CN109778581A - 纤维精磨机中的精磨机区段 - Google Patents

Abstract

一种用于精磨机(1)的精磨机区段(4)包括精磨区域(Z(x))并且设有在相应的精磨区域内(Z(x))以相应的泵送进料角度(β(x))设置的条杆(10)的型式、和条杆(10)之间的中间沟槽(11)、以及在条杆(10)之间延伸并在沟槽(11)的表面上方突出的挡板(12)。挡板至少设置在精磨区域(Z(x))之间的边界处的至少一些条杆(10)的端部处，使得在精磨区域(Z(x))之间的边界处、在挡板(12)的径向外侧形成开口(13)，其中，开口(13)设置成使得在相应的精磨区域(Z(x))的径向内边界处连接开口(13)的假想线与垂直于精磨机区段(4)的半径(r)的线之间形成相应的角度(γ(x))，其中，角度(γ(x))朝向精磨机区段的内边缘(4)导向，从而允许蒸汽(8)穿过开口(13)并流向精磨机区段(4)的内边缘(41)。

Description

纤维精磨机中的精磨机区段

技术领域

本发明总地涉及纤维材料在纤维精磨机中的精磨，并且尤其涉及在精磨过程期间的进料变化。

背景技术

用于将诸如木屑之类的纤维材料精磨成纸浆的精磨机通常包括一个或多个精磨机元件，这些精磨机元件相对地定位并且相对于彼此旋转。精磨机元件的一个或两个可以是可旋转的。固定、即静止精磨机元件称为定子，而旋转或可旋转精磨机元件称为转子。在盘式精磨机中，精磨机元件是盘形的，而在锥形精磨机中，精磨机元件是锥形的。除了盘式精磨机和锥形精磨机以外，还存在所谓的盘锥形精磨机，其中，待脱纤维的材料首先由盘形精磨机元件精磨，且然后进一步在圆锥形精磨机元件之间精磨。此外，还存在圆筒形精磨机，其中，精磨机的定子和转子均是圆筒形的精磨机元件。

精磨机元件定位成使得精磨空间/间隙形成在精磨机区段的内表面、即彼此相对的表面之间。在代表最常见的精磨机类型的盘式精磨机中，待精磨的材料通常通过精磨机盘之一(通常是定子)中部中的开口馈给至盘之间的中心空间。该材料然后由离心力驱使朝向盘的周缘，以出现在精磨空间/间隙中，在该精磨空间/间隙处，执行纤维材料的精磨/研磨。经精磨的材料从精磨机盘的精磨表面的外周界从精磨空间/间隙排出，从而在纸浆制造过程中向前馈送。

精磨机元件的内部(精磨)表面通常设有一个或多个精磨机区段，这些精磨机区段形成有不同尺寸和定向的条杆和中间沟槽的型式，用以改进纤维上的研磨动作。精磨机区段通常相邻地定位，以使得每个精磨机区段均形成连续精磨表面的一部分。条杆和沟槽的型式可分成位于彼此外侧的不同区域，例如，径向内部入口区域和一个或多个径向外部精磨区域，在该径向内部入口区域中，纤维材料馈送到精磨机中，而在该径向外部精磨区域中，发生材料的精磨。在该入口区域中，通常存在较少的条杆和沟槽，且型式相较在精磨区域中更为粗糙。

通常，精磨机区段的条杆和沟槽相对于精磨机元件/盘的旋转中心基本上径向地延伸。条杆可以相对于穿过精磨机元件的径向线倾斜以实现泵送效应、即增强待精磨材料从内周缘方向朝向区段外周缘的行进，或者反泵送效应、即减缓待精磨材料朝向区段外周缘的行进。因此，泵送条杆是一种对于待精磨材料产生圆形速度分量和远离精磨表面中心的径向速度分量的条杆。因此，泵送条杆与精磨机元件的半径之间的条杆角度、或进料角度，与精磨机元件的旋转方向相反。精磨机区段的进料效应/能力可以通过进料角度来控制。大的进料角度增加了进料效应，而较小的角度、甚至负角度，减少了进料效应。如果精磨机区段包括多于一个精磨区域，则条杆的进料角度在精磨区域内通常是相同的，并且进料角度对于每个精磨区域朝向精磨机区段的周界而减小。

