CN100999879B - 具有倾斜以偏转浆体的外排齿的精磨机定子板 - Google Patents

Abstract

一种具有同心齿排的精磨机定子板，其中一个外侧排位于或者靠近板的一个外侧边缘，同时外排齿包括倾斜的前导侧壁，所述倾斜的前导侧壁是用来偏转在板间沿径向移动的高速精磨颗粒物。

Description

具有倾斜以偏转浆体的外排齿的精磨机定子板

相关申请 

本申请要求申请日为2006年1月9日的美国临时专利申请第60/743,108号的权益，该美国申请的全部内容通过引证而结合在本申请中。 

技术领域

本申请总体上涉及一种用于从纤维材料中移除污染物的精磨机，所述纤维材料比如回收或再生纸以及包装材料。具体地说，本发明涉及精磨机定子板，尤其涉及所述定子板上的外齿排。 

背景技术

精磨机板用于将机械功传递到纤维材料上。具有齿的精磨机板(与具有道杆的板相对照)通常用来在其任务为添加或不添加化学制剂的情况下对纤维材料进行疏解(deflake)、分散或者混合的精磨机上。本申请所公开的精磨机板一般适用于所有专用于分散机和一般精磨机的齿形板。 

分散工艺主要用在去墨系统，以再生用过的纸和纸板，从而作为用于生产新纸或纸板的原材料而得以重新使用。分散工艺用以除去纤维中的墨，分散并使墨和污垢颗粒的尺寸减小到有利于在后续阶段将其移除，另外，使颗粒尺寸减小到可视检测尺寸之下。分散机还可用以破碎粘性物、涂层颗粒以及蜡(统称为“颗粒物”)，这些颗粒物经常存在于送进精磨机的纤维材料中。通过分散机将颗粒从纤维中移除，使其夹带在由纤维材料及流过精磨机的液体构成的悬浮体中，同时由于颗粒漂浮或从悬浮体中被冲洗出从而从悬浮体中被移出。另外，分散机还可用以对纤维进行机械处理，以保持或改进纤维的强度并且将漂白化学制剂与纤维浆体混合在一起。 

用在回收纤维材料上的机械分散机通常有两种：揉搓机(kneeders) 和旋转盘。本说明集中于具有齿形精磨机定子板的盘式分散机板。盘式分散机类似于浆体或碎屑精磨机。精磨机盘通常具有安装在其上的环形板或配置成一圆形盘的一系列板节段。在盘式分散机中，使用进料螺杆将浆体送进精磨机的中心，并且使其沿外围移动而穿过分散区域，其中所述分散区域为旋转(转子)盘和静止(定子)盘之间的间隙，另外，浆体在盘的外周处从分散区域排出。 

盘式分散机的一般构型为两个彼此面对的圆形盘，其中一个盘(转子)通常以高达1800rpm的速度以及可能更高的速度旋转。另一盘(定子)则静止不动。也可以使两个盘沿相反的方向同时旋转。 

在每一个盘面上都装有具有齿(也称为锥体)的板，其中所述齿安装成切向排。板可以是单个环形板或一系列的板段构成的环形板阵。每一齿排通常处于离盘中心的同一半径上。当位于精磨机或分散机中转子盘和定子盘彼此相对时，转子齿排和定子齿排互相交错。转子齿排和定子齿排横穿(intersect)位于盘之间的分散区域内的一平面上。在交错插置的齿排之间形成有通道。通道界定了盘之间的分散区域。 

当纤维浆体移动穿过连续的转子齿排和定子齿排时，纤维浆体交替在转子齿和定子齿之间流动。浆体从盘的中心入口移动到位于盘的外圆周处的外周出口。当纤维从转子齿流动到定子齿以及从定子齿流动到转子齿时，由于转子齿排在定子齿排之间旋转而使纤维受到冲撞。转子和定子齿之间的空隙通常大约为1到12mm(毫米)。纤维并未由于齿的冲撞而受到切割，而只是受到严重的和交替的揉曲。纤维所受到的冲撞使墨和色剂颗粒物断碎而变成更小的颗粒物，并且使粘性物颗粒断碎而脱离纤维。 

用在盘式分散机上的板通常有两种：(1)具有啮合齿形模式的锥体设计(也称为齿设计)，(2)精磨机道设计。已经研发出一种新颖的用于精磨机板的锥体齿设计，并且披露于本申请中。 

