(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙用の原料の懸濁液から軽量の汚染物質を分離すると共に、入口部から分離機部を通り、拒絶物および受入れ物が集められる出口部へ導びく中心軸を有するハイドロサイクロン分離機において、前記入口部の改良は、
一端において拡大部分が形成され、かつ、他端において出口が形成され、原料の懸濁液を前記分離機部に送るように、前記出口が前記分離機部に結合された状態で前記中心軸に沿って配置された円錐台形状の制御部分と、
前記拡大部分において前記円錐台形状の制御部分を閉鎖し、かつ、前記拡大部分において半径方向に延びる環状壁を形成するエンドキャップと、
該エンドキャップに設けられた安定機とを備え、
該安定機は前記環状壁から前記中心軸にそって前記円錐台形状の制御部分内に延在し、かつ、前記円錐台形状の制御部分と前記分離機部との結合部で終了し、前記安定機は前記円錐台形状の制御部分と共に、前記拡大部分の環状壁から前記制御部分の出口まで一定の横断面積の環状空間を形成し、
前記入口部は更に、前記入口部内にあって流体を前記環状空間内に接線方向に向けるように前記環状壁において前記環状空間内への接線方向の入口を形成する手段を備え、
前記入口部に入る流体が前記安定機のまわりで前記円錐台形状の制御部分内で回転させられ、軸方向速度に変化を生ぜずに前記分離機部に送られることを特徴としたハイドロサイクロン分離機。
【請求項２】
製紙用の原料の懸濁液から軽量の汚染物質を分離するハイドロサイクロン装置であって、全体を通る中心軸を有し、該中心軸上に設けられた受入れ出口と拒絶出口とを有する出口部において終了する分離機部へ送るように、回転サイクロン流れを吸引された原料に与える入口部を有するハイドロサイクロン装置において、該入口部の改良は、
該入口部が、前記中心軸に沿って円錐台形状をしていて原料を前記分離機部に送るように接続された小さい端を有する制御部分と、該制御部分の大きい端を閉じるエンドキャップとを備え、
該エンドキャップは前記大きい端において半径方向に延びる環状壁を形成し、かつ、前記中心軸に沿って前記制御部分内に延びる安定機を有し、
前記安定機は前記制御部分と共に、前記環状壁から前記小さい端まで一定の横断面積を有する環状空間を形成し、
前記入口部は更に、前記半径方向に延びる環状壁において前記環状空間内に開口する前記入口部内の接線方向の入口を備え、
該接線方向の入口を通って前記装置に入る原料が前記安定機のまわりで前記円錐台形状の制御部分内で回転させられて、軸方向速度に変化を生ぜずに前記入口部から前記分離機部へ原料が送られることを特徴としたハイドロサイクロン装置。
【請求項３】
製紙用の原料の懸濁液から軽量の汚染物質を分離するためのハイドロサイクロン装置であって、清浄機を備え、該清浄機は、全体を通る中心軸を画定し、入口部と、該入口部に続く円筒形部と、円錐形部とを備え、
該円錐形部は受入れ出口において終了し、該受入れ出口と同軸の前記中心軸に沿って設けられた渦巻きファインダチューブを有し、
前記入口部は、前記円筒形部に結合された狭い出口をもつ前記中心軸に沿う円錐台形状の制御部分であって前記円筒形部と同じ直径を有している制御部分と、前記制御部分の大きい端を閉じ且つ前記大きい端において半径方向に延びる環状壁を形成するエンドキャップと、前記環状壁から前記制御部分内まで延び、かつ前記円筒形部と前記入口部との結合箇所で終端を有する安定機とを備え、
該安定機は、前記制御部分と共に、前記環状壁から前記安定機の終端まで一定の横断面積の環状空間を画定し、
前記入口部は更に、前記環状壁の処で、前記安定機と前記制御部分の間の環状空間内に開口する前記入口部内の接線方向の入口を備え、
前記接線方向の入口を通り分離機に入る原料が前記安定機のまわりで前記入口部内で回転させられ、前記入口部から前記円筒形部まで速度の変化を生ぜずに送られることを特徴としたハイドロサイクロン装置。
【請求項４】
前記接線方向の入口には長方形の通路が設けられ、該通路の一方の壁は前記環状壁によって画定される面内にあり、該通路の他方の壁は前記流れ制御部分の内面に関して接していることを特徴とした請求項３記載のハイドロサイクロン装置。
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、ハイドロサイクロン清浄機に関し、さらに詳しく言えば、改良された流れ安定化を備えた改良された入口部を有する貫流式清浄機に関するものである。
［背景技術］
貫流式ハイドロサイクロン清浄機は、製紙業者の原料の清浄化のさいに一定の特別の用途において有用になってきた。貫流清浄機は、清浄化されるべき原料が入口、通常は接線入口に供給されるという点で名付けられている。細長いチューブ式ハイドロサイクロン本体の一端において、受入れ物および拒絶物が逆流を生ぜずに遠隔端からとられる。
