ЗУБЧАТЫЕ ПЛИТЫ РАФИНЕРА С ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ УГЛАМИ ПОДАЧИ И СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК D21D1/00 

Настоящее изобретение, в общем, относится к рафинерам для удаления загрязняющих веществ из волокнистых материалов, как например из перерабатываемых для вторичного использования или утилизируемых бумажных и упаковочных материалов. В частности, настоящее изобретение относится к плитам рафинера и, в частности, к угловой выверке зубьев на плите.

Плиты рафинера используют для механического воздействия на волокнистый материал. Плиты рафинера, имеющие зубья (в противоположность плитам, имеющим ножи), обычно используют в рафинерах, которые служат для измельчения, диспергирования или перемешивания волокнистых материалов с добавлением химических веществ или без него. Описанная здесь конструкция плиты рафинера, в общем, применима ко всем зубчатым плитам, в частности для диспергаторов и вообще для рафинеров.

Диспергирование используется главным образом в системах облагораживания макулатуры для утилизации использованных бумаги и картона для их повторного использования в качестве сырья для производства новой бумаги или картона. Диспергирование используется для отделения краски от волокон, для диспергирования и измельчения частиц краски и грязи до нужного размера для последующего удаления и для измельчения частиц до невидимого размера. Диспергатор используют также для разрушения клеящих материалов, покрывающих частиц и воска (обобщенно называемых «частицами»), которые часто имеются в волокнистом материале, подаваемом в рафинер. Частицы, удаленные с волокон диспергатором, уносятся в суспензии из волокнистого материала и жидкости, протекающей через рафинер, и удаляются из суспензии при их плавании на поверхности или вымываются из суспензии. Кроме того, диспергатор может быть использован для механической обработки волокон с целью сохранения или улучшения прочности волокон и смешивания отбеливающих химических веществ с волокнистой массой.

В общем, существуют два типа механических диспергаторов, которые используют с волокнистым материалом, перерабатываемым для повторного использования: месильные машины и диспергаторы с вращающимися дисками. Это описание изобретения сосредоточено на диспергаторе дискового типа, который имеет зубчатые плиты статора рафинера. Диспергаторы дискового типа сходны с рафинерами для обработки волокнистой массы и щепы. Диск рафинера обычно имеет установленную на нем кольцевую плиту или группу секторов плиты, расположенную в виде круглого диска. В диспергаторе дискового типа волокнистая масса подается шнековым питателем к центру рафинера и движется к периферии через зону диспергирования, которая представляет собой зазор между вращающимся диском (ротором) и неподвижным диском (статором), и волокнистая масса выбрасывается из зоны диспергирования у периферии дисков.

Диспергатор дискового типа, в общем, выполнен в виде двух круглых дисков, обращенных друг к другу, при этом один диск (ротор) вращается с частотой вращения обычно вплоть до 1800 об/мин и, возможно, с более высокой частотой вращения. Другой диск выполнен неподвижным (статор). С другой стороны, оба диска могут вращаться в противоположных направлениях.

На поверхности каждого диска установлена плита с зубьями (также называемыми пирамидами), расположенными в виде тангенциальных рядов. Плита может быть цельной кольцевой плитой или может состоять из кольцевого ряда секторов плиты. Каждый ряд зубьев обычно имеет общий радиус от центра диска. Ряды зубьев ротора и статора являются взаимозаходящими, когда диски ротора и статора расположены друг против друга в рафинере или диспергаторе. Ряды зубьев ротора и статора пересекают плоскость в зоне диспергирования, которая находится между дисками. Между взаимозаходящими рядами зубьев образованы каналы. Эти каналы определяют зону диспергирования между дисками.

Волокнистая масса попеременно течет между зубьями ротора и статора, когда она движется через последовательные ряды зубьев ротора и статора. Волокнистая масса движется от центрального впускного отверстия диска к периферийному выпускному отверстию у внешней окружности дисков. Когда волокна проходят от зубьев ротора к зубьям статора и наоборот, волокна подвергаются ударам при вращении рядов зубьев ротора между рядами зубьев статора. Зазор между зубьями ротора и статора обычно составляет порядка 1-12 мм (миллиметров). Волокна не разрезаются под действием ударов зубьев, а сильно и попеременно изгибаются. Под действием ударов, воспринимаемых волокнами, от волокон отбиваются частицы краски и тонера, дробящиеся на более мелкие частицы, и отрываются частицы клеящих материалов.

