CN110709558B - 纸浆或纤维精磨机中的蒸汽排出 - Google Patents

Abstract

一种用于精磨纤维材料的纤维分离机(1)的第一精磨盘(5)，适于通过布置在第一精磨盘(5)中的材料入口开口(4)接纳来自馈送螺杆(3a)的进入纤维材料流(7)，该第一精磨盘(5)设有至少一个蒸汽排出通道(21)，该蒸汽排出通道(21)包括至少一个蒸汽入口开口(22)和至少一个蒸汽出口(23)，该至少一个蒸汽入口开口(22)布置在第一精磨盘(5)的适于面向第二精磨盘(6)的侧部上，该至少一个蒸汽出口(23)布置在第一精磨盘(5)的适于背离第二精磨盘(6)的侧部上。该至少一个蒸汽出口开口(23)相对于第一精磨盘(5)的中心居中地布置于至少一个蒸汽入口开口(22)，并且相对于第一精磨盘(5)的中心居中地布置于进入材料流(7)从馈送螺杆(3a)接纳到第一精磨盘(5)中的位置。

Description

纸浆或纤维精磨机中的蒸汽排出

技术领域

本发明总地涉及纤维材料在纸浆或纤维精磨机中的精磨，并且尤其涉及在精磨过程期间产生的蒸汽的排出。

背景技术

纤维分离机是热机械制浆精磨机，其中诸如木片或其它含木质纤维素的纤维材料之类的纸浆材料在两个精磨盘之间的蒸汽环境中被研磨，旋转研磨盘(转子)与固定盘(定子)相对，或者替代地，两个旋转盘彼此相对以产生木纤维。精磨盘沿着纸浆馈送轴线对齐，并且旋转盘布置在可旋转轴线上，该轴线可以借助例如电动马达相对于另一个盘旋转。精磨盘的内表面、即彼此相对的表面通常设置有一个或多个精磨区段，其具有不同尺寸和取向的精磨棒条和沟纹，用于改善对纤维的研磨作用。在精磨区段的内(精磨)表面之间限定精磨空间，精磨区段通常位于精磨盘的周缘附近。木片或类似的纤维材料经由沿着纸浆馈送轴线通过其中一个盘中的孔、通常是定子中的孔的馈送通道馈送，并进入盘之间的中心空间。离心力迫使馈送到精磨盘中心的木片朝向盘的周缘，以在精磨区段的精磨表面之间的精磨空间中出现，在那里进行纤维材料的精磨/研磨。精磨区段的棒条和沟纹通常更靠近盘的周缘。精磨纤维的尺寸在某种程度上可以通过改变盘之间的距离并从而改变精磨表面之间的距离来控制，其中更近的距离产生更细的纤维，但也需要更高的研磨力。

通常，含木质纤维素的材料含有水，因为木片通常在引入纤维分离机之前用热水和/或蒸汽蒸煮。此外，水可以与精磨相关地供应。在纤维材料的精磨操作期间，在精磨空间中从该水产生大量的蒸汽，因为由于大量的摩擦，材料的研磨需要大量的能量并且产生使水蒸发的大量的热。产生的蒸汽可以与精磨材料一起从精磨空间离开，并且还可以朝向进入的片被馈送进入纤维分离机的位置向后流动。通过精磨空间的蒸汽流呈现非常高的速度，并且会负面地影响纤维材料的流动，并且还会增加精磨机的能量消耗。蒸汽也可以以不规则的方式流动，并从而影响精磨间隙的稳定性，使得通过间隙的材料流不均匀。这对纸浆质量有负面影响。因此，重要的是最小化在精磨过程期间产生的蒸汽的干扰。

先前减轻与精磨盘之间的蒸汽产生相关的问题的努力涉及从精磨盘之间的中心空间抽出蒸汽。例如，US4221631A示出了一种盘式精磨机，其包括成对精磨盘，每个精磨盘具有内精磨表面。在盘的相对旋转期间，精磨表面彼此相对，并在它们之间限定精磨空间。精磨区段设置有通道，该通道延伸穿过从精磨空间到区段的后表面的区段，用于去除在精磨空间中产生的蒸汽并将其释放到精磨壳体中。

