BR102013013410B1 - Conjunto de segmentos de placa para refinar material celulósico cominuído, conjunto de segmentos de placa, e método de refinar material celulósico usando um refinador tendo placas opostas e uma lacuna formada entre as placas - Google Patents
Conjunto de segmentos de placa para refinar material celulósico cominuído, conjunto de segmentos de placa, e método de refinar material celulósico usando um refinador tendo placas opostas e uma lacuna formada entre as placas Download PDFInfo
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Abstract
resumo patente de invenção "placa de refinamento tendo uma ranhura uniforme, semelhante à onda e métodos relacionados". a presente invenção refere-se a um conjunto de segmentos de placa para refinar material celulósico cominuído incluindo um primeiro segmento de placa e um segundo segmento de placa, em que o primeiro segmento de placa e o segundo segmento de placa têm, cada um, um lado de refinamento configurado para opor o lado de refinamento no outro segmento, e cada um de ditos lados de refinamento inclui uma zona de refinamento que tem barras e ranhuras entre as adjacentes das barras, em que a distância entre as ranhuras no primeiro segmento de placa e as ranhuras no segundo segmento de placa é substancialmente constante ao longo de um arco através da zona de refinamento enquanto o conjunto é montado a discos em um refinado.
Description
[0001] Esta invenção reivindica o benefício do pedido de patente USprovisório 61/653.194, depositado em 30 de maio de 2012, a totalidade do qual é incorporada por referência.
[0002] A invenção refere-se geralmente a um refinador de discopara material lignocelulósico tal como aparas de madeira. Em particular, a invenção refere-se às ranhuras entre as barras de refinamento adjacentes nos lados opostos dos segmentos da placa montados sobre os discos do refinador ou depreciador.
[0003] A formação de pasta mecânica envolve separarmecanicamente as fibras encontradas em lenhas ou aparas de madeira ou outro material lignocelulósico. Em algumas modalidades, tais fibras podem ser apropriadas para a produção de papel.
[0004] Um método comum de separar fibras envolve o uso de umrefinador mecânico (ou semimecânico), que frequentemente consiste de um disco rotativo (por exemplo, um rotor) confrontando um disco estacionário (por exemplo, um estator), com o disco rotativo girando a velocidades de aproximadamente 900 a 2.300 revoluções por minuto (RPM), e em que o material de madeira é alimentado no centro do disco estacionário. Em alguns casos, ambos os discos giram em direções opostas, e em alguns outros casos, existe uma seção cônica após a superfície de disco plana. Os discos são tipicamente equipados com um número de segmentos substituíveis (segmentos de placa) posicionados lado a lado e são montados no disco, estes segmentos de placa tendo uma série de barras e ranhuras. As ranhuras têm geralmente obstruções para impedir a progressão do material de madeira a partir do centro da borda interna do segmento de placa para a borda externa do segmento de placa. Como as barras a partir dos discos opostos se cruzam, as barras de cruzamento transmitem forças de compressão e de cisalhamento ao material lignocelulósico. As forças de compressão e de cisalhamento causam a separação dos pedaços maiores do material de madeira dentro das fibras e, em algum grau, o corte das fibras. O corte das fibras pode não ser desejável.
[0005] Nos projetos típicos de placas de refinamento ou segmentosde placa (os termos placa e segmento de placa serão usados intercambiavelmente), ambos os discos confrontantes caracterizam uma certa profundidade das ranhuras que é substancialmente similar nas placas opostas ou nos segmentos de placa. O perfil das profundidades das ranhuras com relação à distância a partir do centro do disco é geralmente achatado e planar, quer substancialmente paralelo com o topo das barras de refinamento ou em um leve desvio do paralelo, de modo que a profundidade (isto é, a distância a partir do topo da barra de refinamento para o fundo da ranhura) é reduzida gradualmente em direção à periferia da placa.
[0006] A FIGURA 1 ilustra uma vista em seção transversal de umconjunto 100 de segmentos de placa de refinamento 102 e 104 convencionais complementares. O material lignocelulósico não refinado 120, tal como material de aparas de madeira, é alimentado próximo à borda interna da placa de refinamento convencional 108. O material lignocelulósico refinado 122 sai próximo à borda externa da placa de refinamento convencional 106. Assim, o material move-se como ilustrado na FIGURA 1 a partir da direita para a esquerda. Enquanto em movimento como ilustrado na FIGURA 1, o primeiro material encontra as obstruções 130, 132, 134, 136, 138 e 140 em uma zona derefinamento mais interna de uma zona de barra de disjuntor 101. Os segmentos de placa de refinamento convencionais 102 e 104 têm uma série de barras alternativas 150, 152 e ranhuras (não mostradas). Os topos das barras 150, 152 dos respectivos segmentos de placa de refinamento convencionais 102, 104 confrontam um ao outra. Como ilustrado, a barra 150 do segmento de placa convencional 102 opõe-se à barra 152 do segmento de placa de refinamento convencional 104.
[0007] Entre a barra 150 e a barra 152 existe uma lacuna 157 tendouma distância 164 entre os topos das barras. A lacuna 157 é geralmente uniforme. Em contraste, a lacuna 162 entre os fundos das ranhuras opostas varia devido às obstruções 154 e 156 nas ranhuras.
