Screen cylinder of a method of manufacturing and screen cylinder

本発明は、スクリーン・シリンダの製造方法、ならびにパルプおよび製紙業界におけるセルロース・パルプ懸濁液または他の類似の懸濁液の、スクリーニング、濾過、分留または選別に特に適したスクリーン・シリンダに関する。 より具体的には、本発明は、狭い間隔で互いに平行に配置された複数のスクリーン・ワイヤを有するタイプのスクリーニング装置であって、複数のスクリーン・ワイヤは、スクリーン処理されるパルプ懸濁液に面するスクリーニング用の面を形成し、隣接するワイヤはその間にスクリーニング開口を形成して、パルプ懸濁液のアクセプト部分がそこを通して流れることを可能にするスクリーニング装置に関する。

例えば欧州特許出願公開第０９２９７１４号明細書は、スクリーン・ワイヤが、ワイヤの下流側で硬い支持要素、支持リングまたは支持棒内を横に延びるスロットに固定されたスクリーニング装置について論じている。

このタイプの周知のスクリーニング装置では、スクリーン・ワイヤ用の支持体を形成する支持要素は、主に断面が四角形または円形であり、且つ最も一般的にはスクリーン・ワイヤに垂直に配置された複数の硬い棒で形成される。 さらに前述の欧州特許出願公開第０９２９７１４号明細書は、支持リングがＵ字形の棒であるワイヤ式スクリーンを開示しており、スクリーン・ワイヤは変形によって、支持棒に対して横向きに機械加工された溝に取り付けられる。

スクリーン・ワイヤは、一般に溶接工程によって支持棒に固定されるが、そのために変わりやすい歪み、熱応力およびバリなどいくつかの不都合が生じる。 溶接によって発生した熱は、しばしばワイヤの歪み、および隣接するワイヤ間のスクリーニング開口の幅の変化をもたらす。 したがって完全に均一なスクリーニング開口を得ることは困難であり、それはスクリーンの効率が悪くなることを意味する。 今日では、所望されるスクリーニング開口の幅はわずか０．１ｍｍであり、（もし存在するとしても）最小限の歪みのみが許容される。

熱応力およびバリは、ユーザの処理工程の際のスクリーニング装置への負荷により、運転の停止を引き起こすこともある。 そのような負荷は、一定負荷の形であり、あるいは疲労による破損を生じさせる繰り返し負荷であるかもしれない。 バリはまた懸濁液の繊維を捕捉して、スクリーンまたはフィルタの目詰まりを徐々に起こし、あるいはユーザの処理工程にきわめて有害な、いわゆる「ストリングス（ひも）」を形成させる。

例えば米国特許第５０９０７２１号明細書および米国特許第５０９４３６０号明細書には、スクリーン・ワイヤを、ある特定の鍵穴状の断面により、同じ鍵穴の形を有する支持棒の陥凹部に接続することも提唱されている。 支持棒を曲げてリングにすることによって、スクリーン・ワイヤが所定の位置にクランプされる。 しかし、この設計では長時間運転における十分な信頼性が得られず、クランプ機能によって相互に固定する鍵穴は、業界でさらによく知られているいくつかの提案を用いて改善されてきた。 換言すれば、接着、はんだ付け、溶接などによって鍵穴の固定が確実になることが示されている。

とりわけ前述の難点によって、スクリーニングの品質が不十分になる傾向、または機械的に弱くなる傾向、または製造コストが高くなる傾向があり（例えば鍵穴のクランプは、鍵穴の溝をきわめて正確な寸法にすることを必要とする）、したがって本発明の目的は、前述の欠点を最小限に抑え、改善されたスクリーン・シリンダ、および改善されたその製造方法を提供することである。