然而，本领域仍需要进一步改善蒸汽从精磨机的精磨空间的排出。

发明内容

本发明的目的是提供一种精磨盘，其进一步改善了在精磨过程期间产生的蒸汽的排出。

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，提供了一种用于精磨纤维材料的纤维分离机的第一精磨盘，其中，第一精磨盘适于接纳来自馈送螺杆的进入纤维材料流。第一精磨盘设有至少一个蒸汽排出通道，该至少一个蒸汽排出通道包括布置在第一精磨盘的适于面向第二精磨盘的侧部上的至少一个蒸汽入口开口和布置在第一精磨盘的适于背离第二精磨盘的侧部上的至少一个蒸汽出口开口。该至少一个蒸汽出口开口相对于第一精磨盘的中心布置在至少一个蒸汽入口开口的中心，并且相对于第一精磨盘的中心布置在进入材料流从馈送螺杆接纳到第一精磨盘中的位置周围和/或中心。

根据第二方面，提供了一种中心环，该中心环可布置在用于精磨纤维材料的纤维分离机的第一精磨盘上，其中，第一精磨盘适于面向第二精磨盘并接纳来自馈送螺杆的进入纤维材料流。该中心环设有至少一个蒸汽排出通道，该至少一个蒸汽排出通道包括布置在中心环的适于面向第二精磨盘的侧部上的至少一个蒸汽入口开口和布置在中心环的适于背离第二精磨盘的侧部上的至少一个蒸汽出口开口。该至少一个蒸汽出口开口相对于中心环的中心布置在至少一个蒸汽入口开口的中心，并且至少一个蒸汽出口开口构造成相对于第一精磨盘的中心定位在进入材料流从馈送螺杆接纳到第一精磨盘中的位置周围和/或中心。

根据第三方面，提供了一种用于精磨纤维材料的纤维分离机，包括根据上述的精磨盘。

通过引入根据本发明的蒸汽排出通道，从而有利于从纤维分离机排出蒸汽而不会影响片馈送的分配，至少可以实现以下优点：

·更少的湍流和损失，导致更好和更稳定的木片馈送

·更少的微脉动

·在中心板和带馈送器中的更少的纤维堆积

进而，上述导致较低的比能量消耗(SEC)、更均匀的纤维质量和更长的区段寿命。

当阅读具体实施方式时，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是根据现有技术的精磨机中的典型纤维分离机的示意图。

图2a是根据现有技术的典型纤维分离机中的材料流和蒸汽流的示意图。

图2b-2d是根据本公开的不同实施例的纤维分离机中的材料流和蒸汽流的示意图。

图3a是根据现有技术的围绕中心环的材料流和蒸汽流的放大图。

图3b是根据本公开的实施例的围绕中心环的材料流和蒸汽流的放大图。

图4a是根据现有技术的用于精磨盘的中心环的示意图。

图4b-4d是根据本公开的用于精磨盘的中心环的不同实施例的示意图。

图5a是根据现有技术的用于精磨盘的中心环的示意图。

图5b-5d是根据本公开的用于精磨盘的中心环的不同实施例的示意图。

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。

如背景技术部分所述，本领域继续需要进一步改善蒸汽从精磨机的精磨区域的排出。

图1是纸浆或纤维精磨机中典型的纤维分离机布置的示意图。此处，描述了具有转子和定子布置的纤维分离机，但是本实施例也可以应用在具有两个转子的纤维分离机中。诸如木片之类的含木质纤维素的材料7通过输送螺杆/馈送螺杆3a、通常是带馈送器，经由馈送通道3朝向纤维分离机1并通过定子5中的材料入口开口4馈送进入精磨盘、即定子5和转子6之间的中间空间。离心力迫使材料朝向精磨盘的周缘，以便在精磨盘的精磨区段的精磨表面之间的精磨间隙/空间2中出现。当含有木质纤维素的材料在定子5和转子6的精磨区段5a、6a之间的精磨间隙/空间2中被精磨时，片/纤维中的一些水分变成蒸汽。蒸汽流通常是非常不规则的，但是一些蒸汽8a将以与材料7相同的方向向前流动，并且一些蒸汽8b也将朝向精磨盘的中心向后流动。蒸汽流动会尤其是取决于如何设计精磨区段。为了便于从纤维分离机排出蒸汽，馈送螺杆3a通常是带馈送器，其具有围绕中心轴线3c的中心腔3b，以允许蒸汽从纤维分离机1向后流动并通过馈送螺杆3a逸出，如图1所示。经验表明，由于纤维材料具有重量，纤维材料的流动遵循加速(旋转/离心力)。因此，纤维材料主要在带馈送器的周缘结束并向前馈送，而具有较少或几乎没有重量的回流蒸汽8b主要在带馈送器的中心腔3b中向后行进。

