ПЛИТА РАФИНЕРА, ИМЕЮЩАЯ ПЛАВНУЮ ВОЛНООБРАЗНУЮ КАНАВКУ, И ОТНОСЯЩИЕСЯ К НЕЙ СПОСОБЫ Российский патент 2017 года по МПК D21D1/30 

Изобретение, в общем, относится к дисковому рафинеру для переработки лигноцеллюлозного материала, например, древесной щепы. В частности, изобретение относится к канавкам между смежными ножами рафинера, расположенными на противоположных сторонах сегментов плиты, установленных на дисках рафинера или измельчителя.

Механическое размалывание и превращение в древесную волокнистую массу включает механическое разделение волокон, имеющихся в бревнах или древесной щепе, или в другом лигноцеллюлозном материале. В некоторых вариантах осуществления такие волокна могут быть пригодными для изготовления бумаги.

Общепринятый способ разделения волокон включает использование механического (или полухимического) рафинера, который часто состоит из одного вращаемого диска (например, ротора), обращенного к неподвижному диску (например, статору), в котором диск вращают со скоростью приблизительно от 900 до 2300 об/мин и в котором древесный материал подают в центр неподвижного диска. В некоторых случаях оба диска вращают в противоположных направлениях, а в некоторых других случаях имеется коническая секция, следующая за плоской поверхностью диска. Диски обычно снабжены рядом сменных сегментов (сегментов плиты), расположенных рядом и прикрепленных к диску, где эти сегменты плиты содержат множество ножей и канавок. Канавки, в общем, содержат перемычки для сдерживания продвижения древесного материала от центра внутреннего края сегмента плиты к наружному краю сегмента плиты. При перекрещивании ножей противоположных дисков перекрещивающиеся ножи прикладывают сжимающие и сдвигающие усилия к лигноцеллюлозному материалу. Сжимающие и сдвигающие силы вызывают разделение более крупных кусочков древесного материала на отдельные волокна, разработку волокон и, до некоторой степени, разрезание волокон. Разрезание волокон может быть нежелательным.

В типичных конструкциях плит рафинера или сегментов плиты (термины плита и сегмент плиты используются здесь как взаимозаменяемые) между обоими обращенными друг к другу дисками создают определенную глубину канавок, которая, по существу, сходна в противоположных плитах или сегментах плиты. Профиль глубин канавок относительно расстояния от центра диска, в общем, ровный и плоский, и либо, по существу, параллельный верхней поверхности размалывающих ножей, либо он немного отклонен от параллельного направления таким образом, что глубина канавки (т.е. расстояние от верхней поверхности размалывающего ножа до нижней поверхности канавки) постепенно уменьшается по направлению к периферии плиты.

На фиг.1 изображено поперечное сечение комплекта 100 дополняющих сегментов 102 и 104 обычных плит рафинера. Неразмолотый лигноцеллюлозный материал 120, например, древесную стружку, подают вблизи внутреннего края 108 обычных плит рафинера. Размолотый лигноцеллюлозный материал 122 выходит вблизи наружного края 106 обычных плит рафинера. Таким образом, материал перемещается, как это показано на фиг.1, справа налево. При перемещении, как это показано на фиг.1, материал сначала сталкивается с перемычками 130, 132, 134, 136, 138 и 140 в самой внутренней зоне размалывания или в зоне 101 разбивающих ножей. Сегменты обычной плиты рафинера содержат последовательности чередующихся ножей 150, 152 и канавок (не показаны). Верхние поверхности ножей 150, 152 соответствующих сегментов 102, 104 обычной плиты рафинера обращены друг к другу. Нож 150 (см. фиг.1) сегмента 102 обычной плиты рафинера расположен напротив ножа 152 сегмента 104 обычной плиты рафинера.

Между ножом 150 и ножом 152 имеется зазор 157, определяемый расстоянием 164 между верхними поверхностями ножей. Зазор 157, в общем, является одинаковым. В противоположность этому зазор 162 между нижними поверхностями противоположных канавок изменяется из-за перемычек 154 и 156 в канавках.

В соответствующих сегментах 102, 104 обычной плиты рафинера имеются перемычки 154 и 156. С помощью этих перемычек 154 и 156 понуждают материал, проходящий по канавкам, определенным соответствующими поверхностями 158 и 160, к переходу в зазор 157 и в противоположные сегменты 102, 104 обычной плиты рафинера. Как показано на фиг.1, нижние поверхности противоположных канавок расположены на расстоянии 162 друг от друга, Расстояние между нижними поверхностями канавок и верхними поверхностями соответствующих перемычек, например, обозначенное позицией 166, изменяется вдоль радиуса, показанного на поперечном сечении на фиг.1. Количество перемычек, их форма, расстояние и высота от нижней поверхности канавок до верхних поверхностей соответствующих перемычек являются различными в различных плитах рафинеров существующих конструкций, где эти параметры основаны на требовании удерживания подаваемого материала.

