリーンワイヤーと同じ品揃えのワイヤーを選んでもよい。また、スクリーンワイヤーより大きなワイヤー高さのワイヤーを、バーワイヤーに使用してもよい。或いは、又は加えて、バーワイヤーを、隣接するスクリーンワイヤーに対して特定のバーワイヤーが高くなるように、シリンダー構造物に取り付けてもよい。従って、スクリーンワイヤーとバーワイヤーとの間には、特にワイヤーの足部に、つまりスクリーニング対象のパルプに面するワイヤーの端部と反対側に共通点があり、この足部の特徴によって、シリンダーにワイヤーを取り付ける機構に関連するスクリーンシリンダー構造物の受け部の切欠部、凹部、又は開口部に嵌め込まれる。
【００２８】
本発明のスクリーンシリンダーの重要な特徴は、スクリーニング対象のパルプに面するスクリーンワイヤー及びバーワイヤーの表面が、周方向に横切ったときに、大部分が非対称である点である。この非対称性は、スクリーンワイヤー及びバーワイヤーの断面形状を変えるか、又はスクリーンワイヤー若しくはバーワイヤーを傾斜させるか、又はこれらの効果を組み合わせることで生成することができる。従って非対称性は、周方向の流れに対する方向性を作り出す。各バーワイヤー円周部のバーワイヤーのうちの少なくとも１つの表面は、スクリーンワイヤーの過半数の表面とは逆の方向を向いている。
【００２９】
最も典型的には、バーワイヤーの少なくとも幾つかの頂部又は頂点が、スクリーンワイヤーの過半数の頂部に対して持ち上がっている。
【００３０】
また、バーワイヤーの頂部は、耐摩耗性の材料で形成された、又は耐摩耗コーティングが施された鋭利な先端を有する。
【００３１】
これらの効果の組合せにより、バーワイヤー部の上流側に、比較的急な上向きの段差の特徴ができ、バーワイヤー部の下流側が略傾斜し、それによって、バーワイヤー断面のすぐ下流に、摩耗が加速し、エネルギーの無駄な消失が生じる再循環領域の生成が避けられる。
【００３２】
本発明のスクリーンシリンダーの特徴的な点は、添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【００３３】
以下に、添付の図面を参照して、スクリーンシリンダーをより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術のワイヤースクリーンシリンダーを模式的に示す。
【図２】従来技術のスクリーンシリンダーの断面を模式的に示し、非対称なスクリーンワイヤー及び凹凸部並びにローターによって誘起された周方向の流れを示す。
【図３】従来技術のスクリーンシリンダーの断面を模式的に示し、複数のスクリーンワイヤーに取り付けられたバーを示す。
【図４】本発明の第１の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。
【図５】本発明の第１の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面を模式的かつ拡大した縮尺で示す。
【図６】典型的には濾過に使用され、対称なスクリーンワイヤーとその間の対称なバーワイヤーとから形成された従来のスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。
【図７】本発明の第２の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。
【図８】本発明に使用されるスクリーンワイヤー又はバーワイヤーの断面の様々な代替案を示す。
【図９】本発明の第３の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。
【図１０】本発明の第４の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。
【図１１】本発明の第５の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。
【図１２】本発明の第６の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、中心軸線１２の周りに、従来技術のウェッジワイヤースクリーンシリンダー１０を、非常に模式的かつ簡略化して示す。スクリーンシリンダーの端部のリング、つまり上部リング及び底部リングはそれぞれ１４及び１６として示されている。ここではリング１８である３つの支持要素が示されているが、より一般的にはそのような支持要素１８は、軸線方向に間隔を開けて数多く設けられている。従来技術のスクリーンシリンダー１０は、略軸線方向に向いたスクリーンワイヤー２０からできており、これらは所謂「ウェッジワイヤー」である。略三角のワイヤー断面は元々楔に似ており、殆どの場合、依然としてそうである。これらのスクリーンワイヤーは支持要素１８に取り付けられているが、その一方、軸線方向端部では、直接又は最も外側の支持リングを介して、スクリーンシリンダー１０の対向端部に位置する端部のリング１４及び１６に取り付けられている。