KR100460551B1 - 리버스 하이드로사이클론, 리버스-플로우 하이드로사이클론 클리너, 및 리버스-플로우 사이클로닉 클리너 - Google Patents

Abstract

페이퍼용 섬유 부유물에 포함된 가벼운 오염물의 원심분리용 리버스 하이드로사이클론 클리너는 제 1 입구 단부로부터 제 2 정점으로 균일하게 수렴하는 원형 단면의 길다란 중공본체(12)로 형성되고, 클리너에 있어서 원뿔형 본체 대 그 최대 직경의 비는 최소한 20 대 1이상이고 3도보다 작은 협각을 형성한다.

Description

리버스 하이드로사이클론, 리버스-플로우 하이드로사이클론 클리너, 및 리버스-플로우 사이클로닉 클리너

발명의 배경

1. 발명의 분야

본 발명은 통상적으로 페이퍼메이커의 스톡(papermakers' stock)으로 알려진, 페이퍼메이커의 섬유들의 부유물(suspension)을 세정하기 위해 사용되는 하이드로사이클론 클리너(hydrocyclone cleaner)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연장된 드웰 시간(extended dwell time)을 갖는 리버스 클리닝 하이드로사이클론에 관한 것이다.

2. 관련 기술의 설명

용어 "포워드 클리닝(forward cleaning)"과 "리버스 클리닝(reverse cleaning)"은 페이퍼메이커 스톡 세척의 기술분야에서 잘 알려져 있고, 주로 사이클론형 원심 클리너가 작동되는 방법에 관한 것이다. 수용물이 원뿔의 베이스에서 제거되고 한편 배제물이 정점으로부터 제거되는 포워드 클리너로서 연결 및 사용된 사이크론형 클리너의 예는 1945년 6월 5일자로 발행된 샘손(Samson) 등의 미국 특허 제 2,377,524호 및 1969년 12월 30일자로 발행된 그룬델리우스(Grundelius) 등의 미국 특허 제 3,486,619 호에 나타나 있다. 리버스 클리너 시스템에 있어서, 1975년 10월 14일자로 발행된 브라운(Braun)의 미국 특허 제 3,912,579호와 1971년 1월 26일자 발행된 브라운 등의 미국 특허 제 3,557,956호에 나타낸 것과 같이, 사이클론형 클리너는 수용물이 원뿔의 정점으로부터 제거되고, 한편 가벼운 배제물이 베이스에서 꺼내어 진다.

하이드사이클론 클리너는 페이퍼메이커의 스톡을 준비하고 및 특히 불필요한 더 무겁거나 가벼운 무게의 성분들을 용액 베이스로부터 제거함으로써 이와 같은 스톡을 세정하기 위해 수년동안 사용되어 왔다. 미국 특허 제 3,912,579호에 개시된 것과 같은 브라운의 사상이 출현할 때까지, 이와 같은 하이드로사이클론 청소기는 "종래"의 방식을 고려하여 작동되고, 보다 무거운 오염물은 바닥 또는 정점 출구로부터 추출되었고, 한편 "양호한" 섬유와 보다 무거운 오염물이 없는 물이 원뿔의 베이스내의 상부 출구로부터 추출되었다.

하이드로사이클론내의 흐름 상태가 연구되어 특허 문헌에 보고되었고, 2개의 특허는 하이드로사이클론의 상세한 해석 때문에 눈에 띄고 원뿔형 벽의 최적 직경과 최적 테이퍼 또는 경사에 도달하고자 시도하였다. 이들은 샘손 등의 미국 특허 제 2,377,524호와 톰린슨(Tomlinson)의 미국 특허 제 3,096,275호를 포함하고 있다.

샘손 등은 지금까지 사용되어 온 것보다 상당히 긴 원뿔 길이를 제안하고, 11 대 1(베이스에서의 원뿔 직경 3", 원뿔의 길이 33", 제 4 면, 칼럼 2, 제 12 내지 15행)에서 15 대 1(제 5면 칼럼 2 제 30 내지 50행)의 원뿔 길이 대 베이스 직경 비가 추천되었다. 후자의 예는 약 3.6도의 원뿔 협각이 제공된다.