Из-за действия центробежных сил, возникающих в результате относительного вращения дисков, во многих конструкциях плит рафинеров используют перемычки в канавках, которыми ограничивают свободное перемещение материала в этих канавках. Считается, что этими перемычками предотвращают выход наружу из дисков неразмолотого материала, не подвергшегося механической обработке.

При механическом размалывании для получения древесной волокнистой массы может потребляться значительное количество энергии и может производиться большое количество тепла в результате рассеивания энергии трения. Под воздействием этого тепла вода, присутствующая при осуществлении процесса размалывания, преобразуется в пар; в большинстве случаев образуется существенное количество пара. Образующийся пар должен выходить из рафинера через зазор, созданный между дисками. Считается, что при затруднении относительно легкого выхода этого пара возникает механическая вибрация рафинера, а также наблюдается нестабильность процесса. Во многих случаях затрудненный выход пара может также приводить к ограничению количества энергии, которое может передаваться лигноцеллюлозному материалу, из-за ограничения сил, которые посредством рафинера можно прикладывать для удерживания дисков на близком расстоянии для выполнения требуемого объема работы. Пар может также проходить вместе с лигноцеллюлозным материалом через канавки в невращаемом диске, и обычные плиты статора рафинера также содержат перемычки для предотвращения выхода необработанного волокна, не подвергшегося механической обработке, из зазора размалывания.

Плиты рафинера с различными рисунками ножей и канавок известны специалистам в данной области техники. См., например, патенты US: № 5383617, Deuchars; № 5893525, Gingras; № 6032888, Deuchars; № 6402071, Gingras; № 6607153, Gingras; № 6616078 Gingras; и публикацию PCT № WO/2010/112667, Ruola и др.

Конструкции обычных ножей, канавок и перемычек (например, описанные в патентах, указанных в предыдущем параграфе) могут быть эффективными при выталкивании материала наружу из канавок в зазор, образованный между противоположными дисками, но эти конструкции могут ограничивать поток пара. Считается, что путь потока пара через рафинер, снабженный обычными плитами рафинера, является турбулентным (например, неламинарным) и может вызывать нестабильную работу рафинера. Кроме того, очень резкие изменения глубин канавок из-за перемычек и малые расстояния между перемычками часто приводят к тому, что поток пара ограничивается очень малой долей глубины канавки, что, таким образом, ведет к ограничению эффективности выхода пара.

Краткая сущность изобретения

Цель заключалась в том, чтобы усовершенствовать плиты рафинера или сочетания противоположных плит рафинера (например, противоположных плит рафинера: плит ротора и статора), при использовании которых улучшается поток пара посредством организации более ламинарного потока пара в канавках, в то же время приспособленных к доставке всех волокон в зазор между противоположными дисками и к предотвращению необработанных волокон.

Согласно аспекту изобретения создан сегмент плиты рафинера для размалывания лигноцеллюлозного материала, где сегмент плиты рафинера содержит множество смежных ножей и канавок, где по меньшей мере две смежные канавки имеют, по существу, одинаковый рисунок вдоль, по существу, радиального направления, определенного радиальной линией, соединяющей внутренний край сегмента плиты рафинера и наружный край сегмента плиты рафинера; и где, по существу, одинаковый рисунок в радиальном направлении содержит плавный переход, имеющий по меньшей мере волнистый характер.

Новый комплект сегментов плиты рафинера задуман и создан для размалывания лигноцеллюлозного материала. Сегменты плиты рафинера содержат сегмент первой плиты рафинера и сегмент второй плиты рафинера, где сегмент первой плиты рафинера и сегмент второй плиты рафинера содержат (каждый) множество смежных ножей и канавок, где, во время работы, комплект плит рафинера выполнен таким образом, чтобы было, по существу, постоянным расстояние между поверхностью канавки в сегменте первой плиты и поверхностью канавки в сегменте второй плиты, по существу, на расстоянии в радиальном направлении, определенном радиальной линей, соединяющей внутренний край сегмента первой или второй плиты рафинера и наружный край сегмента первой или второй плиты рафинера.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображено поперечное сечение комплекта сегментов плит рафинера обычной конструкции;

на фиг.2 - иллюстративный вариант выполнения множества сегментов плиты рафинера;

на фиг.3 - поперечное сечение 3-3 на фиг.2 иллюстративного варианта выполнения комплекта сегментов плит рафинера;

на фиг.4 - иллюстративный вариант выполнения комплекта сегментов плит рафинера согласно варианту осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

Была разработана конструкция плиты рафинера (или сегмента плиты рафинера), имеющая плавный профиль глубины канавки в противоположных плитах с минимальными или нерезкими изменениями относительных глубин канавок в противоположных плитах. Плавный профиль глубины канавки может быть осуществлен посредством создания, по существу, равномерного зазора, например, с отклонениями в пределах от 10 до 20% размера зазора вдоль длины зазора между противоположными плитами. Плавная глубина зазора может способствовать прохождению потока пара через всю доступную площадь канавок, с небольшой потенциальной возможностью возбуждения высокой турбулентности и вибрации. Плавный профиль зазора может быть постоянным в каждом диске по всей окружности диска, а профиль противоположных дисков может быть дополняющим (например, противоположным) друг относительно друга.