貫流清浄機は、通常約１０−１５％の程度の低い液体拒絶率の理由で特に有用である。軽量−重量汚染物質がハイドロサイクロン内で流れの逆転を受ける必要がないので、低濃度原料中のそれら汚染物質を濃縮することができる。貫流清浄機は、固体の低損失によって特徴付けられ、また、最終拒絶容積および固体を減少することができる。さらに、それらは、従来の正転または逆転流清浄機にくらべて低圧降下を有しているので、エネルギを保存する。
逆転清浄機を含むその他の形式のハイドロサイクロン清浄機のみならず貫流清浄機の用途は、Paper & Pulp,１９８５年３月号の“Through-flow Cleaners Offer Good Efficiency With Low Pressure Drop”Bliss著に記載されている。
従来の貫流清浄機は、オハイオ州ミドルタウン、シャートル在住のBlack Clawson社によって製造され、米国特許第４，５６４，４４３号に記載されているＸクロン清浄機である。接線入口は、円筒形本体部の入口端において安定機の中間半径方向外方に定置される。安定機は、接線流が円筒形部の内部に没入し、進行し、本体の円錐形部に向かって動くさいに、接線流に対して安定した測定を可能にする。安定機は、円錐形部に入る前に円筒形本体に増大した流れ面積を与える。この結果、接線流の減速を生じ、原料懸濁液の不安定性と剪断混合とを促進する。
［発明の開示］
本発明は、改良された入口部を有する貫流ハイドロサイクロン清浄機に特に向けられている。入口部において、その流れ制御壁は円筒形ではなくてむしろ円錐台になっている。また、その入口部において、中央安定機部材は、円錐形または円筒形ではなくて、むしろ入口部の円錐台壁からみたとき、接線入口から全軸方向位置において比較的一定の断面積を与える表面を形成される。このようにして、入口面積は流入接線方向回転原料からみたとき、実質的に変化せず、そして、入口部からの流れが、入口速度に近似した速度で細長い分離部に送られ、これにより、流れの安定性を向上させ、流れが加速または減速されるときに起る剪断混合を減少させる。
さらに詳しく言えば、縦軸にそって円錐台入口壁から流れ安定機の外径まで半径方向にまたは直角に測った断面積は、各軸方向の点においてほぼ均等である。好適実施例においては、それはハイドロサイクロンの円筒形部の内側面積にほぼ等しい。この構成は通常の容積増加を排除し、回転速度の必要な低下を生じ、そして、ハイドロサイクロン内の望ましくない混合を固有に増加させる。円錐形から円筒形への入口部は、流入が全体にわたって一定容積となり、ハイドロサイクロン内で空心を観測することによって確認されうる増大された安定性を生じるという状態をつくる。空心の安定性は、流体の回転安定性の直接の結果である。
設計の安定性に寄与する第２の因子は、入口開口横断面積が接線開口を形成し、これが流れがハイドロサイクロン内に入る開口と一致するということである。したがって、入口を通って入る流体の柱が角度方向に加速し、回転をつくり、この回転容積中の流れが入来流の内側または上方を移動せず、螺旋経路にそって移動する。このことは、多くの貫流清浄機またはその他のハイドロダイナミック製紙業者原料清浄装置から相違している。その装置においては、入口の面積が入口領域を完全には満たさず、したがって入口において固有の混合をつくる。
入口部は、閉じた端をもつ本体の円錐形流れ制御部分を有している。入口部の軸方向長さは、中央流れ安定機の高さに等しい。安定機の外面曲率は、ほぼ放物面となり、内側のテーパ付き円錐形壁を与え、ほぼ一定の面積が閉じた端においてほぼ長方形の入口から安定機の表面にそって安定機の先端まで続く。
テーパ付き入口部は、流れ面積内に実質的な変化を生ぜずに、細長いサイクロン分離機の円筒形部と結合することが好ましい。清浄効率における増加は、流れのより大きい安定性の結果をもたらし、安定した渦心として視覚で観測される。安定性は、従来の貫流ハイドロサイクロン清浄機の入口アダプタとくらべてほぼ減少された剪断混合をもった速度安定性の結果をもたらす。
したがって、本発明の目的は、減少された速度変化特性を有する製紙業者原料用貫流ハイドロサイクロン清浄機を提供し、かつ、その清浄機が増大された流れ安定性を増大された流れ分離効率を与えるようにすることにある。
本発明の別の目的は、円錐台部の中央軸に定置された長軸および接線入口における基部をもつ放物面を形成する放物回転面の流れ安定機を有する円錐台入口部を提供し、そこでは原料入口が基部における放物面とハウジングの内壁との間の半径方向空間を満たすようにすることである。
本発明のさらに別の目的は、高安定性、改良された分離特性をもち、低い入口濃度、低い圧力降下で動作するのに特に適した製紙業者原料用ハイドロサイクロン貫流清浄機を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明にもとづく貫流ハイドロサイクロン分離機の一部破断断面図である。
図２は、図１の２−２線からみた分離機の入口端部の拡大横断面図である。
図３は、図１の３−３線からみた原料入口の拡大平面図である。