В диспергаторах дискового типа обычно используют два типа плит: 1) плиты с пирамидальными зубьями (также называются зубчатыми плитами), имеющие взаимозаходящее расположение зубьев, и 2) плиты с ножами рафинера. Разработана новая форма пирамидального зуба для плиты рафинера, которая описывается здесь.

В находящейся в общей собственности опубликованной заявке на патент США №2005/0194482, озаглавленной «Grooved Pyramid Disperger Plate», показан увеличенный примерный сектор плиты с пирамидальными зубьями. При использовании плит с пирамидальными зубьями волокнистая масса продавливается радиально через небольшие каналы, образованные между зубьями на противоположных плитах, как это показано на Фиг.1С. При прохождении волокон волокнистой массы через диспергаторы волокна испытывают сильное сдвигающее усилие, например удары, вызываемые интенсивным трением между самими волокнами и между волокнами и плитами.

На Фиг.1A, 1B и 1С показан примерный сектор плиты с пирамидальными зубьями, имеющими обычный профиль зуба. Рафинер или диспергатор 10 содержит плиты 14, 15, каждая из которых выполнена с возможностью прикрепления к поверхности одного из противоположных дисков 12, 13 диспергатора. Каждый из дисков 12, 13 (на Фиг.1С показаны только их части) имеет центральную ось 19, вокруг которой они вращаются, радиусы 32 и по существу круглые периферии.

Плита может быть цельной или разделенной на секторы. Разделенная на секторы плита состоит из кольцевого ряда секторов, обычно установленных на диске диспергатора. Неразделенная на секторы плита представляет собой цельную кольцеобразную плиту, прикрепленную к диску диспергатора. Сектор 14 плиты предназначен для диска 12 ротора, а сектор 15 плиты - для диска 13 статора. Секторы 14 плиты ротора прикреплены к поверхности диска 12 ротора в виде кольцевого ряда, образуя плиту. Секторы могут быть прикреплены к диску любым удобным или обычным образом, как например болтами (не показаны), проходящими через отверстия 17. Секторы 14, 15 плит диспергатора расположены бок о бок для образования плит, прикрепленных к поверхности каждого диска 12, 13.

Каждый сектор 14, 15 плит диспергатора имеет внутренний край 22, обращенный к центру 19 своего прикрепленного диска, и наружный край 24 вблизи периферии своего диска. Каждый сектор 14, 15 плит на поверхности своей основы имеет концентричные ряды 26 пирамид или зубьев 28. Вращение диска 12 ротора и секторов 14 его плиты создает центробежную силу, прилагаемую к рафинируемому материалу, например, волокнам, что вызывает движение материала радиально наружу от внутреннего края 22 к наружному краю 24 плит. Рафинируемый материал движется преимущественно через каналы 30 зоны диспергирования, образованные между соседними зубьями 28 противоположных секторов 14, 15 плит. Рафинируемый материал течет радиально наружу из зоны диспергирования в корпус 31 рафинера 10.

Каждый из концентричных рядов 26 находится на общем радиальном расстоянии (см. радиусы 32) от центра 19 диска и расположен для зацепления так, чтобы давать возможность зубьям 28 ротора и статора пересекать плоскость между дисками. Волокна, проходящие от центра статора к периферии дисков, воспринимают удары, когда зубья 28 ротора проходят вблизи зубьев 28 статора. Просвет каналов между зубьями 28 ротора и зубьями 28 статора составляет порядка 1-2 мм, так что волокна не разрезаются или не сдавливаются, а сильно и попеременно изгибаются, когда они проходят в каналах между зубьями на диске 12 ротора и зубьями на диске 13 статора. Изгибание волокон приводит к разрушению частиц краски и тонера на более мелкие частицы и отрыванию частиц клеящих материалов на волокнах.

На Фиг.2А и 2B показаны соответственно вид сверху и вид сбоку зуба 34 стандартной формы, используемого в отдаленном от центра ряду в плите статора. Зуб 34 имеет пирамидальную форму, состоящую из прямых сторон 36, сходящихся к верху 38 зуба. Каждая из боковых сторон стандартного зуба 28 по существу параллельна радиусу 32 плиты.

Из предшествующего уровня техники известна плита, в которой каждый из первых трех-четырех рядов зубьев имеет угол подачи приблизительно в 10 градусов, а самые отдаленные от центра три-четыре ряда зубьев имеют угол подачи в 0 градусов. Кроме того, другие плиты, известные из предшествующего уровня техники, содержат ряды подающих ножей (которые являются одним типом зубьев), которые имеют слегка увеличивающийся угол подачи от ряда к ряду, пока угол подачи не достигнет нуля (0) градусов, при этом оставшиеся, отдаленные от центра ряды сохраняют угол подачи в ноль градусов. Типичная плата с увеличивающимися углами подачи имеет следующее чередование углов подачи (начиная от радиально самого внутреннего ряда подающих ножей): 10°, 11°, 12°, 13°, 0°, 0°, 0° и 0°.