然而，为了通过馈送螺杆逸出，形成于转子与定子之间的蒸汽首先必须找到它的向后朝向转子和定子的中心的路径，抵抗在相反方向上馈送的材料流作业，如图1所示。含木质纤维素的材料7通过馈送螺杆3a馈送进入定子5和转子6之间的中心空间，然后由离心力引导到精磨间隙/空间2中并进一步朝向定子5和转子6的周缘，在那儿精磨纤维7b从纤维分离机喷出。定子5和/或转子6的精磨表面通常包括许多不同的精磨区段5a、6a，其具有不同尺寸和取向的精磨棒条和中间沟纹的型式，用于改善对纤维的研磨作用。形成在棒条之间的沟纹还将朝向转子6和定子5的中心引导回流蒸汽。转子6还可以设置有中心板10，其布置在转子6的旋转中心处，在转子6的面向定子5的侧部上。中心板10的用途是帮助朝向转子6和定子5的周缘馈送纤维材料7。中心板的表面通常设有成组馈送棒条或“翼”或翼形型材，其用途是朝向定子-转子布置的缘部/周缘更均匀地引导纤维材料。

遵循与上述相同的理由，由于材料的重量，大部分材料流将由转子承载，而向后流动的较轻的蒸汽将遵循定子的侧部，如图1所示。因此，回流蒸汽8b必须在其到带馈送器3a的中心的路径上通过材料流7，从而引起馈送冲突9，这导致湍流和损失。该馈送冲突导致：引起更高的能量消耗的蒸汽流的不必要的限制，引起更低的纤维质量以及更高的能量消耗的材料流的馈送变化。

因此，本发明的目的是提供一种不经过进入的材料流而从精磨空间排出蒸汽的途径，以避免材料流和回流蒸汽之间的馈送冲突。

这是通过提供一种具有至少一个蒸汽排出通道的精磨盘来完成的，该蒸汽排出通道适于从精磨空间排出回流蒸汽，将其朝向精磨盘的中心输送，并将其释放到进入的材料流的周围或中心的精磨空间的外部。这样，蒸汽与材料流分开，并且可以避免蒸汽与材料之间的馈送冲突。

图2a是根据现有技术的典型纤维分离机的一部分的示意图。含木质纤维素的材料7通过馈送螺杆/带馈送器3a馈送到精磨盘5、6之间的中心空间中，并被离心力迫使进入精磨盘5、6的精磨区段5a、6a的精磨表面之间的精磨空间2中。如上所述，在精磨空间2中产生的一些蒸汽在与材料7相同的方向上向前流动8a，但是回流蒸汽8b朝向精磨盘5、6的中心向后流动，并且必须在其到带馈送器3a中心的路径上通过材料流7，从而引起馈送冲突。

根据本公开，可通过设置在精磨盘之一中的一个或多个蒸汽排出通道将回流蒸汽从纤维分离机中排出来避免这种馈送冲突。这种蒸汽排出通道具有至少一个蒸汽入口开口和至少一个蒸汽出口开口，该至少一个蒸汽入口开口布置在精磨盘的面向另一精磨盘的侧部上，该至少一个蒸汽出口开口布置在精磨盘的相对侧上并且相对于精磨盘的中心，居中于至少一个蒸汽入口开口，或者进入材料流的周围或中心。图2b示出了根据不同实施例的这种蒸汽排出通道21的一些示例。用虚线示出了不同的实施例以指示它们是可以单独应用的替代解决方案，但是它们也能以不同的组合一起应用。