なお、この模式図では、スクリーンワイヤー２０は詳細にも、又は一定の縮尺でも描かれてはおらず、スクリーンワイヤーのうちの少数のみしか示されていない。典型的なスクリーンシリンダーでは、本来スクリーンシリンダーの全周に沿って延びる複数のスクリーンワイヤーを有することになる。殆どの場合、ウェッジワイヤースクリーンシリンダー１０は、図１のような所謂「アウトフロー」型である。これは、スクリーニング対象のパルプ懸濁液に面するスクリーニング面がスクリーンシリンダー１０の内面であり、受入パルプの流れがシリンダー開口部を通り外側に向かって放射状に進むことを意味する。この動作を可能にするために、スクリーンワイヤーは通常、支持要素、つまりこの場合は支持リング１８の径方向内側の縁部に取り付けられる。しかし、スクリーニング対象のパルプ懸濁液に面するスクリーニング面がスクリーンシリンダー１０の外面であり受入流がシリンダー開口部を通り径方向内側に向かって進む、所謂「インフロー」型のウェッジワイヤースクリーンシリンダーも知られている。インフロー又はアウトフロー構成の何れにおいても、支持リング１８間の軸線方向距離が、スクリーンシリンダー１０の大きさと用途に応じて約２０〜１００ｍｍとなるように、支持構造物の要素、この場合支持リング１８は、スクリーンワイヤー２０の長手方向に沿って並べられている。
【００３６】
図２は、従来技術のワイヤースクリーンシリンダー１０の断面を模式的に示し、非対称な凹凸部をもつ非対称なスクリーンワイヤー２０、及びローターによって、特にローターフォイル２４によって誘起された周方向の流れＦを示す。隣接するスクリーンワイヤー２０間の距離により、スクリーンシリンダー開口部、即ちスクリーンスロット２２が画定される。スロット幅は通常、スクリーンシリンダー１０の用途に応じて、０．１０から０．３０ｍｍの範囲内のある特定の値に設定される。しかし、粗くスクリーニングを行う用途においては、０．８０ｍｍものスロット幅を使用することができる。逆に、設計と製造が将来向上すれば、０．１０ｍｍ未満のスロット幅が実用化される可能性がある。スクリーンワイヤー２０を支持要素即ち支持リング１８に固定して適切に位置付ける一般的な方法は、支持要素１８に、スクリーンワイヤー２０が挿入される横方向の切欠部、又は凹部、又は開口部を設けることである。スクリーンワイヤー２０は、上述のワイヤーの足部の特徴を含み、この足部の特徴が切欠部、凹部、又は開口部に嵌合してもよい。ワイヤーをより一層強固に取り付け、特にワイヤーの軸線方向の動きを防ぐために、ワイヤー２０が支持要素１８に設置された後、溶接、接着、半田付け、リベッティング、又はクランピングといった更なる製造工程が通常行われる。支持要素１８は、単純な矩形断面を有してもよいし、又はクランピング又はリベッティング動作を支えるために、実質的により複雑な形を有してもよい。スクリーンワイヤー２０は、支持要素が円形、つまり支持リングであるときに、支持要素１８に設置してもよい。或いは、スクリーンワイヤー２０は、支持要素が平坦であるときに、支持要素１８に設置してもよく、その場合、このスクリーンワイヤー２０と支持要素１８とが組み立てられたマットがその後シリンダーに形成される。
【００３７】
図３は、従来技術（特許文献３）のスクリーンシリンダー１０の断面を模式的に示し、複数のスクリーンワイヤー２０に取り付けられた、特にスクリーニング対象のパルプ懸濁液に面するスクリーンシリンダーの表面に取り付けられたバー２６を示す。図３にはシリンダーの小さな一部分しか示されていないが、バー２６はシリンダー１０の全長に亘って延びる。バーはシリンダー軸線１２と平行、従ってスクリーンワイヤー２０と平行となるように整列しているか、又は図３に示すようにシリンダー軸線と比較的小さな角度をなして整列している。バー２６の数はシリンダーワイヤー２０の何分の１かである。バー２６の断面は、典型的には矩形である。これらのバー２６は、スクリーニング対象のパルプに面するワイヤーの表面にバーを取り付けることによって、又はバーを受け入れるように修正されたワイヤーの頂部に若しくは特定のワイヤーの代わりにバーを設置することによって、複数のワイヤーでできたシリンダーに適用することができる。しかし、最も典型的な手法は、ほぼ軸線方向に延びるバーの両辺に沿ったフィレット溶接又はスティッチ溶接を用いて、スクリーニング対象のパルプに面するワイヤーの表面にバーを溶接して設置することである。
【００３８】