Основное назначение плиты диспергатора - это передавать импульсы энергии (удары) к волокнам во время их прохождения через каналы между дисками. Широко распространенная зубчатая плита обычно содержит зубья в форме пирамиды с квадратным основанием с изменениями в длине ребер пирамиды и расположением зубьев для достижения желаемых результатов.

Рафинируемый материал, проходящий между дисками, может быть ускорен до высокой скорости вследствие центробежных сил, прилагаемых диском ротора. Некоторое количество рафинируемого материала с высокой скоростью покидает диски 12, 13 и выбрасывается по радиусу к корпусу 31 рафинера. Удары рафинируемого материала с большой скоростью о корпус вызывали абразивный износ и кавитационное разрушение корпуса. Существует давно ощущаемая потребность в средствах для уменьшения износа и повреждения корпуса рафинера и диспергатора, в частности, для уменьшения износа и повреждения, вызываемых ударами рафинируемого материала о корпус.

Разработана плита рафинера, имеющая зубья с углом подачи, который изменяется от ряда к ряду зубьев плиты. Плита может быть использована для рафинера и, в частности, для диспергатора. Плита может быть использована для диска статора или диска ротора либо для пары дисков ротора.

В частности, разработана зубчатая плита диспергатора, которая имеет ряды зубьев с углами подачи, изменяющимися от самого внутреннего ряда зубьев к самому отдаленному от центра ряду зубьев, и это изменение в углах подачи по рядам зубьев составляет 15 до 90 градусов, предпочтительно от 20 до 90 градусов и более предпочтительно от 30 до 90 градусов. Угол подачи может изменяться от ряда к ряду. С другой стороны, угол подачи в группе рядов, например 2-3 рядах может быть первым постоянным углом подачи; угол подачи во второй группе рядов может быть вторым углом подачи (меньшим, чем первый угол), и угол подачи в третьей и последней группе рядов может быть третьим углом (меньшим, чем второй угол). Кроме того, угол подачи в первом ряду зубьев (или в первых нескольких рядах зубьев) может отличаться на 15-90 градусов (и предпочтительно на 20-90 градусов) относительно угла подачи в самом отдаленном от центра ряде зубьев (или последних нескольких рядах зубьев). Изменения в углах подачи могут быть использованы для уменьшения угла подачи в радиально самых отдаленных от центра рядах, для увеличения угла задержки в отдаленных от центра рядах и изменения функции заднего угла подачи от подачи волокнистой массы в зону диспергирования (у внутренних рядов) к удержанию волокнистой массы в этой зоне (у отдаленных от центра рядов).

Разработана плита рафинера, имеющая концентричные ряды зубьев, в которых зубья расположены обращенными радиально внутрь, при этом боковые стенки зубьев находятся под углами к радиусам плиты, так что угол в первом ряду зубьев отличается от угла во втором ряду зубьев. Плита рафинера может быть использована для диспергатора.

Разработана плита рафинера, имеющая концентричные ряды зубьев с углом подачи, образованным на каждом зубе, при этом угол подачи образован передней кромкой зуба; угол подачи для первого ряда зубьев отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев, причем эта разница между углами подачи составляет от 15 до 90 градусов. Эта разница может быть от 20 до 90 градусов или в более узких пределах от 30 до 90 градусов. Первый ряд зубьев может быть самым внутренним по радиусу рядом зубьев, а второй ряд зубьев - самым отдаленным по радиусу от центра рядом зубьев.

Кроме того, в первом ряду зубьев может быть образован угол от 5 градусов до минус 5 градусов относительно радиальных линий плиты или угол задержки от минус 5 градусов до минус 30 градусов относительно радиальных линий плиты. Угол задержки - это угол подачи, который обычно выражен в минусовых градусах. Кроме того, угол входа может быть нейтральным, например в ноль градусов относительно радиальных линий, а углы зубьев могут изменяться от нейтральных до углов задержки по мере расположения рядов радиально наружу. С другой стороны, входной ряд зубьев может иметь незначительный угол задержки, при этом угол задержки увеличивается от ряда к ряду в радиальном направлении от центра. Кроме того, входной ряд может иметь угол подачи, при этом угол зуба изменяется до угла задержки у радиально отдаленных от центра рядов. В другом варианте входной ряд может иметь большой угол подачи, при этом угол зуба изменяется до незначительного угла подачи или нейтрального угла по направлению к радиально отдаленным от центра рядам.

