(57)【要約】本発明の目的は、抄紙機のウェットエンドにおいて脱水量を測定する装置及び方法を提供することにある。本発明の要点は、測定システム（２６）が、機械設置面（１１）に配置されると共に測定容器（２７）に取り付けられた略水平な導入管（１０）を備え、空気（２２）の分離が導入管（１０）に形成された拡管部（１５）と拡管部（１５）に接続された排出管（１６）で行われることにある。堰板は測定システム（２６）の測定容器（２７）内に設置され、堰板は排水量を測定するための量水堰（８）として機能し、一方の側に設置された差圧伝送器（２０）が、水（７）の量を測定するための量水堰（８）によって上がった水面の高さを測定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心力又は送風によってロール（６）から除去された水（７）がトラフ（３）又は相当する容器に集められ、重力により導入管（１０）に沿って導かれるように構成された、抄紙機におけるウェットエンドの複数の異なる箇所で脱水量を測定する装置であって、
測定システム（２６）として機能する装置は、
機械設置面（１１）に配置され、測定容器（２７）に設けられた脱気室（１７）の入口の底部に取り付けられた略水平な前記導入管（１０）と、
第１の部分が、前記導入管（１０）に形成された拡管部（１５）と、前記拡管部（１５）に接続され前記水（７）から分離された空気（２２）を前記拡管部（１５）から離れる方に向かわせる排出管（１６）とを備え、
前記空気（２２）の分離を行う第２の部分が、前記測定容器（２７）に設けられた脱気室（１７）を備え、前記脱気室（１７）の壁の１つは底部で開口して水封部（２１）として機能し、前記水（７）中の前記空気（２２）の残部が分離されて前記脱気室（１７）の表面に向かい、底部で開口して前記水封部（２１）として機能する壁から壁の他方の側へ前記水（７）が導かれるように構成された、前記水（７）中の前記空気（２２）の２部分離構造と、を備え、
排水流量を測定するための量水堰（８）として機能する堰板を、前記水封部（２１）とは反対側に設置するように前記測定容器（２７）内に測定室（１８）を形成し、一方の側に設置された差圧伝送器（２０）が前記水（７）の量を測定するための前記量水堰（８）により上がった水面の高さを測定することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記拡管部（１５）が、偏心径違い管継手（１４）と共に前記導入管（１０）に形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記排出管（１６）は、前記測定容器（２７）に設けられた前記脱気室（１７）の入口より前で前記拡管部（１５）に接続される、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記測定容器（２７）に設けられた前記脱気室（１７）の前記底部に入る前記導入管（１０）の入口の開口部（２３）の断面は、水平に回転させた略Ｄ字形状であり、前記開口部（２３）の底面（２５）から前記開口部（２３）の水平な上部（２４）の内面の距離が、前記導入管（１０）の内面の断面における距離と同一とされる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記水平に回転させたＤ字形状の導入開口部（２３）の断面の寸法は、径違い管継手（１４）の前の前記導入管（１０）の垂直断面の寸法と同じである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記量水堰（８）として機能する前記堰板は、略Ａ字形状（９）である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記差圧伝送器（２０）は、メンブレンの中心線が前記量水堰（８）の底面と同じ高さに位置するように配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記測定室（１８）が設置される空間に応じて、前記測定容器（２７）から延びる排出管（１９）が下方又は水平方向に配置されるように、装置全体が前記機械設置面（１１）に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