В таком, приведенном в качестве примера, варианте осуществления глубокие области канавки в одном диске могут быть обращены или могут быть расположены напротив мелкой области канавки противоположного диска. Таким образом, профили глубин канавок могут быть дополняющими друг относительно друга. Такое сочетание может способствовать плавному прохождению потока пара в любой точке в радиальном направлении через зазор, образованный между противоположными дисками.

Глубина канавки в самых глубоких частях канавок может быть в 3 или большее количество раз (например, в 4, 5, 6, 7 или 8 раз) больше глубины в самых мелких местах или областях. В других вариантах осуществления глубина канавки в самых глубоких частях канавок может быть больше, чем в 2,0 раза или в 2,5 раза больше глубины в самых мелких местах. В самых мелких областях глубина может составлять не более 1-4 мм, например, не более 2 или 3 мм.

Например, верхняя поверхность канавки может быть расположена, по существу, на такой же высоте, как и смежный нож. В таком варианте осуществления расстояние от верхней поверхности смежного ножа до самой глубокой части канавки (например, впадины) может составлять 15 мм, 12 мм, 10 мм, 8 мм, 6 мм или может составлять любую подобную величину. Это означает, что глубина канавки может составлять по меньшей мере 5 мм.

Верхняя поверхность ножей, образующая зазор между двумя дисками, может быть, по существу, плоской и, по существу, параллельной верхней поверхности ножей противоположной плиты рафинера или размалывающего диска; где, в общем, относительный угол наклона плоскостей может составлять менее 1° и всегда составляет менее 5° (например, 2° или 3°). Плавный, волнистый профиль нижней поверхности канавок, по существу, не параллелен профилю верхней поверхности ножей. В варианте осуществления плавный, волнистый профиль нижней поверхности канавок может быть, по существу, параллелен и, таким образом, может быть дополняющим относительно плавного, волнистого профиля нижней поверхности канавок в противоположной плите рафинера или диске рафинера.

В зависимости от скоростей вращения (например, вызывающих центробежные силы) прикладываемых нагрузок (например, вызывающих силу тяги пара) и целевого потребления энергии, отвечающие требованиям, соответствующим материалу и качеству, некоторые дополнительные ограничители потока (например, перемычки или частичные перемычки) могут быть добавлены в областях плит рафинера, где глубины канавок являются самыми мелкими. Этим можно предотвращать слишком быстрое транспортирование волокон наружу из области, где предполагается передача энергии.

Зубчатые края ножей в мелкой области можно использовать для предотвращения слишком быстрого прохождения волокон через эту область без существенного их размалывания. Зазубрины могут выступать наружу из общей формы ножей и/или могут быть углублены в ножи.

Сочетание такой пары плит рафинера может способствовать ламинарному потоку пара при проходе через плиты рафинера, обеспечивая возможность легкого выхода пара и хорошее механическое поведение рафинера. В то же самое время сочетанием может быть обеспечено условие, при котором все волокна подвергаются обработке в зазоре между плитами.

В определенных вариантах осуществления может быть обеспечено минимальное количество мелких областей, составляющее две мелкие области в одном диске и одну мелкую область в другом диске, хотя может присутствовать любое пригодное количество мелких областей. В каждом диске может быть большее количество мелких областей, и дополняющий профиль необязательно должен доходить до внутреннего диаметра плит рафинера и необязательно должен доходить до наружного диаметра плит рафинера.

В некоторых вариантах осуществления дополняющие профили можно использовать в самой наружной части сегментов плит рафинера, так как во внутренней части может не требоваться дополнительного удерживания и выполнения увеличенного объема работы, которые, как считается, могут обеспечиваться посредством дополняющих профилей глубин канавок.

В некоторых вариантах осуществления глубина канавки может увеличиваться вблизи наружной периферии плиты рафинера для повышения способности пропуска пара вперед. Это может быть осуществлено посредством введения относительно плоской части канавки, по существу, параллельной верхней поверхности смежных ножей рафинера. Это может быть также осуществлено посредством обеспечения большего расстояния между дополняющими профилями волнистой канавки таким образом, чтобы расстояние от нижней поверхности канавки в одной плите до нижней поверхности канавки в противоположной плите увеличивалось вблизи периферии плиты.

В некоторых вариантах осуществления может быть использовано сочетание конструкций плит рафинера, например, расположенных одна против другой в рафинере, где либо один диск вращают, в то время как другой является неподвижным, либо оба диска вращают в относительно противоположных направлениях; и где профили глубин канавок являются дополняющими в двух дисках, в то время как верхние поверхности ножей являются, по существу, плоскими и параллельными, и эти профили глубин канавок являются плавными, постепенно изогнутыми профилями или приближенными к такой конфигурации. Могут также иметься ограничители потоков в мелких областях канавок в каждой расположенной напротив плите рафинера для регулирования удерживания материала, подлежащего размалыванию.