В плите рафинера угол подачи может изменяться от ряда к ряду, и эта разница является совокупной разницей через ряды зубьев на плите. Углы подачи между соседними рядами зубьев могут изменяться от 3 градусов до 5 градусов для всех рядов на плите.

С другой стороны, первая группа рядов зубьев имеет такой же самый угол подачи, как и в первом ряду, вторая группа рядов зубьев имеет такой же самый угол подачи, как и во втором ряду, и третья группа рядов зубьев имеет третий угол подачи, при этом третий угол подачи является промежуточным между первым и вторым углами подачи. Первая группа рядов может быть расположена по радиусу внутрь от третьей группы, а третья группа - по радиусу внутрь от второй группы.

Рафинер содержит диск ротора с плитой ротора и диск статора с плитой статора, при этом плита статора расположена напротив вращающейся плиты ротора и обращена к ней; плита ротора содержит концентричные ряды зубьев, при этом угол подачи для первого ряда зубьев плиты ротора отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев, причем разница между углами подачи составляет от 15 до 90 градусов; и плита статора содержит концентричные ряды зубьев, при этом угол подачи для первого ряда зубьев плиты статора отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев, причем разница между углами подачи составляет от 15 до 90 градусов.

Разработан способ рафинирования материала между противоложными дисками в рафинере, при котором подают материал к входному отверстию, по меньшей мере, одного из дисков, вращают один диск относительно другого диска, в то время как материал движется по радиусу наружу между дисками, и подвергают материал ударам, вызванным рядами зубьев на вращающемся диске, сцепляющимися с рядами зубьев на другом диске, при этом угол подачи для первого ряда зубьев на, по меньшей мере, одном из указанных дисков отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев на указанном, по меньшей мере, одном из указанных дисков, и разница между углами подачи составляет от 15 до 90 градусов.

Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1A и 1B - соответственно вид спереди и вид сбоку в разрезе зубчатой плиты, используемой в диспергаторах дискового типа,

Фиг.1C - частичный вид сбоку в разрезе плит и дисков статора и ротора диспергатора с каналами между ними,

Фиг.2А и 2B - соответственно вид сверху и перспективный вид сбоку зуба стандартной формы, используемого в настоящее время при диспергировании, при этом зуб имеет пирамидальную форму с прямыми боковыми стенками, сходящимися к верху зуба,

Фиг.3А и 3B - соответственно вид сверху и перспективный вид сбоку наклонного зуба, при этом боковые стенки зуба наклонены относительно радиуса диска,

Фиг.4А и 4B - соответственно вид спереди в плане и вид сбоку в разрезе диспергирующей плиты ротора, в которой используется зуб наклонной формы,

Фиг.5А и 5B - соответственно вид спереди в плане и вид сбоку в разрезе диспергирующей плиты статора для использования с плитой ротора, показанной на Фиг.4А и 4B,

Фиг.6А и 6B - соответственно вид спереди в плане и вид сбоку в разрезе диспергирующей плиты согласно другому варианту осуществления изобретения,

Фиг.7А и 7B - соответственно вид спереди в плане и вид сбоку в разрезе диспергирующей плиты согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

Предложенная здесь новая плита рафинера применима для диспергатора любого типа и для плит рафинера с пирамидальными зубьями или зубчатых плит. Особенностью плиты является новая форма зуба в рядах зубьев, расположенных на плитах ротора и статора. Новая форма зуба касается ориентации сторон зуба, так что сторона образует угол относительно радиуса плиты или диска. Что касается плит, то предлагается новая конструкция плиты ротора (наносимой на вращающийся диск) и новая конструкция плиты статора (наносимый на неподвижный, невращающийся диск). Эти новые конструкции плит касаются выполнения рядов зубьев, при котором каждый ряд зубьев имеет, по существу, общий угол между сторонами зубьев и радиусом, и при котором угол наклона боковых стенок изменяется от ряда к ряду.

На Фиг.3А и 3B соответственно показаны вид сверху и перспективный вид сбоку наклонного зуба 40, у которого стороны наклонены относительно радиуса 32 от центра диска. В частности, одна или обе боковые стенки 42 зуба образуют угол 44 относительно радиуса 32 диска. Кроме того, боковые стенки 42 могут сходиться по направлению к верху 46 зуба или могут не сходиться. Основание 48 зуба простирается от нижней поверхности плиты. Передняя поверхность 50 зуба обращена радиально внутрь, а задняя поверхность 52 зуба обращена радиально наружу. Передняя и задняя поверхности каждая могут быть по существу параллельны касательной к плите. Передняя и задняя поверхности могут быть наклонены к верху зуба.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения секторы как ротора, так и статора имеют новые выполнения наклонных зубьев и используются совместно. С другой стороны, конструкции ротора и статора сами по себе обеспечивают каждая усовершенствования и могут применяться с другими типами секторов плит статора и ротора.

