JP4108329B2 - パルプ又は繊維プロセスシステムにおいて蒸解槽に帯するトップセパレーター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルプ又は繊維プロセスシステムにおいて蒸解槽に付帯するトップセパレーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トップセパレーターは、連続蒸解罐において、（通常高圧フィーダーからの）スラリー中のセルロース性繊維材料をスラリー中の液体の一部と分離し、分離後の液体を上流装置（例えば高圧フィーダー）へ戻すために慣用されている装置である。トップセパレーターの具体例は、米国特許第５，４１３，６７７号、第５，８２２，４７７号、第６，０２４，８３７号および第６，０８６，７１７号明細書に示されており、これらの米国特許明細書の開示内容は本明細書の一部を構成する。
【０００３】
図１は、トップセパレーターのための従来のパッキンを部分的に断面で、また部分的に立面で示した概略側面図であり、図２は、従来のパッキンおよびその付帯パックボックスをより詳細に示した、図１と同様の図である。
【０００４】
図１に示すように、従来のトップセパレーター１０は、蒸解槽１６の頂部に設けられ、トップセパレーターシャフト１４の回りのパッキン１２により蒸解槽に対してシールされており、このパッキンにより蒸解槽中の加圧スラリーがシールされる。パッキンは通常、潤滑系の一連のリング、例えばファイブ リング（five rings）である。加圧蒸解槽を良好にシールし続けるために、経時に伴いパッキンは交換する必要がある。
【０００５】
蒸解槽の現在の設計に伴う問題点は、パッキン１２を交換するために、スラリーを排出して蒸解槽を空にしなければならず、蒸解槽を空にするためには時間と費用のかかることである。
【０００６】
図２に示すように，パックボックス１８は、パッキン１２を含むシャフト１４の回りに設けられた環状チャンバーである。潤滑油は潤滑油口１９によって、ランターンリング２１を通ってパッキンチャンバーに注入される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、蒸解罐を空にすることなく、パッキンを短時間でかつ安価に交換できるトップセパレーターアセンブリーを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一つの態様において、本発明は蒸解罐用のトップセパレーターアセンブリーに関するものであり、該トップセパレーターアセンブリーは、トップセパレーターのための回転可能なシャフトと、該シャフト用のパッキンと、前記シャフトに作動可能に取り付けられ、パックボックスとの間に名目上のクリアランスを有するシールリングとを含むものである。シールリングは、（シャフトが回転していないときおよび蒸解罐の保守の間に）シャフトを上昇させることにより、パックボックスと、パックボックスに向い合った側にある（蒸解罐中の）リング側面との間に実質的な流体密封シールを形成する。このシールリングによる流体密封は、パッキンを交換する間、蒸解槽の内容物の圧力を保持する。
【０００９】
他の態様において、本発明は蒸解罐用の他のトップセパレーターアセンブリーに関するものであり、該トップセパレーターアセンブリーは、
トップセパレーター用の回転可能なシャフト；
該シャフトの回りに設けられたパッキンを収容するパックボックス；および
前記シャフトに設けられ、前記パックボックスと名目上のクリアランスを有するシールリングを含み、
該シールリングは、前記シャフトを上昇させることにより、前記パックボックス、前記リングおよび前記蒸解罐の間に実質的な流体密封シールが形成されるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
更に別の態様において、本発明は、蒸解罐用のトップセパレーターアセンブリー中にパッキン材料を提供するための方法に関するものであり、この方法は、次の工程、すなわち、
（ａ）トップセパレーターアセンブリーから蒸解罐中に延びているシャフトを上昇させる工程；
（ｂ）シャフトを上昇させながら、シャフトに設けられたシールリングと、シールリングを収容しているパックボックスとの間に流体密封シールを形成する工程；
（ｃ）シールリングによって形成された密封シールを用いて、圧力下に蒸解罐内のスラリーを保持しながらパッキン材料を交換する工程；
（ｄ）パッキン材料がパックボックスとシャフトとの間に密封シールを形成するようにシャフトを下降し、この下降によってシールリングとパックボックスとの間にクリアランスを形成する工程；および
（ｅ）シャフトを蒸解罐の運転下に回転させ、シャフトをパックボックスによりシールし、シールリングをパックボックスから分離すル工程