분리될 무거운 재료가 정점의 외부로 흐르고 원뿔의 내측 경사면쪽으로 흐르므로, 너무 큰 원뿔 각 자체는 무거운 성분의 분리에 저항을 제공하고, 경사가 급한 원뿔 각은 정점 출구로의 이들 무거운 성분의 흐름을 방해할 것이다. 완만한 원뿔 각을 사용함에도 불구하고, 샘손 등은 특별히 성공적이지 못하였다. 왜냐하면 이들은 무거운 오염물질(제 3면 칼럼 2 제 15 내지 30행, 제 5면 칼럼 1, 제 29 내지 51 행)과 함께 저부의 배제물 개구를 통해 양호한 섬유의 20% 내지 33%사이의 건조 중량이 손실되기 때문이다. 이러한 양호한 섬유의 높은 손실은, 최소한 부분적으로, 양호한 페이퍼메이커의 섬유가 또한 물보다 큰 비중을 가지면 또한 하이드로사이클론의 벽에 유지되고 이후 보다 무거운 오염물질과 함께 분리되는 것 때문이라고 생각된다.

톰린슨의 미국 특허 제 3,096,275호는 하이드로사이클론의 유효 크기와 형상을 규정하는 문제가 다시 연구되었고, 그 예 13, 표 III에 있어서, 톰린슨은 "샘손 및 그룹에 의해 선택된 "(칼럼 12, 제 24 내지 33행)측정방법을 갖는 유니트 조차 시험되었다. 톰린슨은 직경이 7" 내지 12"의 헤드 단면을 닿는 대직경 원뿔의 사용을 추천하였고, 협각이 10°내지 18°사이까지 증가되었다. 그 결과, 톰린슨은 배제물 출구로부터 매우 작은 흐름으로 배출량을 조절할 수 있었고, 여기서 배출량은 첨가된 전체 고형물의 1.31%만이 포함된다(칼럼 4 제 73행). 대형 원뿔과 가파른 벽 각을 사용함으로써, 톰린슨이 고비율의 양호한 섬유보유에 기여하는(칼럼 7 제 55 내지 75) 보다 높은 내전단(internal shear)이 얻어진다.

브라운 등이 "리버스 클리너"로서 하이드로사이클론을 운영하기 시작할 때 하이드로사이크론 구성은 톰린슨에 의한 양호한 형상이 근본적으로 남아있었다. 이러한 장치는 이 장치가 더 이상 강제적으로 무거운 "양호한" 페이퍼 섬유와 무거운 오염물을 구별할 필요가 없으므로 경량 배제물을 제거하는 데 유효하다. 그러나, 보다 높은 협각은 보다 양호한 분리기구를 제공한다는 것을 톰린슨이 보여주었으므로, 예를 들면 원뿔의 길이를 연장함으로써, 특별히 리버스 클리닝을 위한 하이드로사이클론의 형상을 최적화하기 위한 노력은 없었다. 따라서 페이퍼메이커의 스톡으로부터 경량 오염물질을 보다 효율적으로 분리하기 위해 특별히 설계된 리버스 하이드로사이클론의 필요성이 존재한다.

도 1은 본 발명의 리버스 클리너의 부분 절단 단면도.

도 2는 본 발명의 리버스 클리너를 합체한 2단계 클리닝 시스템의 개략도.

도 3은 도 1에 개략적으로 도시된 리버스 클리너의 최선 실시예의 부분 절단 횡단면도.

도 4는 도 3의 클리너의 입구단부의 부분 확대단면도.

발명의 요약

가장 넓은 견지에서, 본 발명의 리버스 하이드로사이클론 페이퍼 스톡 클리너는 그 실질적인 길이에 걸쳐 원뿔형인 길다란 중공본체를 포함하고 그 베이스 근처에 접선 입구를 가진다. 전술한 것과 같은 원뿔 단면은 길이 대 직경 비율이 20:1이상이고, 바람직하게는 23:1이상이다. 길이 대 직경 비율은 흐름에 작용하는 가장 큰 경계 조건이 "원통형"이기 보다는 "원뿔형"인 것에만 한정된다. 즉 중공본체는 유체가 클리너 아래로 이동하기 때문에 흐름에 약간의 환형 가속을 유도하기 위해 충분한 페이퍼를 유지해야 한다는 것에만 한정된다. 원뿔 단면은 3°보다 작은 협각을 가지며, 통상적으로 2초 이상의 평균 드웰 또는 휴지기간을 제공한다.