Форма зубьев для плит диспергаторов включает в себя наклонное выполнение боковых стенок зубьев, чтобы способствовать регулированию подачи и удерживания волокнистой массы. Угол наклона боковой стенки - это угол между боковой стенкой зуба и радиусом плиты/диска. Угол наклона боковой стенки может быть одинаковым для всех зубьев в кольцевом ряду зубьев. Угол наклона боковой стенки может различаться между рядами плиты. Например, угол наклона боковой стенки зубьев в первом ряду зубьев (у входа к плитам или на внутреннем диаметре плиты) может на, по меньшей мере, 20°-90° отличаться от угла наклона боковой стенки зубьев в последнем ряду зубьев (у периферии плит). Изменение в угле наклона боковой стенки может происходить непосредственно между двумя соседними или несоседними рядами, через группу из трех или большего числа рядов (в которой ряды могут быть последовательными или нет) или может быть постепенным угловым изменением от одного ряда к следующему через все ряды на плите. Изменение углов наклона боковой стенки от первого к последнему ряду зубьев предпочтительно составляет, по меньшей мере, 15°, но не более, чем 90°, а наиболее предпочтительно между 20° и 30°.

Изменение в угле наклона боковой стенки между рядами зубьев должно преследовать одну или несколько из следующих целей. Все эти цели предназначены для достижения более устойчивой подачи волокон через рафинер дискового типа, имеющего зубчатые плиты, и, в частности, к диспергатору дискового типа.

Цель 1. Когда пропускная способность в диспергаторе является очень высокой, может возникнуть трудность в подаче материала, особенно у входного отверстия плиты диспергатора, где центробежная сила для подачи меньше (вследствие меньшего радиального расположения), а площадь пропускного сечения для потока волокнистой массы также является более ограниченной (вследствие меньшей окружной площади поперечного сечения у меньшего радиального расположения). В таком случае применение значительного угла подачи, например, в 30 градусов или более на рядах зубьев у впускного отверстия плит или по направлению к нему позволит подавать большее количество волокон без необходимости в устранении значительного количества зубьев, что в противном случае уменьшило бы эффективность диспергирования. Когда волокнистая масса движется наружу, а сочетание центробежной силы и площади пропускного сечения направлено на способствование подаче, угол подачи постепенно уменьшается, например, в пределах 30-5 градусов или меньше для поддержания достаточно большого накопления волокнистой массы на границе раздела между зубьями для того, чтобы достигнуть хорошей эффективности диспергирования.

Цель 2. Когда пропускная способность в диспергаторе является очень низкой, то может не происходить достаточное накопление волокнистой массы на границе раздела между зубьями для достижения хорошей эффективности диспергирования. Добавление увеличивающегося угла задержки на зубьях по мере того, как волокнистая масса достигает отдаленных от центра рядов зубьев, обеспечит достаточное время удерживания волокнистой массы для создания большего накопления волокон и обеспечит хорошую эффективность диспергирования. Угол задержки может быть в пределах 5 градусов - 20 градусов и обеспечивает наклон зубьев отдаленного от центра ряда зубьев в направлении, противоположном наклону зубьев внутренних рядов зубьев. Наклон зубьев - это угол, который боковые стенки образуют с радиусами диска. Углы задержки, в общем, не являются предпочтительными во внутренних рядах (вблизи впускного отверстия), так как угол задержки может привести к плохой подаче в канал между дисками диспергатора. Один или большее число радиально отдаленных рядов имеют зубья, выполненные с углами задержки. Если многочисленные ряды, например два - четыре ряда имеют углы задержки, то угол наклона может постепенно увеличиваться от одного отдаленного от центра ряда к следующему, более отдаленному от центра ряду.

Цель 3. Когда пропускная способность в отношении подачи волокон находится в нормальных пределах, то можно снова получить выгоду от конструкции зуба с углами наклона боковых стенок, используя незначительный угол подачи у впускного отверстия и постепенно уменьшая наклон от одного ряда к следующему, более отдаленному от центра ряду, пока самый отдаленный от центра ряд (ряды) не будет иметь незначительный угол задержки.