しかし、支持棒または支持リングに鍵穴を使用すると、隣接するスクリーン・ワイヤ間の距離が実質的に一定になることが保証されるため、ワイヤが溝の中で移動することができなくなるような、鍵穴の溝にスクリーン・ワイヤを固定する信頼性のある簡単な方法が存在するかどうかを検討すべきである。 溝は鍵穴構造のものであり、すなわち支持要素、またはリングもしくは棒の内部に全体として機械加工されており、あるいは鍵穴が支持要素、または棒もしくはリングの一方の側に開くように機械加工されており、それによってワイヤはその軸線方向にのみ移動することが可能である。 換言すれば、鍵穴は、ワイヤをかなりしっかりとクランプしており、あるいはワイヤが鍵穴内へとワイヤの軸線方向に摺動することを可能にしている。 したがって鍵穴は、スクリーン・ワイヤがスクリーニング中に発生した圧力パルスの方向に移動するのを防止することは明らかである。

そのため発明の目的は、熱によって生じるスクリーン・ワイヤの歪みを伴わず、簡単に製造および組立が行われるスクリーン・シリンダを提供することでもある。

本発明の目的は、正確で一貫したスクリーニング開口、すなわちスクリーニング・スロットを有する、改善された強いスクリーン・シリンダを提供することでもある。

そのため、本発明の目的はさらに、均一なスクリーニング開口、すなわち適切な許容差を提供し且つそれによってきわめて狭い幅を有するスロットを製造することができるように、改善されたスクリーン・シリンダの製造方法を提供することである。

本発明の目的はさらに、支持棒の上流の側面に繊維を蓄積させるバリまたは他の突出要素を最小限に抑えた、改善されたスクリーン・シリンダを提供することである。

本発明の他の好ましい実施例によれば、支持要素は、互いに軸線方向に所定の距離をおいて配置された個別のリングの形をしている。 支持リングの少なくとも１つは熱処理されて、スクリーン・ワイヤを支持リングの開口／溝内にクランプするように曲げられる。

スクリーン・シリンダの製造方法であって、前記スクリーン・シリンダが、スクリーニング・スロットを間に形成する少なくともいくつかのスクリーン・ワイヤと、実質的に円形の支持要素とで形成されており、前記支持要素はリングの形であり、前記支持リングは開口／溝を有し、前記スクリーン・ワイヤは前記開口／溝内に取り付けられる方法の特徴は、
ａ）前記支持リングの前記開口／溝内にスクリーン・ワイヤを取り付けるステップと、
ｂ）前記リングの少なくとも１つを、前記リングの１つの側面のみが加熱されるように加熱して、前記リングを不均一に熱膨張させるステップと、
ｃ）前記少なくとも１つのリングを冷却させ、それによってリングが前記開口／溝内のスクリーン・ワイヤの不均一なクランプを撤回させるステップとにある。

スクリーニング・スロットを間に形成している少なくともいくつかのスクリーン・ワイヤと、実質的に円形の支持要素とから形成されるスクリーン・シリンダであって、前記支持要素が支持リングの形であり、前記支持リングが開口／溝を有し、前記スクリーン・ワイヤが前記開口／溝内に取り付けられるスクリーン・シリンダの特徴は、前記支持リングの少なくとも１つが熱処理され、それによってスクリーン・ワイヤを開口／溝内にしっかりとクランプするように曲げられることである。