図４は、本発明の第１の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面１００を模式的に示す。スクリーンシリンダー断面１００は、（図４〜１２に示す）複数のスクリーンワイヤー断面と複数のバーワイヤー断面とを含む複数のワイヤー断面からできている。各スクリーンワイヤー断面は、少なくとも１つの、好ましくは複数のスクリーンワイヤー３０から形成される。バーワイヤー断面は、少なくとも１つの（図４，５，７に示す）、典型的には幾つかの（図９〜１２に示す）バーワイヤー３２を備える。スクリーンワイヤー及びバーワイヤーは、支持構造物３４に固定されている。ここで、支持構造物は、スクリーンワイヤー３０のそれぞれとバーワイヤー３２のそれぞれの足３８が嵌め込まれる横方向の切欠部３６を備えた複数の支持リング３４から形成されている。支持構造物は、支持リングに加えて、例えば骨格（特許文献７）や、ウェッジワイヤーが直接又は支持された支持リングを介して取り付けられるフレームシリンダー構造（特許文献８）といった、ウェッジワイヤーに適用可能などのような型でもよい。
【００３９】
図４，５，７に示すように、本発明のスクリーンシリンダーの重要な特徴は、図６に示される上部表面が径方向中心線平面に関して対称である従来技術のスクリーンシリンダーとは対照的に、スクリーンワイヤー３０，１３０及びバーワイヤー３２，１３２の過半数が、（径方向中心線平面に関して）非対称なワイヤー上部表面４０，１４０及び４２，１４２を有している点である。ここで、ワイヤー上部とは、ワイヤーのどちらか一方の側の開口部への入口を繋いだ線より上にあるワイヤーの部分として定義される。開口部の方は、隣接するワイヤー間の間隙が最小となる位置として定義される。
【００４０】
ワイヤー上部表面は、スクリーンシリンダーの（図１に示す）中心軸線１２に対して１つの開口部から次の開口部へ円周状に移動するにつれて変化する半径で定義することができる。ワイヤーの形が異なると半径の変化が異なり、円周状に辿るに従い、半径は瞬時に増加、若しくは減少するか、又は一定に留まる。対称なワイヤー面の場合、スロットの場所に対する半径の値は、表面に沿って時計回りに移動させるか反時計回りに移動させるかに関わらず同じである。非対称なワイヤー面の場合、その値は移動方向に対して独立してはおらず、少なくともワイヤーの幅全体に関して独立してはいない。
【００４１】
スクリーンワイヤー３０及びバーワイヤー３２の非対称性は、上部表面４０及び４２の様々な部分の半径で表される。半径は勿論、スクリーンシリンダーの軸線から測定される。ここで、図４には、インフロースクリーンシリンダー、つまりスクリーニング対象のパルプがスクリーンシリンダーの外部に供給され、シリンダーの軸線の方向に向かってシリンダースロットを通過して受け入れるスクリーンシリンダーが示されている。従って、スクリーンワイヤー３０は、このスクリーンワイヤーが嵌る両側に２つの半径を有する。即ち、足半径Ｒｆｓ及びピーク円周の半径Ｒｐｓ、つまり上部表面４０の、足３８から最も遠い点又は頂点４０ｐの半径である。同様に、バーワイヤー３２は、このバーワイヤーが嵌る両側に２つの半径を有する。即ち、足半径Ｒｆｂ（ここでは、たまたまスクリーンワイヤーの足半径Ｒｆｓと同じであるが、Ｒｆｂは、Ｒｆｓより小さくても、大きくてもよい）及びピーク円周の半径Ｒｐｂ、つまり上部表面４２の、足３８から最も遠い点又は頂点４２ｐの半径である。
【００４２】
スクリーンワイヤー３０については、上部表面４０に、円周中心点Ｍｐｓ、つまり（入口の高さにあるワイヤーの円周幅を画定する）２つの隣接する開口部への入口の間に円弧を描いて垂直二等分線を描き足すことにより位置が求まる点を有し、円周中心点は二等分線と上部表面４０との交点である。中心点Ｍｐｓは、上部表面４０を、第１表面部４０ｌ及び第２表面部４０ｔの２つの部分に分割する。第１表面部４０ｌは、パルプ又は繊維懸濁液の流れを最初に受ける表面部であるため、先行表面部と呼んでもよい。第２表面部４０ｔは、パルプ又は繊維懸濁液の流れをスクリーンワイヤーの上から排出させる表面部であるため、後続表面部と呼んでもよい。ある特定の実施例においては、アウトフロースクリーンを考える場合、スクリーンワイヤー３０の第１表面部４０ｌの平均半径は、上部表面４０の第２表面部、つまり後続表面部４０ｔの平均半径よりも大きい。別の特定の実施例においては、インフロースクリーンを考える場合に、スクリーンワイヤー３０の第１表面部４０ｌの平均半径は、上部表面４０の第２表面部、つまり後続表面部４０ｔの平均半径よりも小さい。
【００４３】
バーワイヤー３２については、上部表面４２に、円周中心点Ｍｐｂ、つまり（入口の高さにあるワイヤーの円周幅を画定する）２つの隣接する開口部への入口の間に円弧を描いて垂直二等分線を描き足すことにより位置が求まる点を有し、円周中心点Ｍｐｂは二等分線と上部表面４２との交点である。中心点Ｍｐｂは、上部表面４２を、第１表面部４２ｌ及び第２表面部４２ｔの２つの部分に分割する。第１表面部４２ｌは、パルプ又は繊維懸濁液の流れを最初に受ける表面部であるため、先行表面部と呼んでもよい。第２表面部４２ｔは、パルプ又は繊維懸濁液の流れをバーワイヤーの上から排出させる表面部であるため、後続表面部と呼んでもよい。ある特定の実施例においては、アウトフロースクリーンを考える場合、バーワイヤー３２の第１表面部４２ｌの平均半径は、上部表面４２の第２表面部、つまり後続表面部４２ｔの平均半径よりも小さい。別の特定の実施例においては、インフロースクリーンに関する場合、バーワイヤー３２の第１表面部４２ｌの平均半径は、上部表面４２の第２表面部、つまり後続表面部４２ｔの平均半径よりも大きい。