Незначительный угол подачи может быть в пределах 45 градусов - 20 градусов и применяться к первому, второму и/или третьему самым внутренним рядам зубьев. Незначительный угол подачи у впускного отверстия и постепенное изменение в угле наклона боковых стенок от ряда к ряду должно способствовать более постоянной скорости потока волокнистой массы через каналы, образующие зону диспергирования, и, таким образом, достижению более надлежащего диспергирования в каждой поверхности раздела между зубьями.

На Фиг.4А и 4B соответственно показаны вид спереди в плане и вид сбоку в разрезе примерной плиты 54 ротора диспергатора с двухугловой формой зуба, которая сопрягается с плитой статора, показанной на Фиг.5А и 5В. Плита ротора вращается в направлении против часовой стрелки, как это показано стрелкой 55.

Сектор 54 плиты ротора диспергатора содержит ряды зубьев, каждый из которых имеет зубья с наклонными боковыми стенками. Углы наклона боковых стенок постепенно уменьшается от одного ряда к следующему, более отдаленному от центра ряду и до самого отдаленного от центра ряда 56, который имеет угол задержки.

Угол наклона боковых стенок зубьев 58 во внутренних рядах может изменяться от ряда к ряду (см. ряды 58, 60, 62, 64, 66 и 68 на Фиг.4А и 4B). Изменение угла наклона боковых стенок может быть возрастающим от ряда к ряду, переменным от больших угловых изменений между соседними рядами до отсутствия изменений между рядами или сосредоточенным на рядах у впускного отверстия (например, рядах 64, 66 и 68) и на отдаленных от центра рядах (например, рядах 60 и 62). Изменение в углах наклона боковых стенок между соседними рядами может быть сравнительно небольшим, как например 2°-5°, особенно если изменение угла наклона боковых стенок является возрастающим через все ряды. Общее изменение в углах наклона боковых стенок через все ряды предпочтительно составляет, по меньшей мере, 20° и не больше, чем 90°. Предпочтительнее, чтобы это изменение в углах от внутреннего ряда 68 к самому отдаленному от центра ряду 56 находилось в узком диапазоне 20 градусов - 90 градусов.

Например, зубья в самых внутренних рядах 68, 66 и 64 могут иметь углы наклона боковых стенок в пределах между 10° и 15°, в средних рядах 62, 60 - одинаковый угол наклона боковых стенок в пределах между 0° и 5° и в самом отдаленном от центра ряду 56 - обратный угол (угол задержки) в пределах между 5° и 30°. С другой стороны, углы наклона боковых стенок могут постепенно уменьшаться с интервалами в 3°-8° от незначительного угла подачи в 15° у рядов вблизи впускного отверстия (68, 66 и/или 64) до угла наклона боковых стенок, равного нулю или около него, для зубьев в ряду 60 и довольно резко изменяться до обратного угла меньше, чем 20 градусов, для зубьев в ряду задержки 56.

На Фиг.5А и 5B показан примерный сектор 70 плиты статора диспергатора с наклонными зубьями 72, расположенными в рядах 74, 76, 78, 80, 82 и 84. Сектор плиты статора диспергатора (когда он расположен в плите) предназначен для расположения напротив плиты 54 ротора так, чтобы соответствующие ряды плит ротора и статора были взаимозаходящими. Угол задержки (обратный углу наклона боковых стенок зубьев во внутренних рядах) может быть, по меньшей мере, таким же большим, как и угол задержки в ряду 56 ротора.

На Фиг.6А и 6B показан примерный сектор 90 плиты статора, имеющий ряды зубьев. Во внутреннем ряду 92 зубья образуют угол в пределах 10 градусов - 20 градусов относительно радиальных линий плиты. Внутренний ряд может быть самым внутренним рядом зубьев или одним из первых двух или трех внутренних рядов зубьев. Зубья в отдаленном от центра ряду 94 зубьев могут иметь угол задержки в пределах минус 10 - минус 60 градусов. Отдаленный от центра ряд 94 может быть самым отдаленным от центра рядом зубьев или одним из двух или трех самых отдаленных от центра зубьев. С другой стороны, зубья во внутреннем ряду 92 зубьев могут образовывать угол в пределах 25 градусов - 35 градусов относительно радиальных линий плиты, а в отдаленном от центра ряду 94 зубьев - угол задержки в пределах 5 градусов - минус 5 градусов.

