CN112647335B - 精磨机 - Google Patents

Abstract

一种用于精磨含木质纤维素的纤维材料的精磨机。精磨机包括至少两个大致相对定位的精磨元件，每个精磨元件包括至少一个精磨表面，精磨表面具有刀齿和刀槽。两个对置的精磨元件的精磨表面面向彼此并且在两者之间形成接收待精磨的纤维材料的精磨室。精磨机还包括至少两个进料通道，用于将至少一种待精磨的纤维材料组分送入精磨机；至少两个精磨区，在精磨区之间存在至少一个不同的精磨表面特征，每个精磨区用于精磨至少一种纤维材料组分的一种纤维材料组分；以及至少一个排出通道，用于从精磨机排出至少一种精磨材料流体。

Description

精磨机

技术领域

本发明涉及一种用于精磨含木质纤维素的纤维材料的精磨机和方法。

背景技术

在纸或纸板的制造过程中，可以混合一种或多种品质不同的含木质纤维素的木基纤维材料组分，以制造纸或纸板幅材。由于需要在最终产品中获得各种品质的组合，例如具有特定的克重的特定的抗拉强度，因此需要混合品质不同的纤维材料组分。品质不同的纤维材料组分可包括例如原生硬木和软木基纤维浆以及不同的再生纤维材料，例如由OCC(旧瓦楞纸箱)制成的长纤维和短纤维浆。

通常，混合浆是通过将来自于分开的储罐的至少两组品质不同的纤维材料组分混合而成的，每个特定的储罐用于保留特定的品质的单纤维材料组分。然而，单纤维材料也可以包含不同品质，例如既包含长纤维组分也包含短纤维组分的OCC。当考虑在将精磨后的纤维材料供应到储存罐之前进行纤维材料的精磨时，每组不同的纤维材料组分均使用专门设计的精磨机进行精磨，该精磨机具有针对该特定纤维材料组分进行了优化的精磨表面特征。这意味着每组精磨纤维材料组分具有较高的品质，但是精磨机的数量随着要混合的不同纤维材料组分的数量的增加而增加。

可以首先通过将至少两组品质不同的纤维材料组分彼此混合、或通过具有一种纤维长度分布较大的纤维材料(如OCC)，然后用单个精磨机精磨纤维材料浆，由此减少精磨机的数量。然而，在这种情况下，精磨机的精磨表面特征是基于形成浆的纤维材料组分的精磨需要的折衷。因此，精磨后的混合浆的品质未必能和上述通过混合至少两组分开地精磨的纤维材料组分形成的浆的品质一样高。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于精磨含木质纤维素的纤维材料的精磨机和的方法。

本发明的构思是在单个精磨机中的不同精磨区用单个精磨机同时精磨至少一种纤维材料组分的至少两股流体，考虑到在精磨区待精磨的纤维材料组分并且考虑到在精磨区纤维材料组分所受到的预期精磨效果来专门设计不同精磨区的精磨表面特征。因此，可以将至少两股纤维材料流体送入精磨机，这两种流体可以是同一纤维材料组分或品质不同的不同纤维材料组分。

本发明的优点是，单个精磨机可以同时精磨至少一种纤维材料组分，使得该至少一种纤维材料组分受到不同的精磨效果，由此受到不同精磨效果的纤维材料组分可以例如被引导到要制造的纸或纸板幅材中的不同层或被引导到不同的工艺中。这种精磨机特别适用于生产纸或纸板所需的不同纤维材料组分的量或体积适中的应用中。

根据本申请，一种精磨机，用于精磨含木质纤维素的纤维材料，所述精磨机包括：至少两个大致相对定位的精磨元件，每个所述精磨元件包括至少一个精磨表面，所述精磨表面具有刀齿和刀槽，两个大致相对定位的精磨元件的所述精磨表面彼此面对并且在其间形成接收待精磨的纤维材料的精磨室；至少两个进料通道，用于将待精磨的至少一种纤维材料组分供给到精磨机中；至少两个精磨区，在所述精磨区之间具有至少一个不同的精磨表面特征，每个精磨区用于精磨所述至少一种纤维材料组分中的一种纤维材料组分；以及排出通道，对应于所述精磨区，用于将在所述精磨区精磨后的纤维材料组分作为分开的流体从所述精磨机排出。

在一个实施例中，还包括第一进料通道，用于将第一纤维材料组分供给到所述精磨机中；第二进料通道，用于将第二纤维材料组分供给到所述精磨机中；以及第一精磨区，用于精磨所述第一纤维材料组分，和第二精磨区，用于精磨所述第二纤维材料组分。

在一个实施例中，所述精磨机包括固定精磨元件和能旋转的精磨元件，所述能旋转的精磨元件在所述固定精磨元件内并且与所述固定精磨元件大致相对，使得在所述精磨元件的对置的精磨表面之间形成精磨室，且其中所述精磨机、所述精磨元件和所述精磨室具有轴向以及在所述轴向上的第一端和与所述第一端相对的第二端，以及在所述精磨室的轴向上，在所述精磨室的第一端具有朝向所述精磨室的第二端延伸的第一精磨区，用于精磨第一纤维材料组分，并且在所述精磨室的第二端具有朝向所述精磨室的第一端延伸的第二精磨区，用于精磨第二纤维材料组分，所述第二精磨区相对于所述第一精磨区具有至少一个不同的精磨表面特征。

在一个实施例中，所述第一进料通道被布置成将所述第一纤维材料组分通过所述精磨室的第一端送入所述第一精磨区，所述第二进料通道被布置成将所述第二纤维材料组分通过所述精磨室的第二端送入所述第二精磨区，以及所述固定精磨元件在每个精磨区包括至少一个开口，其允许在对应的精磨区精磨后的纤维材料通过对应的至少一个开口从所述精磨室排出。