【００４４】
本発明の別の重要な特徴は、スクリーンワイヤー３０の頂点４０ｐが、第２表面部即ち後続表面部４０ｔに位置し、バーワイヤー３２の頂点４２ｐが、先行表面部或いは第１表面部４２ｌに位置することである。しかし、スクリーンワイヤー及び／又はバーワイヤーの頂点が中心点Ｍｐｓ及び／又はＭｐｂに位置する場合、頂点は、前述した表面部の上にあると考えられる。しかしそのような場合、当然、問題となる表面部の平均半径は、直前の上記２つのパラグラフで議論したように、スクリーンワイヤー又はバーワイヤーに要求される非対称性を定義する。
【００４５】
本発明の更なる重要な特徴は図５で論じられており、バーワイヤー３２、２つのスクリーンワイヤー３０、及び矢印Ｆによってローターの回転方向が示されている。パルプフレークを分解するという観点で重要な特徴は、バーワイヤー３２の鋭利な先端４２ｅである。先端４２ｅは、バーワイヤーの上部表面４２と側面４２ｓとの間に位置している。側面４２ｓは、上部表面の脇に位置付けられ、使用の際はパルプ懸濁液の流れに面するワイヤー上部にある面である。先端４２ｅは完全に鋭利でもよいが、製造上の理由で、実際には通常１０分の１ミリメートルから数１０分の１ミリメートルのオーダーの小さな半径ｒ（又は傾斜を径方向に延ばしたもの）を必ず有する。しかし、先端４２ｅに要求される鋭利さを定義するために、半径寸法は、径方向高さｈ１、つまりスクリーンワイヤー３０の頂点４０ｐとバーワイヤー３２の頂点４２ｐとの間の径方向距離と比較される。先端４２ｅの鋭利さは、最大で径方向高さｈ１の２分の１、好ましくは最大で径方向高さの４分の１である半径ｒとして定義される。これに加え、バーワイヤー３２の適切な動作には、バーワイヤー３２の上部表面４２の後続部４２ｔが、先行部４２ｌから傾いていることが必要である。従って、先端４２ｅにおけるファイバーフレークの効率的な分解を保証するには、先端角γ、つまり上部表面４２の先行部４２ｌとバーワイヤー３２の側面４２ｓとの間の角度が、４５〜９０度であることが好ましいが、そうでなければならないということではない。
【００４６】
同様の手法が、対称な断面を有するワイヤーに適用されることを明らかにするために、図６及び図７を描いた。図６は、濾過に使用され、対称なスクリーンワイヤーとその間に対称なバーワイヤーとを有する型の、従来技術のスクリーンシリンダーの断面を模式的に示す。スクリーンワイヤーとバーワイヤーとの両方が、それらの中心線平面、つまり（鉛直線で示される）対称面が径方向となるように支持構造物に固定されているため、スクリーニング対象のパルプに面するスクリーン表面が、スクリーンワイヤーの高さから持ち上げられているバーワイヤーを除いて平坦、つまり非凹凸状となっている。しかし、ここではバーワイヤーの上部表面が傾斜していないため、バーワイヤーの上部表面が、殆どの流れをバーワイヤー直後の１つ目のスクリーニングスロットを通過させるように導き、更にバーワイヤーの下流にある１つ目のスクリーンワイヤーに強い摩耗作用と加える強力な乱流場を生成する。
【００４７】
図７では、本発明の第２の好適な実施例に係るスクリーンシリンダーの断面が模式的に示されている。ここでも、スクリーンワイヤー１３０及びバーワイヤー１３２が対称な断面を有するが、軸線、即ち（傾斜した線で示される）対称面が径方向を向いていない、つまりワイヤー１３０及び１３２が傾いた位置で支持構造物３４に設置されているため、スクリーン表面は凹凸部を有する。ここではスクリーンワイヤー１３０が右に傾き、バーワイヤー１３２が左に、つまりスクリーンワイヤーに対して反対、即ち逆方向に傾いているため、急な上向きの段差が流れ方向Ｆに作られている。この実施例でも、スクリーンワイヤー１３０の上部は、円周中心点Ｍｐｓ、第１又は先行表面部１４０ｌ、及び第２又は後続表面部１４０ｔを有する。同様に、バーワイヤー１３２の上部は、円周中心点Ｍｐｂ、第１又は先行表面部１４２ｌ、及び第２又は後続表面部１４２ｔを有する。従って、本発明によれば、スクリーンワイヤー１３０の頂点は、後続又は第２表面部１４０ｔに位置し、バーワイヤー１３２の頂点が、第１又は先行表面部１４２ｌの場所にある。
【００４８】