参考图1a、1b、和1c所示为具有传统齿模式的示例性锥体板节段。在名称为“Grooved Pyramid Disperger Plate”的共同持有的美国专利申请公开第2005/0194482号中，公开了一种增强型的示例性锥体齿型板节段。对于锥体板来说，纤维物料受到径向推动而穿过在相对的板上的 齿之间的小通道，如图1c所示。浆状纤维在流动穿过分散机时经受高强度剪切，例如冲撞，这是由于纤维对纤维以及纤维对板的较强的摩擦造成的。 

通过参考图1a、1b、和1c能看到，精磨机或分散机10包括分散机板14、15，这些分散机板可各自紧固到相对的分散机盘12、13的其中一个盘的盘面上。在图1c中仅显示出盘12、13一部分，这些盘各自具有盘的旋转中心轴线19、径向线32和大体为圆形的外周。 

可将一块板分成板段或者不分。分成板段的板为通常安装在分散机盘上的一系列环形的板段阵。一不分节段的板则为接附在分散机盘上的单件环形板。板节段14用在转子盘12上，而板节段15则用在定子盘13上。转子板段14以环形排布方式接附到转子盘12的盘面上从而形成一板。可通过任何便利或传统方式将节段紧固到盘上，比如通过穿过钻孔17的螺栓(未示出)。按并排方式配置分散机板节段14、15，以形成接附到每一个盘12、13的盘面上的板。 

每一分散机板节段14、15具有朝着其所接附的盘的中心19的内边缘22以及位于盘外周附近的外边缘24。每一板节段14、15在其基面上具有锥体或者齿28的同心排26。转子盘12及其板段14的旋转使得离心力施加到精磨的材料上，例如纤维，从而造成材料从板的内边缘22径向向外移动到板的外边缘24。绝大部分精磨材料穿过形成在相对的板段14、15的相临近的齿28之间的分散区域通道30。精磨材料径向流出分散区域，进入到精磨机10的壳体31中。 

各同心排26位于离盘中心19相同的径向距离处(见半径32)，并且互相啮合，从而使得转子齿和定子齿28可以在盘与盘中间的平面上交合。由于转子齿28靠拢定子齿28运动，所以从转子中心到达盘边缘的纤维会受到冲撞。定子齿28与转子齿28之间的通道间隙通常为1到12毫米(mm)量级，所以纤维不会被切割或卡住，但是会在通过转子盘12上的齿和定子盘13上的齿之间的通道时被严格地、交替地弯曲。纤维的弯曲可以将纤维上的墨和墨粉颗粒物破碎成更微小的颗粒物，并从纤维上去除附着的颗粒物碎片。 

图2a和2b分别为定子盘外齿排上的一个标准齿几何结构34的俯视 图和侧剖视图。齿34具有一锥体设计，其由向齿顶38锥形减小的直侧壁36构成。各标准齿28的侧壁基本上与板径向32平行。 

分散机板的主要任务是在纤维穿过盘之间的通道期间，将能量脉冲(冲撞)传输到纤维上。得到广泛认可的齿形板一般包括方形锥体齿几何构造，其在边缘长度以及齿的排列方面有所变化，从而获得期望的结果。 

由于转子盘产生的离心力的作用，在盘之间流动的精磨材料可以被加速到高的速度。一些精磨材料以高速度离开盘12、13，并沿径向被排向精磨机的壳体31。精磨材料对壳体的高速冲撞会导致壳体磨损并在壳体上产生破坏性的气蚀作用。长期以来就存在着这种需求，即减少精磨机和分散机壳体上的磨损和危害，特别是减少由于精磨材料冲撞壳体而产生的磨损和危害。 

发明内容

本申请提出一种改进了的应用在定子板最外侧齿排的定子齿的几何构造，例如成角度的齿。这种改进的定子齿几何构造的设计目的是想通过减少那些脱离精磨机盘的高速精磨材料对壳体的冲撞来延长精磨机壳体的寿命。 

研发出一种具有多排同心齿排的精磨机定子板，其中一个外侧齿排位于或者紧挨着定子板段的外周边。该外排齿包括前导侧壁，其中所述侧壁与板段的径向成一角度。所述板优选为分散机的定子板。该外齿排侧壁的角度可能会与一个定子板的旋转方向相反。该侧壁相对于径向的角度在10度到60度的范围内，优选为15度到45度。该侧壁可以是平面，具有一直的径向内表面和一倾斜径向外表面的V形，或者该侧壁沿其长度弯曲。 

此外，所述外侧定子排齿的带角度的侧壁垂直于径向的突起(换句话说，沿切向)的距离至少等于外侧定子排的相邻齿的间距。另外，该带角度的侧壁可以包括一个带角度的壁部和一个径向取向的壁部。而且，外侧齿排可以具有基本上垂直的后壁。 

