CN115897276A - 加工木材纤维的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
一种研磨构件,包括具有研磨表面的研磨体,研磨表面包括分别由第一和第二研磨机凹槽分开的第一和第二研磨机条。第一研磨机条从径向靠里位置延伸到第一径向靠外位置。第二研磨机条延伸到比第一径向靠外位置更靠近研磨体最外部的第二径向靠外位置。第二研磨机条具有约0.6cm至约10cm的纵向长度。第一和第二研磨机条分别具有从各自相邻的第一或第二研磨机凹槽的底部向上延伸的第一和第二最大高度。第二最大高度比第一最大高度小至少0.35mm。第一研磨机条适于研磨木材纤维,第二研磨机条适于破碎纤维束。
Description
本专利申请是申请号为201980009186.8(国际申请号为PCT/US2019/012054)、申请人为“国际纸业公司”、发明名称为“加工木材纤维的设备和方法”的专利申请的分案申请。
相关申请
本申请涉及与它同时递交的以下申请:Dwight Anderson提交的美国专利申请第15/860,006号(代理人案卷号TEC-120257-US),名称为“加工木材纤维的设备和方法”,其全部内容通过引用合并于本文中。
技术领域
本公开总体上涉及在研磨机中加工木材纤维,更具体地说,涉及用于研磨木材纤维并破碎纤维束的设备和方法。
背景技术
传统上,盘式研磨机用于在纸产品制造过程的一个步骤中加工木材纤维。这种研磨机包括第一研磨构件和第二研磨构件,在它们之间具有研磨空间。第一研磨构件和第二研磨构件中的每一个均包括由研磨机凹槽分开的多个研磨机条,其中,研磨机条限定用于切割木材纤维的切割表面。在操作期间,第一、第二研磨构件中的至少一个相对于另一个旋转,这时,研磨机条切割表面的旋转对正在研磨机中进行加工的木材纤维进行切割。一旦木材纤维在研磨机中进行了加工,加工过的木材纤维就可以在随后的纸产品制造过程中进一步加工以生产纸产品。在某些情况下,木材纤维可以在诸如单独的挠扒研磨机(ticklerrefiner)或高频疏解机中进行额外的加工。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于木浆研磨机的研磨构件。所述研磨构件包括研磨体,研磨体包括研磨表面,研磨表面包括由第一研磨机凹槽分开的第一研磨机条以及由第二研磨机凹槽分开的第二研磨机条。每个第一研磨机条都从研磨表面上的径向靠里位置延伸到研磨表面上的第一径向靠外位置。每个第二研磨机条都延伸到研磨表面上的第二径向靠外位置。第二研磨机条具有从约0.6cm至约10cm的纵向长度,其中,所述第二径向靠外位置比所述第一径向靠外位置更靠近研磨体的最外部。第一研磨机条具有从相邻的第一研磨机凹槽的底部向上延伸的第一最大高度,第二研磨机条具有从相邻的第二研磨机凹槽的底部向上延伸的第二最大高度。第二最大高度比第一最大高度小至少0.35mm。第一研磨机条适于研磨木材纤维,而第二研磨机条适于破碎纤维束。
第一研磨机条的第一最大高度在从相邻的第一研磨机凹槽的底部测量时,可以为约4mm至约10mm。第二研磨机条的第二最大高度在从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,可以比第一最大高度小约0.35mm至约1.5mm。第二研磨机条的第二最大高度在从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,可以比第一最大高度小约0.7mm至约1.5mm。
第二研磨机条的纵向长度可以为约2cm至约10cm。
第二研磨机条与第一研磨机条可以是一体的,使得第二研磨机条从第一径向靠外位置延伸至第二径向靠外位置。每个第二研磨机条可以从第一径向靠外位置连续向下倾斜到第二径向靠外位置。
第一、第二研磨机条可具有在侧边缘之间延伸的宽度,为约2mm至约8mm。
第一研磨机凹槽的至少一部分可以设置有坝。