원뿔형 본체의 베이스는 절두 원뿔형(frusto-conical) 버텍스 파인더를 장착하는 캡내에서 종결한다. 원뿔 단면과 버텍스 파인더는 언더플로우(배제물)와 오버플로우(수용물)를 한정하여 언더플로우 출구의 영역이 오버플로우 출구의 영역보다 대략 같거나 약간 크다. 언더플로우와 오버플로우 출구는 각각 중공본체의 내부를 향해 발산하는 대향하는 절두 원뿔형 통로의 단부에 위치된다. 특히 최선의 형태에 있어서, 접선 입구는 오버플로우(수용물)출구의 영역과 대략 같은 영역을 가진다.

본 발명이 응용된 통상의 리버스 하이드로사이클론 클리너는 30 내지 90 psi의 범위내에서 압력강하가 있고, 0.5%정도 또는 그보다 낮은 스톡 농도와 2%농도 또는 그보다 높은 농도로 작동되어도 된다. 클리너는 30 내지 70%의 유압 배제물 비율을 가지며 대략 6" 또는 그보다 작은 긴지름을 가질 것이다.

최선의 리버스 클리너는 극히 낮은 섬유 함량을 가진 배제물 플로우를 생성하도록 연구되어 왔다. 이러한 낮은 섬유 함량에 기여하는 중요한 인자는 유체가 긴 원뿔형 본체를 통해 나선을 그리기 때문에 훨씬 낮은 길이 대 직경 비율을 가진 종래의 리버스 클리너를 통한 이동과 비교해 볼 때 이용 가능한 증가된 드웰(유지) 시간이다. 추가의 드웰 시간은 구성성분에 대해 비중에 따라 반경방향 내측 또는 외측으로 이동시킬 더욱 많은 기회를 제공한다.

드웰 시간은 최대 직경에서 배제물 입자가 원뿔의 내면 영역을 떠나도록 하고 정상부에서 버텍스 파인더로 이어지는 원뿔의 중심 또는 코어내의 위쪽으로 나선을 그리는 배제물 흐름으로 들어가도록 하기 위해 필요로 되는 "필요 평균 반경 방향 속도"로 정의되어도 된다. 이러한 낮은 시간은, 피트/초로 예를 들면, 경량 배제물과 양호한 섬유사이의 분리가 보다 완성될 것이다. 필요한 평균 반경 속도의 계산 (NARV)은 원뿔의 베이스에서의 반경이고 평균 유지 시간으로 나눈 최대 직경이다. 평균 유지 시간은 입구에서의 덩어리 유속과 같고, 예를 들면 내부용적, 예를 들면 피트³으로 나눈 피트3/초와 같다. 본 발명의 클리너는 0.10피트/초보다 작은 NARV 이다.

배제물의 낮은 섬유 함량에 기여하는 다른 인자는 원뿔 길이 및 출구에 의해 한정된 대향 내측으로 테이퍼진 절두 원뿔형 통로로 인한 흐름의 안정성 증가이고, 여기서 절두 원뿔형 통로는 입자가 반경방향으로 분리되기 시작하면 유체의 환형 층사이의 혼합을 감소시킨다. 마찬가지로 열가소성 플라스틱으로 부터 중공본체를 주조하는 공정으로 형성된 매끄러운 내면은 흐름 안정성을 증진시키고 클리너의 증가된 내면 영역으로 인한 파워 손실 상쇄를 돕는다. 흐름 안정성과는 별개로, 절두 원뿔형 버텍스 파인더 외면의 외측 경사는, 하나가 클리너의 축을 따라 내측으로 이동하기 때문에, 접선 입구로부터 오버플로우 출구까지의 섬유의 "쇼트 회로"를 저지한다.

본 발명의 리버스 클리너는 원뿔 길이 한계를 정하는 2개의 중요한 조건에 기초하고 있다. 이들은 다음과 같다.