当纤维材料在精磨机元件之间的精磨空间/间隙中精磨时，材料中的一些湿气转变为蒸汽。蒸汽流动通常是极不规则的，但一些蒸汽会连同材料一起朝向精磨机元件的周缘流动，而其中一些蒸汽也会朝向精磨机元件的中心流动“返回”。蒸汽流动会尤其是取决于如何设计精磨机区段。回流蒸汽会主要在形成于精磨机区段的条杆之间的沟槽中朝向精磨机元件的中心流动。

通常，限流件或挡板插入在精磨机区段中的沟槽内，以防止未经处理的材料通过精磨间隙离开。挡板将材料引导至相对的精磨机条杆之间的空间，且由此能促进材料的精磨。然而，在精磨过程期间，挡板对精磨间隙中产生的蒸汽构成障碍。蒸汽还由挡板向上驱使离开沟槽，并且干扰通过精磨间隙的材料流动。这进而在精磨表面上引起堵塞，该堵塞会影响精磨间隙的稳定性，从而导致材料不均匀地流动通过间隙。精磨间隙内进料的变化导致精磨机的生产能力的降低、经精磨的材料的质量的不均匀性以及精磨所消耗的能量增大。因此，需要改进精磨机区段的设计，以克服上述缺点。

发明内容

目的是提供一种精磨机盘，该精磨机盘在精磨过程期间减小进料变化。

通过所提出技术的实施例来满足该目的和其它目的。

根据第一方面，提供一种精磨机区段，该精磨机区段可设置在精磨机中的精磨机元件上用于精磨纤维材料。精磨机区段具有径向内边缘和径向外边缘，并且包括精磨区域，在该精磨区域中发生纤维材料的精磨。精磨机区段构造成当精磨机区段设置在精磨机元件上时，精磨机区段沿与精磨机元件的预期旋转方向对应的第一周向方向行进，并且设有在相应的精磨区域内以相应的进料角度设置的条杆的型式，其中，进料角度的方向与第一周向方向相反，并且设有介于条杆之间的中间沟槽以及在条杆之间延伸并在沟槽表面上方突出的挡板。挡板至少设置在精磨区域之间的边界处的至少一些条杆的端部处，使得在精磨区域之间的边界处、在挡板的径向外侧相对于精磨机区段的径向内边缘形成开口。开口设置成使得在相应的精磨区域的径向内边界处连接开口的假想线与垂直于精磨机区段的半径的线之间形成相应的角度，其中，该角度朝向内部精磨机区段的边缘导向。

根据第二方面，提供一种用于精磨纤维材料的精磨机元件，该精磨机包括至少一个根据上文所述的精磨机区段。

根据第三方面，提供一种用于精磨纤维材料的精磨机，该精磨机包括至少一个根据上文所述的精磨机区段。

通过引入根据本公开的精磨机区段，可以实现至少以下优点：

-可以为每个精磨区域单独设定杆的角度以及杆和沟槽的宽度，从而增加改善比能量消耗、纤维质量和区段寿命的可能性。

-减小精磨间隙中的进料冲突，这进而导致更少的间隙不稳定、更少的不可控干扰、更少的振动、更少的微脉冲等等。

-防止紧跟在挡板之后的区域变为具有较低蒸汽压力和较小材料运动的“死区域”，这意味着能减少或避免沥青式堆积。

当阅读详细描述时，会理解到其它优点。

附图说明

通过结合附图参照以下描述，可最佳地理解本发明以及本发明的又一些目的和优点，附图中：

图1是根据现有技术的包括同轴设置的定子/转子盘对的典型精磨机的示意图。

图2是根据现有技术的包括多个精磨机区段的精磨表面的示意图。

图3a是根据现有技术的精磨机区段的一部分的示意图。

图3b是图3a所示精磨机区段的剖视图。

图4是根据本公开一实施例的精磨机区段的一部分的示意图。

图5a是根据本公开一实施例的精磨机区段的一部分中的材料流动的示意图。

图5b是根据本公开一实施例的精磨机区段的一部分中的蒸汽流动的示意图。

具体实施方式

在整个附图中，相同的附图标记用于类似或对应的元件。

为了进一步说明现有技术，在图1中示意地说明根据现有技术的典型精磨机1，该精磨机包括呈同轴设置的定子/转子盘对2、3形式的精磨机元件。如图2中所示，精磨机元件/盘2、3中的至少一个设有精磨表面，该精磨表面包括多个精磨机区段4。每个精磨机区段4均具有径向内边缘41和径向外/周界边缘42，当精磨机区段4设置在精磨机元件2、3上时，该径向内边缘面向精磨机元件的中心，而该径向外/周界边缘面向精磨机元件的周界。定子/转子盘对2、3可例如包括一个定子2和一个转子3，或两个转子。在转子/转子结构的情形中，两个转子构造成具有相反的旋转方向。虽然在本公开中主要着重于盘式精磨机，但本公开同样能等同地在其它精磨机几何形状中实施。