図４は、入口開口を示すために安定機の一部が破断された状態の入口部の拡大部分断面図である。
［発明を実施するための最良の形態］
貫流ハイドロサイクロン製紙業者の清浄機または分離機が図１において総体的に１０で示されている。清浄機１０の作業要素が示されてはいるが、清浄機は前述した米国特許第４，５６４，４４３号に記載された種類の外部ハウジング内に、必要に応じて、定置されてもよいことは理解されるであろう。
貫流清浄機は、入口部１２、中間円筒形部１４、テーパ付きまたは円錐形部１５、出口端１６を有するものとして考えられてもよい。円筒形部１４および円錐形部１５は一体となって細長いサイクロン分離部を形成する。清浄機１０のいくつかの部分は、適当なプラスチック材料の連続鋳造として形成され、したがって一体につくられてもよい。
円錐形入口部１２は、拡大部分１７を閉じるためのエンド・キャップ２０を受けるようにねじを切られた拡大環状部分１７を有している。
細長いテーパ付き部１５の小出口端１６は、円筒形チャンバ２４ａを画定するいくぶん拡大された円筒形端２４で終了している。着脱自在の閉鎖プラグ２５は円筒形端２４およびチャンバ２４ａ内に定置され、Ｏリングによってチャンバ２４ａの壁に密封される。プラグ２５は、環状ねじ付きプラグ・リテーナ２８によって保持される。リテーナ２８は、拡大端２４の外面に形成された外ねじに受けられ、また、プラグ２５に係合しかつそれをチャンバ２４ａ内の所定の場所に保持する内側に折れ曲がったフランジ２８ａを有している。
プラグ２５は、渦巻ファインダ・チューブ３０が適当に定置されている軸方向開口を有している。内端３２は円錐形部１５の内部にいくぶん延びている。環状受入れ通路３３は、チューブ３０の外径と円錐形部１５の壁との間に画定され、チャンバ２４ａに通じる。プラグ２５上の内側Ｏリング・シールは、渦巻ファインダ・チューブ３０の外面に流体密封シールを施す。
入口部１２は原料入口４０を有し、その詳細については以下に述べられるが、チャンバ２４ａは受入れ出口４２を設けられている。出口４２は、通路３３とプラグ２５との間に配置される。入口４０および出口４２は、ハイドロサイクロンの各部分を画定するハウジングの一体部品として形成される。拒絶出口は、チューブ３０によって形成され、そこを通して分離された空気および軽量汚染物質が除去される。米国特許第４，５６４，４４３号に記載されているように、チューブ３０は、環状出口３３を閉塞する繊維を清浄化しかつ除去する目的で、環状出口３３を通して引き抜かれてもよい。
図２−４の断面図を参照すれば、入口部１２は、ほぼ円錐台の形状をし、かつ、内面５０をもつ制御部分を画定する。清浄機の入口端を閉じるエンド・キャップ２０は入口部１２の内部まで延び、かつ、円錐形部１２の軸方向長さに等しい高さを有する一体の対称突起に形成される。安定機５５は、好ましくは断面が放物線の形状がよいが、しかし、ある場合には、断面が長円の形状を有する安定機によっても満足すべき結果が得られると考えられる。
安定機５５は、原料入口４０と関連して動作する。原料入口４０は、図３に示すように、最終入口通路５８が内部を横切るときに、断面がほぼ長方形である通路５８に丸い開口からテーパを付けている。通路５８は、入口部の内壁にそって接線状に延び、かつ、図３に示すように軸からづれている。通路５８は、安定機５５の基部と、壁６１（図４）におけるキャップ２０との間で環状空間６０（図２）の半径方向幅を満たす幅を有している。このようにして、入口通路５８の後壁６５は、キャップ２０の面によって形成された後壁６１と境界を接し、他方前壁６６は流れ安定機５５の外面に対する接線上にある。
通路５８の入口面積は、安定機５５の外面および円錐台入口部１２の半径方向反対側内面を取り囲む空間内の流れ面積に一致され、また、この入来流の内側または上方に走行する流れはない。その流れは、回転をつくるだけで、円錐台入口部１２の軸方向に動く。
安定機５５によって画定される外面の曲率と共に、円錐形流れ制御部分の傾斜は、入口１２の全軸方向長さにわたって、円筒形部１４に通じる円錐形部にそって任意の軸方向位置において半径方向に測定された均一の一定流れ面積を与える。円錐台入口部１２と円筒形部１４との結合面において、各開いた面積は同じである。したがって、入口４０からの原料懸濁液の流れは、通路５８に入った後に、入口部１２および円筒形部１４の長さにわたって軸方向速度を均一に留める。
比較的長いテーパの付いた部分１５の減少テーパは、回転速度を緩慢に加速し、重い繊維にかかる遠心力を増加し、拒絶ファインダ・チューブ３０の内部に入るように渦巻円錐領域内の軽量−重量汚染物質を分離する。したがって、分離が相殺力のない角加速度をもって入口通路５８において直ちに生じ始め、そして、従来の貫流原料準備清浄機の特性として面積の突然の増加によって流れが生じる。
【図１】
0004358302.tif 000002
【図２】
0004358302.tif 000003
【図３】
0004358302.tif 000004
【図４】
0004358302.tif 000005