在一个实施例中，所述第一进料通道被布置成将所述第一纤维材料组分通过所述能旋转的精磨元件的第一端送入所述能旋转的精磨元件的内部容积体，所述第二进料通道被布置成将所述第二纤维材料组分通过所述能旋转的精磨元件的第二端送入所述能旋转的精磨元件的内部容积体，以及所述能旋转的精磨元件在每个精磨区包括至少一个开口，其允许在对应的精磨区待精磨的纤维材料组分通过对应的至少一个开口被供应到对应的精磨区处的所述精磨室中，以及所述固定精磨元件在每个精磨区包括至少一个开口，其允许在对应的精磨区精磨后的纤维材料组分通过对应的至少一个开口从对应的精磨区处的所述精磨室排出。

在一个实施例中，所述精磨机包括：第一固定精磨元件和能旋转的精磨元件，所述能旋转的精磨元件在所述第一固定精磨元件内并且与所述第一固定精磨元件大致相对，使得在所述第一固定精磨元件和所述能旋转的精磨元件的对置的精磨表面之间形成第一精磨室，该第一精磨室形成第一精磨区；以及第二固定精磨元件，在所述能旋转的精磨元件内并且与所述能旋转的精磨元件大致相对，使得在所述能旋转的精磨元件和所述第二固定精磨元件的对置的精磨表面之间形成第二精磨室，所述第二精磨室形成第二精磨区，其中所述第二精磨区处的至少一个精磨表面特征与所述第一精磨区处的对应的至少一个精磨表面特征不同，其中，所述精磨机、所述精磨元件和所述精磨室具有轴向以及在所述轴向上的第一端和与所述第一端相对的第二端，并且

所述第一进料通道被布置成将所述第一纤维材料组分通过所述第一精磨室的至少一端供给到所述第一精磨室中，以及所述第二进料通道被布置成将所述第二纤维材料组分通过所述第二精磨室的至少一个端部供给到所述第二精磨室中。

在一个实施例中，所述精磨机是具有锥形精磨元件的锥形精磨机，所述锥形精磨元件具有直径较小的第一端和直径较大的第二端。

在一个实施例中，所述精磨机包括：第一固定盘式精磨元件和能旋转的盘式精磨元件，所述旋转盘式精磨元件紧邻所述第一固定精磨元件并且与所述第一固定精磨元件大致相对，使得在所述第一固定精磨元件和所述能旋转的精磨元件的对置的精磨表面之间形成第一精磨区，所述第一精磨区形成第一精磨室，第二盘式固定精磨元件，在所述能旋转的精磨元件的与所述第一固定精磨元件相对的一侧上紧邻所述能旋转的精磨元件，所述第二固定精磨元件与所述能旋转的精磨元件大致相对，使得在所述能旋转的精磨元件和所述第二固定精磨元件的对置的精磨表面之间形成第二精磨区，所述第二精磨区形成第二精磨室，其中所述第二精磨区处的至少一个精磨表面特征与所述第一精磨区处的对应的至少一个精磨表面特征不同，其中，所述第一进料通道被布置成将第一纤维材料组分供给到所述第一精磨室中，并且所述第二进料通道被布置成将第二纤维材料组分供给到所述第二精磨室中。

在一个实施例中，所述精磨机包括：第一排出通道，用于将在所述第一精磨区精磨后的第一纤维材料组分从所述精磨机排出，第二排出通道，用于将在所述第二精磨区精磨后的第二纤维材料组分从所述精磨机排出。

在一个实施例中，所述精磨表面特征是以下之一：刀齿宽度、刀槽宽度、刀齿角度、刀齿高度、刀槽深度、开口的形状和开口的尺寸。

根据本申请，一种使用精磨机精磨含木质纤维素的纤维材料的方法，所述精磨机包括至少两个大致相对定位的精磨元件，所述方法包括：将待精磨的至少一种纤维材料组分的至少两股流体供给到所述精磨机中；使所述至少一种纤维材料组分的所述至少两股流体受到所述精磨机中的不同精磨效果；以及将受到不同精磨效果的纤维材料组分流体作为分开的流体从所述精磨机排出。

在一个实施例中，其中所述精磨机包括固定精磨元件和能旋转的精磨元件，所述能旋转的精磨元件在所述固定精磨元件内并且与所述固定精磨元件大致相对，使得在所述精磨元件的对置的精磨表面之间形成精磨室，其中，所述精磨机、所述精磨元件和所述精磨室具有轴向以及在所述轴向上的第一端和与所述第一端相对的第二端，以及在所述精磨室的轴向上，在所述精磨室的第一端具有朝向所述精磨室的第二端延伸的第一精磨区，用于精磨第一纤维材料组分，并且在所述精磨室的第二端具有朝向所述精磨室的第一端延伸的第二精磨区，用于精磨第二纤维材料组分，所述第二精磨区具有相对于所述第一精磨区不同的至少一个精磨表面特征，由此将待精磨的第一纤维材料组分供给到所述第一精磨区中，将待精磨的第二纤维材料组分供给到所述第二精磨区中，通过布置在所述第一精磨区处的所述固定精磨元件中的至少一个开口，在所述第一精磨区精磨后的所述第一纤维材料组分在所述第一精磨区处从所述精磨室排出，以及通过布置在所述第二精磨区处的所述固定精磨元件中的至少一个开口，在所述第二精磨区精磨后的第二纤维材料组分在所述第二精磨区处从所述精磨室排出。

在一个实施例中，将待精磨的所述第一纤维材料组分通过所述能旋转的精磨元件的第一端供给到所述能旋转的精磨元件的内部容积体中，并且通过布置在所述第一精磨区处的在所述能旋转的精磨元件中的至少一个开口供给到所述精磨室中，将待精磨的所述第二纤维材料组分通过所述能旋转的精磨元件的第二端供给到所述能旋转的精磨元件的内部容积体中，并且通过布置在所述第二精磨区处的在所述能旋转的精磨元件中的至少一个开口供给到所述精磨室中。