1)오염물이 외측 벽에서 접선방향으로 유입하고 외측 벽에서 유지되어 있어야 하는 포워드 클리너와 비교하여, 배제물은 외측 벽에서 접선방향으로 유입하고 축중심까지 이동해야 하는 것.

2)양질의 섬유는 반경방향 외측으로 이동하고 한편 오염물은 반경방향 내측으로 이동하는 것.

구심 가속도 방정식으로부터, (CA=중심축으로부터 반경방향 거리로 나누어 근을 구한 접선속도), 원뿔 직경이 감소하기 때문에 유체는 연속적으로 원뿔을 통과하여 이동하는 동안 가속된다. 일반적으로 물(비중 1)인 유체 매체보다 큰 비중을 갖는 입자는 하이드로사이클론의 내측 벽을 향해 반경방향 외측으로 이동한다. 리버스 클리너내에서 제거되는 오염물은 유체 매체보다 작은 비중을 가지며 축중심을 향해 반경방향 내측으로 이동한다. 전체 흐름은 외측 벽에 인접하여 개시되므로, 이들 가벼운 입자는 축중심으로 이동시키기 위한 특정 시간 구간이 제공되어야 한다. 이러한 필요 시간은 클리너 직경과, 유체와 섬유농도와 관련된 오염물의 물리적 성질 관계에 의해 결정된다. 내부 혼합은 이들 입자의 축중심으로의 이동을 방해한다. 또한 혼합은 섬유 및 다른 재료의 외측 벽으로의 이동을 저지한다. 불안정한 흐름으로부터의 혼합이 외측 벽위에서의 섬유 이동 또는 섬유 자체의 유지를 방해할 때, 5 내지 8배 또는 그보다 큰 배수에 의해 배제물내의 섬유 함량을 증가시키는, 배제물 흐름으로 유압적으로 배출될 수 있다.

리버스 클리너에 있어서, 섬유는 수용물 언더플로우 스트림에서 요구되고 한편 오염물은 리젝트 오버플로우 스트림에서 요구된다. 섬유와 오염물은 반경방향에서 반대 방향으로 이동하므로, 이동된 반경방향 거리 당 보다 큰 유지시간과 증가된 회전 흐름 안정성은 섬유가 수용물이 되고 오염물이 배제물이 되도록 조장한다. 길다란 테이퍼진 원뿔은 안정성을 증가시키는 회전속도의 연속 가속이라는 결과를 가져온다. 그러므로, 포워드 클리너와는 대조되는 리버스 클리너에 있어서, 오염물 반경방향 운동은 최적화될 수 있다. 15:1의 L/D비율을 가진 샘손 등의 특허는 양호한 섬유의 고손실율을 보여주지만, 협각의 추가 감소와 상대 길이의 추가 증가는 포워드 클리너로서의 톰린슨의 포워드 클리너에서 발견된 것과 같은 추가의 역효과를 초래할 수 있다.

본 발명에 따른 클리너의 디자인에서 추가의 중요한 고려사항은 그 클리너가 그 길이의 상당 부분에 걸쳐 원뿔이라는 것이다. 실제로, 작동 가능한 클리너의 상당 부분은 순수하게 원통형이 아니며, 클리너 본체는 원통형이지만, 캡의 버텍스 파인더의 축방향 길이를 따르는 오히려 원뿔형이다. 이와 같은 원통형 부분은 본체의 버텍스 파인더의 연장 깊이보다 축방향에서 측정될 때 더 이상 중요하지 않다.

리버스 클리너를 구비하는 응용제품 및 시스템은 본 명세서에 참고문헌으로서 기재된, 1996년 6월 20일자 출원된 PCT/US96/10679이고 발명의 명칭이 "포워드/리버스 클리너 시스템 및 페이퍼 스톡의 부유 방법(Forward/Reverse Cleaner System Methods for Suspension of Paper Stock)"인 공동 국제출원에 기재되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 클리너의 본체의 주요부가 원통형이고 길이 대 직경의 비가 20 :1이상이고, 원통형 부분이 3°이하의 협각을 가지는 페이퍼메이커의 스톡용 리버스형 하이드로 클리너를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적은 실질적으로 보다 긴 드웰 시간이 상대적으로 높은 흐름 안정성 조건하에서 경량 오염물의 최적 분리와 섬유의 양호한 보유하도록 허용하기 위해 제공되는 리버스 플로우 클리너를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같이, 버텍스 파인더에는 절두 원뿔형의 외측 표면이 형성되고 외측 표면이 클리너로 연장하는 것과 같이 발산하는 하이드로사이클론 클리너를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 다음의 상세한 설명, 첨부 도면 및 첨부 청구의 범위로부터 명백하게 될 것이다.