[0008] Existem obstruções 154 e 156 nos respectivos segmentosde placa de refinamento convencionais 102, 104. Estas obstruções 154 e 156 forçam o material a percorrer através das ranhuras definidas pelas respectivas superfícies 158 e 160 para dentro da ranhura 157 e dos segmentos de placa de refinamento convencionais 102, 104. Como ilustrado, o fundo das ranhuras opostas tem uma distância 162. A distância entre o fundo das ranhuras e os topos das respectivas obstruções, por exemplo, como ilustrado na FIGURA 166, varia ao longo do raio ilustrado na seção transversal da FIGURA 1. O número de obstruções, forma, distância e altura a partir do fundo das ranhuras para os topos das respectivas obstruções variam nos projetos de placas de refinamento diferentes da tecnologia existente, baseados na retenção requerida do material alimentado.
[0009] Devido às forças centrífugas causadas pela rotação relativados discos, muitos projetos de placas de refinamento usam obstruções nas ranhuras, que restringem o fluxo livre de material nestas ranhuras. Acredita-se que estas obstruções previnem o material não refinado de fluir para fora dos discos sem ser tratado mecanicamente.
[00010] A formação de pasta mecânica pode usar quantidades significativas de energia e pode produzir grandes quantidades de calor através da dissipação de energia de atrito. Este calor transforma a água do processo em vapor; na maioria dos casos uma quantidade substancial de vapor é produzida. O vapor produzido deve ser expelido a partir do refinador através da lacuna formada entre os discos. Acredita-se que a falha para expelir este vapor com relativa facilidade cause a vibração mecânica do refinador, bem como a instabilidade do processo. Em muitos casos, a evacuação fraca do vapor também pode causar uma limitação na quantidade de energia que pode ser transmitida ao material lignocelulósico, devido a um limite de quanta força o refinador pode aplicar para reter os discos em íntima proximidade para obter o trabalho desejado. O vapor também pode percorrer junto com o material lignocelulósico através das ranhuras em um disco não rotativo, e as placas de refinamento de estator convencionais também incluem obstruções para prevenir as fibras não tratadas de sair da lacuna de refinamento sem tratamento mecânico.
[00011] As placas de refinamento com vários padrões de barras e ranhuras são conhecidas dos peritos na técnica. Ver, por exemplo, Patentes US nos 5.383.617 para Deuchars; 5.893.525 para Gingras; 6.032.888 para Deuchars; 6.402.071 para Gingras; 6.607.153 para Gingras; 6.616.078 para Gingras; e Publicação PCT no WO/2010/112667 para Ruola et al.
[00012] Os arranjos de barras, ranhuras e obstruções convencionais (por exemplo, como notado nas patentes identificadas no parágrafo anterior) podem ser eficazes para forçar o material para fora das ranhuras para dentro da lacuna formada entre os discos opostos, mas os arranjos podem restringir o fluxo de vapor. Acredita-se que a via do fluxo de vapor através de um refinador equipado com placas de refinamento convencionais seja turbulenta (por exemplo, não laminada) e pode causar a instabilidade do refinador. Além disso, as trocas muito abruptas nas profundidades das ranhuras devido às obstruções e ao curto espaço entre as obstruções frequentemente resultam no fluxo de vapor sendo restringido a uma percentagem muito pequena de profundidades das ranhuras - limitando, assim, a eficácia da evacuação de vapor.
[00013] Procura-se desenvolver uma placa de refinamento, ou uma combinação de placa de refinamento das placas de refinamento opostas (por exemplo, placas de refinamento de rotor e estator opostas) que caracterizam o fluxo de vapor criando um fluxo de vapor mais laminado nas ranhuras, enquanto sendo capaz de trazer todas as fibras na lacuna entre os discos opostos e prevenir as fibras não tratadas.
[00014] Em um aspecto, existe um segmento de placa de refinamento para refinar material lignocelulósico, o segmento de placa de refinamento tendo uma pluralidade de barras e ranhuras adjacentes, em que pelo menos duas ranhuras adjacentes têm um padrão substancialmente idêntico ao longo de uma direção substancialmente radial definida por uma linha radial conectando uma borda interna do segmento de placa de refinamento e uma borda externa do segmento de placa de refinamento, o padrão radial substancialmente idêntico compreendendo uma transição uniforme tendo pelo menos uma ondulação.
[00015] Um novo conjunto de segmentos de placa de refinamento é concebido e inventado para refinar material lignocelulósico. Os segmentos de placa de refinamento compreendem um primeiro segmento de placa de refinamento e um segundo segmento de placa de refinamento, em que o primeiro segmento de placa de refinamento e o segundo segmento de placa de refinamento têm, cada um, uma pluralidade de barras e ranhuras adjacentes, em que, durante operação, o conjunto de placas de refinamento é configurado para ter uma distância substancialmente constante entre uma superfície de ranhura do primeiro segmento de placa e uma superfície de ranhura do segundo segmento de placa a uma distância substancialmente radial definida por uma linha radial conectando uma borda interna do primeiro ou segundo segmento de placa de refinamento e uma borda externa do primeiro e segundo segmento de placa de refinamento.