在一个实施例中，其中所述第二纤维材料组分的品质与所述第一纤维材料组分的品质不同。

附图说明

在下文中，将参考附图通过优选实施例更详细地描述本发明，在附图中，

图1示意性地示出了锥形精磨机的侧视图，其中部分为剖视图；

图2示意性地示出适用于在图1的锥形精磨机中使用的刀片元件的俯视图；

图3示意性地示出了另一个锥形精磨机的侧视图，其中部分为剖视图；

图4示意性地示出了柱形精磨机的侧视图，其中部分为剖视图；以及

图5示意性地示出了盘式精磨机的侧视图，其中部分为剖视图。

为了清楚起见，附图以简化的方式示出了本发明的一些实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

图1是锥形精磨机1非常示意性的侧视图，其中部分为剖视图，该锥形精磨机1可用于精磨含有木质纤维素的木基纤维材料。精磨机1具有直径较小的第一端Ea和直径较大的第二端Eb。

精磨机1包括固定精磨元件6，即定子6，定子6具有面向精磨机1的第一端Ea的第一端和面向精磨机1的第二端Eb的第二端，因此为了清楚起见，附图标记Ea还用于表示定子6的第一端，附图标记Eb还用于表示定子6的第二端。定子6被支撑在精磨机1的框架结构5上。

定子6包括多个定子刀片元件7，定子刀片元件7具有精磨表面8，每个定子刀片元件7的精磨表面8有助于提供定子6的完整的精磨表面。定子刀片元件7具有面向精磨机1的第一端Ea的第一端和面向精磨机1的第二端Eb的第二端，因此为了清楚起见，附图标记Ea还用于表示定子刀片元件7的第一端，并且附图标记Eb还用于表示定子刀片元件7的第二端。

根据定子6的实施例，其可以仅包括呈锥形的一个刀片元件7并且刀片元件7在定子6的整个外周上延伸，使得该单个刀片元件的精磨表面8提供定子6的完整均匀的精磨表面。根据定子6的另一个实施例，其可包括至少两个分段式刀片元件、即彼此相邻布置的刀片节段，由此最初分离的分段式刀片元件的精磨表面8一起提供定子6的完整均匀的精磨表面。因此，当提及精磨机1的定子6时，术语“刀片元件”可以指提供定子6的完整精磨表面的单个刀片元件、或仅提供定子6的完整精磨表面的一部分的刀片节段。为了清楚起见，下面可以使用相同的附图标记8来表示定子6的单个刀片元件7的精磨表面8以及定子6的完整精磨表面8。定子6中的精磨表面8通常设置有刀齿和刀齿之间的刀槽，之后在图2中示出一些刀齿和刀槽的实施例。

精磨机1还包括能旋转的精磨元件9即转子9，转子9具有面向精磨机1的第一端Ea的第一端和面向精磨机1的第二端Eb的第二端，因此为了清楚起见，附图标记Ea还用于表示转子9的第一端，并且附图标记Eb还用于表示转子9的第二端。

转子9包括多个转子刀片元件10，转子刀片元件10具有精磨表面11，每个转子刀片元件10的精磨表面11有助于提供转子9的完整的精磨表面11。转子刀片元件10具有面向精磨机1的第一端Ea的第一端和面向精磨机1的第二端Eb的第二端，因此为了清楚起见，附图标记Ea还用于表示转子刀片元件10的第一端，并且附图标记Eb还用于表示转子刀片元件10的第二端。

根据转子9的一个实施例，其可以仅包括一个锥形的且在转子9的整个外周上延伸的刀片元件10，使得该单个刀片元件提供转子9的完整均匀的精磨表面11。根据转子9的另一个实施例，其可包括至少两个分段式刀片元件，即彼此相邻布置的刀片节段，由此最初分离的分段式刀片元件的精磨表面11一起提供转子9的完整均匀的精磨表面。因此，当提及精磨机1的转子9时，术语“刀片元件”也可以指提供转子9的完整精磨表面的单个刀片元件、或仅提供转子9的完整精磨表面的一部分的刀片节段。为了清楚起见，下面可以使用相同的附图标记11来表示用于转子9的单个刀片元件9的精磨表面11以及转子9的完整的精磨表面11。转子9中的精磨表面11通常还设置有刀齿和在刀齿之间的刀槽，如图2在后面所示。

转子9包括轮毂12，至少一个转子刀片元件10被抵靠支撑在轮毂12上。在图1以及在后面的图3和图4中，轮毂12被高度简化。转子9的轮毂12与轴13相连。轴13与高度示意性描绘的马达14相连，该马达14被布置成使轴13旋转，并且通过轴13使转子9例如沿箭头RD指示的旋转方向旋转。

为了清楚起见，精磨机1还可以包括图1中未示出的加载装置，该加载装置可连接到轴13，如箭头AD示意性所示用于前后移动转子9，以调整定子6与转子9之间的距离、即调整形成在定子6与转子9之间或形成在刀片元件7、10中的精磨室15或刀片间隙15的尺寸。因此，精磨室15形成容积体，在其中精磨纤维材料。在所有附图中精磨室15相对于精磨机的其它部件的尺寸被夸大了。精磨室15具有面向精磨机1的第一端Ea的第一端和面向精磨机1的第二端Eb的第二端，因此为了清楚起见，附图标记Ea还用于表示精磨室15的第一端，并且附图标记Eb还用于表示精磨室15的第二端。

定子刀片元件7还包括贯穿定子刀片元件7的开口16a、16b，并且转子刀片元件10包括贯穿转子刀片元件10的开口17a、17b，因此开口16a、16b、17a、17b延伸过定子刀片元件7和转子刀片元件10的整个厚度。在精磨机1的轴向上(从而在定子刀片元件7和转子刀片元件10两者的轴向上，该轴向由图1中的箭头A示意性地指示)，当刀片元件7、10彼此面对时，定子刀片元件7中的开口16a、16b与转子刀片元件10中的开口17a、17b基本上处于相同的轴向位置。替代性地，定子刀片元件7中的开口16a、16b的轴向位置与转子刀片元件10中的开口17a、17b的轴向位置可以至少部分地不同。

返回参照图1的实施例，精磨机1包括在精磨机1的第一端Ea的第一进料集料部(feed aggregate)18a和与第一进料集料部18a相连的第一进料通道19a，由箭头FM1示意性地表示的第一纤维材料组分通过第一进料集料部18a和第一进料通道19a被送入由在转子9的第一端Ea侧的转子9的内部容积体提供的第一进料室20a。第一进料室19a从转子9的第一端Ea朝向转子9的第二端Eb延伸，但未到达转子9的第二端Eb。