양호한 실시예의 상세한 설명

먼저 도 1 및 도 3을 참조하면, 리버스 클리너(10)는 열가소성 재료로 구성되고 그 베이스(16) 근처에 접선 입구(14)를 가진 길다란 중공본체(12)를 구비하고 있다. 중공본체는 그 실질적인 길이가 원뿔형이고 베이스 단부에서의 작은 부분이 전술한 바와 같이 원통형이지만 바람직하게는 그 작동 길이의 90%이상이 원뿔이다. 최선의 열가소성 재료는 채워지지 않은 나일론 및 폴리우레탄을 포함한다. 원뿔형 본체(12)의 베이스(16)가 마찬가지로 절두 원뿔형 버텍스 파인더(22)를 둘러싸는 대략 평탄한 환형 면(20)을 한정하는 열가소성 재료로 구성되는 단부 캡(18)에 결합된다. 길다란 본체(12)의 작은 부분은 캡(18)에 인접하는 원통형이어도 되지만 어떤 원통형 단면도 버텍스 파인더(22)의 내측 단부밖으로 상당한 거리를 축방향으로 연장되어서는 안된다.

길다란 원뿔형 본체(12)와 버텍스 파인더(22)는 각각 오버플로우(overflow)와 언더플로우(underflow) 출구(24, 26)를 한정한다. 접선 입구(14)와 오버플로우 출구(24)의 영역은 대략 동일하고, 한편 언더플로우 출구(26)의 영역은 오버플로우 출구(24)의 영역과 대략 동일하거나 약간 크다. 오버플로우 및 언더플로우 출구(24, 26)는 대향하는 내측으로 테이퍼진 절두 원뿔형 통로(28, 30)의 단부에 위치된다.

베이스(16)에서의 본체(12)의 직경(내측)은 6"를 넘지 않아야 하며 바람직하게는 약 3"인치를 넘지 않아야 한다. 본체(12)의 내부에 의해 형성된 협각은 3° 보다 작아야 하며, 20:1이상의 L/D비를 제공해야 한다.

사용중, 물을 비말동반하는(entraining) 페이퍼 펄프 섬유와 오염물 입자는 접선 입구(14)를 통해 원뿔형 본체(12)의 내부로 접선방향으로 주입된다. 원뿔형 본체(12)내의 유체는 각각 동일방향으로 회전하는 2개의 환형으로 배열된 흐름 영역, 즉 언더플로우 출구(26)를 향해 나선을 그리는 원뿔형 본체(12)의 내측 벽 근처의 외측 흐름 영역과 외측 흐름 영역사이에서 오버플로우 출구(24)를 향해 나선을 그리며 중앙 공기 코어를 형성하는 내측 흐름 영역을 형성한다.

이 기술분야에서 공지된 것과 같이, 유체와 상대적으로 낮은 비중의 오염물 입자에 작용하는 힘은 배제물을 구성하는 가벼운 중량의 오염물 입자를 내측 흐름 영역을 향해, 이후 오버플로우 출구(24)를 향해 가벼운 중량의 오염물 입자를 이동시킨다. 상대적으로 높은 비중의 섬유에 작용하는 힘은 수용물 출구를 구성하는 섬유를 외측 흐름 영역과 이후 언더플로우 출구(26)를 향해 이동시킨다. 도 1에 다소 과장하여 나타낸 버텍스 파인더(22)의 외측 절두 원뿔형의 외측 형상은 섬유와 오염물 입자를 접선 입구(14)로부터 오버플로우 출구(24)까지의 "쇼트 회로(short-circuiting)"로부터 저지한다.