本発明の他の特徴は、添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。

以下では、添付図面を参照して、スクリーン・シリンダの製造方法およびスクリーン・シリンダについてより詳しく説明する。

図１は、従来技術のワイヤ式スクリーン・シリンダ１を概略的に示している。 図１のスクリーン・シリンダは、その中央または本体部分で、すなわちスクリーン・シリンダの頂部と底部の間で、切断して示されている。 したがってスクリーン・シリンダの端部のリング、すなわち頂部および底部のリングは示されていない。 スクリーン・シリンダ１は、実質的に軸線方向を向いたスクリーン・ワイヤ１０、いわゆるウェッジ・ワイヤ（もともとはワイヤの断面がくさびに似ていた）で製造されており、これらワイヤは、スクリーン・シリンダの本体部分で支持要素２０に固定されており、またシリンダの端部で既に論じた端部のリングに固定されている。 ほとんどの場合、ウェッジ・ワイヤ式スクリーン・シリンダは、いわゆる流出タイプのものであり、スクリーン・ワイヤは支持要素の半径方向内側に取り付けられ、アクセプトはスクリーン・シリンダの内側からその外側へ流れる。 しかし、いわゆる流入タイプのウェッジ・ワイヤ式スクリーン・シリンダも知られている。 隣接するワイヤ１０間の距離によって、スクリーン・スロット１５が決まる。 スロットの幅は通常、スクリーン・シリンダ１の用途に応じて約０．１〜０．３ｍｍである。 やはりスクリーン・シリンダ１の大きさおよび用途に応じて支持要素間の軸線方向の距離が約２０〜２００ｍｍになるように、いくつかの実質的に円形の支持要素２０がスクリーン・ワイヤの長さに沿って配置される。 支持要素の（スクリーン・シリンダの軸線方向の）高さは通常、約３〜１０ｍｍであり、半径方向の幅は約１５〜約５０ｍｍである。 しかし、ある特別な状況では、寸法が前述のものと異なってもよい。 スクリーン・シリンダは多くの場合、スクリーンをシリンダへと丸める前にスクリーン・ワイヤ１０を支持棒に固定し、丸めた後に支持棒が支持要素を形成するように、あるいは棒を曲げて円形リングにした後、スクリーン・ワイヤを支持要素に固定するようにして製造される。

スクリーン・ワイヤを支持要素に固定する一般的な方法は、スクリーン・ワイヤ１０を挿入する実質的に横向きの溝または開口を支持要素２０に使用することである。 図２は、支持要素２０または支持棒における、いわゆる鍵穴またはアリ溝３０の形について、いくつかの代替形態を示している。 また支持要素における開口についてもいくつかの代替形態を示してある。 溝および開口は、いくつかの一般的な特徴を有している。 第一に、溝／開口３０は通常、棒または要素に対して実質的に直角に機械加工される。 第二に、図に示すように、鍵穴状の溝３０（当然に開口も含む）の基本的な考え方は、スクリーン・ワイヤがワイヤの軸線方向、すなわち支持要素に直角な方向以外に移動することができないように、スクリーン・ワイヤを溝３０の中に固定することである。 換言すれば、いわゆる形状固定（ｆｏｒｍ ｌｏｃｋｉｎｇ）が用いられる。 もちろん、スクリーン・ワイヤがその軸線方向に移動することも望ましい特徴ではないが、それは、スクリーン・シリンダの製造に利用することができる。 換言すれば、米国特許第５０９０７２１号明細書および米国特許第５０９４３６０号明細書に論じられているように、ワイヤを溝に固定するためにワイヤの溝へのクランプを使用しない場合には、支持棒は容易に曲げること、およびそれによって円形の支持要素２０にすることが可能であり、その後、ワイヤが溝３０に押し込まれる。 この場合、溝３０の大きさおよび形は、スクリーン・ワイヤの断面のものにできるだけ近づけるべきである。 次いで、ワイヤがその軸線方向に移動するのを防ぐために、ワイヤを支持棒に溶接、接着またははんだ付けするか、あるいはその移動を防ぐようにワイヤを変形させることが可能である。 ただし、論じた固定方法はすべて複雑であり、繊維を集めるバリを発生させる可能性もあるが、他の方法では所望されるその目的にとって理想的なものにはならない。

図３ａは、支持リング２０およびスクリーン・ワイヤ１０の断面を示す、拡大スケールにおけるスクリーン・シリンダの部分断面を、その多数の好ましい形の１つについて示している。 また図３ｂは、支持リング２０の断面を示すスクリーン・ワイヤの軸線方向の部分断面である。