を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図３は蒸解槽２４用のトップセパレーター２２のためのパッキン２０を示す。
トップセパレーター２２は、セルロース性繊維材料のスラリーを受け入れる入口シュート２３を有する蒸解槽２４の頂部に設けられた円筒形のハウジングである。シュート２３は、蒸解槽２４中に通常垂直下方に延びているセパレータースクリューコンベヤー２５の中へスラリーを送り込む。スクリューコンベヤー２５は、垂直セパレーターシャフト２８によって回転される。このシャフト２８は、モーター２７によって、トップセパレーター２２の頂部に取り付けられているギアボックス２９経由で回転される。シャフト２８はトップセパレーター２２を通って下に延びており、パックボックス２６を通って蒸解槽２４に入っている。パックボックス２６はパッキン２０を含み、このパッキン２０が回転しているセパレーターシャフト２８と、固定している蒸解槽２４との間をシールしている。このシールは槽中の圧力維持を助けるので、蒸解槽中でスラリーを加圧下に処理することができる。
【００１２】
図４は、蒸解罐を空にすることなくパッキンを交換できるパックボックス２６の詳細な側面図を、部分的に断面で、また部分的に立面で示す。パックボックスアセンブリー２６は、トップセパレーターシャフト２８に連携して、パックボックス２６のところ、そのとなりまたは近くに、特定の構造を有するシールリング３０を備えている。シールリング３０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）含有材料、２５％ガラス入りテフロン(登録商標)材料、エラストマーまたはパックボックスと固定セパレーターシャフトとの間に加圧シールを提供し得る、その他の材料によって形成されている。リング３０は、トップセパレーターシャフトスリーブ３４のショルダー４６のところで適切に支えられている。
【００１３】
リング３０は、テーパーの付いた(例えば円錐台形の)頂面３６を含むのが好ましい。シールリング３０はシャフト用スリーブのショルダー４６に取り付けられるか、またリング３０は実質的に円錐台形の頂部シール面３６を備えていてもよい。パックボックスのパッキン押さえ４１の底部リム４０は、前記シールリング頂面と実質的に相補的な円錐台形表面であるのが好ましい。
【００１４】
正常な蒸解罐の運転の間、シールリング３０と、パックボックス２６のパッキン押さえ４１の底部４０との間には、名目的なクリアランス３８が存在する。正常な蒸解罐の運転の間、シールリングはパックボックスに対してかみ合ったり、シールしたりすることはない。
【００１５】
パックボックスハウジング４１は、パッキン用の外部円筒壁を提供する。パッキン押さえは、パッキンと同様固定されている。パッキン２０もまたパックボックスアセンブリー２６中に収納されている。クリアランスがあるためにシールリングはシールを形成することはなく、このため正常な蒸解罐の運転中にはシールリングは作動しない。パックボックスハウジングの底部４０は、シールリング３０の頂面３６の表面形状に対して相補的な表面形状をしているのが好ましい。シール性の向上のための突出したリッジ（ridge）４２が、パックボックスの底部４０に設けられていてもよく、このリッジ４２はパックボックスの底部４０の環状表面に環状の鋸歯状をなして連なっていてもよい。
【００１６】
パッキン２０を交換したいときは、シャフト２８の回転を止め、図３に示す上昇板５１を用いてシャフトを上昇させる。シャフトが図５に示すように矢印５２の方向に上昇するにつれて、シールリング３０は、パックボックスの底部４０と、シャフトスリーブ３４の環状のリッジ４６との間で締め付けられる。締め付けられたシールリング３０は、シールリング頂面３６と、パックボックスのハウジング底部４０との間に実質的な流体密封シールを形成する。流体密封シールはまたシャフトスリーブ３４のレッジ（ledge）４６との間でも形成される。蒸解罐が締め付けられたリングによって完全にシールされれば、パックボックスのパッキン２０を交換することができる。パッキンを取り付けるために、パックボックスハウジングフォロア４３はシャフトを上に滑り上がる。パッキン２０は、全てのリングが取り外されるまで、１回に１本ずつ取り外される。次に新しいリング状パッキンが取り付けられる。
【００１７】