一个或多个蒸汽排出通道21较佳地应设置在回流蒸汽8b沿其行进的精磨盘5中，以便“捕获”沿精磨盘5的表面流动的更多的蒸汽。如上所述，回流蒸汽将主要由定子携带。因此，在一实施例中，至少一个蒸汽排出通道21设置在定子5中。

如图2b中示意性地示出的，回流蒸汽8b经由布置在精磨盘5的面向另一精磨盘6的侧部上的蒸汽入口开口22进入蒸汽排出通道21。然后，蒸汽经由布置在精磨盘5的相对侧上、即精磨盘5的背离另一精磨盘6的侧部上的至少一个蒸汽出口开口23从蒸汽排出通道21释放。

在图2b的实施例中，蒸汽入口开口22相对于精磨盘5的中心布置在精磨盘5的精磨区段5a的中心。蒸汽入口开口22的该位置是有利的，因为难以准确地知道在精磨空间2中何处产生蒸汽以及蒸汽在精磨空间2内在哪个方向上流动，因此，如果蒸汽入口开口22位于例如在精磨区段5a内，则将难以捕获所有回流蒸汽8b。通过将一个或多个蒸汽入口开口22布置在精磨区段5a的中心，有更好的机会捕获回流蒸汽8b。如图2b中示意性示出的，蒸汽入口开口22可以具有朝向第二精磨盘6突出的边缘或“唇缘”，使得该边缘或唇缘延伸到精磨盘5、6之间的空间中以便引导更多的蒸汽进入通道21。

此外，在一些实施例中，一个或多个蒸汽排出通道21的至少一部分、较佳地从蒸汽入口开口22观察的第一部分，在第一精磨盘(5)的面向第二精磨盘(6)的内表面的位置，相对于精磨盘5的内表面成锐角布置。因此，如图2b所示，回流蒸汽8b被平滑地引导到通道21中并且朝向精磨盘5的中心，而没有方向上的突然改变。

在图2b所示的实施例中，蒸汽排出通道21穿过精磨盘5和/或定子板和/或带馈送器3a布置。然后，蒸汽经由布置在精磨盘5的相对侧上的至少一个蒸汽出口开口23在精磨盘5的相对侧处释放。在图2b的实施例中，一个或多个蒸汽出口开口23可以相对于精磨盘(5)的中心布置在进入材料流7周围。在具体实施例中，一个或多个蒸汽出口开口23可以布置在精磨盘5中的材料入口开口4周围。因此，回流蒸汽8b从精磨空间2排出而不经过材料流7。

在一些实施例中，精磨盘包括中心环，然后至少一个蒸汽通道可以设置在中心环中。精磨盘的部段通常是可更换的，并且中心环的用途是将部段保持就位。通常，中心环布置在纤维分离机的定子侧上。在图2a、3a、4a和5a中示出了根据现有技术的中心环的示例。如附图中所示，中心环20通常是圆形的，并且所具有的横截面形状具有平坦的侧部和渐缩的侧部，使得中心环在周缘处较厚并且朝向环的中心变窄。如从附图可以看出的，中心环20通常以其平坦侧抵靠精磨盘5放置。中心环还设有适合于例如与精磨盘5的保持件5c和精磨盘5的中心部段5b配合的切口和/或凸缘。如图5a所示，中心环20布置成使得当将中心环20放置在精磨盘5上时，中心环20的旋转中心与馈送螺杆3a的中心轴线3c的中心重合。

根据本公开的用于精磨盘的中心环的实施例的一些示例在图2b-2d、3b、4b-4d和5b-5d中示出。在所有这些实施例中，至少一个蒸汽排出通道21设置在中心环20中，其中蒸汽通道21包括布置在中心环20的面向另一精磨盘6的侧部上的至少一个蒸汽入口开口22，并且至少一个蒸汽出口开口23布置在中心环20的相对侧上，即当中心环20安装在精磨盘上时，蒸汽入口开口22将位于精磨盘5的面向另一精磨盘6的侧部上，而蒸汽出口开口23将位于精磨盘5的相对侧上，类似于上述没有中心环的精磨盘的实施例。至少一个蒸汽出口开口23相对于中心环20的中心布置在至少一个蒸汽入口开口22的中心。