В некоторых вариантах осуществления может быть коническая зона размалывания, где один размалывающий элемент содержит ножи и канавки в выпуклой поверхности конуса, и где противоположная поверхность содержит ножи и канавки в вогнутой поверхности, обращенной к первой выпуклой поверхности.

Можно использовать сочетание противоположных плит рафинера в рафинере, применяемом для переработки лигноцеллюлозного материала. Профили глубин канавки по меньшей мере на части противоположных размалывающих поверхностей являются плавными, волнистыми и дополняющими друг друга, в то время как верхние поверхности ножей, представляющие верхние поверхности противоположных плит рафинера являются, по существу, плоскими и, по существу, параллельными, где две противоположные поверхности вращают одну относительно другой.

Дополняющий профиль может быть приближением плавного, волнистого профиля, в котором используют сочетание относительно плоских областей и относительно наклоненных областей.

Они могут быть, например, синусоидальными, хотя можно использовать любую плавную поверхность (например, не непрерывную или ступенчатую). Можно, например, использовать профили, сходные и/или имитирующие параболические или параметрические кривые, или любые другие плавные и/или криволинейные поверхности. Профиль может представлять собой наклонную, волнистую или другую волнообразную форму.

Аналогичным образом, верхняя поверхность волнистого или волнообразного профиля может быть расположена вровень (или, по существу, вровень) с верхней поверхностью смежного ножа или может быть ниже смежного ножа.

В некоторых вариантах осуществления может быть одна или большее количество перемычек, например, в мелкой области канавки. Такие перемычки могут обладать по меньшей мере одним ограничивающим элементом, который может способствовать усилению удерживания материала в этом месте. Ограничитель может быть перемычкой, частичной перемычкой или зубчатым краем любой формы, который может выступать наружу из ножа, или может быть углублен в нож, или может представлять собой сочетание таких элементов.

В варианте осуществления дополняющие профили используют в наружной части плит рафинера, например, в зоне размалывания, находящейся в радиальном направлении снаружи от зоны разбивающих ножей.

В варианте осуществления дополняющие профили не проходят на всем пути до наружной периферии плит рафинера. Это означает, что только на части длины радиуса сегментов плит рафинера выполнены дополняющие профили. Например, на 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20% длины радиуса может поддерживаться, по существу, постоянное расстояние между глубинами канавок противоположных плит.

Согласно аспекту изобретения может быть предусмотрен сегмент плиты рафинера (например, ротора или статора), один элемент которого содержит минимальное количество мелких областей, составляющее одну мелкую область в дополняющей области профиля глубины канавки, в то время как противоположный, дополняющий сегмент плиты рафинера содержит минимальное количество мелких областей, составляющее две мелкие области в этой области профиля. Конечно, каждый сегмент плиты рафинера может содержать минимальное количество мелких областей, составляющее две мелкие области в дополняющей области профиля глубины канавки.

В варианте осуществления один из сегментов плиты рафинера вращают, в то время как другой является неподвижным. Это означает, что один сегмент плиты рафинера является сегментом плиты ротора рафинера, а другой - сегментом плиты статора рафинера. В другом варианте осуществления может быть два сегмента плит ротора рафинера.

В другом варианте осуществления по меньшей мере часть зоны размалывания является конической зоной, а дополняющий профиль глубины канавки применяется в плоской части, конической части или в обеих частях.

Рафинер может работать при консистенции выше 20% и/или выше 30%. Рафинер может также работать при консистенции от 6 до 20% или даже при консистенции 5% или ниже.

На фиг.2 изображена круглая плита 200 рафинера, составленная из восьми отдельных сегментов 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217 и 218 плиты рафинера. В других вариантах осуществления круг может быть образован с использованием от 3 до 24 сегментов плиты. Сегменты плиты рафинера могут содержать (хотя это не показано) рисунок ножей и канавок, в котором ножи проходят, по существу, в радиальном направлении (например, они могут быть отклонены от радиального направления предпочтительно на угол, меньший 25°, 15°, 5° или 1°). Ножи могут иметь большой или маленький угол подачи, и конкретная конфигурация ножа может быть любой конфигурацией, пригодной для размалывания лигноцеллюлозного материала. На фиг.3 изображено поперечное сечение А-А на фиг.2. На фиг.2 показано, что из перспективных сегментов плиты рафинера образован диск, содержащий в центре отверстие, через которое подают лигноцеллюлозный материал. Каждый из сегментов плиты содержит внутренний край 208 и наружный край 206, и расстояние между внутренним краем 208 и наружным краем 206 показано как седьмое расстояние 226. Как показано в этом варианте осуществления, первое расстояние 220 является расстоянием между внутренним краем 208 (например, внутренней периферией) и переходом 210 между внутренней зоной и зоной размалывания. Это первое расстояние 220 на фиг.2 соответствует первому расстоянию 370 в радиальном направлении на фиг.3.