精磨机1还包括在精磨机1的第一端Ea的第二进料集料部18b和与第二进料集料部18b相连的第二进料通道19b，通过该第二进料集料部18b和第二进料通道19b，由箭头FM2示意性地表示的第二纤维材料组分被送入第二进料室20b，第二进料室20b由在转子9的第二端Eb侧的转子9的内部容积体提供。第二进料室19b从转子9的第二端Eb朝向转子9的第一端Ea延伸，但未到达转子9的第一端Ea。

此外，在图1的实施方案中，定子6和转子9中的精磨表面8、11在精磨机1的轴向A上设计或构造成使得在精磨室15中存在两个不同的精磨区，其中具有在精磨机1的轴向A上的至少一个不同的精磨表面的特征，即，在精磨机1的第一端Ea侧并由箭头21a表示的第一精磨区21a以及在精磨机1的第二端Eb侧并由箭头21b表示的第二精磨区21b。在精磨机1的轴向A上，第一精磨区21a大体上处于对应于精磨机1的第一进料室20a的位置，第二精磨区21b大体上处于对应于精磨机1的第二进料室20b的位置。如上简要所述，第一精磨区21a处的至少一个精磨表面特征被选择为使其与第二精磨区21b处的对应的精磨表面特征不同。通常这意味着第一精磨区21a处的定子和转子刀片元件7、10的精磨表面特征是考虑到意图在第一精磨区21a精磨的第一纤维材料组分FM1的精磨效果而设计的，第二精磨区21b处的定子和转子刀片元件7、10的精磨表面特征是考虑到意图在第二精磨区21b精磨的第二纤维材料组分FM2的精磨效果而设计的。

图1的精磨机1的操作如下。

第一纤维材料组分FM1从第一进料室20a在第一精磨区21a流经第一开口17a进入精磨室15，由此第一纤维材料组分FM1基本上在第一精磨区21a在精磨室15中被精磨。因此，在第一精磨区21a，第一开口17a使第一进料室20a与精磨室15相连。在第一精磨区21a，第一纤维材料组分FM1在精磨室15中受到由定子和转子刀片元件7、10的对应的精磨表面区域提供的精磨效果。在第一精磨区21a，在精磨室15中精磨后的第一纤维材料组分FM1通过第一开口16a从精磨室15排出到在定子刀片元件7的背面的排出室22。因此，在第一精磨区21a，第一开口16a使精磨室15与排出室22相连。如箭头FM1示意性地表示，在第一精磨区21a，第一纤维材料组分FM1流入精磨室15且精磨后的第一纤维材料组分FM1流出精磨室15。

第二纤维材料组分FM2从第二进料室20b在第二精磨区21b流经第二开口17b进入精磨室15，由此第二纤维材料组分FM2基本上在第二精磨区21b在精磨室15中被精磨。因此，在第二精磨区21b，第二开口17b使第二进料室20a与精磨室15相连。在第二精磨区21b，第二纤维材料组分FM2在精磨室15中受到由定子和转子刀片元件7、10的对应的精磨表面区域提供的精磨效果。在第二精磨区21b，在精磨室15中精磨后的第二纤维材料组分FM2通过第二开口16b从精磨室15排出到排出室22。因此，在第二精磨区21b，第二开口16b使精磨室15与排出室22相连。如箭头FM2示意性地表示，在第二精磨区21b，第二纤维材料组分FM2流入精磨室15且精磨后的第二纤维材料组分FM2流出精磨室15。

在排出室22中，精磨后的第一纤维材料组分FM1和精磨后的第二纤维材料组分FM2结合，由此其至少部分地彼此混合。如用附图标记FM1+FM2表示的箭头示意性地示出，精磨后的第一纤维材料组分FM1和精磨后的第二纤维材料组分FM2的组合流体通过与排出室22相连的排出通道23从精磨机1排出，并进一步通过与排出通道23相连的排出集料部24排出。因此，精磨后的第一纤维材料组分FM1和精磨后的第二纤维材料组分FM2的组合流体作为一股流体供给到后续处理。

因此，在精磨机1中，存在两个精磨区21a、21b，使得第一精磨区21a被专门设计用于精磨第一纤维材料组分FM1、并且第二精磨区21b被专门设计用于精磨第二纤维材料组分FM2。因此，通过定子和转子刀片节段7、10的精磨表面8、11的特定设计来提供特定的精磨区21a、21b的特征，这有助于提供精磨区21a、21b。这样做的优点在于，单个精磨机可以用于同时精磨具有至少一个不同品质特征的两种分开的纤维材料组分流体，从而优化定子和转子刀片节段7、10的精磨表面8、11中的特定部分以精磨特定的纤维材料组分。换句话说，在第一精磨区21a的至少一个精磨表面特征与第二精磨区21b的对应的精磨表面特征不同的情况下，可以提供单个精磨机来同时精磨两组纤维材料流体。

根据一个实施例，第一纤维材料组分FM1和第二纤维材料组分FM2是同一纤维材料，即具有相同的品质。在这种情况下，相同纤维材料的不同部分可以在不同的精磨区21a、21b处受到不同的精磨效果。

根据另一个实施例，第二纤维材料组分FM2和第一纤维材料组分FM1的品质不同。当定义第二纤维材料组分FM2和第一纤维材料组分FM1的品质不同时，其意味着第二纤维材料组分FM2的原料、粒径、纤维长度、游离度、残留木质素含量和一些其它特征中的至少一个特征与第一纤维材料组分FM1的对应特征不同。转子9中的轮毂12被构造成使得第一进料室20a中的第一纤维材料组分FM1和第二进料室20b中的第二纤维材料组分FM2在转子9中不彼此混合。

根据另一个实施例，第二纤维材料组分FM2可以是已在第一精磨区21a精磨后并且从第一精磨区21a排出的第一纤维材料组分FM1。根据该实施例，精磨机能够为第一纤维材料组分FM1提供二次精磨。