在一些实施例中，如图2b所示，设置在中心环20中的一个或多个蒸汽出口开口23可以相对于精磨盘5的中心布置在进入材料流7的周围。在具体实施例中，至少一个蒸汽出口开口23可以布置在精磨盘5中的材料入口开口4周围。在其它实施例中，如图2c-d、3b、4b-d和5b-d所示，一个或多个蒸汽出口开口23可以替代地相对于精磨盘5的中心布置在进入材料流7的中心。也可以将图2b-d、3b、4b-d和5b-d中所示的不同实施例组合在一起，使得在进入材料流的中央和周围都布置有蒸汽出口开口23。

对于图2c-d、3b、4b-d和5b-d所示的中心环20的所有实施例共同的是，蒸汽可以从精磨空间排出而不通过进入材料流。图3a和3b示出了围绕根据现有技术的中心环20(图3a)和根据本公开的实施例的中心环20(图3b)的材料流7和蒸汽流8b的差异。根据现有技术，如图3a所示，沿着中心环20在其朝向馈送螺杆中心的路径上流动的回流蒸汽8b将与进入材料流7相交，从而引起馈送冲突。相反，如图3b所示，根据一实施例的中心环20将替代地经由蒸汽入口开口22引导回流蒸汽8b穿过蒸汽排出通道21，并经由布置在进入材料流7中心的蒸汽出口开口23释放它，从而避免了馈送冲突。

在具体实施例中，如图2d中示意性所示，中心环20可以构成带馈送器3a的一部分。在其它实施例中，根据本公开的中心环20可以根据众所周知的技术配装到标准精磨盘。

图4a示出了根据现有技术的典型的中心环，而图4b-d示出了根据本公开的中心环的不同实施例。这些附图示出了中心环20、精磨盘的保持件5c和精磨盘的中心部段5b。在不同的实施例中，一个或多个蒸汽入口开口22可以布置在中心部段5b的面向另一精磨盘6的侧部上，如图4b所示；或者在中心部段5b与保持件5c之间，如图4b所示；或者两者的组合，如图4c所示。如果存在多个蒸汽入口开口22，则蒸汽排出通道21可以至少部分地分成从相应的蒸汽入口开口22引导的多个通道21。如图2b所示，中心环20还可设有多个蒸汽出口开口23。

在根据本公开的中心环20的一些实施方式中，一个或多个蒸汽排出通道21的至少一部分、较佳地如从蒸汽入口开口22观察的第一部分，相对于中心环的平坦侧成锐角布置，即相对于精磨盘5的内表面成锐角，类似于没有中心环的精磨盘的上述实施例。而且，蒸汽入口开口22可以具有朝向第二精磨盘6突出的边缘或“唇缘”，使得该边缘或唇缘延伸到精磨盘5、6之间的空间中以便引导更多的蒸汽进入通道21。

图5b-d示出了根据本公开的中心环20的不同实施例。如附图中所示，蒸汽排出通道21的数量以及蒸汽排出通道21的长度可以在不同的实施例之间变化。通过调节通道21的数量和长度，可以根据例如馈送螺杆的半径和进入的纤维材料的量等，调节诸如排出的蒸汽量和蒸汽释放半径之类的属性。

本公开的所有实施例能配装于众所周知的纸浆/纤维精磨机的纤维分离机布置，例如如上所述的具有定子-转子布置的精磨机以及具有两个转子而非转子-定子布置、即具有能独立地旋转的两个转子的精磨机。

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 (13)

1.一种用于精磨纤维材料的纤维分离机（1）的第一精磨盘（5），所述第一精磨盘（5）适于通过布置在所述第一精磨盘（5）中的材料入口开口（4）接纳来自馈送螺杆（3a）的进入纤维材料流（7），所述第一精磨盘（5）设有至少一个蒸汽排出通道（21），所述至少一个蒸汽排出通道（21）包括布置在所述第一精磨盘（5）的适于面向第二精磨盘（6）的侧部上的至少一个蒸汽入口开口（22）和布置在所述第一精磨盘（5）的适于背离所述第二精磨盘（6）的侧部上的至少一个蒸汽出口开口（23），所述至少一个蒸汽出口开口（23）布置成与所述至少一个蒸汽入口开口（22）相比更靠近所述第一精磨盘（5）的中心，并且其特征在于，所述至少一个蒸汽出口开口（23）相对于所述第一精磨盘（5）的所述中心居中地布置于所述进入纤维材料流（7）从所述馈送螺杆（3a）接纳到所述第一精磨盘（5）中的位置。