[00016] A FIGURA 1 uma vista em seção transversal de um arranjo convencional de um conjunto de segmentos de placa de refinamento.
[00017] A FIGURA 2 é uma modalidade ilustrativa de umapluralidade de segmentos de placa de refinamento.
[00018] A FIGURA 3 é uma vista em seção transversal de umamodalidade ilustrativa de um conjunto de segmentos de placa de refinamento e tomada ao longo da linha 3-3 mostrada na FIGURA 2.
[00019] A FIGURA 4 é uma modalidade ilustrativa de um conjunto de segmentos de placa de refinamento de acordo com uma modalidade. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[00020] Uma placa de refinamento (ou um segmento de placa de refinamento) é concebida, que caracteriza um perfil de profundidade das ranhuras uniforme sobre placas opostas com trocas mínimas ou nenhuma troca abrupta nas profundidades relativas entre as placas opostas. Um perfil de profundidade das ranhuras uniforme pode ser incorporado por uma lacuna substancialmente uniforme, por exemplo, de 10 a 20 porcento da dimensão da lacuna, ao longo do comprimento da lacuna entre as placas opostas. Uma profundidade de lacuna uniforme pode facilitar o fluxo de vapor por toda a área disponível nas ranhuras, com pouco potencial para causar alta turbulência e vibração. O perfil de lacuna uniforme pode ser constante em cada disco todo em torno da circunferência do disco, e o perfil nos discos opostos pode ser complementar (por exemplo, oposto) um ao outro.
[00021] Em tal modalidade exemplar, as áreas de ranhura profundas em um disco podem confrontar ou se opor à área de ranhura rasa do disco oposto. Assim, os perfis de profundidade das ranhuras podem ser complementares uns aos outros. Tal combinação pode facilitar o fluxo de vapor uniforme em qualquer ponto radial na lacuna formada entre os discos opostos.
[00022] A profundidade das ranhuras nas partes mais profundas das ranhuras pode ser 3 ou mais (por exemplo, 4, 5, 6, 7, ou 8) vezes a profundidade dos pontos ou áreas mais rasos. Em outras modalidades, a profundidade das ranhuras nas partes mais profundas das ranhuras pode ser mais do que 2,0 vezes, ou 2,5 vezes a profundidade dos pontos mais rasos. Nas áreas mais rasas, a profundidade pode ser não mais do que 1-4 mm, por exemplo, não mais do que 2 ou 3 mm.
[00023] Por exemplo, o topo de uma superfície de ranhura pode ser substancialmente a mesma altura como uma barra adjacente. Nessa modalidade, a distância a partir do topo de uma barra adjacente para a porção mais profunda de uma ranhura (por exemplo, pode ser 15 mm, 12 mm, 10 mm, 8 mm, 6 mm ou qualquer valor similar. Isto é, a profundidade de uma ranhura pode ser pelo menos 5 mm.
[00024] A superfície de topo das barras que formam a lacuna entre os dois discos pode ser substancialmente plana ou substancialmente paralela entre as duas placas de refinamento opostas ou discos de refinamento, geralmente tendo um ângulo relativo de menos do que 1 grau e sempre menos do que 5 graus (por exemplo, 2 ou 3 graus). O perfil uniforme ondulado do fundo das ranhuras não é substancialmente paralelo ao perfil do topo das barras. Em uma modalidade, o perfil uniforme ondulado do fundo das ranhuras pode ser substancialmente paralelo e assim complementar ao perfil uniforme ondulado do fundo das ranhuras na placa de refinamento oposta ou disco de refinamento.
[00025] Dependendo das velocidades de rotação (por exemplo, que causam forças centrífugas), a carga aplicada (por exemplo, que causa força de arraste de vapor), e a entrada de energia alvo para os requisitos de material e qualidade, alguns restritores de fluxo adicionais, tais como obstruções ou obstruções parciais, podem ser adicionados às áreas das placas de refinamento onde as profundidades das ranhuras são mais rasas. Isto pode prevenir que as fibras sejam transportadas muito rapidamente para fora da área onde a transferência de energia é pretendida.
[00026] As bordas serrilhadas sobre as barras na área rasa podem ser usadas para prevenir que as fibras percorram através desta área muito rapidamente e sem refinamento suficiente. Os recortes podem salientar-se para fora a partir da forma geral das barras e/ou podem ser rebaixadas para dentro das barras.
[00027] A combinação de tal par de placas de refinamento pode facilitar o fluxo laminar do vapor através das placas de refinamento, permitindo a fácil evacuação do vapor e bom comportamento mecânico do refinador. Ao mesmo tempo, a combinação pode assegurar que todas as fibras estão sendo tratadas na lacuna entre as placas.
[00028] Em certas modalidades, pode haver um mínimo de duas áreas rasas em um disco e uma área rasa no outro disco, embora qualquer número apropriado de áreas rasas possa estar presente. Pode haver áreas mais rasas em cada disco, e o perfil complementar não precisa estender-se para qualquer diâmetro interno das placas de refinamento, nem precisa estender-se para o diâmetro externo das placas de refinamento.