图2示意性地示出适用于在图1的精磨机1的定子6中使用的刀片元件的俯视图。图2示出了单个分段式刀片元件7，其用于提供定子6的完整精磨表面8的一部分。图2仅用于例示第一精磨区21a与第二精磨区21b之间的可能不同的精磨表面特征。为了清楚起见，在图2中仅公开了用于定子6的分段式刀片元件7，但是相同的设计原理也适用于转子9中的对应刀片元件10来为定子刀片元件7提供对应的部分。

图2的刀片元件7包括面向定子6的第一端Ea的第一端Ea和面向定子6的第二端Eb的第二端Eb、以及精磨表面8。刀片元件7还包括两个不同的精磨表面区域、即在第一端Ea侧的第一精磨表面区域8a和在第二端Eb侧的第二精磨表面区域8b。第一精磨表面区域8a用于在精磨机1的第一精磨区21a提供定子6的精磨表面8，第二精磨表面区域8b用于在精磨机1的第二精磨区21b提供定子6的精磨表面8。在图1、图2、图3和图4中示出了第一精磨表面区域8a与第二精磨表面区域8b之间的虚拟分界线，其中虚线由附图标记DL表示。刀片节段7的轴向A在图2中由点划线表示。

刀片元件7的第一精磨表面区域8a包括第一刀齿25和在第一刀齿25之间的第一刀槽26、以及延伸过刀片元件7的第一开口16a。第一刀齿25具有刀齿宽度W₂₅和相对于轴向A的刀齿角度α₂₅，并且第一刀槽26具有刀槽宽度W₂₆。第一开口16a是直径为D_16a的圆形。刀片元件7的第二精磨表面区域8b包括第二刀齿27和在第二刀齿27之间的第二刀槽28、以及延伸过刀片元件7的第二开口16b。第二刀齿27具有刀齿宽度W₂₇和相对于轴向A的刀齿角度α₂₇，并且第二刀槽28具有刀槽宽度W₂₈。第二开口16b是具有最大直径D_16b的椭圆形。在图2的示意性示例中可以看出，第一精磨表面区域8a上的刀齿宽度、刀槽宽度、刀齿角度以及开口的形状和尺寸可以与第二精磨表面区域8b上的刀齿宽度、刀槽宽度、刀齿角度以及开口的形状和尺寸不同。开口的形状可以例如是圆形、椭圆形、三角形或任意多边形的形状。开口的尺寸可以在从最小为光纤长度到最大为甚至于元件长度的一半之间大范围地变化。元件内的开口可以类似于位于元件的侧边缘之间的中间部分中的孔或穿孔，也可以类似于在元件的侧边缘的凹口或切口。

刀齿宽度、刀槽宽度、刀齿角度和开口的形状和尺寸是一些精磨表面特征，在优化精磨表面特征以对具有特定的品质特征的特定的纤维材料组分进行精磨时，这些特征会发生变化。当优化表面特征时，精磨表面的节距(即单个刀齿和临近刀齿的单个刀槽的共同宽度)、刀齿高度和刀槽深度是可改变的进一步特征。当上述精磨区21a、21b之间存在至少一个不同的精磨表面特征时，这意味着一个精磨区21a、21b处的这些特征中的至少一个特征与另一个精磨区21a、21b处的对应特征不同。

根据一个实施例，第一纤维材料组分FM1可以包括原生硬木纤维浆，第二纤维材料组分FM2可以包括原生软木纤维浆。在这种情况下，在刀片元件7的第一精磨表面区域8a上、即在精磨机1的第一精磨区21a上，第一刀齿宽度W₂₅可以例如在1mm至3mm之间，并且第一刀槽宽度W₂₆可以例如在1mm至2mm之间。在刀片元件7的第二精磨表面区域8b上、即在精磨机1的第二精磨区21b上，第二刀齿宽度W₂₇可以例如在3mm至6mm之间，并且第二刀槽宽度W₂₈可以例如在2mm至5mm之间。

在精磨区，刀齿的角度被设置为使得刀齿促进待精磨的纤维材料在精磨区的流动。换句话说，以这样的角度设置的刀齿会对在精磨区处待精磨的纤维材料提供所谓的泵送效应(pumping effect)。这种刀齿角度可以例如在10度至30度之间。另一方面，交叉角，即转子刀片元件中的刀齿与定子刀片元件中的刀齿之间的角度可以选择为在10度至60度之间，通常在20度至40度之间。

除了上面列出的精磨表面特征之外，不同的精磨区的刀齿的数量以及定子和转子之间的刀片间隙也可以是不同的。在任何情况下，刀片间隙的尺寸均小于1mm。

此外，刀片元件中的单个精磨区的区域相对于刀片元件的整个精磨表面区域可以在10％和90％之间变化，刀片元件的整个精磨表面区域的其余部分被保留用于刀片元件中的至少一个另一个精磨区。这提供了生产不同种类的浆的可能性。例如，当在一个精磨区精磨硬木纤维浆且同时在另一个精磨区精磨软木纤维浆时，用于精磨硬木纤维浆的精磨区的区域可以例如在70％至80％之间，用于精磨软木纤维浆的精磨区的区域可以在20％至30％之间。

根据另一个实施例，精磨区21a、21b中的至少一个可被设计成具有非常密集的刀齿-刀槽结构，诸如包括至多3mm的节距的配置，因此由精磨机1中的定子和转子刀片元件7、10的刀齿提供的切削刃长度非常大。这与定子和转子刀片元件7、10中的适当选择的开口配置一样可以获得如下效果、即待精磨的纤维材料的精磨程度非常高，甚至于高到精磨材料的至少一部分具有纳米原纤维纤维素(nanofibrillar cellulose)的粒径特性。术语“纳米原纤维纤维素”在本文中是指从植物性、尤其是木质纤维材料中分离的纤维素微纤维或微纤维束的集合。纳米原纤维纤维素(NFC)的同义词是例如纳米纤维化纤维素、纳米纤维素、微纤维纤维素、纤维素纳米纤维、纳米尺度纤维素、微纤化纤维素(MFC)或纤维素微纤维。根据精磨的程度，分离的纤维素微纤维或微纤维束的粒径为几纳米(nm)或微米(μm)。分离的纤维素微纤维或微纤维束的平均长度可以例如是0.2至200μm、平均直径可以例如是2至1000nm。可以组合选择刀片元件的节距和刀片元件中的开口的总开口面积，使得精磨机中的刀齿的共同切削刃长度在转子7的每一转下甚至至少为50km。