2.根据权利要求1所述的第一精磨盘（5），其特征在于，所述至少一个蒸汽入口开口（22）相对于所述第一精磨盘（5）的所述中心居中地布置于所述第一精磨盘（5）的精磨区段（5a）。

3.根据权利要求1或2所述的第一精磨盘（5），其特征在于，所述至少一个蒸汽入口开口（22）包括边缘或唇缘，所述边缘或唇缘延伸到所述第一精磨盘（5）和所述第二精磨盘（6）之间的空间中。

4.根据权利要求1或2所述的第一精磨盘（5），其特征在于，所述至少一个蒸汽排出通道（21）的至少一部分在所述第一精磨盘（5）的内表面适于面向第二精磨盘（6）的位置相对于所述第一精磨盘（5）的所述内表面成锐角布置。

5.根据权利要求4所述的第一精磨盘（5），其特征在于，所述至少一个蒸汽排出通道（21）的如从所述蒸汽入口开口（22）观察的第一部分相对于所述第一精磨盘（5）的所述内表面以锐角布置。

6.根据权利要求1或2所述的第一精磨盘（5），其中，所述第一精磨盘（5）包括中心环（20），所述中心环（20）布置在所述第一精磨盘（5）的适于面向所述第二精磨盘（6）的侧部上，所述中心环（20）的旋转中心与所述第一精磨盘（5）的旋转中心重合，其特征在于，所述至少一个蒸汽排出通道（21）设置在所述中心环（20）中。

7.根据权利要求1或2所述的第一精磨盘（5），其特征在于，所述第一精磨盘（5）是纤维分离机（1）中的转子。

8.一种中心环（20），所述中心环（20）布置在用于精磨纤维材料的纤维分离机（1）的第一精磨盘（5）上，其特征在于，所述中心环（20）设有至少一个蒸汽排出通道（21），所述至少一个蒸汽排出通道（21）包括布置在所述中心环（20）的适于背离所述第一精磨盘（5）的第一侧上的至少一个蒸汽入口开口（22）和布置在所述中心环（20）的适于面向所述第一精磨盘（5）的第二侧上的至少一个蒸汽出口开口（23），所述至少一个蒸汽出口开口（23）布置成与所述至少一个蒸汽入口开口（22）相比更靠近所述中心环（20）的中心，所述中心环（20）适于布置在所述第一精磨盘（5）上，使得所述至少一个蒸汽出口开口（23）相对于所述第一精磨盘（5）的所述中心居中地定位于进入纤维材料流（7）通过材料入口开口（4）接纳到所述第一精磨盘（5）中的位置。

9.根据权利要求8所述的中心环（20），其特征在于，所述至少一个蒸汽入口开口（22）包括从所述中心环（20）的适于背离所述第一精磨盘（5）的所述第一侧突出的边缘或唇缘。

10.根据权利要求8或9所述的中心环（20），其特征在于，所述至少一个蒸汽排出通道（21）的至少一部分相对于所述中心环（20）的所述第二侧成锐角布置。

11.根据权利要求10所述的中心环（20），其特征在于，所述至少一个蒸汽排出通道（21）的如从所述蒸汽入口开口（22）观察的第一部分相对于所述中心环（20）的所述第二侧成锐角布置。

12.根据权利要求8或9所述的中心环（20），其特征在于，所述中心环（20）适于布置在纤维分离机（1）中的定子上。

13.一种用于精磨纤维材料的纤维分离机（1），其特征在于，所述纤维分离机（1）包括根据权利要求1至7中任一项所述的第一精磨盘（5）和/或根据权利要求8至12中任一项所述的中心环（20）。

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