如同背景技术段落中描述的那样，在本领域中持续地需要进一步减小在精磨过程期间的进料变化。图3a是根据现有技术的能设置在精磨机元件上的精磨机区段4的一部分的示意图，其中，精磨机区段4设有条杆10和中间沟槽11以及挡板12，这些条杆和中间沟槽沿基本上径向方向延伸，而这些挡板在条杆10之间延伸并且在沟槽11的表面之上突出。附图示出，当精磨机区段4沿与精磨机区段4的预期行进方向相对应的第一周向方向20行进时精磨机区段4上的蒸汽流动8和纤维材料7的流动，当精磨机区段4设置在精磨机元件上时，该预期行进方向与精磨机元件的预期旋转方向相对应。图3a说明这样的示例，其中，精磨机区段4的第一周向方向20与精磨机元件的逆时针旋转方向相对应。材料7沿朝向精磨机区段4的周界的方向流动。在传统的精磨机区段设计中，条杆10和挡板12通常形成例如由虚线框B所说明的封闭“框”或“笼”，该封闭框或笼捕获蒸汽8并且驱使该蒸汽向上离开沟槽并且进入到精磨间隙中。

至少以下问题与此种设计相关联：

-试图向后(或向前)行进的蒸汽8被“捕获在笼中”，并且受驱使寻找该蒸汽进入精磨间隙中的路径。这在精磨间隙中导致蒸汽8和纤维材料7之间出现进料冲突，而进料冲突会导致进料干扰、振动、微脉冲等等。

-紧跟在挡板12之后的区域变为具有较低蒸汽压力和小得多的材料7运动的“死区域”，该死区域导致材料在该区域中发生沥青式堆积(pitch build-up)9。一旦此种沥青式堆积开始，该沥青式堆积就会加剧。

-难以改变纸浆进料角度和区段表面上的开口面积(即半径)。开口面积是指在所关心的半径处的周缘处的累积面积。开口面积对于通过盘式精磨机实现流动非常重要。

图3b是精磨机区段4沿着图3a的线A-A剖取的剖视图，以从不同视角说明材料7在挡板12后面区域中的沥青式堆积9。

本实施例通过将精磨机区段的精磨区域内的条杆与挡板连接起来，以解决上述问题，这种方法使得开口沿反泵送方向形成，从而允许蒸汽向后流动而不允许材料没有经过处理就向前逸出。此外，本实施例允许为每个精磨区域单独设定条杆的角度以及条杆和沟槽的宽度，从而增加改善比能量消耗、纤维质量和区段寿命的可能性。

图4是根据本公开一实施例的可布置在精磨机元件上的精磨机区段4的一部分的示意图。如图4中的精磨区域Z1、Z2、Z3、Z4所示，精磨机区段4可包括一个或多个精磨区域Z(x)，x＝1，...，n，其中Zn表示最靠近精磨机区段的内边缘的精磨区域。图4中所示的精磨机区段4设有在相应的精磨区域Z(x)内相对于精磨机区段4的半径r以相应的进料角度β(x)设置的条杆10、介于条杆10之间的中间沟槽11、以及在条杆10之间延伸并在沟槽11的表面上方突出的挡板12。在图4的实施例中，挡板12至少设置在不同精磨区域Z(x)之间的过渡/边界处的至少一些条杆10的端部处，使得在精磨区域之间的过渡/边界处、在挡板的径向外侧相对于精磨段4的内边缘41形成开口13，从而允许回流蒸汽沿着条杆和挡板流动并且通过开口朝向精磨机区段4的内边缘流动。图4的精磨机区段4构造成沿第一周向方向20行进，当精磨机区段4设置在精磨机元件上时，该第一周向方向20对应于精磨机元件的预期旋转方向。图4示出了精磨机区段4的第一周向方向20对应于精磨机元件的逆时针旋转方向的示例。