両表面間のリングをシールすることによって、パックボックスハウジング４１とパッキン２０を、蒸解槽内部の大気圧以上の圧力からシールする。図６に概略示す圧力ゲージ４８は、パッキン底部への液体の出入を行うパックボックスハウジング４１のキャビティ５０に取り付けてもよい。図４および図５に示すように、キャビティ５０は、シールリングがパックボックスとかみ合ったときにシールされるようになる。パックボックスキャビティ中の圧力は、パックボックスが安全に作動しているかどうかを確認するために、またシールリングがシャフトとパックボックスとの間の密封を良好に保っていることを確認するために測定される。ゲージに高い圧力が示されているということは、キャビティが密封されていないことを示しており、低い圧力が示されているということは、シール装置が働き、キャビティが蒸解罐の圧力から隔離していることを示している。
【００１８】
圧力ゲージ４８は、トップセパレーター２２中に設置されるか、またはセパレ―ターの外に設置され、蒸解罐の外部に信号を伝え、そこに配置されている作業員が容易に読み取れるようにする。従来の適切な圧力ゲージ４８であれば、どのようなものでも使用することができる。配管中の流体ドレイン５６用のバルブ５４を、過剰の圧力を逃がすために設けてもよい。バルブ５８は、加圧水の供給源６０に連結してもよい。
【００１９】
パックボックス中の圧力が安全であると一旦確認されれば、内部構成部品であるパッキン２０を交換することができる。パッキンを従来の方法で交換すると、シャフト２８にかかる、矢印５２によって示される上昇力が解放され、シャフトが下方にわずかに下がり、セパレーターの作業位置へと動く。シャフトスリーブおよびシールリング３０は図３に示された位置に戻り、図４に示すようにリング３０の表面と、パックボックス底部４０との間にクリアランス３８を生ずる。
【００２０】
通常のトップセパレーターでは、蒸解罐を空にし、パッキン交換、蒸解罐の再充填、内容物のバッチ蒸解、そして連続運転を再開するには２８時間以上必要である。この時間を、ここに開示したシールリング形態を用いることにより、約６時間までに短縮することができる。
【００２１】
本発明は、最も実際的かつ好ましい態様であると現在考えられるものについて記載したものであるので、本発明は開示の態様に限定されず、本発明の精神と前記特許請求の範囲に含まれる多くの部分的修正と等価の構成とをすべて含むものであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 蒸解槽の上部に設けられた従来のトップセパレーター側面を部分断面で、また部分立面で示した図である。
【図２】 図１に示すトップセパレーター用の従来のパックボックス側面を部分断面で、また部分立面で示した拡大図である。
【図３】 蒸解槽上に設置され、パックボックスおよびシールリングを備えたトップセパレーター側面を部分断面で、また部分立面で示した図である。
【図４】 図３に示すパックボックスおよびシールリング側面を部分断面で、また部分立面で示した拡大図である。
【図５】 図３に示すパックボックスの側断の拡大図であり、シールリングがパックボックスと蒸解槽の間をシールしている。
【図６】 図３に示すパックボックス用の流体バルブおよび圧力バルブシステムの概略図である。
【符号の説明】
１０，２２…トップセパレーター、１２、２０…パッキン、１４…トップセパレーターシャフト、１６，２４…蒸解槽、１８、２６…パックボックス、１９…潤滑油口、２１…ランターンリング、２３…入口シュート、２５…スクリューコンベヤー、２７…モーター、２８…セパレーターシャフト、２９…ギアボックス、３０…シールリング、３４…シャフトスリーブ、３６…シールリング上面、３８…クリアランス、４０…底部リム、４１…パッキン押さえ、４２…リッジ（ridge）、４３…パックボックスハウジングフォロア、４６…レッジ（ledge）、５０…キャビティ、５１…上昇板、５２…上昇方向矢印、５４，５８…バルブ、５６…ドレイン、６０…加圧水供給源

Claims (18)

1. 蒸解罐用のトップセパレーターアセンブリーであって、
   トップセパレーター用の回転可能なシャフト；
   該シャフトの回りに設けられたパッキンを収容するパックボックス；および
   前記シャフトに設けられ、前記パックボックスと名目上のクリアランスを有するシールリング
   を含み、
   該シールリングは、前記シャフトを上昇させることにより、前記パックボックス、前記シールリングおよび前記蒸解罐の間に実質的な流体密封シールが形成されるように設けられており、
   前記パックボックスが、前記シールリングと向き合った環状表面を有し、該環状表面がシャフトの上昇時に前記シールリングとかみ合い、
   パックボックスの前記環状表面が、シャフトの上昇時に前記シールリングの中へ食い込んでいる、少なくとも一つのリッジ（ ridge ）を有する
   ことを特徴とする前記トップセパレーターアセンブリー。
2. 前記リッジが鋸歯状であることを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