図８に、スクリーンワイヤー又はバーワイヤーの断面を、それらの中心線平面と共に幾つか示す。左側３つのワイヤーは、ワイヤーの中心線平面に関して対称ではないが、最も右側のワイヤーは対称である（使用の際には傾ける必要がある）。図示されているバーワイヤーの変化例全てに共通する特徴が幾つか存在する。第１に、バーワイヤーの上部表面の第２又は後続表面部、つまりワイヤーの中心線平面を表す鉛直線から見て左側の表面部は、上部表面の第１又は先行表面部から、水平線によって表される支持構造物に向けて傾いている。斜面の角度、つまり第２又は後続面と周方向との間の径方向平面内の角度は、好ましくは１５から４５度のオーダー、より好ましくは１５〜３５度であるが、そうでなければならないということではない。第２に、バーワイヤーの上部表面の頂点は、バーワイヤーの第１又は先行表面部にある。第３に、バーワイヤーの上部表面の第１又は先行表面部と側面との間の先端は、製造上の理由から丸みはある（又は面取りされている）が、鋭利である。しかし第４に、頂点は、最も左のバーワイヤーによって示されるように、側面から離れた場所にあってもよく、又は上部表面の第１又は先行表面部が平坦、つまり周方向に位置している、即ちバーワイヤーの中心線平面に対して垂直な方向に位置していてもよい。後者の選択肢のほうが、摩耗できるバーワイヤーの材料が多い、つまりバーワイヤー及びスクリーンシリンダー全体の寿命を増加させるので、ある意味好ましい。従って、非対称なワイヤー断面は、開示されているもの、開示されていないもの全てを、傾いた構成、及び傾いていない（中心線平面が径方向を向いた）構成の両方で本発明に使用することができ、中心線平面に関して対称な断面を有するワイヤーは全て、傾いた位置に並べることによって本発明の要件を満たすことが可能であることは明らかである。また、スクリーンシリンダーのスクリーンワイヤー及びバーワイヤーの断面は同様であってもよいが、異なる断面を使用することも可能である。
【００４９】
図４、図５、及び図７に関連して上で論じたように、この典型的な例では、バーワイヤー３２／１３２の凹凸部の非対称性は、より一般的なスクリーンワイヤー３０／１３０と反対、即ち逆方向を向いている。つまり上部表面４２／１４２の先行又は第１表面部４２ｌ／１４２ｌの、アウトフロースクリーンシリンダー内のスクリーンシリンダー軸線からの径方向平均距離が、上部表面４２／１４２の後続又は第２表面部４２ｔ／１４２ｔよりも短い。インフローシリンダーにおいて、上部表面４２／１４２の先行又は第１表面部４２ｌ／１４２ｌの、スクリーンシリンダー軸線からの径方向平均距離が、上部表面４２／１４２の後続又は第２表面部４２ｔ／１４２ｔよりも大きい。
【００５０】
従って、上部表面４２／１４２の頂点４２ｐ、つまり上部表面４２／１４２の最も高い部分又は点は、上部表面４２／１４２の先行表面部４２ｌ／１４２ｌにある。一般的な言葉に言い換えると、バーワイヤー３２／１３２は、より一般的なスクリーンワイヤー３０／１３０とは逆の向きを有する。上記「逆の向き」とは、スクリーンワイヤーの上部、つまり支持構造物から離間する方向を向く面が、図４，図５，及び図７に示す特定のワイヤー形状に対応するスクリーン表面に沿ったパルプ懸濁液の衝突する流れに略面する傾斜を有し、一方、バーワイヤーの、支持構造物から離間する方向を向く上部表面が、スクリーン表面に沿ったパルプ懸濁液の衝突する流れから離間する平均傾斜を有する、ということを意味する。言い換えると、スクリーンワイヤーの平均傾斜角度αが、スクリーン表面に沿ったパルプ流の方向に開き、バーワイヤーの平均傾斜角度βが、パルプ流とは反対の方向に開いている。つまりスクリーンワイヤー及びバーワイヤーの平均傾斜角度α及びβが、図４、図５、図７に示す特定のワイヤー形状において反対方向に開いている。
【００５１】
図４に示される特定のワイヤー形状において、バーワイヤー３２の上部表面４２の先行部４２ｌは、（丸み又は面取部を考慮に入れない場合）上部４２の側面４２ｓに、好ましくは４５〜９０度で、好ましくは６０〜８５度の角度γで連結するが、そうでなければならいということではない。側面４２ｓは、好ましくは流れＦによって表される周方向と７０〜１１０度の角度をなすか、又はシリンダー軸線によって決まる、バーワイヤー３２の径方向平面に対して±２０度の角度をなす。
【００５２】
バーワイヤー３２の上部４２のこの構成によって、Ｆ方向のパルプ懸濁液の流れが側面４２ｓと当たり、どのスクリーンワイヤー３０よりも激しい機械的作用を生成する。バーワイヤー３２は、その側面４２ｓ、先端４２ｅ及び先行表面部４２ｌにより、大型乱流、せん断力及び粒子インパクトを発生させ、従ってより一般的なスクリーンワイヤーの凹凸部の機能に、独特かつ補足的な機能を付与する。
【００５３】
図９〜１２は、本発明の他の好適な実施例におけるスクリーンシリンダーの設計を模式的に示し、幾つかの連続して並んだバーワイヤー３２を備えるバーワイヤー部が、スクリーンワイヤー部のより一般的なスクリーンワイヤー３０の間にある。少なくとも１つの、しかし多くの場合複数のバーワイヤー３２を備えるバーワイヤー部は、スクリーンシリンダーの円周内に等間隔に配置されていることが好ましいが、そうでなければならないということではない。バーワイヤーが円周に占める割合は、１〜２０％の範囲内であり、典型的には５〜１５％である。複数のバーワイヤーを連続して並べる意図は、次のように配置するためであってよい。ａ）例えば互いに同じ高さに並べられた３つのバーワイヤー３２によって、より複雑な作用を可能にする鋸歯状配列（図９）。ｂ）一連のバーワイヤー３２の間に、より緩やかな下流向きの傾斜を設けること（図１０）。ｃ）バーワイヤー３２の群の上流側に、より高い上向きの段差を設けること（図１１）。ここで、３つ目（右側の）バーワイヤーを、一連のバーワイヤーの中でも幾分高く配置して、スクリーンワイヤーと先行する（右側の）バーワイヤーとの間に、更に高い段差を設けてもよい。ｄ）バーワイヤー部における中央のバーワイヤーが、スクリーンワイヤー３０に対して反転していない配置（図１２）。