根据本公开的一实施例，当精磨机区段4在第一圆周方向20上行进时，图5a是纤维材料7的流动的示意图，并且图5b是可设置在精磨机元件上的精磨机区段4上的蒸汽流8的示意图，在这种情况下，第一周向方向20对应于精磨机元件的逆时针旋转方向。材料7在朝向精磨机区段4的周界/外边缘的方向上流动，而回流蒸汽8朝向精磨机区段4的内边缘流动。蒸汽跟随条杆10、沿着挡板12流动并穿过开口13，并且像这样朝向精磨机区段的内边缘行进。

在图4、5a和5b中所示的实施例中，在不同的精磨区域Z(x)之间的过渡/边界处、沿相对于精磨机区段4的内边缘的挡板12的周界、即在挡板12的径向外侧形成开口13。此外，挡板12在这些实施例中倾斜，以使得挡板12的相对于第一圆周方向20的尾端部设置成比挡板12的前引端部更靠近于精磨机区段4的内边缘，从而使得挡板12向内倾斜地“指向”精磨机区段4，以将回流蒸汽8沿着挡板12的周界边缘/壁朝向通道开口引导。

如图4所示，条杆10在相应的精磨区域Z(x)内相对于精磨机区段4的半径r以相应的进料角度β(x)设置，并且在精磨区域Z(x)之间的过渡/边界处连接条杆的两端的挡板12在相应的精磨区域Z(x)内相对于条杆10以相应的角度α(x)设置。在一个实施例中，精磨区域Z(x)内的条杆10的长度在沿第一周向方向20相反的方向上增加，并且适于使得可以在条杆10的径向内端之间、即在相应的精磨区域Z(x)的径向内边界处的开口13之间绘制假想线，其中，假想线与在相应的精磨区域Z(x)内垂直于精磨机区段4的半径r的线形成相应的角度γ(x)。在一个实施例中，每个精磨区域Z(x)中的进料角度β(x)是泵送进料角度、即为了实现对待精磨材料的泵送效应，进料角度β(x)的方向与第一周向方向20相反。在一个实施例中，为了将蒸汽8朝向精磨机区段4的内边缘引导，每个精磨区域Z(x)中的条杆10和挡板12之间的角度α(x)大于90°，并且在一个实施例中，每个精磨区域Z(x)中的角γ(x)朝向精磨机区段4的内边缘导向。

在精磨机区段4包括多于一个精磨区域Z(x)的实施例中，例如，Z1、Z2、Z3、...、Zn，其中，Zn表示最接近精磨机区段4的内边缘的精磨区域，每个精磨区域Z(x)的角度β(x)和γ(x)朝向精磨机区段4的内边缘增大、即β1≤β2≤β3≤βn，且γ1≤γ2≤γ3≤γn。

根据一特定的实施例，90°≤α(x)≤110°。

根据另一种特定实施例，其中，精磨机区段4包括如上所述的多于一个精磨区域Z(x)，5°≤β1≤β2≤β3≤βn≤45°。

根据另一种特定实施例，其中，精磨机区段4包括如上所述的多于一个精磨区域Z(x)，5°≤γ1≤γ2≤γ3≤γn≤45°。

在示例性实施例中，每隔一个条杆10的径向内端连接于挡板12。

在特定的实施例中，至少一些挡板12具有比条杆10更小的高度。

如图4、5a和5b所示，在一些实施例中，开口13可以设置在精磨机区段4的精磨区域Z(x)的整个表面上，从而为蒸汽8产生/形成穿过所有精磨区域Z(x)的自由通道，蒸汽8朝向精磨机区段4的内边缘和精磨机元件/盘的中心流过开口13和沟槽11。这会允许蒸汽8在与木材/纤维材料7的流动发生最小冲突的情形下从精磨区域Z(x)中排出。在特定的实施例中，开口13设置成邻近于精磨机区段4上的所有挡板12。

至少以下优点与此种设计相关联：

-可以为每个精磨区域单独设定条杆的角度以及条杆和沟槽的宽度，这意味着可以通过半径改变进料能力和开口体积，导致增加优化剩余时间以改善比能量消耗、纤维质量和区段寿命的可能性。

-向后行进的蒸汽可以自由移动而不会被迫进入精磨间隙，这导致更少的精磨间隙不稳定和更少的不可控干扰。

-蒸汽从不与沿相反方向移动的木材/纤维材料发生冲突，这导致更少的或没有进料冲突和更少的沥青式堆积。

这在不影响纤维分离/精磨能力的情况下实现、即木材/纤维流动的限制仍然可以相同。

本公开的所有实施例能装配于本领域众所周知的精磨机结构，例如具有定子-转子结构的精磨机以及具有两个转子而非转子-定子结构、即具有能独立地旋转的两个转子的精磨机。虽然在本公开中主要着重于盘式精磨机，但本公开同样能等同地在其它精磨机几何形状中实施。