１つの装置内に、前記導入管（１０）と前記排出管（１９）の両方が、必要に応じて複数個、最も好ましくは２〜４個設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置に必要な収水容量は、前記導入管（１０）と、空気分離のために前記導入管（１０）に形成され径違い管継手（１４）で拡径される前記拡管部（１５）と、上端で開口する前記排出管（１６）と、前記導入管（１０）の端部に取り付けられた前記測定容器（２７）を互いに接続するように形成することにより達成され、前記測定容器（２７）は、前記脱気室（１７）と前記測定室（１８）とを備え、複数の容器を互いに一体に結合することにより、制御され空気を含まない水（７）を前記量水堰（８）まで流し、前記差圧伝送器（２０）による測定を可能にし、前記差圧伝送器（２０）は、脱水（７）の測定のための前記量水堰（８）を設けることによって上がった水面の高さを測定する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
遠心力又は送風によってロール（６）から除去された水（７）がトラフ（３）又は相当する水受け容器に集められ、重力により導入管（１０）に沿って導かれるように構成された抄紙機におけるウェットエンドの複数の異なる箇所で脱水量を測定する方法であって、
測定システム（２６）により行われる前記方法は、
前記除去された水（７）の測定はすべて機械設置面（１１）で行なわれ、
前記トラフ（３）から、測定容器（２７）に設けられた脱気室（１７）の入口の底部に取り付けられた略水平な前記導入管（１０）に沿って前記水（７）を誘導し、
前記水（７）の空気（２２）の脱気を２つの部分で行うことを含み、
第１の部分において、前記水（７）が前記導入管（１０）へと誘導され、前記導入管（１０）に形成された拡管部（１５）へと進み、前記拡管部（１５）で前記空気（２２）が前記水（７）から前記拡管部（１５）の上部へと分離され、前記分離された空気（２２）は、前記拡管部（１５）から前記拡管部（１５）に接続された排出管（１６）に沿って誘導排出され、
前記空気（２２）の分離を行う第２の部分において、前記水（７）が、前記測定容器（２７）に設けられた前記脱気室（１７）に導かれ、前記脱気室（１７）では、壁の1つが底部で開口して水封部（２１）として機能し、前記水（７）中の前記空気（２２）の残部が分離されて前記脱気室（１７）の表面に向かい、底部の開口が前記水封部（２１）として機能する壁から前記壁の反対側へと前記水（７）が導かれ、
測定は、前記測定容器（２７）に設けられた測定室（１８）で行われ、堰板が前記水封部（２１）とは反対側に設置され、排水量を測定するための量水堰（８）として機能し、差圧伝送器（２０）が堰板の一方の側に設置され、前記伝送器（２０）は前記水（７）の量を測定するための前記量水堰（８）を設けることによって上がった水面の高さを測定することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記空気（２２）を分離するために、前記拡管部（１５）が、偏心径違い管継手（１４）と共に前記導入管（１０）に形成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記分離された空気（２２）を除去するために、前記排出管（１６）が、前記測定容器（２７）に設けられた前記脱気室（１７）の入口より前で前記拡管部（１５）に接続される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記測定容器（２７）に設けられた前記脱気室（１７）の前記底部に入る前記導入管（１０）の入口の開口部（２３）の断面は、水平に回転させた略Ｄ字形状であり、脱気の効率を高めるために、前記開口部（２３）の底面（２５）から前記開口部（２３）の水平な上部（２４）の内面の距離が、前記導入管（１０）の内面の断面における距離と同一とされる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記水（７）を測定するための前記量水堰（８）として機能する前記堰板が、略Ａ字形状（９）である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記水（７）を測定するために、前記差圧伝送器（２０）は、メンブレンの中心線が前記量水堰（８）の底面と同じ高さに位置するように配置される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定システム（２６）に必要な収水容量は、前記導入管（１０）と、空気分離のために前記導入管（１０）に形成され径違い管継手（１４）で拡径される前記拡管部