此外，在不同的精磨区21a、21b使用不同的工艺参数。工艺参数可以例如包括流速、压力或压差、浓度、pH值和温度。

图2的刀片元件还可以包括在精磨表面区域8a、8b之间(例如大致在虚拟分界线DL上)的挡板布置，其阻止在精磨室15中待精磨的第一纤维材料组分FM1和待精磨的第二纤维材料组分FM2在精磨区21a、21b的交界区域彼此混合，如果在精磨机的运行过程中存在这种混合的趋势并且这样的混合是不期望的。

图2的刀片元件意图在精磨机1的轴向A上覆盖定子6的总长度，但是图2的刀片元件也可以由两个不同的零件组成，其中一个零件包括第一精磨表面区域8a，另一个零件包括第二精磨表面区域8b。

图3示意性地示出了另一个锥形精磨机2的侧视图，其中部分为剖视图，该锥形精磨机2可用于精磨含木质纤维素的木基纤维材料。对应于图1的实施例的锥形精磨机1，图3的实施例的锥形精磨机2包括在精磨机2的第一端Ea侧的第一精磨区21a和在精磨机2的第二端Eb侧的第二精磨区21b。图1的精磨机1和图3的精磨机2之间的主要区别在于：精磨机2包括实心转子刀片元件10、即精磨机2的实心转子刀片元件10不包括任何延伸过刀片元件10的开口。因此，图3的精磨机2在精磨机2的第一端Ea不包括任何进料室20a、20b，而是在精磨机2的第一端Ea仅包括第一进料集料部18a和第一进料通道19a并且在精磨机2的第二端Eb包括第二进料集料部18b和第二进料通道19b。第一纤维材料组分FM1通过第一进料通道19a和精磨室15的第一端Ea被送入精磨室15和其中的第一精磨区21a。第二纤维材料组分FM2通过第二进料通道19b和精磨室15的第二端Eb被送入精磨室15和其中的第二精磨区21b。除此以外，图3的精磨机2的构造和操作和精磨表面特征可以与以上所公开的那些相同。

图4是柱形精磨机3的非常示意性的侧视图，其中部分为剖视图，该柱形精磨机3可用于精磨含有木质纤维素的木基纤维材料。图4的柱形精磨机3的基本结构和操作基本上与上面图1的锥形精磨机1的基本结构和操作大致相同，主要区别在于定子6和转子9的柱形的形式或形状而不是锥形的形状。由于定子6和转子9的形式或形状之间存在这种区别，如图4中的箭头AD示意性地表示，通过调整定子直径来调整在柱形精磨机3中的精磨室15的尺寸。根据图1和2以及上述描述，图4的柱形精磨机3的结构和操作是不言自明的。

在图1、图4的精磨机1、3中，在精磨机的轴向A上存在两个不同的精磨区21a、21b。如图1和图4所示，可以通过增加用于分离纤维材料组分流体的进料通道的数量来增加精磨机1、3的轴向A的不同精磨区的数量。

图5示意性地示出了盘式精磨机4的侧视图，其中部分为剖视图。图5的精磨机4包括第一固定盘式精磨元件6a、即第一定子6a，第一定子6a具有定子刀片元件7a和精磨表面8a。精磨机4还包括能旋转的盘式精磨元件9、即转子9，转子9紧邻第一固定精磨元件6a，转子9具有第一转子刀片元件10a和其中的精磨表面11a。第一转子刀片元件10a和其中的精磨表面11a朝向第一定子6a，使得第一精磨室15a形成在第一定子6a和转子9的对置的精磨表面8a、11a之间。

图5的精磨机4还包括第二固定盘式精磨元件6b、即第二定子6b，第二定子6b具有定子刀片元件7b和精磨表面8b。第二定子6b布置为在转子9的与第一定子6a相反的一侧上与转子9紧邻，使得第二定子6b中的定子刀片元件7b的精磨表面8b朝向转子9。转子9具有第二转子刀片元件10b和其中的精磨表面11b。第二转子刀片元件10b和其中的精磨表面11b朝向第二定子6b，使得第二精磨室15b形成在第一定子6b和转子9的对置的精磨表面8b、11b之间。

在盘式精磨机4中，精磨元件6a、6b、9和精磨表面6a、6b、11a、11b在精磨机4的径向R上延伸，径向R基本上垂直于精磨机4的轴向A。相应地，第一定子6a与转子9之间的第一精磨室15a以及第二定子6b与转子9之间的第二精磨室15b在精磨机4的径向R上延伸。在精磨机4的径向R上，在精磨元件6a、6b、9和精磨室15a、15b的相对端，定子6a、6b和转子9以及精磨室15a、15b分别具有内边缘IE或内周边IE以及外边缘OE或外周边OE。

此外，在图5的精磨机4中，具有第一进料集料部18a和第一进料通道19a，布置成将第一纤维材料组分FM1通过第一精磨室15a的内边缘IE送入第一精磨室15a。此外，具有第二进料集料部18b和第二进料通道19b，布置成将第二纤维材料组分FM2通过第二精磨室15b的内边缘IE送入第二精磨室15b。第二纤维材料组分FM2的品质可以与第一纤维材料组分FM1的品质不同、或者其可以是同一纤维材料组分。根据第一纤维材料组分FM1的精磨需求选择第一定子6a的精磨表面8a和转子9的第一精磨表面11a的精磨表面特征，在精磨表面8a与第一精磨表面11a之间形成第一精磨室15a，由此第一精磨室15a提供精磨机4的第一精磨区21a。根据第二纤维材料组分FM2的精磨需要，选择第二定子6b的精磨表面8b和转子9的第二精磨表面11b的精磨表面特征，在精磨表面8b和第二精磨表面11b之间形成第二精磨室15b，由此第二精磨室15b提供精磨机4的第二精磨区21b。由于品质不同的纤维材料组分FM1、FM2的精磨需求不同，第一精磨室15a中的至少一个精磨表面特征与第二精磨室15b中的对应精磨表面特征不同。