Аналогичным образом, второе расстояние 221 соответствует второму расстоянию 371 в радиальном направлении; третье расстояние 222 соответствует третьему расстоянию 372 в радиальном направлении; четвертое расстояние 223 соответствует четвертому расстоянию 373 в радиальном направлении; пятое расстояние 224 соответствует пятому расстоянию 374 в радиальном направлении; шестое расстояние 225 соответствует шестому расстоянию 375 в радиальном направлении; седьмое расстояние 226 соответствует седьмому расстоянию 376 в радиальном направлении на фиг.2 и 3, соответственно.

На фиг.3 изображен дополняющий комплект 300 сегментов 302 и 304 плит рафинера. Это может быть ротор и статор, хотя они могут также быть двумя роторами в определенных вариантах осуществления. Как показано, неразмолотый лигноцеллюлозный материал 320 вводят вблизи внутреннего края 308, и он выходит вблизи наружного края 306 в виде размолотого лигноцеллюлозного материала 322. Как показано, имеется внутренняя область размалывания 301, в которой могут быть ограничители потока или перемычки 330, 332, 334, 336, 338 и 340.

На фиг.3, на которой изображено поперечное сечение, показан профиль канавки (канавка не показана) между двумя ножами 350 и 352 на каждом сегменте 302 и 304 плит рафинера. Ножи 350 и 352 показаны как имеющие верхние поверхности 352T и 350T. Канавки содержат последовательности вершин и впадин, которые соответствуют каждому из расстояний 370-376 в радиальном направлении, измеренных от внутреннего края 308. Например, сегмент 304 плиты рафинера содержит: впадину 359 на первом расстоянии 370 в радиальном направлении; вершину 361, показанную на втором расстоянии 371 в радиальном направлении; впадину 363 на третьем расстоянии 372 в радиальном направлении; вершину 365 на четвертом расстоянии 373 в радиальном направлении; впадину 367 на пятом расстоянии 374 в радиальном направлении; вершину 369 на шестом расстоянии 375 в радиальном направлении; и впадину 357 на седьмом расстоянии 376 в радиальном направлении. На соответствующем расстоянии сегмент 302 плиты рафинера может содержать противоположную вершину или впадину. Например, впадина 360 соответствует находящейся на том же расстоянии вершине 361; вершина 362 соответствует находящейся на том же расстоянии впадине 363; впадина 364 соответствует находящейся на том же расстоянии вершине 365; вершина 366 соответствует находящейся на том же расстоянии впадине 367; и впадина 368 соответствует находящейся на том же расстоянии вершине 369.

Согласно этому аспекту изобретения радиус, проходящий от вершины 361 и вершины 369 в сегменте 304 плиты рафинера, имеет постоянную величину, соответствующую радиусу от вершины или впадины в сегменте 302 плиты рафинера. Это расстояние показано как расстояние 385 между вершиной 365 в сегменте плиты 304 и впадиной 364 в сегменте плиты 302. Это расстояние 385 остается, по существу, постоянным для приблизительно 50% радиусов сегментов плит рафинера, проведенных от внутреннего края 308 к наружному краю 306. «По существу, постоянное» не означает, что оно является совершенно постоянным согласно вариантам осуществления данного изобретения, и обеспечивается возможность отклонения до 20%, 15%, 10%, 5% и/или 1%. Кроме того, относительные максимумы и минимумы необязательно должны быть периодическими или носить повторяющийся характер. Кроме того, могут быть варианты осуществления, содержащие перемычку 380, соответствующую обычным конструкциям перемычек, известным специалистам в данной области техники. Перемычка 380 (показана на фиг.3 в глубокой области) может быть предпочтительно расположена в мелких областях скорее, чем в глубоких областях, для создания ламинарного потока в более глубоких областях канавки.

Хотя на фиг.2 изображен вариант осуществления, в котором имеет место постоянная глубина канавки при постоянном радиусе, измеренном от внутреннего или наружного края сегмента плиты, например, таким образом, что верхние поверхности (например, вершины) канавок образуют один или большее количество концентрических кругов, следует понимать, что могут быть варианты осуществления, в которых смежные канавки имеют одинаковый профиль, и варианты осуществления, в которых не все канавки имеют одинаковый профиль, например, таким образом, что образуется одна или большее количество дуг или один или большее количество частично концентрических кругов.

На фиг.4 изображен вариант осуществления, в котором комплект 400 содержит сегменты 402 и 404 плит рафинера, где неразмолотый лигноцеллюлозный материал 420 вводят с внутреннего края 408, и он перемещается через зазор 457 между противоположными сегментами 402, 404 плит рафинера. Размолотый лигноцеллюлозный материал 422 выходит из зазора 457 вблизи наружного края 406. В этом варианте осуществления имеются дополняющие профили канавок в наружной части 403 сегментов 402 и 404 плит рафинера. Дополняющие профили канавок в наружной части 403 сегментов 402, 404 плит рафинера содержат мелкие области, содержащие ограничители 490 потока для удерживания лигноцеллюлозного материала внутри рафинера. Ограничители потока могут представлять собой, например, перемычки полной высоты или перемычки половинной высоты. Другие типы ограничителей потока, которые могут быть выполнены как в мелких, так и в глубоких областях канавок, представляют собой нерегулярные поверхности на боковых стенках ножей, например, на боковых стенках, содержащих зубчатые края, проходящие частично или полностью от нижней поверхности канавки к верхней поверхности ножа, лунок или кратеров в боковой стенке, или другие нерегулярные поверхности, обеспечивающие это сдерживание потока, проходящего через канавки.