研发出一种精磨机或分散机，其包括：一转子盘，该转子盘具有一 转子板，该转子板包括若干同心转子齿排；一与分散机中转子盘相对的定子盘，其中定子盘包括一个定子板，定子板包括与转子齿互相啮合的若干同心的定子齿排和一个外侧定子齿排，所述外侧定子齿排包括与定子盘的旋转相反的侧壁，以偏转所述外侧齿排的齿之间流动的颗粒。 

研发出一种对精磨机中相对的盘之间的浆体材料进行精磨的方法，该方法包括：将浆体材料输进所述盘的至少其中一个盘的入口；相对于另一盘旋转其中一个盘，同时浆体材料由于离心力的原因在所述盘之间移动；通过在旋转盘上的齿排与在另一所述盘上的齿排互相啮合而引起的对浆体材料的冲撞来精磨浆体材料；并通过让浆体材料流过在另一个盘上的外侧齿排来偏转浆体材料，其中盘的外侧排包括具有成角度的侧壁的齿，其所述成角度的侧壁用来偏转在齿之间移动的浆体材料。 

附图说明

图1a和1b分别为传统上使用在盘式分散机上的齿形定子板段的正视图和侧剖视图。 

图1c是其间具有间隙的定子和转子分散机板和盘的侧剖视图。 

图2a和2b分别为传统的定子分散机板的外齿排的齿的几何构造的俯视图和侧立体图。 

图3a和3b分别为定子分散机板外侧排的一个有角度的齿的俯视图和侧立体图。其中每一个齿的侧壁都相对于盘的径向成角度。 

图4a和4b分别为采用了用于外部齿排的具有成角度的齿形几何构造的分散机定子板段的正平面图和侧剖视图。 

图5是可选择的定子板外侧排的成角度的齿形几何构造的俯视立体图。 

图6是另一种可选择的定子板外侧排的成角度的齿形几何构造的俯视立体图。 

具体实施方式

研发出一种用于齿形精磨机定子板齿的新颖排列方式，其中所述外侧周边齿排具有用来偏转穿过分散区域的精磨材料的角度，所述精磨材 料例如为浆体。所述偏转可以降低精磨材料颗粒物的速率，否则颗粒物可能以高速度沿径向线从精磨机盘之间进入精磨机壳体。这种新颖的外排定子齿设置方式可以应用于任何类型的齿形精磨机板，尤其适用于盘形分散机。 

定子齿外排成角度偏斜，用来控制流出分散区域并从盘之间流出的浆体的供料。特别是在外侧齿排上的定子齿前导侧壁也成角度偏斜，用以倾斜齿从而偏转在外侧定子齿排间沿着径向线移动的颗粒物。偏转精磨材料可以降低流出的精磨材料的速率并最小化精磨材料对精磨机壳体壁的冲撞。 

成角度设置的定子齿外侧齿排可以防止浆体沿着一个径直的径向通道从定子齿最外排进入壳体，在那里高速率浆体可以损坏壳体壁。定子齿外排的角度和这些齿成角度部分的长度的选择，使得定子齿最外排成角度的侧壁偏转穿过分散区域的精磨材料，例如浆体。外排齿至少沿着齿的一部分倾斜，使得齿的倾斜部分沿切向突出的距离至少等于相邻齿之间的间隙。这样的偏转可以防止精磨材料高速地沿径向从盘抛向精磨机壳体。 

图3a和图3b分别展示了一个成角度的定子齿40的俯视图和侧立体图，其中，齿侧面相对于盘中心的径向32成角度倾斜。定子齿40优选位于定子板外排。定子齿40的一个或两个侧壁42相对于盘径向32形成角度44。另外，侧壁42朝向齿顶46呈锥形逐渐减小。齿的底部48位于板的基部上。齿的前壁50径向朝内，齿的后壁52径向朝外。前壁和后壁可以各自基本上沿排和板的切线排列。前壁可以朝向齿的顶端倾斜。后壁优选为基本上垂直于板的基部。 

定子齿外排的倾斜(角度44)用以偏转穿过定子齿外排的精磨材料。偏转的目的在于，当精磨材料、浆体和夹带的颗粒物离开盘之间的通道时并在精磨材料进入分散机或精磨机壳体之前，降低其速度。通过降低精磨材料的速率会减小因精磨材料撞击壳体所产生的对壳体的损坏。 

图4a和4b分别为安装在分散机盘上的示例性定子板54的正平面图和侧剖视图。定子盘与转子盘相对，并且通过这两个相对的盘之间的沟槽形成一个分散区域。转子板的转动方向(箭头55)是逆时针方向(从 表示定子板段的图4a的角度来看是顺时针方向。) 