【００５４】
バーワイヤーの寸法設定、特にスクリーンワイヤーの頂点に対する、バーワイヤーの頂点の径方向高さｈ１（図５）の寸法設定に関して、高さｈ１は１〜８ｍｍであり、好ましくは１〜６ｍｍであり、より好ましくは１〜４ｍｍである。図４とそれに関連する説明を参照すると、上記高さｈ１は、半径ＲｐｂとＲｐｓの差、つまり（インフロースクリーンの場合）Ｒｐｂ−Ｒｐｓ又は（アウトフロースクリーンの場合）Ｒｐｓ−Ｒｐｂとして計算することができる。
【００５５】
隣接する複数のバーワイヤーの使用は、バーワイヤーが大きくて硬い異物の衝撃に晒されることを考慮し、より堅牢な支持構造物を作る必要性からも生じる。単一のバーワイヤーではなく複数のバーワイヤーを使用すると、ワイヤー及びワイヤー形状の既存の品揃えを使用しようと努める設計者にとって、自由度が増加する。バーワイヤー円周部に使用されるバーワイヤーが１つか複数かに関わらず、スクリーンワイヤー上部及びバーワイヤー上部の過半数は両方とも略非対称であり、特にバーワイヤー部における少なくとも１つのバーワイヤー上部は、スクリーンワイヤー上部とは逆の向きを有する。或いは、スクリーンワイヤー及びバーワイヤーは、少なくとも１つのバーワイヤー表面が、スクリーンワイヤー表面とは逆の向きを有するという同じ結果となるように、傾いていてもよい。
【００５６】
バーをもつシリンダーの現時点での設計に関する前述した問題の全てを解決することに加え、提案の発明はまた、スクリーンワイヤーの方向を単に反転させてバーワイヤーを作ることが可能な場合があるため、ワイヤー種の必要な品揃えを最小化する。スクリーンワイヤーよりもバーワイヤーを大きくなるようにすることは、典型的には有利であるが、これは以下の方法又はそれらの組合せで実現することができる。第１に、各種シリンダーに様々な凹凸部深さのスクリーンワイヤーを提供するために、各種ワイヤーの品揃えが維持されている場合、凹凸部の深さが大きい、より大きなワイヤーを、バーワイヤーとして使用するために選択することができる。第２に、ワイヤーの傾きによって異なる凹凸部の深さを実現する場合、バーワイヤーは反転され、傾きの量を減らした状態で設置されることになる。最後に、ワイヤーを支持構造物に取り付ける手段は、バーワイヤーがより高くなるように修正することができる。例えば、バーワイヤーを含むスクリーンワイヤーが支持リングの切欠部に設置される場合、スクリーンワイヤーのための切欠部よりも支持リングの切欠端に近い場所に、バーワイヤーのための切欠部を形成することになる。
【００５７】
摩耗を最小化し、寿命を延ばすために、硬質クロムメッキ及び代替の耐摩耗表面処理が従来からシリンダーに適用されている。加えて、バーは、特にバーが大きく摩耗する環境下のワイヤーに対して一般的に使用される３１６Ｌステンレス鋼材よりも、硬く且つ耐摩耗性を有する材料、例えばＳｔｅｌｌｉｔｅ（登録商標）から作られていることもある。
【００５８】
上記の説明から分かるように、少なくとも従来技術のスクリーンシリンダーがもつ幾つかの欠点を取り去った新たなスクリーンシリンダーを開発した。本明細書では、現時点で好適な実施例と考えられているものに関連した例を用いて本発明を説明したが、本発明は開示の実施例に限定されず、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内における特徴や他の適用例を様々な方法で組合せた及び／又は変更したものを含めることを意図すると理解されるべきである。
【図１】
2017538870.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017538870.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月10日(2016.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造物（３４）、複数のワイヤー部、及び軸線を備えるスクリーンシリンダーであって、
・前記ワイヤー部が、少なくとも複数のスクリーンワイヤー部と複数のバーワイヤー部とを含み、
・各スクリーンワイヤー部が、少なくとも１つのスクリーンワイヤー（３０，１３０）を備え、
・各バーワイヤー部が、少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）を備え、
・前記支持構造物（３４）が、径方向内側の円周と径方向外側の円周とを有し、