통상적으로, 클리너를 지나는 압력강하는 30 내지 90 psi 범위에 있으며 스톡 입구 농도는 0.5% 내지 2%사이에 있을 것이다. 통상적으로 40 내지 60 psi 범위의 압력강하는 직경 5/8" 또는 그보다 작은 공급, 수용물, 배제물 포트의 개구에 공통이다. 앞에서 정의된 것과 같이, 측정된 NARV는 1.5 내지 2 초의 평균 유지 시간을 나타내는 0.07 피트/초이다.

유압 배제물 비율은 30 내지 70%사이에 있다. 원뿔형 분리기 부분의 최장 직경은 3" 또는 그보다 작다. 실제 유지율은 한계치가 아니지만 유지시간과 가벼운 입자가 내측으로 이동하는 반경방향 거리사이의 관계는 중요하다. 반경방향 거리와 이용가능한 시간은 통상 가벼운 입자의 반경방향 속도로 해석되고, 여기서 가벼운 입자는 중앙 흐름이 배제물 출구에 도달하도록 이동되어야 한다.

리버스 클리너(10)의 이점은 예에 의해 가장 잘 도시되어 있다. 리버스 클리너(10)는 내경 2.75 인치(약 7cm)와 작동 길이 65인치(약 1.65m)의 베이스(16)를 갖추고, 길이 대 직경 비가 24:1이고 원뿔 협각이 2.4°인 원뿔형 본체(12)를 가지고 구성된다. 원뿔형 본체(12)는 직경 0.469인치(약 1.19cm)의 접선 입구(14)를 포함한다. 리버스 클리너(10)는 또한 직경 0.625인치(약1.59cm)의 입구 마우스(32)를 가진 버텍스 파인더(22)를 포함한다(도 1). 클리너는 입구(24)에서 오버플로우 직경 0.469인치(약 1.19cm)와 출구(26)에서 언더플로우 직경 0.500인치(약1.27cm)를 갖는다. 버텍스 파인더(22)는 입구 단부로 1.28"(약 3.25cm) 돌출하고, 리버스 원뿔형 표면(22A)의 최대 O.D.는 1.06"(약 2.7cm)이고 벽(20)에서의 O.D.는 1.0"(약 2.54cm)이다.

중량으로 1%의 스톡 농도에서 유체의 대략 30 gpm(약 130 리터/분)이 접선 입구를 통해 입구 압력 60 PSI(약 405 kPa)에서 펌프된다. 약 60%의 유체는 언더플로우(수용물)로부터 회수되고, 약 40%의 유체는 오버플로우(배제물)로부터 회수된다. 출구(26)에서의 수용물은 중량으로 2%에 가까운 스톡 농도를 가며, 중량으로 95%의 최초 스톡을 포함하고, 한편 출구(24)에서의 배제물은 0.018% 내지 0.025%사이의 스톡 농도를 가지며 중량으로 5%의 최초 스톡을 포함한다.

모든 원뿔형 본체를 가진 본 발명에 따라 만들어진 리버스 플로우 클리너의 성능은 입구 또는 베이스 단부에서의 본체의 실제 부분이 원통형이고, 동일 조건에서 작동되는 클리너의 성능과 비교했다. 클리너는 다음과 같은 스펙을 가진다. 전체적으로 원뿔형 클리너는 베이스 직경 2.75", 원뿔 협각 3°을 가지며, 약 53"(이론상)의 길이를 제공한다. 입구, 수용물, 배제물 개구 직경은 앞에서 기술되었다. 제 2 클리너가 대형 단부에서 단면 16", 또한 입구 단부로 이어지는 2.75"직경, 전체 길이 69"의 원통형 본체에 연결되는 동일한 원뿔형 본체를 사용했다. 양 클리너는 동일 조건하에서, 즉 120。F에서, 클리너를 통한 압력 강하 60psi에서 입구 농도 약 1%에서 동일 스톡 공급으로 작동하였다. 입구 단부에는 각각 동일 캡과 버텍스 파인더가 사용되었다.