[00029] Em algumas modalidades, os perfis complementares podem ser usados na parte mais externa dos segmentos da placa de refinamento porque a porção interna não pode requerer a retenção adicionada e o trabalho aumentado que se acredita que o perfil de profundidade das ranhuras complementar pode fornecer.
[00030] Em algumas modalidades, a profundidade das ranhuras pode aumentar próximo à periferia externa da placa de refinamento para aumentar a capacidade de ventilar o vapor adiante. Isto pode ser realizado introduzindo uma porção de ranhura relativamente plana que é substancialmente paralela ao topo das barras de refinamento adjacentes. Isto também pode ser realizado introduzindo uma distância maior entre os perfis de ranhura ondulados complementares, de modo que a distância a partir do fundo de uma ranhura em uma placa para o fundo de uma ranhura em sua placa oposta aumenta próximo à periferia da placa.
[00031] Em algumas modalidades, pode haver uma combinação de projetos de placas de refinamento, por exemplo, opostas umas às outras em um refinador, e onde qualquer disco está girando enquanto o outro está estacionário, ou onde ambos os discos giram em direções relativamente opostas; e onde os perfis de profundidade da ranhura são complementares entre os dois discos, enquanto o topo das barras é substancialmente plano e paralelo, e estes perfis de profundidade das ranhuras são perfis uniformes curvados graduais ou uma aproximação disso. Também pode haver restritores de fluxo nas áreas de ranhuras rasas de cada placa de refinamento oposta para controlar a retenção do material a ser refinado.
[00032] Em algumas modalidades, pode haver uma zona de refinamento cônica onde um elemento de refinamento tem barras e ranhuras sobre a superfície convexa do cone, e onde a superfície oposta tem barras e ranhuras sobre a superfície côncava que confronta a primeira superfície convexa.
[00033] Pode haver uma combinação de placas de refinamento opostas em um refinador usado para processar material lignocelulósico. Os perfis de profundidade das ranhuras em pelo menos uma porção das superfícies de refinamento opostas são uniformes, ondulados e complementares uns aos outros, enquanto os topos das barras que formam as superfícies de topo das placas de refinamento opostas são substancialmente planas e substancialmente paralelos, e as duas superfícies opostas giram com relação uma à outra.
[00034] O perfil complementar pode ser uma aproximação de um perfil ondulado uniforme, usando uma combinação de áreas relativamente planas e áreas relativamente em declive.
[00035] Estes podem ser sinusoidais, por exemplo, embora qualquer superfície uniforme (por exemplo, não descontínua ou semelhante a função em etapa) pode ser usada. Por exemplo, os perfis similares e/ou imitando as curvas parabólicas ou paramétricas podem ser usados ou qualquer outra superfície uniforme e/ou curvilínea. O perfil pode representar uma ondulação em declive ou outra estrutura semelhante à onda.
[00036] Similarmente, o topo de ondulação ou perfil de ondulação pode ser igual (ou substancialmente igual) com o topo de uma barra adjacente ou pode estar debaixo de uma barra adjacente.
[00037] Em algumas modalidades, pode haver uma ou mais obstruções, por exemplo, em uma área rasa de uma ranhura. Tal obstrução pode conter pelo menos uma característica de restrição que pode facilitar a retenção de material aumentada nesse local. O restritor pode ser uma obstrução, uma obstrução parcial ou uma borda serrilhada de qualquer forma que pode salientar-se para ora da barra, ou ser rebaixada para dentro da barra, ou uma combinação dessas características.
[00038] Em uma modalidade, os perfis complementares são usados na parte externa das placas de refinamento, por exemplo, a zona de refinamento radialmente para fora a partir da zona de barra de disjuntor.
[00039] Em uma modalidade, os perfis complementares não seestendem o tempo todo para a periferia externa das placas de refinamento. Isto é, somente uma porção do raio dos segmentos de placa de refinamento tem perfis complementares. Por exemplo, 90 porcento, 80 porcento, 70 porcento, 60 porcento, 50 porcento, 40 porcento, 30 porcento, 20 porcento de um raio podem ter uma distância substancialmente constante entre as profundidades das ranhuras das placas opostas.
[00040] Em um aspecto, pode haver um segmento de placa de refinamento (por exemplo, um rotor ou um estator) que um elemento tem um mínimo de uma área rasa na área do perfil de profundidade das ranhuras, enquanto o segmento de placa de refinamento complementar oposto tem um mínimo de duas áreas rasas nessa área de perfil. Naturalmente, cada segmento de placa de refinamento pode ter um mínimo de duas áreas rasas na área de perfil de profundidade das ranhuras complementar.
[00041] Em uma modalidade, um dos segmentos de placa de refinamento gira enquanto o outro é estacionário. Isto é, um segmento de placa de refinamento é um segmento de placa de refinamento de rotor e o outro é um segmento de placa de refinamento de estator. Em outra modalidade, pode haver dois segmentos de placa de refinamento de rotor.