Форма ножей рафинера может соответствовать любой известной форме, например, представленной в патентах US: № 5383617, Deuchars; № 5893525, Gingras; № 6032888, Deuchars; № 6402071, Gingras; № 6607153, Gingras; № 6616078, Gingras; содержание каждого из которых включено в данное описание посредством ссылки. Следует понимать, что в вариантах осуществления, в которых ножи и канавки, по существу, не совмещены с радиусом, измеренным от внутреннего края, или периферии, профиль канавки, описанный в настоящем документе, может быть применим к длине канавки.

В одном варианте осуществления изобретение может представлять собой комплект сегментов плит для размалывания измельченного целлюлозного материала, содержащий: сегмент первой плиты и сегмент второй плиты, где сегмент первой плиты и сегмент второй плиты (каждый) содержат сторону, выполненную таким образом, чтобы она противостояла стороне другого сегмента, и каждая из упомянутых сторон содержит зону размалывания, содержащую ножи и канавки между смежными ножами, где расстояния между канавками в сегменте первой плиты и канавками в сегменте второй плиты являются, по существу, постоянными вдоль дуги, проходящей через зону размалывания или рассеивания, в то время, когда комплект установлен в рафинере или рассеивателе. Каждый сегмент может быть прикреплен к диску и расположен в кольцевом массиве сегментов для образования плиты.

Ножи каждого сегмента могут содержать верхние поверхности, выставленные в общей плоскости. Или сегменты плит могут быть выполнены для конического рафинера. Глубина всех канавок в первой плите может быть постоянной вдоль дуги, определяемой общим радиусом. Глубина каждой из канавок может постепенно изменяться вдоль длины канавки, и глубина каждой канавки изменяется S-образно.

Изобретение может быть также осуществлено в виде комплекта сегментов плит рафинера, содержащего: сегмент первой плиты, имеющий лицевую поверхность, содержащую зону размалывания, содержащую ряды ножей и канавок между рядами, где канавки содержат: первую глубокую секцию на расстоянии, равном первому радиусу от оси вращения сегмента первой плиты рафинера, и первую мелкую секцию на расстоянии, равном второму радиусу; и сегмент второй плиты, имеющий лицевую поверхность, выполненную таким образом, чтобы она противостояла лицевой поверхности сегмента первой плиты, когда комплект установлен в рафинере или измельчителе, где канавки содержат вторую глубокую секцию канавки на расстоянии, равном второму радиусу, и мелкую секцию на расстоянии, равном первому радиусу.

Мелкая секция может иметь глубину, составляющую не более 4 мм, а верх поверхности канавки имеет, по существу, такую же высоту, как и смежный нож, и расстояние от верхней поверхности смежного ножа до самой глубокой части канавки составляет по меньшей мере 5 мм. Может быть один или большее количество ограничителей потока, например, перемычек или частичных перемычек, или нож может иметь зубчатый край любой формы, выступающий наружу от ножа, или зубчатый край может быть углублен в нож, или сочетание таких элементов может быть добавлено в областях плит рафинера, где глубина канавок самая мелкая.

Канавки могут иметь плавный профиль и содержать минимальное количество мелких областей, равное двум, в одном из сегментов и минимальное количество мелких областей, равное одному, в другом сегменте. Дополняющие профили противоположных канавок необязательно должны проходить до внутреннего диаметра плиты рафинера и необязательно должны проходить до наружного диаметра плиты рафинера.

Дополняющие профили можно использовать в самой наружной части сегментов плит рафинера. Глубина канавки может увеличиваться вблизи наружной периферии плиты рафинера для повышения способности к пропуску пара вперед. Глубина канавки может увеличиваться посредством введения относительно плоской части канавки, по существу, параллельной верхней поверхности смежных ножей рафинера. Увеличение глубины канавки может быть осуществлено посредством обеспечения большего расстояния между дополняющими волнистыми профилями канавок таким образом, чтобы расстояние от нижней поверхности канавки в одном сегменте плиты рафинера до нижней поверхности канавки в противоположной ей плите увеличивалось вблизи периферии сегмента плиты рафинера. Профили глубины канавки могут быть плавными, постепенно изогнутыми профилями или могут иметь приближенную к этому конфигурацию, включая профили, являющиеся синусоидальными или имитирующими параболические или параметрические кривые, или могут иметь любую другую плавную и/или криволинейную поверхность, или наклонную волнистость, или другую волнообразную форму.