定子分散机板段54包括齿68的排56、58、60、62、64和66。内侧齿排(56、58、60、62和64)可以具有一个锥体形状，如图2a和2b所示。内侧齿排侧壁可以沿盘径向取向，或者相对于径向倾斜。相似地，当板在精磨机内排列好后，转子板(未示出)可以具有与定子齿排交错插置的齿排。 

定子齿40的外侧排66具有侧壁角度，所述侧壁角度设置成与转子转向55同向或者与转子转向55反向。无论外侧定子齿排倾斜是朝向旋转方向还是背向旋转方向，对壳体保护没有差别。以相反于旋转方向倾斜定子齿外排使齿处于“阻滞位置”，以相同于旋转方向倾斜定子齿使齿处于“供料位置”。另外，相对于板和盘的径向，齿40的侧壁角度范围可以是10°到60°，优选范围为15°到45°。定子齿40的最后排66的侧壁角度(见图3a的44)是用来偏转穿过齿排的精磨材料，并使材料流不受到更多阻碍。 

后壁(见图3b的52)延伸到定子板外边缘24。齿40的侧壁通过后壁与定子板54的基层72基本垂直而得到延伸。延伸侧壁提供了附加的偏转精磨材料的侧壁面积。侧壁的长度和角度应该足以使快速移动的颗粒物不能沿着径向移动并穿过齿间缝隙而不受到齿侧壁撞击。因此，沿着切向的侧壁宽度的突出应该至少与外侧定子排的齿间缝隙的宽度相同。 

外排定子齿40的两侧外壁优选为与径向成同一角度。前导侧壁(朝向转子转动方向)用以偏转浆体。尾部侧壁在齿的相反一侧，并且朝向相邻定子齿的前导侧壁。使齿的两侧都保持同样的角度可以确保齿间缝隙沿着齿的长度保持不变。因此，定子齿的前导和尾部侧壁最好是对称的。 

图5为定子板最末排的可选择齿70的俯视立体图。该可选择齿具有一个双角度侧壁72，其中包括一个径向侧壁截面78和一个角度壁截面80。径向侧壁截面78基本上沿定子板径向取向。角度壁截面80从径向偏移一个角度，范围为10度到60度，优选为15度到45度。角度侧壁80的长度和角度被设置成用来偏转所有在最后排定子齿间沿径向移动 的精磨材料。特别地，侧壁80的长度的切向突出81跨越最末定子排的相临齿之间的缝隙宽度。 

图6为另一可选择的用于定子板最末排的齿84的俯视立体图。所述齿具有一个曲面侧壁86，其从一个基本上径向的侧壁截面88开始，并渐进转向角度壁截面90。朝内径向侧壁截面88与定子盘径向基本对正。侧壁86的长度和曲度用以偏转所有在定子齿的最后齿排之间沿径向移动的精磨材料。特别地，侧壁86的长度的切向突出应跨越最末定子排的相临齿之间缝隙宽度。 

尽管已经针对目前看来最为实用和最为优选的实施例对发明进行了描述，但是应当理解的是，本发明并不限于所披露的实施例，相反，本发明旨在涵盖包括在权利要求的精神和范围之内的各种改进以及等同的实施方式。 

Claims (7)

1.一种精磨机板，包括：

一个具有若干同心齿排并大致成平面的表面，所述同心齿排包括一位于或者接近板的外侧边缘的外侧齿排，

所述外侧齿排的齿包括前导侧壁，其中前导侧壁成角度偏斜以偏转在所述外侧齿排的齿之间流动的颗粒，每个所述前导侧壁都包括一个成角度的侧壁部分和一个径向取向的壁部分，其中成角度的侧壁部分在径向上位于所述径向取向的壁部分的外部。

2.根据权利要求1所述的精磨机板，其中所述板是分散机用定子板。

3.根据权利要求1所述的精磨机板，其中所述前导侧壁相对于板的径向形成的角度范围是10度到60度。

4.根据权利要求3所述的精磨机板，其中所述前导侧壁相对于板的径向形成的角度范围是15度到45度。

5.根据权利要求1所述的精磨机板，其中所述前导侧壁是平面，具有一直的径向内表面和一倾斜径向外表面的V形，或者该侧壁沿其长度弯曲。

6.根据权利要求1所述的精磨机板，其中所述前导侧壁包括一个径向外截面，其沿切向突出的距离至少等于外侧齿排上相邻齿之间的间距。

7.根据权利要求1所述的精磨机板，其中所述的外侧齿排具有基本垂直的后壁。

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