На Фиг.7А и 7B показаны соответственно вид спереди в плане и вид сбоку в разрезе диспергирующей плиты 100 согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Зубья во внутреннем ряду (рядах) 102 зубьев могут образовывать угол в пределах 10 градусов - 20 градусов относительно радиальных линий плиты, а в отдаленном от центра ряду (рядах) 104 зубьев - угол задержки в пределах минус 10 градусов - минус 20 градусов. В другом альтернативном варианте зубья во внутреннем ряду 102 зубьев могут образовывать угол в пределах 5 градусов - минус 5 градусов относительно радиальных линий плиты, а в отдаленном от центра ряду 94 зубьев - угол задержки в пределах минус 25 градусов - минус 35 градусов (отметим, что термин «угол задержки» относится к обратному (минусовому уменьшению) наклону зубьев).

Профиль наклонных зубьев диспергатора и схема расположения зубьев на плите диспергатора могут быть выполнены различными способами. Например, схема расположения зубьев на плите может включать в себя прямые (0°) зубья у входного отверстия, которые широко расположены друг от друга, и подающие зубья, которые постепенно поворачиваются до угла задержки. Первый ряд зубьев на Фиг.7а и 7b может иметь прямые зубья у впускного отверстия, а зубья второго ряда зубьев (который является внутренним рядом) могут иметь угол подачи в 10-20 градусов или 5 градусов - минус 5 градусов. Кроме того, угол зубьев диспергатора мог слегка увеличиваться или уменьшаться между соседними рядами, в то время как все еще достигалось постепенное изменение угла зубьев через все ряды зубьев.

Хотя изобретение описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления изобретения, необходимо учесть, что изобретение не должно быть ограничено описанным вариантом его осуществления, а, наоборот, оно, как полагают, охватывает различные модификации и эквивалентные выполнения, находящиеся в объеме изобретения согласно прилагаемой формуле изобретения и не отклоняющиеся от его сущности.

Изобретение относится к рафинерам для удаления загрязняющих веществ из волокнистых материалов. Плита рафинера содержит концентричные ряды зубьев, угол подачи образован на зубьях во множестве рядов. Угол подачи образован передней кромкой зуба, причем угол подачи для первого ряда зубьев отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев, и разница между углами подачи составляет, по меньшей мере, 20 градусов. Предложен рафинер и способ рафинирования материала между противоположными дисками в рафинере. Обеспечивается уменьшение износа и повреждения корпуса рафинера. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Плита рафинера, содержащая
концентричные ряды зубьев,
угол подачи, образованный на зубьях во множестве рядов, при этом угол подачи образован передней кромкой зуба, причем
угол подачи для первого ряда зубьев отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев, и разница между углами подачи составляет, по меньшей мере, 20°.

2. Плита рафинера по п.1, в которой, по меньшей мере, три ряда зубьев, каждый из которых имеет свой угол подачи, который отличается от углов подачи в других рядах зубьев.

3. Плита рафинера по п.1, в которой разница составляет от 30 до 90°.

4. Плита рафинера по п.1, в которой первый ряд зубьев является самым внутренним по радиусу рядом зубьев, а второй ряд зубьев является самым отдаленным по радиусу от центра рядом зубьев.

5. Плита рафинера по п.4, в которой первый ряд зубьев образует угол от 60 до 20° относительно радиальных линий плиты.

6. Плита рафинера по п.4, в которой первый ряд зубьев образует угол от 5 до минус 5° относительно радиальных линий плиты.

7. Плита рафинера по п.4, в которой первый ряд зубьев образует угол от 5 до 10° относительно радиальных линий плиты, наружный ряд зубьев имеет угол в пределах от минус 10 до минус 60° и средний ряд зубьев между первым рядом и наружным рядом образует угол от минус 5 до плюс 5°, при этом каждый из первого, среднего и наружного рядов имеет отличающийся угол.

8. Плита рафинера по п.4, в которой первый ряд зубьев образует угол подачи от 25 до 35° относительно радиальных линий плиты, наружный ряд зубьев имеет угол от 5 до минус 5° и средний ряд зубьев между первым рядом и наружным рядом образует угол от 5 до 20°, при этом каждый из первого, среднего и наружного рядов имеет отличающийся угол.

9. Плита рафинера по п.4, в которой первый ряд зубьев образует угол подачи от 10 до 20° относительно радиальных линий плиты, наружный ряд зубьев имеет угол от минус 10 до минус 20° в и средний ряд зубьев между первым рядом и наружным рядом образует угол от минус 5 до плюс 5°, при этом каждый из первого, среднего и наружного рядов имеет отличающийся угол.

10. Плита рафинера по п.4, в которой первый ряд зубьев образует угол от 5 до минус 5° относительно радиальных линий плиты и наружный ряд зубьев имеет угол от минус 25 до минус 35°.