[00042] Em outra modalidade, pelo menos parte da zona de refinamento é uma zona cônica e o perfil de profundidade das ranhuras complementar é aplicado na porção plana, na porção cônica ou ambas.
[00043] O refinador pode operar a uma consistência acima de 20 porcento e;ou acima de 30 porcento. O refinador também pode operar a uma consistência entre 6 e 20 porcento ou mesmo a uma consistência de 5 porcento ou menos.
[00044] A FIGURA 2 ilustra uma placa de refinamento circular 200 feita de oito segmentos de placa de refinamento separados 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217 e 218. Em outras modalidades, três a vinte e quatro segmentos de placa podem formar um círculo. Embora não ilustrado, os segmentos de placa de refinamento podem ter um padrão de barras e ranhuras em que as barras são estendidas em uma direção substancialmente radial (por exemplo, preferivelmente um ângulo de menos do que 25 graus, 15 graus, 5 graus ou 1 grau a partir de uma direção radial). As barras podem ter um ângulo de alimentação grande ou pequeno, e a configuração de barras particular pode ser qualquer configuração apropriada para refinar material lignocelulósico. A FIGURA 3 ilustra uma vista em seção transversal ao longo da linha A-A na FIGURA 2. A FIGURA 2 ilustra que os segmentos de placa de refinamento em perspectiva formam um disco que tem uma abertura no centro através da qual o material lignocelulósico é alimentado. Cada um dos segmentos de placa tem uma borda interna 208 e uma borda externa 206, e a distância entre a borda interna 208 e a borda externa 206 é ilustrada pela sétima distância 226. Como ilustrado nesta modalidade, a primeira distância 220 é a distância entre a borda interna 208 (por exemplo, periferia interna) e a transição 210 entre a zona interna e a zona de refinamento. Esta primeira distância 220 da FIGURA 2 corresponde à primeira distância radial 370 da FIGURA 3.
[00045] Similarmente, a segunda distância corresponde à segunda distância radial 371; a terceira distância 222 corresponde à terceira distância radial 372; a quarta distância 223 corresponde à quartadistância radial 373; a quinta distância 224 corresponde à quintadistância radial 374; a sexta distância 225 corresponde à sexta distância radial 375; a sétima distância 226 corresponde à sétima distância radial 376, nas FIGURAS 2 e 3, respectivamente.
[00046] A FIGURA 3 ilustra um conjunto complementar 300 de segmentos de placa de refinamento 302 e 304. Estes podem ser um rotor e um estator, embora possam ser também dois rotores em certas modalidades. Como ilustrado, o material lignocelulósico não refinado 320 entra próximo à borda interna 308 e sai próximo à borda externa 306 como material lignocelulósico refinado 322. Como ilustrado, existe uma região de refinamento interna 301 na qual pode haver restritores de fluxo ou obstruções 330, 332, 334, 336, 338 e 340.
[00047] A vista em seção transversal da FIGURA 3 mostra o perfil de uma ranhura (não mostrado) entre duas barras 350 e 352 em cada segmento de placa de refinamento 302 e 304. As barras 350 e 352 são mostrados como tendo topos 352T e 350T. As ranhuras têm uma série de picos e vales que correspondem com cada uma das distâncias radiais 370 a 376 medidas a partir da borda interna 308. Por exemplo, o segmento de placa de refinamento 304 tem um vale 359 na primeira distância radial 370, um pico 361 ilustrado na segunda direção radial 371, um vale 363 na terceira distância radial 372, um pico 365 na quarta distância radial 373, um vale 367 na quinta distância radial 374, um pico 369 na sexta distância radial 375, e um vale 357 na sétima distância radial 376. Na distância correspondente, o segmento de placa de refinamento 302 pode ter um pico ou vale oposto. Por exemplo, o vale 360 corresponde à mesma distância para o pico 361; o pico 362 corresponde à mesma distância para o vale 363; o vale 364 corresponde à mesma distância para o pico 365; o pico 366 corresponde à mesma distância para o vale 367; e o vale 368 corresponde à mesma distância para o pico 369.
[00048] Neste aspecto, o raio que se estende a partir do pico 361 e do pico 369 nos segmentos de placa de refinamento 304 tem uma distância constante ao pico ou vale correspondente nos segmentos de placa de refinamento 302. Esta distância é ilustrada como a distância 385 entre o pico 365 no segmento de placa 304 e o vale 364 nos segmentos de placa 302. Esta distância 385 permanece substancialmente constante para aproximadamente 50 porcento do raio dos segmentos de placa de refinamento esticando-se a partir da borda interna 308 para a borda externa 306. Substancialmente constante não significa perfeitamente constante de acordo com as modalidades desta invenção, e permite um desvio de até 20 porcento, 15 porcento, 10 porcento, 5 porcento, e/ou 1 porcento. Além disso, os valores máximos e mínimos relativos não precisam ser periódicos ou em um padrão de repetição. Além disso, pode haver modalidades que incluem uma obstrução 380 de acordo com as estruturas de obstrução convencionais conhecidas dos peritos na técnica. As obstruções 380 (mostradas na FIGURA 3 em uma área profunda) podem, preferivelmente, estar localizadas nas áreas rasas, em vez de nas áreas profundas a fim de criar um fluxo laminar nas áreas de ranhuras mais profundas.