모든 원뿔형 클리너는 97%의 고체가 수용물로 보유된 것을 의미하는 고체 배제물 비율 3%을 가지며, 한편 부분적으로 원통형인 클리너는 87.1%의 양호한 섬유가 보유된 것을 의미하는 고체 배제물 비율 12.9%을 가졌다. 효율에 있어서, 모든 원뿔형 유니트는 부분적 원통, 부분적 원뿔형 유니트인 것보다 섬유 절약면에서 4배 효율적이었고, 효율상의 차이는 부분적으로 원통형인 클리너에서의 입구 캡으로부터 원뿔형 단면을 분리하는 대략 원통형 단면의 존재 때문인 것으로 생각된다.

도 2에 제시된 것과 같이, 리버스 클리너(10)의 하나의 응용으로서는 1단계로서 2단계 세척 시스템(40)내에 있고 여기서 리버스 클리너(10)의 오버플로우(배제물)는 스루 플로우(through flow)클리너(42)와 스루 플로우 클리너(42)에 공급되고 스루 플로우 클리너(42)의 수용물은 리버스 클리너(10)를 위한 희석액으로서 재순환된다. 스루 플로우 클리너는 사이퍼트(Seifert) 등의 1979년 5월 2일자 미국 특허 제 4,155,839호에 나타내고 샤틀 디비전(Shartle Division), 블랙 클로슨 컴퍼니에 의해 3" "X-Clone" 클리너로서 제조 및 판매되는 것과 같이 구성된다.

도 3은 본 발명의 리버스 플로우 클리너의 최선의 실시예의 단면도를 나타내고 여기서 같은 부분은 도 1에 붙인 것과 동일한 번호로 나타내고, 원뿔각과 관련 길이는 대략 실제 축적으로 도시되었다. 도 4는 입구 단부의 확대단면도이고 여기에는 단부 캡(18)의 최선 형상이 도시되어 있다.

단부 캡(18)은 본체(12)의 후방 연장부로서 형성되고 중공 컵(82)에 의해 그 위에 고정된 원통형 오목부(80)에 끼워져 있다. 단부 캡(18)은 O링에 의해 오목부(80)의 표면에 밀봉된다.

하이드로사이클론 클리너(10)의 수용물 출구 단부는 바람직하게는 유체 흐름 직선화 인서트(92)를 수용하기 위해 수용물 출구(26)를 인접하여 둘러싸는 영역에서 90에서 확대되었다. 인서트(92)에는 통상 출구(26)를 통해 빠져나가는 스톡 부유물의 회전속도를 감소시키는 내부 돌기가 형성된다. 또한, 통상 출구 단부에서 확대된 단부(92)위에 지지된 사이트 글라스(95)를 부가하여, 하이드로사이클론의 작동이 관찰될 수 있다.

전술한 형태의 장치는 본 발명의 최선의 실시예를 구성하지만, 본 발명은 이러한 형태의 장치에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구의범위에 정의된 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 그 범위내에서 여러 가지 변형예가 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (9)

1. 페이퍼메이커(papermaker)의 섬유들의 부유물(suspension)에 동반된 가벼운 오염물 입자들을 원심 분리하기 위한 리버스 하이드로사이클론(reverse hydrocyclone)에 있어서,

   제 1 단부로부터 제 2 단부를 향해 균일하게 수렴하는 원형 단면의 중공 원뿔형 본체와,

   상기 제 1 단부 근처에 위치된 접선 입구와,

   상기 제 1 단부를 지나 중공 원뿔형 본체로 연장하는 버텍스 파인더로서, 상기 가벼운 오염물 입자들을 위한 오버플로우 출구를 정의하는, 상기 버텍스 파인더와,