3. 前記シャフトが前記シールリングを受け入れるためのレッジ（ledge）を有し、該レッジが、前記シールリングとかみ合う、少なくとも一つの環状リングを有することを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
4. レッジ上の前記環状リングが、鋸歯状であることを特徴とする請求項３に記載のトップセパレーターアセンブリー。
5. 前記パックボックスが、前記シールリングと向き合った環状表面を含み、該環状表面が、シャフトの上昇時に前記シールリングとかみ合っていることを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
6. パックボックスの前記環状表面が、シャフトの上昇時に前記シールリングの中へ食い込んでいる、少なくとも一つのリッジを含むことを特徴とする請求項５に記載のトップセパレーターアセンブリー。
7. 蒸解罐が、セルロース性繊維材料のスラリーを前記トップセパレーターを通して受け入れることを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
8. 前記回転可能なシャフトが、前記トップセパレーターを通って前記蒸解罐中に垂直に延びていることを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
9. 前記シールリングが、軟性のシール材から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
10. 前記シールリングが、通常台形断面を有する環状であることを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
11. 前記シールリングが、上面と下面を有し、前記シールリングの上面が前記パックボックスの下部環状表面と向き合い、前記シールリングの下面が前記シャフトの環状レッジと向き合っていることを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
12. 前記シールリングが、前記シャフトの環状表面に向き合って設けられた内部円筒表面をさらに有し、前記環状表面がシャフトの前記レッジに近接していることを特徴とする請求項４に記載のトップセパレーターアセンブリー。
13. 前記シャフトがシャフトスリーブを有し、該スリーブが前記シールリングを支持するレッジを有することを特徴とする請求項１に記載のトップセパレーターアセンブリー。
14. 蒸解罐頂部に設けられるトップセパレーターアセンブリー中にパッキン材料を提供するための方法であって、次の工程、すなわち、
    （ａ）トップセパレーターアセンブリーから蒸解罐中に延びているシャフトを上昇させる工程；
    （ｂ）シャフトを上昇させながら、シャフトに設けられたシールリングと、シールリングを収容しているパックボックスとの間に流体密封シールを形成する工程（該工程において、前記パックボックスが前記シャフトの周囲に第一の環状表面を有するとともに、前記シールリングが前記シャフトの上昇時に前記第一の環状表面とかみ合う第二の環状表面を有し、前記第一または第二の環状表面が、前記シャフトの上昇時に他方の環状表面とシールを構成する環状のリッジを有するものである）；
    （ｃ）シールリングによって形成された密封シールを用いて、圧力下に蒸解罐内のスラリーを保持しながらパッキン材料を交換する工程；
    （ｄ）パッキン材料がパックボックスとシャフトとの間に密封シールを形成するようにシャフトを下降し、この下降によってシールリングとパックボックスとの間にクリアランスを形成する工程；および
    （ｅ）シャフトを蒸解罐の運転下に回転させ、シャフトをパックボックスによりシールし、シールリングをパックボックスから分離する工程
    を含むことを特徴とする前記方法。
15. シャフトを上昇させる前に、パックボックス中の流体圧力を検知する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. シャフトを上昇させている間に、パックボックス内の流体圧力をモニターすることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 検知された流体圧力が、パックボックス内の所定の流体圧力を超える場合、工程（ａ）〜（ｄ）を行わない工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 工程（ａ）〜（ｄ）の間に、シャフトが回転しないことを特徴とする請求項１５に記載の方法。

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