[00049] Embora a FIGURA 2 ilustre uma modalidade na qual há uma profundidade das ranhuras constante a um raio constante medido a partir da borda interna ou externa do segmento de placa, por exemplo, de modo que os topos (por exemplo, picos) das superfícies de ranhura formem um ou mais círculos concêntricos, deve ser entendido que pode haver modalidades em que as ranhuras adjacentes têm o mesmo perfil e modalidades em que nem todas as ranhuras têm o mesmo perfil, por exemplo, de modo que um ou mais arcos ou círculos concêntricos parciais são formados.
[00050] A FIGURA 4 ilustra uma modalidade em que o conjunto 400 tem segmentos de placa de refinamento 402 e 404 em que o material lignocelulósico não refinado 420 entre a partir da borda interna 408 e move-se através da lacuna 457 entre os segmentos de placa de refinamento opostos 402, 404. O material lignocelulósico refinado 422 sai da lacuna 457 próximo à borda externa 406. Nesta modalidade, existem perfis de ranhuras complementares na parte externa 403 dos segmentos de placa de refinamento 402 e 404. Os perfis de ranhura complementares na parte externa 403 dos segmentos de placa de refinamento 402, 404 têm áreas rasas contendo restritores de fluxo 490 para reter o material lignocelulósico dentro do refinador. As restrições de fluxo podem ser, por exemplo, uma obstrução de atura total ou uma obstrução de meia altura. Outros tipos de restritores de fluxo que podem estar em ambas as áreas rasas e profundas das ranhuras são superfícies irregulares sobre as paredes laterais das barras, tais como paredes laterais tendo bordas serrilhadas estendendo-se parcialmente ou completamente a partir do fundo da ranhura para a superfície superior da barra, pequenas ondulações ou crateras na parede lateral, ou outras características de superfície irregular que retardam o fluxo através das ranhuras.
[00051] O arranjo das barras de refinamento pode estar de acordo com qualquer arranjo, tal como os ilustrados nas patentes US nos 5.383.617 para Deuchars; 5.893.525 para Gingras; 6.032.888 para Deuchars; 6.402.071 para Gingras; 6.607.153 para Gingras; e 6.616.078 para Gingras, os conteúdos de cada uma das quais são incorporados ao presente documento por referência. Nas modalidades nas quais as barras e as ranhuras não estão substancialmente alinhadas com um raio medido a partir da borda interna ou periferia, deve ser entendido que o perfil de ranhura descrito no presente documento pode ser aplicável ao comprimento da ranhura.
[00052] Em uma modalidade, a invenção pode ser um conjunto de segmentos de placa para refinar material celulósico cominuído compreendendo: um primeiro segmento de placa e um segundo segmento de placa, em que o primeiro segmento de placa e o segundo segmento de placa têm, cada um, um lado configurado para se opor a um lado no outro segmento, e cada um de ditos lados inclui uma zona de refinamento que tem barras, e ranhuras entre as adjacentes das barras, em que as distâncias entre as ranhuras no primeiro segmento de placa e as ranhuras no segundo segmento de placa são substancialmente constantes ao longo de um arco através da zona de refinamento ou de dispersão e enquanto o conjunto é montado a um refinador ou dispersador. Cada segmento pode ser montado a um disco e disposto em um arranjo anular dos segmentos para formar uma placa.
[00053] As barras de cada segmento podem ter superfícies superiores alinhadas em um plano comum. Ou os segmentos de placa podem ser configurados para um refinador cônico. A profundidade de todas as ranhuras na primeira placa pode ser constante ao longo de um arco definido por um raio comum. A profundidade de cada uma das ranhuras pode mudar gradualmente ao longo do comprimento da ranhura, e a profundidade de cada ranhura varia em um padrão na forma de S.
[00054] A invenção também pode ser incorporada como um conjunto de segmentos de placa de refinamento compreendendo: um primeiro segmento de placa incluindo uma face que inclui uma zona de refinamento compreendendo fileiras de barras e ranhuras entre as fileiras e as ranhuras inclui uma primeira seção profunda a um primeiro raio a partir de um eixo rotacional do primeiro segmento de placa de refinamento e uma primeira seção rasa a um segundo raio, e um segundo segmento de placa incluindo uma face configurada para opor a fase do primeiro segmento de placa de refinamento quando o conjunto é montado em um refinador ou depreciador (disparager), em que as ranhuras têm uma segunda seção de ranhura profunda no segundo raio e uma seção rasa no primeiro raio.
[00055] A seção rasa pode ter uma profundidade de não mais do que quatro milímetros e o topo de uma superfície de ranhura é substancialmente a mesma altura como uma barra adjacente e a distância a partir do topo de uma barra adjacente para a porção mais profunda de uma ranhura é pelo menos 5 mm. Pode haver um ou mais restritores de fluxo tais como obstruções ou obstruções parciais ou haver uma borda serrilhada de qualquer forma salientando-se para fora da barra, ou ser rebaixada para dentro da barra, ou uma combinação de tais características adicionadas às áreas das placas de refinamento onde as profundidades da ranhura são mais rasas.