Вариантом осуществления изобретения является комплект дисков рафинера, содержащий: два диска рафинера, каждый из которых состоит из сегментов плит рафинера, где каждый сегмент плиты рафинера содержит поверхность ножей и канавок на одной стороне сегмента плиты рафинера, где обеспечен плавный профиль глубины канавки в противоположных дисках с минимальными или не резкими изменениями глубины канавок, и где плавный профиль глубины канавки может быть плавным, волнистым профилем нижней поверхности канавок и может быть, по существу, параллельным и, таким образом, дополняющим относительно плавного, волнистого профиля нижней поверхности канавок в противоположной плите рафинера или диске рафинера. Плавный профиль глубины канавки может быть постоянным в каждом сегменте плиты таким образом, чтобы глубина канавки оставалась постоянной по всей окружности массива сегментов плиты на диске, и чтобы профиль оставался постоянным в противоположном массиве сегментов плиты.

Хотя изобретение описано со ссылками на варианты осуществления, которые в настоящее время рассматриваются как наиболее широко используемые на практике и предпочтительные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а наоборот, предполагается, что оно охватывает различные модификации и эквивалентные решения, находящиеся в пределах сущности и объема изобретения согласно прилагаемой формуле изобретения.

Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к размалыванию лигноцеллюлозного материала. Каждый сегмент плит для размалывания содержит размалывающую сторону. Каждая из размалывающих сторон имеет зону размалывания. Расстояние между канавками в сегменте первой плиты и канавками в сегменте второй плиты является постоянным вдоль дуги, проходящей через зону размалывания. Во втором варианте выполнения сегмент первой плиты имеет размалывающую лицевую поверхность, содержащую зону размалывания. Канавки содержат первую глубокую секцию на расстоянии, равном первому радиусу от оси вращения сегмента первой плиты рафинера, и первую мелкую секцию на расстоянии, равном второму радиусу. Канавки содержат вторую глубокую секцию канавки на расстоянии, равном второму радиусу, и мелкую секцию на расстоянии, равном первому радиусу. Вводят целлюлозный материал и вращают одну из плит. Размалывают целлюлозный материал и канализируют поток материала по канавкам во время вращения. Улучшается качество размалывания целлюлозного материала. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комплект сегментов плит для размалывания измельченного целлюлозного материала, содержащий: сегмент первой плиты и сегмент второй плиты, где сегмент первой плиты и сегмент второй плиты, каждый, содержат размалывающую сторону, выполненную таким образом, чтобы она противостояла размалывающей стороне другого сегмента, и каждая из упомянутых размалывающих сторон содержит зону размалывания, содержащую ножи и канавки, расположенные между смежными ножами, при этом расстояние между канавками в сегменте первой плиты и канавками в сегменте второй плиты является, по существу, постоянным вдоль дуги, проходящей через зону размалывания, когда комплект прикреплен к дискам рафинера.

2. Комплект сегментов плит по п.1, в котором каждый сегмент плиты является одним из множества сегментов плиты, из которых образована плита, прикрепленная к дискам.

3. Комплект сегментов плит по п.1, в котором ножи каждого сегмента имеют верхние поверхности, выставленные в общей плоскости, и общие плоскости сегментов параллельны друг другу.

4. Комплект сегментов плит по п.1, в котором расстояние между канавками является, по существу, постоянным вдоль каждой из множества дуг, и расстояние между канавками вдоль одной из дуг отличается от расстояния между канавками вдоль другой из дуг.

5. Комплект сегментов плит по п.1, в котором канавки по меньшей мере в одном из сегментов содержат перемычки, выставленные по дуге.

6. Комплект сегментов плит по п.1, в котором один из сегментов плиты содержит канавки, расположенные вдоль дуги, глубина которых по меньшей мере в два раза больше глубины канавок, расположенных вдоль дуги в другом сегменте плиты.

7. Комплект сегментов плит по п.1, в котором глубина канавок в сегментах постепенно изменяется вдоль длины канавки.

8. Комплект сегментов плиты по п.1, в котором канавки в сегментах, каждая, имеют глубину, изменяющуюся S-образно.

9. Комплект сегментов плит, содержащий: сегмент первой плиты, имеющий размалывающую лицевую поверхность, содержащую зону размалывания, содержащую ряды ножей и канавок между рядами, где канавки содержат первую глубокую секцию на расстоянии, равном первому радиусу от оси вращения сегмента первой плиты рафинера, и первую мелкую секцию на расстоянии, равном второму радиусу, и сегмент второй плиты, имеющий размалывающую лицевую поверхность, выполненную таким образом, чтобы она противостояла размалывающей лицевой поверхности сегмента первой плиты, когда комплект установлен в рафинере, при этом канавки содержат вторую глубокую секцию канавки на расстоянии, равном второму радиусу, и мелкую секцию на расстоянии, равном первому радиусу.

10. Комплект сегментов плит рафинера по п.9, в котором каждый сегмент плиты является одним из множества сегментов плиты, выполненных таким образом, чтобы они составляли плиту, когда сегменты собраны на диске рафинера.