此外，在图5的精磨机4中，具有两个分开的排出室22a、22b。如箭头FM1示意性地表示，第一排出室22a用于接收在第一精磨室15a中精磨后的第一纤维材料组分FM1。如箭头FM2示意性地表示，第二排出室22b用于接收在第二精磨室15b中精磨后的第二纤维材料组分FM2。精磨后的第一纤维材料组分FM1通过第一排出通道23a和第一排出集料部24a从第一排出室22a排出。精磨后的第二纤维材料组分FM2通过第二排出通道23b和第二排出集料部24b从第二排出室22b排出。因此，将精磨后的第一纤维材料组分FM1和精磨后的第二纤维材料组分FM2作为分开的流体供给到后续处理。

在图5的精磨机中，具有与精磨区21a、21b对应的两个排出通道23a、23b，用于将在不同精磨区21a、21b受到不同精磨效果的纤维材料组分作为分开的流体从精磨机排出。通常，排出通道的数目与精磨区的数目相同，即每个精磨区具有一个排出通道，但也不排除某个精磨区具有数量更多的排出通道的情况。这种精磨机特别适用于要生产适当体积的不同纤维材料组分的纸浆制造应用，允许使用具有适当数量的精磨机来利用不同纤维材料组分，其仍然具有根据特定纤维材料组分进行了优化的精磨效果。

在图5的精磨机4中，也可以使用一个共用的排出室22、一个共用的排出通道23和一个共用的排出集料部24来代替分开的排出室22a、22b、分开的排出通道23a、23b和分开的排出集料部24a、24b。相应地，在图1、图3和图4的精磨机1、3、4中，也可以使用分开的排出室22a、22b、分开的排出通道23a、23b和分开的排出集料部24a、24b来代替一个共用的排出室22、一个共用的排出通道23和一个共用的排出集料部24。

图5的精磨机4是双盘式精磨机，包括两个定子和在两个定子之间的转子，由此在精磨机中提供两个不同的精磨室15a、15b。类似形式的构造也可用于锥形精磨机和柱形精磨机，由此存在两个锥形或柱形定子和在两个定子之间的锥形或柱形转子，以便提供两个不同的精磨室15a、15b，每个室提供相应的精磨区21a、21b，其中具有至少一个不同的精磨表面特征。因此，这种精磨机包括第一固定精磨元件和在第一固定精磨元件内并且与第一固定精磨元件基本上对置的能旋转的精磨元件，使得在第一固定精磨元件和能旋转的精磨元件的对置的精磨表面之间形成第一精磨室，该第一精磨室形成第一精磨区；以及第二固定精磨元件，在能旋转的精磨元件内并且与能旋转的精磨元件基本上对置，使得在能旋转的精磨元件和第二固定精磨元件的对置的精磨表面之间形成第二精磨室，该第二精磨室形成第二精磨区，并且其中第二精磨区处的至少一个精磨表面特征不同于第一精磨区处的对应的至少一个精磨表面特征。在这种锥形或柱形精磨机中，第一进料通道可以被布置成将第一纤维材料组分通过第一精磨室的至少一端送入第一精磨室，第二进料通道可以被布置成将第二纤维材料组分通过第二精磨室的至少一端送入第二精磨室。可以通过增加精磨机中的定子和转子的数量来进一步增加这种锥形和柱形精磨机和图5的盘式精磨机中的不同精磨室的数量。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明构思可以以各种方式来实现。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (9)

1.一种精磨机(1、2、3、4)，用于精磨含木质纤维素的纤维材料，所述精磨机(1、2、3、4)包括：

至少两个大致相对定位的精磨元件(6、6a、6b、9)，每个所述精磨元件包括至少一个精磨表面(8、8a、8b、11、11a、11b)，所述精磨表面具有刀条(25、27)和刀槽(26、28)，两个大致相对定位的精磨元件(6、6a、6b、9)的所述精磨表面(8、8a、8b、11、11a、11b)彼此面对并且在其间形成接收待精磨的纤维材料的精磨室(15、15a、15b)；

至少两个进料通道(19a、19b)，用于将待精磨的至少一组纤维材料组分(FM1、FM2)供给到精磨机(1、2、3、4)中；

至少两个精磨区(21a、21b)，在所述精磨区(21a、21b)之间具有至少一个不同的精磨表面特征，每个精磨区(21a、21b)用于精磨所述至少一组纤维材料组分(FM1、FM2)中的一组纤维材料组分(FM1、FM2)；以及

排出通道(23a、23b)，对应于所述精磨区(21a、21b)，用于将在所述精磨区(21a、21b)精磨后的纤维材料组分(FM1、FM2)作为分开的流体从所述精磨机(1、2、3、4)排出；

第一进料通道(19a)，用于将第一纤维材料组分(FM1)供给到所述精磨机(1、2、3、4)中；

第二进料通道(19b)，用于将第二纤维材料组分(FM2)供给到所述精磨机(1、2、3、4)中；

第一精磨区(21a)，用于精磨所述第一纤维材料组分(FM1)，和第二精磨区(21b)，用于精磨所述第二纤维材料组分(FM2)；

第一固定精磨元件和能旋转的精磨元件(9)，所述能旋转的精磨元件在所述第一固定精磨元件内并且与所述第一固定精磨元件大致相对，使得在所述第一固定精磨元件和所述能旋转的精磨元件(9)的对置的精磨表面之间形成第一精磨室(15a)，该第一精磨室(15a)形成第一精磨区(21a)；以及