[00056] As ranhuras podem ter um perfil de ranhura uniforme com um mínimo de duas áreas rasas em um dos segmentos e um mínimo de uma área rasa no outro segmento. Os perfis complementares das ranhuras opostas não precisam se estender para qualquer diâmetro interno das placas de refinamento, nem precisam se estender para o diâmetro externo das placas de refinamento.
[00057] Os perfis complementares podem ser usados na parte mais externa dos segmentos de placa de refinamento. A profundidade das ranhuras pode aumentar próximo à periferia externa da placa de refinamento para aumentar a capacidade de ventilar o vapor adiante. A profundidade das ranhuras pode aumentar introduzindo uma porção de ranhura relativamente plana que é substancialmente paralela ao topo das barras de refinamento adjacentes. O aumento na profundidade da ranhura pode ser realizado introduzindo uma distância maior entre os perfis de ranhura ondulada complementar, de modo que a distância a partir do fundo de uma ranhura em um segmento de placa de refinamento para o fundo de uma ranhura em sua placa oposta aumenta próximo à periferia do segmento de placa de refinamento. Os perfis de profundidade das ranhuras podem ser perfis uniformes, curvados graduais ou uma aproximação de tais perfis de inclusão que são sinusoidais, ou imitando curvas parabólicas ou paramétricas ou qualquer outra superfície uniforme e/ou curvilínea, ou uma ondulação em declive ou outra estrutura semelhante à onda.
[00058] Uma modalidade da invenção é um conjunto de discos de refinamento compreendendo: dois discos de refinamento cada um composto de segmentos de placa de refinamento, cada segmento de placa de refinamento tendo uma superfície de barras e ranhuras em um lado do segmento de placa de refinamento caracterizando um perfil de profundidade de ranhura uniforme em discos opostos com trocas mínimas ou nenhuma troca abrupta nas profundidades das ranhuras, e em que o perfil de profundidade de ranhura uniforme pode ser um perfil ondulado uniforme do fundo das ranhuras e pode ser substancialmente paralelo e, assim, complementar ao perfil ondulado uniforme do fundo das ranhuras na placa de refinamento oposta ou disco de refinamento. O perfil de profundidade de ranhura uniforme pode ser constante em cada segmento de placa de modo que a profundidade da ranhura permanece constante tudo em torno da circunferência de um arranjo de segmentos de placa em um disco, e o perfil no arranjo oposto dos segmentos de placa.
[00059] Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com o que é presentemente considerado ser a modalidade mais prática e preferida, deve ser entendido que a invenção não deve ser limitada à modalidade divulgada, mas, ao contrário, é pretendido cobrir várias modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro do espírito e escopo das reivindicações anexas.
Claims (32)
1. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa para refinar material celulósico cominuído compreendendo:um primeiro segmento de placa (302, 402) que inclui um lado de refinamento que tem uma zona de refinamento, excluindo uma zona interna da zona de refinamento, sendo que a zona de refinamento compreende fileiras de barras (350, 352) e ranhuras, uma primeira seção profunda em um primeiro raio de um eixo rotacional do primeiro segmento de placa (302, 402) de refinamento, sendo que a primeira seção profunda é disposta entre as fileiras de barras (350, 352) e as ranhuras, e uma primeira seção rasa em um segundo raio;um segundo segmento de placa (340, 404) que inclui um lado de refinamento configurado para opor o lado de refinamento do primeiro segmento de placa (302, 402) de refinamento quando o primeiro segmento de placa (302, 402) e o segundo segmento de placa (340, 404) são montados em um refinador, em que as ranhuras têm uma segunda seção de ranhura profunda no segundo raio e uma seção rasa no primeiro raio; ecaracterizado pelo fato de que:a profundidade de cada ranhura varia em um padrão na forma de S e muda gradualmente ao longo do comprimento da ranhura.
2. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada segmento de placa é um de uma pluralidade de segmentos de placa que formam uma placa montada aos discos.
3. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as barras (350, 352) de cada segmento têm superfícies superiores alinhadas em um plano comum e os planos comuns para os segmentos são paralelos uns aos outros.
4. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância entre as ranhuras é substancialmente constante ao longo de cada uma de uma pluralidade de arcos, e a distância entre as ranhuras ao longo de um dos arcos difere a partir da distância entre as ranhuras como outro dos arcos.
5. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ranhuras em pelo menos um dos segmentos incluem obstruções (330, 332, 334, 336, 338, 340, 380) alinhadas com o arco.
6. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um dos segmentos de placa tem uma profundidade das ranhuras ao longo do arco que é pelo menos duas vezes a profundidade das ranhuras ao longo do arco no outro segmento de placa.
7. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a profundidade das ranhuras nos segmentos muda gradualmente ao longo de um comprimento da ranhura.
8. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa compreendendo:um primeiro segmento de placa (302, 402) incluindo uma face de refinamento incluindo uma zona de refinamento compreendendo fileiras de barras (350, 352) e ranhuras alternativas; uma primeira seção profunda a um primeiro raio a partir de um eixo rotacional do primeiro segmento de placa (302, 402) de refinamento, sendo que a primeira seção profunda é disposta entre as fileiras de barras (350, 352) e as ranhuras, e uma primeira seção rasa a um segundo raio;um segundo segmento de placa (340, 404) incluindo uma face de refinamento configurada para opor a face de refinamento do primeiro segmento de placa (302, 402) de refinamento quando o conjunto (300, 400) é montado em um refinador, em que as ranhuras têm uma segunda seção de ranhura profunda no segundo raio e uma seção rasa no primeiro raio; ecaracterizado pelo fato de que:a profundidade de cada ranhura varia em um padrão na forma de S.
9. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada segmento de placa é um de uma pluralidade de segmentos de placa configurado para uma placa quando os segmentos são montados sobre um disco de um refinador.
10. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as barras (350, 352) de cada segmento têm superfícies superiores alinhadas em um plano comum.
11. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a profundidade de cada uma das ranhuras muda gradualmente ao longo do comprimento da ranhura.
12. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a profundidade da ranhura na primeira seção profunda é pelo menos duas vezes a profundidade da primeira seção rasa.
13. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a seção rasa tem uma profundidade de não mais do que quatro milímetros.
14. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda seções de ranhuras rasas estão substancialmente em um plano com as superfícies superiores das barras adjacentes e a primeira e segunda seções de ranhuras profundas são pelo menos 5 mm em profundidade.
15. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda seções de ranhuras profundas têm uma profundidade pelo menos duas vezes tão profunda quanto a primeira e segunda seções de ranhuras rasas.
16. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda seções de ranhuras rasas formam, cada uma, uma obstrução.
17. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as barras (350, 352) de pelo menos um dos segmentos têm paredes laterais com superfícies que são pelo menos uma denteada, serrilhada, com pequenas ondulações, com crateras ou de outro modo irregulares.
18. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira seção profunda é dividida pela primeira seção rasa e a segunda seção rasa é dividida pela segunda seção profunda.
19. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira seção profunda e a primeira seção rasa são ambas radialmente para dentro de uma borda externa (206, 306) da zona e radialmente para fora de uma borda interna (108, 208) da zona.
20. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira seção profunda e a segunda seção rasa estão nas regiões mais externas dos segmentos.
21. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de queas ranhuras aumentam em profundidade ao longo da direção radialmente para fora.
22. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as ranhuras incluem uma superfície de fundo substancialmente planar, substancialmente paralela às superfícies superiores das barras (350, 352).
23. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as ranhuras do primeiro segmento de placa (302, 402) são separadas das ranhuras do segundo segmento de placa (340, 404) por uma distância paralela a um eixo rotacional dos segmentos, em que a distância aumenta gradualmente em uma direção radialmente para fora.
24. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as ranhuras no primeiro segmento de placa (302, 402) são separadas das ranhuras no segundo segmento de placa (340, 404) por uma distância ao longo de uma linha paralela a um eixo rotacional dos segmentos, em que a distância varia como uma de um perfil curvado, um perfil na forma de S, um perfil sinusoidal e um perfil curvilíneo.
25. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os segmentos são configurados para um refinador cônico.
26. Conjunto (300, 400) de segmentos de placa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira seção profunda e a primeira seção rasa combinadas estendem-se em pelo menos noventa por cento de um comprimento radial da zona.
27. Método de refinar material celulósico usando um refina- dor tendo placas opostas e uma lacuna (457) formada entre as placas, compreendendo:introduzir um material celulósico, através de uma entrada radialmente para dentro, a uma das placas e dentro da lacuna, em que uma zona de refinamento anular em uma face de refinamento de uma das placas confronta através da lacuna (457) uma zona de refinamento anular em uma face de refinamento da placa externa e em que cada zona de refinamento inclui um padrão anular de barras separadas por ranhuras;girar pelo menos uma das placas em torno de um eixo rotacional na medida em que o material celulósico é introduzido;refinar o material celulósico na medida em que o material se move através da lacuna (457) e entre as zonas de refinamento, em que o refinamento inclui mover o material celulósico entre as barras das zonas de refinamento opostas na medida em que as barras (350, 352) de uma das zonas cruzam as barras (350, 352) da outra zona; e,canalizar um fluxo do material através das ranhuras durante a rotação, em que as seções rasas das ranhuras em uma das placas são radialmente alinhadas com as seções profundas das ranhuras na placa oposta; ecaracterizado pelo fato de que:as profundidades das ranhuras variam em um padrão na forma de S.
28. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que na etapa de canalização as seções profundas das ranhuras em uma das placas são radialmente alinhadas com as seções rasas das ranhuras na placa oposta.
29. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a profundidade de cada uma das ranhuras muda gradualmente ao longo de um comprimento da ranhura.
30. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que as seções rasas têm uma profundidade de não mais do que quatro milímetros.
31. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a canalização inclui retardar o fluxo pelas obstruções (330, 332, 334, 336, 338, 340, 380) formadas pelas seções rasas.
32. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que as seções profundas são pelo menos duas vezes a profundidade das seções rasas.
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