（１５）と、上端で開口する前記排出管（１６）と、前記導入管（１０）の端部に取り付けられた前記測定容器（２７）を互いに接続するように構成することにより達成され、前記測定容器（２７）は、前記脱気室（１７）と前記測定室（１８）とを備え、複数の容器を互いに一体に結合することにより、制御され空気を含まない水（７）を前記量水堰（８）まで流し、差圧伝送器（２０）による測定を可能にし、前記伝送器は、脱水（７）の測定のための前記量水堰（８）を設けることによって上がった水面の高さを測定する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、請求項１の前提部分で定義される装置であって、ウェットエンドの異なる箇所で抄紙機の脱水量を測定する装置を提供することである。本発明では、遠心力又は送風によって装置のロール６から除去された水７は、最も好ましくはトラフ３又はトラフに相当する水受け容器に集められ、重力により導入管１０に沿って抄紙機のウェットエンドで脱水量を測定する測定システムまで導かれる。また、本発明は、請求項１１に記載の方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
紙、化学パルプ、板紙を製造する際に、繊維／水混合物、即ち、ウェブから水を除去する様々な技術が機械のウェットエンドで使用されることは、当分野で一般的に知られている。水は、遠心力、負圧及び／又は湿式プレスによってウェブから分離される。本明細書で使用される「巻き取り紙」及び「抄紙機」という用語は、前述のあらゆる製品及び製造機器を指す。生産効率を最適化するためには、機械の異なる複数の部分でウェブから分離された水を測定することが重要である。また、機械の最適化やファブリックの開発のためには、プレスパートで使用されるファブリックから除去された水を測定することにも価値がある。
【０００３】
＜ウェブの脱水＞
米国特許第６０５３０３９号明細書に開示される従来技術では、図１に示す脱水原理を１つの典型的な解決手段として用いており、水７は、遠心力又は送風によって回転ロール１の表面から除去される。このような場合、水は、負圧又は機械プレスにより、巻き取り紙４及び／又はプレスファブリック２からロールに形成された穴又は溝へと圧搾される。このようにして除去された水はトラフに集められ、重力によりパイプ５内を通って機械設置面（machine level）６よりも下の地階に通常に配置される容器に導かれ、そこからポンプで処理過程へと戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６０５３０３９号明細書
【特許文献２】米国特許第５８７５６７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
＜脱水量の測定＞
現在、上記の排水技術で除去された水の流量測定には、磁気流量計が用いられている。しかし、抄紙機の排水は大量の空気を含むという問題がある。空気を含むことにより流速が増加するので、空気を含む液体を扱う場合には、液体の流速を測定する全て装置でみられるように、磁気流量計からの結果も不正確なものとなってしまう。このため、もう１つの技術、即ち、空気を含む液体の測定ではより優れている堰流量測定が用いられる。従来の堰流量測定では、Ｖ字開口部を備える堰を用い、堰を設けることによって上がった水面の高さを圧力伝送器又は表面高さ計測装置で測定する。堰の原理を用いた全ての測定においては、堰の前の流速を制御することが重要である。Ｖ字開口部の場合の測定では、比較的長く直線状のパイプを測定点前に設置する必要がある。抄紙機のＶ字堰では、所要空間の問題と、流水中の固形物が堰の鋭角の底に溜まり易いという問題がある。
【０００６】
米国特許第５８７５６７５号明細書及び米国特許第６０５３０３９号明細書では、流量に応じて交換可能であり、Ａ字形状９の堰開口部を有する図２に示す堰板８を別の解決手段として用いている。このタイプの解決手段では、堰の底部が広いため固形物を通過させることができる。また、Ｖ字堰よりも堰の高さがはるかに高く、上端が高い位置にあるため、表面高さの測定が容易となる。前述の明細書では、水が上から測定容器内に落ちる堰式測定を記載している。米国特許第５８７５６７５号明細書では、異なる方向からの複数の流れを合流させるように導くことによって堰開口部での流速を制御しており、この場合の流速はゼロとなっている。また米国特許第６０５３０３９号明細書によれば、測定用堰の下方の開口部、即ち、水封部を介して水を導くことにより制御している。