第二固定精磨元件，在所述能旋转的精磨元件(9)内并且与所述能旋转的精磨元件(9)大致相对，使得在所述能旋转的精磨元件(9)和所述第二固定精磨元件的对置的精磨表面之间形成第二精磨室(15b)，所述第二精磨室(15b)形成第二精磨区(21b)，其中所述第二精磨区(21b)处的至少一个精磨表面特征与所述第一精磨区(21a)处的对应的至少一个精磨表面特征不同，其中，

所述精磨机、所述精磨元件和所述精磨室具有轴向(A)以及在所述轴向(A)上的第一端(Ea)和与所述第一端(Ea)相对的第二端(Eb)，并且

所述第一进料通道(19a)被布置成将所述第一纤维材料组分(FM1)通过所述第一精磨室(15a)的至少一端(Ea、Eb)供给到所述第一精磨室(15a)中，以及

所述第二进料通道(19b)被布置成将所述第二纤维材料组分(FM2)通过所述第二精磨室(15b)的至少一个端部(Ea、Eb)供给到所述第二精磨室(15b)中。

2.根据权利要求1所述的精磨机，其特征在于，

所述第一进料通道(19a)被布置成将所述第一纤维材料组分(FM1)通过所述能旋转的精磨元件(9)的第一端送入所述能旋转的精磨元件(9)的内部容积体，

所述第二进料通道(19b)被布置成将所述第二纤维材料组分(FM2)通过所述能旋转的精磨元件(9)的第二端送入所述能旋转的精磨元件(9)的内部容积体。

3.根据权利要求1或2所述的精磨机，其特征在于，所述精磨机是具有锥形精磨元件的锥形精磨机，所述锥形精磨元件具有直径较小的第一端和直径较大的第二端。

4.根据权利要求1或2所述的精磨机，其特征在于，所述精磨机(1、2、3、4)包括：

第一排出通道(23a)，用于将在所述第一精磨区(21a)精磨后的第一纤维材料组分(FM1)从所述精磨机(1、2、3、4)排出，

第二排出通道(23b)，用于将在所述第二精磨区(21b)精磨后的第二纤维材料组分(FM2)从所述精磨机(1、2、3、4)排出。

5.根据权利要求3所述的精磨机，其特征在于，所述精磨机(1、2、3、4)包括：

第一排出通道(23a)，用于将在所述第一精磨区(21a)精磨后的第一纤维材料组分(FM1)从所述精磨机(1、2、3、4)排出，

第二排出通道(23b)，用于将在所述第二精磨区(21b)精磨后的第二纤维材料组分(FM2)从所述精磨机(1、2、3、4)排出。

6.根据前述权利要求2所述的精磨机，其特征在于，所述精磨表面特征是以下之一：刀条宽度、刀槽宽度、刀条角度、刀条高度、刀槽深度、开口的形状和开口的尺寸。

7.一种使用精磨机(1、2、3、4)精磨含木质纤维素的纤维材料的方法，所述精磨机(1、2、3、4)包括至少两个大致相对定位的精磨元件(6、6a、6b、9)，所述方法包括：

将待精磨的至少一组纤维材料组分(FM1、FM2)的至少两股流体供给到所述精磨机(1、2、3、4)中；

使所述至少一组纤维材料组分(FM1、FM2)的所述至少两股流体受到所述精磨机(1、2、3、4)中的不同精磨效果；以及

将受到不同精磨效果的纤维材料组分流体作为分开的流体从所述精磨机(1、2、3、4)排出；

所述精磨机(1、2、3、4)还包括：

第一进料通道(19a)，用于将第一纤维材料组分(FM1)供给到所述精磨机(1、2、3、4)中；

第二进料通道(19b)，用于将第二纤维材料组分(FM2)供给到所述精磨机(1、2、3、4)中；

第一精磨区(21a)，用于精磨所述第一纤维材料组分(FM1)，和第二精磨区(21b)，用于精磨所述第二纤维材料组分(FM2)；

第一固定精磨元件和能旋转的精磨元件(9)，所述能旋转的精磨元件在所述第一固定精磨元件内并且与所述第一固定精磨元件大致相对，使得在所述第一固定精磨元件和所述能旋转的精磨元件(9)的对置的精磨表面之间形成第一精磨室(15a)，该第一精磨室(15a)形成第一精磨区(21a)；以及

第二固定精磨元件，在所述能旋转的精磨元件(9)内并且与所述能旋转的精磨元件(9)大致相对，使得在所述能旋转的精磨元件(9)和所述第二固定精磨元件的对置的精磨表面之间形成第二精磨室(15b)，所述第二精磨室(15b)形成第二精磨区(21b)，其中所述第二精磨区(21b)处的至少一个精磨表面特征与所述第一精磨区(21a)处的对应的至少一个精磨表面特征不同，其中，

所述精磨机、所述精磨元件和所述精磨室具有轴向(A)以及在所述轴向(A)上的第一端(Ea)和与所述第一端(Ea)相对的第二端(Eb)，并且

所述第一进料通道(19a)被布置成将所述第一纤维材料组分(FM1)通过所述第一精磨室(15a)的至少一端(Ea、Eb)供给到所述第一精磨室(15a)中，以及

所述第二进料通道(19b)被布置成将所述第二纤维材料组分(FM2)通过所述第二精磨室(15b)的至少一个端部(Ea、Eb)供给到所述第二精磨室(15b)中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，

将待精磨的所述第一纤维材料组分(FM1)通过所述能旋转的精磨元件(9)的第一端供给到所述能旋转的精磨元件(9)的内部容积体中，并且通过布置在所述第一精磨区(21a)处的在所述能旋转的精磨元件(9)中的至少一个开口(17a)供给到所述精磨室(15)中，

将待精磨的所述第二纤维材料组分(FM2)通过所述能旋转的精磨元件(9)的第二端供给到所述能旋转的精磨元件(9)的内部容积体中，并且通过布置在所述第二精磨区(21b)处的在所述能旋转的精磨元件(9)中的至少一个开口(17b)供给到所述精磨室(15)中。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述第二纤维材料组分(FM2)的品质与所述第一纤维材料组分(FM1)的品质不同。

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