上文描述的实施例仅仅作为示例给出，且应理解的是，所提出的技术并不局限于此。本领域技术人员应能理解，可在不偏离由所附权利要求所限定的本范围的情形下，对诸实施例作出各种修改、组合和改变。具体地说，不同实施例中的不同部件方案能以其它构造组合，只要技术上可行即可。

Claims (12)

1.一种精磨机区段(4)，所述精磨机区段(4)能设置在精磨机(1)中的精磨机元件(2；3)上用于精磨纤维材料(7)，所述精磨机区段(4)具有径向内边缘(41)和径向外边缘(42)并且包括精磨区域(Z(x))，在所述精磨区域(Z(x))中发生纤维材料(7)的精磨，所述精磨机区段(4)构造成当所述精磨机区段(4)设置在所述精磨机元件(2；3)上时，沿对应于精磨机元件(2；3)的预期旋转方向的第一周向方向(20)行进，并且所述精磨机区段(4)设有在相应的精磨区域(Z(x))内以相应的进料角度(β(x))设置的条杆(10)的型式，所述进料角度(β(x))的方向与所述第一周向方向(20)相反、并且还设有所述条杆(10)之间的中间沟槽(11)、以及在条杆(10)之间延伸并在沟槽(11)的表面上方突出的挡板(12)，其特征在于

所述挡板(12)至少设置在所述精磨区域Z(x)之间的边界处的至少一些所述条杆(10)的端部处，使得在所述精磨区域(Z(x))之间的边界处、相对于所述精磨机区段(4)的径向内边缘(41)在所述挡板(12)的径向外侧形成开口(13)，所述开口(13)设置成使得在相应的精磨区域(Z(x))的径向内边界处连接开口(13)的假想线与垂直于所述精磨机区段(4)的半径(r)的线之间形成相应的角度(γ(x))，其中，所述角度(γ(x))朝向所述精磨机区段(4)的内边缘导向。

2.根据权利要求1所述的精磨机区段(4)，其特征在于，所述挡板(12)倾斜，使得相对于所述精磨机区段(4)的第一周向方向(20)，所述挡板(12)的尾端部设置成比所述挡板(12)的前引端部更靠近于所述精磨机区段(4)的内边缘(41)。

3.根据权利要求1或2所述的精磨机区段(4)，其特征在于，所述挡板(12)相对于所述条杆(10)以大于90°的相应的角度(α(x))设置在相应的精磨区域(Z(x))内。

4.根据权利要求3所述的精磨机区段(4)，其特征在于，所述挡板(12)和所述条杆(10)之间的角度(α(x))介于90°和110°之间。

5.根据权利要求1或2所述的精磨机区段(4)，其特征在于，所述相应的进料角度(β(x))以及在连接所述开口(13)的假想线与垂直于所述精磨机区段(4)的半径(r)的线之间的相应的角度(γ(x))对于每个相应的精磨区域(Z(x))朝向精磨机区段(4)的内边缘(41)增大。

6.根据权利要求5所述的精磨机区段(4)，其特征在于，所述进料角度(β(x))介于5°和45°之间。

7.根据权利要求5所述的精磨机区段(4)，其特征在于，在连接所述开口(13)的假想线与垂直于所述精磨机区段(4)的半径(r)的线之间的角度(γ(x))介于5°和45°之间。

8.根据权利要求1或2所述的精磨机区段(4)，其特征在于，每隔一个所述条杆(10)的径向内端连接于所述挡板(12)。

9.根据权利要求1或2所述的精磨机区段(4)，其特征在于，至少一些所述挡板(12)的高度小于所述条杆(10)的高度。

10.根据权利要求1或2所述的精磨机区段(4)，其特征在于，开口(13)设置在精磨机区段(4)的整个表面上，从而为蒸汽(8)形成穿过所有精磨区域(Z(x))的自由通道，所述蒸汽(8)朝向所述精磨机区段(4)的径向内边缘(41)流动。

11.一种用于精磨纤维材料的精磨机元件(2；3)，其特征在于，所述精磨机元件包括至少一个根据权利要求1或2所述的精磨机区段(4)。

12.一种用于精磨纤维材料的精磨机(1)，其特征在于，所述精磨机包括至少一个根据权利要求1或2所述的精磨机区段(4)。