【０００７】
＜従来技術の欠点と課題＞
上記の測定原理は、現在製紙業界で広く用いられているが、いくつかの本質的な問題がある。まず、測定のために水を上から下に導くには、高さ方向に大きなスペースが必要となる。従来技術では、トラフの流量測定において、メーターを地階に設置しなければならないことが多い。配管コストが増加するということもあるが、システムの観点から最も弊害となるのは、下方に落下する水の流速が速く、測定結果が不正確となってしまうという問題である。高速流であることの他にも、下方への落下に伴って水の空気含有量が高くなることによっても測定結果が不正確となってしまう。また、落下する水によって生じる不快な騒音も問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による解決手段は、特許請求の範囲に開示されている内容を特徴とする。
【０００９】
抄紙機における排水を測定する新規なシステムを以下に開示する。このシステムは、当分野において既知の上記の問題を解決する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、抄紙機のウェットエンドで脱水量を測定する方法を大気圧下の脱水位置と負圧下の脱水位置との両方でより効率的に行うことができる新規のタイプの装置により、課題を解決している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
以下、添付の図面を参照し、本発明を更に詳細に説明する。
【図１】図１は、当分野で既知の手段による解決手段を示す。
【図２】図２は、典型的な量水堰のＡ字形状の堰開口部を示す。
【図３】図３は、本発明による解決手段の好適な実施形態を示す。
【図４】図４は、測定容器に入る導入開口部の断面図を示す。
【図５】図５は、本発明による解決手段における、上から見た測定容器の導入管及び排出管の流れの方向を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図３は、本発明に係る測定システム２６を構成する装置及び当該装置を用いて脱水量の測定を実施する方法を示す。より正確には、図３は、装置全体と当該装置に含まれる構造部品をその動作と共に示す部分断面側面図である。本発明によれば、排水７は、図１の従来技術のようにトラフから誘導されて測定されるが、機械設置面１１より下にある地階の容器に排水７を導く必要がない。本発明では、抄紙機における排水７用トラフの水量計に関する新規の解決手段を模索しており、この解決手段により従来技術の欠点を解消している。
【実施例】
【００１３】
本発明に係る測定システム２６では、ロール６の表面から除去された水７はトラフ３に集められ、導入管１０に沿って測定システムの測定容器２７の底部に導かれる。空気の除去は、空気２２を水７から分離するために管内部の容積が増大するように導入管１０に形成された拡径部を有し、最も好ましくは、偏心径違い管継手（eccentric pipe reducer）１４を有する測定システム２６で行われる。除去された水７の流れに伴って移動する空気２２は、分離されて拡管部１５の上部に溜まり、上端で開口する排出管１６へと前方に導かれる。空気２２の大部分は排出管１６に沿って排出され、残りの空気２２は脱気室１７内で流れに伴って分離される。除去された水７は、脱気室１７から水封部２１を介し、最も好ましくは量水堰８として機能する図２に示すＡ字形状９を有する堰板が配置された測定室１８に導入する。
【００１４】
上記によれば、本発明の要点は、導入管１０と、脱気のために導入管１０に形成され、径違い管継手１４で拡径された拡管部１５と、上端で開口する排出管１６と共に、測定室１８と脱気室１７とが互いに一体的につながった容器を構成していることにある。このような構成にすることにより、本発明に係る測定システム２６にとって重要である大きな収水容量が得られ、これにより、量水堰８への流れを、空気を含まず静かで制御されたものとすることができる。
【００１５】
本発明では、圧力伝送器２０が、量水堰８を設けることによって上がった水位の高さを測定する。この解決手段では、例えば、５０ｍｍのメンブレンを備えた伝送器２０が用いられる。伝送器のメンブレンが、例えば、当分野で知られる細い圧力伝達管などのように汚れで詰まらないことが重要である。また、伝送器２０は、メンブレンの中心線が堰８の底面と同じ高さに位置するように配置されている。測定システム２６の計量器として機能する測定容器２７のサイズは流量によって異なるが、例えば、最大流量１０００リットル／分では、高さ×幅×奥行が０．６×０．７×０．５ｍである。