・前記支持構造物（３４）には、前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）と前記バーワイヤー（３２，１３２）とを、前記外側円周及び前記内側円周のうちの一方において固定するための手段（３６）が設けられ、
・前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）及び前記バーワイヤー（３２，１３２）が、互いに平行となるように、軸線方向に狭い間隔で、前記固定手段（３６）によって前記支持構造物（３４）に固定され、
・前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）及び前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記支持構造物（３４）から離間する方向を向くスクリーニング面を形成し、
・前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）と前記バーワイヤー（３２，１３２）との間の前記狭い間隔が、パルプ又は繊維懸濁液の受け入れ部分がその間を流れるようにするスクリーニング開口部を形成し、
・前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）が、前記支持構造物（３４）から離間する方向を向く上部表面（４０）を有し、前記上部表面（４０）が、第１表面部（４０ｌ）と第２表面部（４０ｔ，１４０ｔ）とから形成され、
・前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記上部表面（４０）が、前記第２表面部（４０ｔ，１４０ｔ）における頂点（４０ｐ）と、前記シリンダー軸線を基準にして半径Ｒｐｓのピーク円周とを有し、
・少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）が、前記支持構造物（３４）から離間する方向を向く上部表面（４２）を有し、前記上部表面（４２）が、第１表面部（４２ｌ，１４２ｌ）と第２表面部（４２ｔ，１４２ｔ）とから形成され、
・前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）が、頂点と、前記シリンダー軸線を基準にして半径Ｒｐｂのピーク円周とを有し、
・前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記ピーク円周が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記上部表面（４０，１４０）の前記ピーク円周から、前記支持構造物（３４）から離間する方向に、距離ｈ１だけ延びている、スクリーンシリンダーにおいて、
・前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記第１表面部（４２ｌ，１４２ｌ）に位置し、前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記上部表面（４０，１４０）が、平均傾斜角度αを有しており、前記バーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）が、平均傾斜角度βを有しており、前記平均傾斜角度α及び前記平均傾斜角度βが、反対方向に開いており、
前記バーワイヤー（４０，１４０）が、前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点の脇にあり、使用の際にパルプ懸濁液の流れに面する側面（４２ｓ）と、前記側面（４２ｓ）及び前記上部表面（４２，１４２）の間の先端（４２ｅ）とを有しており、
前記先端（４２ｅ）が半径を有し、前記半径が最大で前記距離ｈ１の２分の１であることを特徴とする
スクリーンシリンダー。
【請求項２】
・インフローシリンダーの場合は、
ｉ．前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点が、前記シリンダー軸線を基準にして、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）の半径よりも大きな半径を有し、
・アウトフローシリンダーの場合は、
ｉ．前記少なくとも１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記頂点が、前記シリンダー軸線を基準にして、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）の半径よりも小さな半径を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項３】
前記先端（４２ｅ）が半径を有し、前記半径が最大で前記距離ｈ１の４分の１であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項４】