   페이퍼메이커의 섬유들을 위한 상기 제 2 단부에 위치된 언더플로우 출구를 포함하고,

   상기 중공 원뿔형 본체는 상기 제 1 단부 근처의 내경과 상기 제 1 및 제 2 단부 사이의 길이를 정의하고, 상기 길이 대 상기 내측 직경의 비율은 적어도 약 20:1이며, 이로서 3°보다 작은 협각을 정의하는, 리버스 하이드로사이클론.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중공 원뿔형 본체는 상기 제 1 단부를 가로질러 연장하고 상기 버텍스 파인더를 형성하는 캡을 포함하는, 리버스 하이드로사이클론.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 버텍스 파인더는 절두 원뿔형(frusto-conical)이고 상기 제 1 단부로부터 상기 중공 원뿔형 본체내로 연장하면서 발산하는 외측 표면을 가지는, 리버스 하이드로사이클론.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 오버플로우 출구는 상기 제 1 단부를 지나 상기 중공 본체내로 연장하면서 발산하는, 리버스 하이드로사이클론.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 접선 입구의 크기는 상기 오버플로우 출구의 크기와 대략 동일한, 리버스 하이드로사이클론.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 언더플로우 출구의 크기는 상기 접선 입구의 크기 또는 상기 오버플로우 출구의 크기 보다 작지 않은, 리버스 하이드로사이클론.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 비율은 2.5°이하의 협각을 정의하는 적어도 23:1인, 리버스 하이드로사이클론.
8. 페이퍼메이커의 스톡(stock) 부유물로부터 가벼운 오염물 입자들을 세척하기 위한 리버스-플로우 하이드로사이클론 클리너에 있어서,

   자신의 길이의 실질적인 부분(substantial part)을 따라 연장하는 원뿔형의 외형을 가지며, 베이스, 정점 및 상기 베이스와 상기 정점사이에서 연장하는 축을 정의하는 중공 연장된 본체로서, 상기 중공 본체는 상기 베이스로부터 상기 정점을 향해 수렴하는, 상기 중공 연장된 본체와,

   상기 베이스를 폐쇄하는 캡과,

   상기 캡에 장착되는 버텍스 파인더로서, 상기 축과 정렬된 상기 가벼운 오염물 입자들을 위한 오버플로우 출구를 정의하고 상기 정점과 반대방향으로 수렴하는 상기 버텍스 파인더와,

   상기 베이스에 인접하는 상기 중공 원뿔형 본체를 지나는 접선 입구와,

   페이퍼메이커의 섬유들을 위해 상기 정점에 있는 언더플로우 출구를 포함하고,

   상기 중공 원뿔형 본체는 상기 베이스에 인접하는 내경과 상기 베이스와 상기 정점사이의 상기 축을 따르는 길이를 정의하고, 상기 길이 대 상기 내경의 비율은 적어도 약 20:1인, 리버스-플로우 하이드로사이클론 클리너.
9. 페이퍼메이커의 스톡의 부유물로부터 가벼운 오염물 입자들을 제거하기 위한 리버스-플로우 사이클로닉 클리너에 있어서,

   자신의 길이의 실질적인 부분에 따라 연장하는 원뿔형을 가지며, 베이스, 정점 및 상기 베이스와 상기 정점사이에서 연장하는 축을 정의하는 중공 본체로서, 상기 중공 본체는 상기 베이스로부터 상기 정점을 향해 수렴하는, 상기 중공 본체와,

   상기 중공 본체의 상기 베이스를 폐쇄하는 캡과,

   상기 캡에 의해 장착되고 상기 본체내로 연장하는 버텍스 파인더로서, 상기 본체내로 연장하면서 발산하는, 상기 버텍스 파인더와,

   상기 가벼운 오염물 입자들을 수용하기 위해 상기 축과 정렬하는 상기 버텍스 파인더내에 정의되는 리버스 클리너 오버플로우 출구로서, 상기 정점과 반대되는 방향으로 수렴하는, 상기 리버스 클리너 오버플로우 출구와,

   상기 페이퍼메이커의 스톡의 부유물을 수용하기 위해 상기 베이스 근처의 본체를 통과하는 접선 입구와,

   페이퍼메이커의 섬유들을 수용하기 위해 상기 정점에 있는 언더플로우 출구를 포함하고,

   상기 리버스 클리너 오버플로우 출구의 크기는 상기 입구의 크기와 대략 동일하고, 상기 오버플로우 출구의 크기는 상기 언더플로우 출구 또는 상기 입구의 크기 보다 작지 않으며,

   상기 본체는 상기 베이스 근처의 내경과 상기 베이스와 상기 정점사이의 축을 따르는 길이를 정의하고, 상기 길이 대 상기 내경의 비율은 적어도 약 20:1인, 리버스-플로우 사이클로닉 클리너.