11. Комплект сегментов плит рафинера по п.9, в котором ножи каждого сегмента содержат верхние поверхности, выставленные в общей плоскости.

12. Комплект сегментов плит по п.9, в котором глубина каждой из канавок постепенно изменяется вдоль длины канавки.

13. Комплект сегментов плиты по п.9, в котором глубина каждой из канавок изменяется S-образно.

14. Комплект сегментов плит по п.9, в котором глубина канавки в первой глубокой секции по меньшей мере в два раза больше глубины первой мелкой секции.

15. Комплект сегментов плит по п.9, в котором мелкая секция имеет глубину, составляющую не более 4 мм.

16. Комплект сегментов плит рафинера по п.9, в котором первая и вторая мелкие секции канавки, по существу, находятся в одной плоскости с верхними поверхностями смежных ножей, а первая и вторая глубокие секции канавки имеют глубину, составляющую по меньшей мере 5 мм.

17. Комплект сегментов плит рафинера по п.9, в котором первая и вторая глубокие секции канавки имеют глубину, которая по меньшей мере в два раза больше глубины первой и второй мелких секций канавки.

18. Комплект сегментов плит рафинера по п.9, в котором первая и вторая мелкие секции канавки, каждая, образуют перемычку.

19. Комплект сегментов плит рафинера по п.9, в котором ножи по меньшей мере одного из сегментов содержат боковые стенки с поверхностями, которые имеют по меньшей мере одну из конфигураций: зазубренную, зубчатую, снабженную лунками, кратерами или другим образом выполненную нерегулярно.

20. Комплект сегментов плит по п.9, в котором первая глубокая секция разделена первой мелкой секцией, а вторая мелкая секция разделена второй глубокой секцией.

21. Комплект сегментов плит по п.9, в котором первая глубокая секция и первая мелкая секция - обе расположены в радиальном направлении внутрь от наружного края зоны и расположены в радиальном направлении наружу от внутреннего края зоны.

22. Комплект сегментов плит по п.9, в котором первая глубокая секция и вторая мелкая секция находятся в радиальном направлении в самых наружных областях сегментов.

23. Комплект сегментов плит по п.9, в котором канавки увеличиваются в глубину вдоль радиального направления наружу.

24. Комплект сегментов плит по п.9, в котором канавки содержат, по существу, плоскую нижнюю поверхность, по существу, параллельную верхним поверхностям ножей.

25. Комплект сегментов плит по п.9, в котором канавки в сегменте первой плиты отделены от канавок сегмента второй плиты расстоянием, параллельным оси вращения сегментов, где указанное расстояние постепенно увеличивается в радиальном направлении наружу.

26. Комплект сегментов плит по п.9, в котором канавки в сегменте первой плиты отделены от канавок в сегменте второй плиты расстоянием вдоль линии, параллельной оси вращения сегментов, где указанное расстояние изменяется как один из профилей: изогнутый профиль, S-образный профиль, синусоидальный профиль и криволинейный профиль.

27. Комплект сегментов плит по п.9, в котором сегменты выполнены для конического рафинера.

28. Комплект сегментов плит по п.9, в котором первая глубокая секция и первая мелкая секция совместно проходят по меньшей мере на 90% длины зоны в радиальном направлении.

29. Способ размалывания целлюлозного материала с использованием рафинера, содержащего противоположные плиты, между которыми образован зазор, включающий: введение целлюлозного материала через внутренний в радиальном направлении впуск к одной из плит и в зазор, где кольцевая зона размалывания на размалывающей лицевой поверхности одной из плит обращена через зазор к кольцевой зоне размалывания на размалывающей лицевой поверхности другой плиты, и где каждая зона размалывания содержит кольцевой рисунок ножей, отделенных канавками; вращение по меньшей мере одной из плит относительно оси вращения во время введения целлюлозного материала, размалывание целлюлозного материала при продвижении материала через зазор и между зонами размалывания, где процесс размалывания включает продвижение целлюлозного материала между ножами противоположных зон размалывания, и где ножи одной из зон перекрещиваются с ножами другой зоны, и канализирование потока материала по канавкам во время вращения, где мелкие секции канавок в одной из плит выставлены в радиальном направлении с глубокими секциями канавок в противоположной плите.

30. Способ по п.29, в котором при осуществлении этапа канализирования глубокие секции канавок в одной из плит совмещаются в радиальном направлении с мелкими секциями канавок в противоположной плите.

31. Способ по п.29, в котором глубина каждой из канавок постепенно изменяется вдоль длины канавки.

32. Способ по п.29, в котором глубины канавок изменяются S-образно.

33. Способ по п.29, в котором мелкие секции имеют глубину, составляющую не более 4 мм.

34. Способ по п.29, в котором этап канализирования включает сдерживание потока с помощью перемычек, образованных посредством мелких секций.

35. Способ по п.29, в котором глубокие секции имеют по меньшей мере в два раза большую глубину, чем мелкие секции.