前記バーワイヤー（３２，１３２）の前記上部表面（４２，１４２）の前記第２又は後続表面部（４２ｔ，１４２ｔ）が、前記上部表面（４２，１４２）の前記第１又は先行表面部（５２ｌ，１４２ｌ）から、前記支持構造物（３４）に向かって傾いていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項５】
前記バーワイヤー部が、前記スクリーンワイヤー部の間に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項６】
前記バーワイヤー部において、互いに隣り合う２つ以上のバーワイヤー（３２，１３２）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項７】
前記バーワイヤー部が、前記スクリーンシリンダー円周の１〜２０％を覆うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項８】
各バーワイヤー部の各バーワイヤー（３２，１３２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）から等しい高さを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項９】
少なくとも１つのバーワイヤー部の１つのバーワイヤー（３２，１３２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記頂点（４０ｐ）からの、別のバーワイヤーと異なる高さを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１０】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）と等しい形の断面を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１１】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、傾いているか、又は前記支持構造物（３４）において、前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）よりも高い位置に設置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１２】
前記支持構造物が、一連の支持リング（３４）及びフレームシリンダーのうちの一方であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１３】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記スクリーンワイヤー（３０，１３０）よりも背の高い断面を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１４】
前記バーワイヤー（３２，１３２）が、前記支持構造物（３４）内の、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）が設置される切欠部（３６）よりも小さい径方向深さを有する切欠部（３６）に配置されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１５】
各バーワイヤー（３２，１３２）の前記頂点（４２ｐ）が、前記少なくとも過半数のスクリーンワイヤー（３０，１３０）の前記ピーク円周から、前記支持構造物（３４）から離間する径方向に、１〜８ｍｍ延びていることを特徴とする請求項１〜１４に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１６】
前記スクリーンワイヤー及び前記バーワイヤーのうちの少なくとも一方に、耐摩耗コーティングが施されていることを特徴とする請求項１〜１５に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１７】
前記バーワイヤーに、前記スクリーンワイヤーよりも耐摩耗性の高いコーティングが施されていることを特徴とする請求項１６に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１８】
前記スクリーンワイヤー及び前記バーワイヤーのうちの少なくとも一方が、耐摩耗性を有する材料から作られていることを特徴とする請求項１〜１７に記載のスクリーンシリンダー。
【請求項１９】
前記バーワイヤーのうちの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのスクリーンワイヤーよりも耐摩耗性の高い材料から作られていることを特徴とする請求項１８に記載のスクリーンシリンダー。
【国際調査報告】
2017538870.tif 000015
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