11. Плита рафинера по п.1, в которой угол изменяется от ряда к ряду и разница представляет собой совокупную разницу по рядам зубьев на плите.

12. Плита рафинера по п.7, в которой углы между соседними рядами зубьев изменяются от 2 до 10° для всех рядов на плите.

13. Плита рафинера по п.1, в которой первая группа рядов зубьев имеет тот же угол, что и первый ряд, вторая группа рядов зубьев имеет тот же угол подачи, что и второй ряд, и третья группа рядов зубьев имеет третий угол подачи, при этом третий угол подачи является промежуточным между первым и вторым углами подачи.

14. Плита рафинера по п.13, в которой первая группа рядов расположена радиально внутрь от третьей группы, а вторая группа расположена радиально внутрь от третьей группы.

15. Плита рафинера по п.1, в которой плита имеет кольцевое расположение секторов плиты.

16. Рафинер, содержащий:
диск ротора, включающий в себя плиту ротора, и диск статора, включающий в себя плиту статора, при этом плита статора расположена напротив вращающейся плиты ротора и обращена к ней,
причем плита ротора содержит концентричные ряды зубьев, и угол подачи для первого ряда зубьев плиты ротора отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев, третий угол подачи отличается от углов подачи для первого и второго рядов, и третий ряд является промежуточным между первым и вторым рядами, при этом разница между углами подачи для первого и второго рядов составляет от 20 до 90°, и при этом плита статора имеет концентричные ряды зубьев, угол подачи для первого ряда зубьев плиты статора отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев, третий угол подачи отличается от углов подачи для первого и второго рядов, и третий ряд является промежуточным между первым и вторым рядами, при этом разница между углами подачи для первого и второго рядов составляет от 20 до 90°.

17. Рафинер по п.16, в котором разница между углами для первого и второго рядов составляет от 30 до 90°.

18. Рафинер по п.16, в котором первый ряд зубьев является самым внутренним по радиусу рядом зубьев, а второй ряд зубьев является самым отдаленным по радиусу от центра рядом зубьев.

19. Рафинер по п.16, в котором первый ряд зубьев образует угол от 5 до минус 5° относительно радиальных линий плиты.

20. Плита рафинера по п.16, в которой первый ряд зубьев образует угол от 5 до минус 5° относительно радиальных линий плиты.

21. Плита рафинера по п.16, в которой первый ряд зубьев образует угол от 10 до 20° относительно радиальных линий плиты, а наружный ряд зубьев имеет угол от минус 10 до минус 60°.

22. Плита рафинера по п.16, в которой первый ряд зубьев образует угол от 25 до 35° относительно радиальных линий плиты, а наружный ряд зубьев имеет угол от 5 до минус 5°.

23. Плита рафинера по п.16, в которой первый ряд зубьев образует угол от 10 до 20° относительно радиальных линий плиты, а наружный ряд зубьев имеет угол от минус 10 до минус 20°.

24. Плита рафинера по п.16, в которой первый ряд зубьев образует угол от 5 до минус 5° относительно радиальных линий плиты, а наружный ряд зубьев имеет угол от минус 25 до минус 35°.

25. Способ рафинирования материала между противоположными дисками в рафинере, при котором
подают материал к впускному отверстию, по меньшей мере, одного из дисков,
вращают один диск относительно другого диска, в то время как материал движется по радиусу наружу между дисками, и
подвергают материал ударам, вызванным рядами зубьев на вращающемся диске, с цепляющимися с рядами зубьев на другом диске, при этом угол подачи для первого ряда зубьев на, по меньшей мере, одном из указанных дисков отличается от второго угла подачи для второго ряда зубьев на указанном, по меньшей мере, одном из указанных дисков, разница между углами подачи составляет от 20 до 90°, третий угол подачи отличается от углов подачи для первого и второго рядов, и третий ряд является промежуточным между первым и вторым рядами, при этом разница между углами подачи для первого и второго рядов составляет от 20 до 90°.

26. Способ по п.25, при котором разница составляет от 30 до 90°.

27. Способ по п.26, при котором первый ряд зубьев является самым внутренним по радиусу рядом зубьев, а второй ряд зубьев является самым отдаленным по радиусу от центра рядом зубьев.

28. Способ по п.27, при котором первый ряд зубьев образует угол от 5 до минус 5° относительно радиальных линий плиты.

29. Способ по п.26, при котором угол подачи изменяется от ряда к ряду, по меньшей мере, одного из дисков и разница представляет собой совокупную разницу по рядам зубьев на, по меньшей мере, одном диске.