もちろん本発明によるスクリーン・シリンダの唯一の製造方法ではないが、好ましい方法では、適当な鍵穴またはアリ溝、あるいは対応する開口を有する円形リングの形の支持要素２０が、ジグに取り付けられる。 次にスクリーン・ワイヤ１０が、溝／開口３０を通して各支持要素２０に押し込まれる。 溝または開口がすべての要素／リングにおいて一様であることが好ましい。 すべてのスクリーン・ワイヤ１０を各支持要素２０の溝／開口３０に挿入した後、スクリーン・ワイヤは、その軸線方向にそれ以上移動できないように固定される。 これは、少なくとも１つの支持要素２０をその１つの面２５を介して加熱することによって実施される。 換言すれば、加熱は不均一に、支持リングの１つの側面に対してのみ実施される。 その結果、図３ｂの支持リングの下面は熱によって膨張し、それによって、とりわけ支持リングの自由端縁が、リングの円周方向軸線のまわりで上方へ曲がる。 支持リングがステンレス鋼で製造されている場合、リングに対する加熱温度は摂氏約４５０〜９００度であり、これによって確実に支持リング材料内の内部応力が解放される。 加熱後、支持リングを室温で冷却すると、支持リングはその円周方向の軸線のまわりで曲げ戻しを開始し、最終的には支持リングの自由端縁は下向きに、すなわちその元の位置を過ぎて曲がる。 ステンレス鋼の特徴は、その温度を最初にある範囲まで上昇させると製品の内部応力が解放され、粒子を冷却すると最初の熱膨張よりも大きい熱収縮が得られることである。 このすべての結果、支持リングがその「水平な」元の位置を過ぎて曲がる間に、ワイヤと、支持リング内の溝／開口の壁との間でスクリーン・ワイヤの取り付けに必要な微小な隙間が閉じられ、そして支持リングがスクリーン・ワイヤを溝／開口内にクランプする。

この種の熱処理を、必ずしもスクリーン・シリンダのすべての支持リングに対して実施する必要はないが、もちろんその少なくとも１つに対しては実施する必要がある。 しかし、ワイヤと溝／開口の壁との間の微小な隙間が取り除かれるような場合は、すべての支持リングを熱処理にかけることが好ましい。

支持リングを処理する好ましい方法は、ワイヤをロール上のすべての支持リングの溝に挿入した後、まずはスクリーン・シリンダを配置することである。 次いで、シリンダをゆっくりと回転させ、支持リングの温度が局部的且つ一時的に４５０〜９００度まで上昇するように、１つの支持リングの１つの面を一度に加熱する。 しかし、ステンレス鋼の特性（主に耐食性）が変化しないように、加熱は一時的でなければならない（特性の変化には何時間も必要であるが、本発明の熱処理には何分かしかかからない）。 支持リング表面のきわめて限られた領域を加熱することを可能にするには、手動または自動で溶接トーチを使用することが好ましい。 また、スクリーン・ワイヤが熱処理を受けないように、スクリーン・ワイヤをある種の断熱材で覆う必要があるかどうかも考慮する価値がある。 好ましい遮熱材は、隣接する２つの支持リング間のスクリーン・ワイヤ上に、加熱を開始する前に配置された金属片である。

上記のことは、新規な発明性のあるスクリーン・シリンダの製造方法についての例示的な記述に過ぎないことを理解すべきである。 上記のことは、決して本発明を限定するものと理解すべきではなく、本発明の範囲全体は、添付の特許請求の範囲によってのみ定められる。

従来技術のワイヤ式スクリーン・シリンダを概略的に示す図である。

例えば機械加工された鍵穴であって、従来技術の支持要素内に配置された鍵穴の様々な実施例を概略的に示す図である。

本発明の支持要素−スクリーン・ワイヤの組合せの好ましい実施例を示す図である。

本発明の支持要素−スクリーン・ワイヤの組合せの好ましい実施例を示す図である。