【００１６】
図４は、測定容器２７の脱気室１７への開口部２３の断面形状を示している。断面は、文字Ｄの縦線２４が水平になって上に位置するように９０°回転させた略Ｄ字形状であることが最も好ましい。これにより、拡管部１５で分離された空気２２が脱気室１７内へと向かうことを防いでいる。より正確には、脱気室１７に入る開口部２３のＤ字形状断面は、開口部２３の底面２５から開口部２３の水平な上部２４の内面の距離が、導入管１０の内面の断面におけるものと同一となる寸法とされている。つまり、Ｄ字形状開口部２３と径違い管継手１４前の導入管１０の垂直断面は同じ大きさである。
【００１７】
本発明による解決手段では、除去された水７が、導入管１０に沿って径違い管継手１４で拡径された拡管部１５とＤ字形状開口部２３を通り、脱気室１７の略水平な底部へと導かれるため、高さ方向に省スペース化されている。測定システム２６の測定室１８から延出する排出管１９は、測定室１８が設置される空間に応じて下方又は水平方向に配置される。この特徴により、必要とされる空間の高さを最小限に抑えられると共に、測定システム２６全体を機械設置面１１に設置することが可能となる。
【００１８】
図５は、測定容器２７を上方向から見た場合の導入管１０と、導入管１０に形成された拡管部１５とを、測定システム２６の測定容器２７から延出する排出管１９の流れ方向の複数の選択肢と共に示している。導入管１０の選択肢をＡ〜Ｃで、排出管１９の選択肢をＤ〜Ｇで示すとともに、それらに対する圧力伝送器２０の設置位置も示している。本発明における要点は、設置場所によって必要であれば、導入管１０と排出管１９の両方が必要に応じて複数個、最も好ましくは２〜４個存在してもよい点にある。このようにすることで、とりわけ配管コストを節約することができる。これは、従来技術による解決手段にはない特徴である。
【００１９】
上記によれば、本発明により相当な利点が得られることは明らかである。本発明による解決手段は、従来技術に記載される解決手段よりもかなり小型で製造が安価であり、測定結果もより優れている。
【００２０】
測定システムは、以下の不可欠な要素を備えている。
機械設置面１１に配置され、測定容器２７に設けられた脱気室１７の入口の底部に取り付けられた略水平な導入管１０と、
第１の部分が、導入管１０に形成された拡管部１５と、拡管部１５に接続され水７から分離された空気２２を拡管部１５から離れる方に向かわせる排出管１６とを備え、
空気２２の分離を行う第２の部分が、測定容器２７に設けられた脱気室１７を備え、脱気室１７の壁の１つは底部で開口して水封部２１として機能し、水７中の空気２２の残部が分離されて脱気室１７の表面に向かい、底部で開口して水封部２１として機能する壁から壁の他方の側へ水７が導かれるように構成された、水７中の空気２２の２部分離構造と、を備え、
排水流量を測定するための量水堰８として機能する堰板を、水封部２１とは反対側に設置するように測定容器２７内に測定室１８を形成し、一方の側に設置された差圧伝送器２０が水７の量を測定するための量水堰８により上がった水面の高さを測定する。
【００２１】
本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明に係る測定システム２６のための方法及び装置を構成する以下に示す請求項の範囲内で変更可能であることは当業者には明らかである。
【符号の説明】
【００２２】
１  回転ロール
２  プレスファブリック
３  トラフ
４  巻き取り紙
５  パイプ
６  ロール
７  水
８  量水堰／堰板
９  Ａ字形状
１０  導入管
１１  機械設置面
１４  偏心径違い管継手
１５  拡管部
１６  排出管
１７  脱気室
１８  測定室
１９  排出管
２０  差圧伝送器
２１  水封部
２２  空気
２３  開口部
２４  上部
２５  底面
２６  測定システム
２７  測定容器
【図１】
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【図２】
2020507763.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020507763.tif 000007
【国際調査報告】
2020507763.tif 000008
2020507763.tif 000009
2020507763.tif 000010