研磨构件还可包括由第三研磨机凹槽分开的第三研磨机条和由第四研磨机凹槽分开的第四研磨机条。每个第三研磨机条可延伸至研磨表面上的第三径向靠外位置,每个第四研磨机条可延伸至研磨表面上的第四径向靠外位置。第四研磨机条可具有约0.6cm至约10cm的纵向长度。第四径向靠外位置可以比第三径向靠外位置更靠近研磨体的最外部。第三研磨机条可具有从相邻的第三研磨机凹槽的底部向上延伸的第三最大高度,第四研磨机条可具有从相邻的第四研磨机凹槽的底部向上延伸的第四最大高度。第四最大高度可以比第三最大高度小至少0.35mm。第三研磨机条可适于研磨木材纤维,第四研磨机条可适于破碎纤维束。
第三研磨机条与第二研磨机条可以是一体的,使得第三研磨机条从第二径向靠外位置延伸到第三径向靠外位置,第四研磨机条与第三研磨机条可以是一体的,使得第四研磨机条从第三径向靠外位置延伸至第四径向靠外位置。
根据本公开的第二方面,提供了一种木浆研磨机。所述木浆研磨机包括:框架、至少第一对研磨构件以及与框架相关联的转子。研磨构件包括与框架相关联并包括第一研磨体的第一研磨构件以及与框架相关联并包括第二研磨体的第二研磨构件。第一研磨体包括第一研磨表面,第一研磨表面包括:由第一研磨机凹槽分开的第一研磨机条,每个第一研磨机条从研磨表面上的径向靠里位置延伸到研磨表面上的第一径向靠外位置;以及由第二研磨机凹槽分开的第二研磨机条,每个第二研磨机条延伸至研磨表面上的第二径向靠外位置。第二研磨机条的纵向长度为约0.6cm至约10cm。第二径向靠外位置可以比第一径向靠外位置更靠近研磨体的最外部。第一研磨机条具有从相邻的第一凹槽的底部向上延伸的第一最大高度,第二研磨机条具有从相邻的第二凹槽的底部向上延伸的第二最大高度。第二最大高度比第一最大高度小至少0.35mm。第二研磨构件包括第二研磨表面,第二研磨表面包括由第二构件研磨机凹槽分开的第二构件研磨机条。第一研磨构件与第二研磨构件间隔开,以在二者间限定出研磨空间。转子联接至第一研磨构件或第二研磨构件的其中一个,使得转子的旋转引起第一研磨构件或第二研磨构件的其中一个相对于另一个的运动。当将包含木材纤维的木浆浆料供给至框架时,木浆浆料通过研磨空间,使得木浆浆料中的大量木材纤维受到研磨,并对木浆浆料中的多个木材纤维束进行分离。
第二最大高度可以比第一最大高度小至少0.7mm。
第二研磨机条的纵向长度可以为约2cm至约10cm。
所述第二构件研磨机条可包括:第三研磨机条,其从第二研磨表面上的径向靠里位置延伸到第二研磨表面上的第一径向靠外位置;以及第四研磨机条,其延伸至第二研磨表面上的第二径向靠外位置。第二径向靠外位置可以比第一径向靠外位置更靠近第二研磨体的最外部。第三研磨机条可以具有从相邻凹槽的底部向上延伸的第三最大高度,第四研磨机条可以具有从相邻凹槽的底部向上延伸的第四最大高度。第四最大高度可以比第三最大高度小至少0.35mm。
第一研磨构件可以是不旋转的定子构件,第二研磨构件可以是旋转的转子构件。
根据本公开的第三方面,提供了一种用于加工木材纤维的方法。该方法包括:提供包括至少第一对研磨构件的研磨机。所述研磨构件包括:包括第一研磨体的第一研磨构件和包括第二研磨体的第二研磨构件。第一研磨体包括第一研磨表面,第一研磨表面包括:第一研磨机条,其由第一研磨机凹槽分开,并且具有从相邻的第一研磨机凹槽的底部向上延伸的第一最大高度;以及第二研磨机条,其由第二研磨机凹槽分开,并且具有从相邻的第二研磨机凹槽的底部向上延伸的第二最大高度。第二研磨体包括第二研磨表面,第二研磨表面包括由第二构件研磨机凹槽分开的第二构件研磨机条。第一研磨构件与第二研磨构件间隔开,以在二者之间限定出研磨空间。第二构件研磨机条的至少一部分被定位成在第二研磨机条对面,从而限定出在第二构件研磨机条的这部分和第二研磨机条之间的间隙。该方法还包括:旋转第一研磨构件或第二研磨构件中的至少一个,使得第一研磨构件和第二研磨构件相对于彼此运动;将包含木材纤维的木浆浆料供给至研磨机,使得浆料通过研磨空间;以及在供应浆料时,向第一研磨构件或第二研磨构件中的至少一个施加轴向压力,使得第二构件研磨机条的该部分和第二研磨机条之间的间隙在约0.9mm至约1.5mm之间,在该间隙中,至少一部分穿过该间隙的木材纤维束被分开。
第二研磨机条可以具有约0.6cm至约10cm的纵向长度,并且第二最大高度可以比第一最大高度小至少0.35mm。第二研磨机条的纵向长度可以为约2cm至约10cm。
第二构件研磨机条可包括:第三研磨机条和第四研磨机条。第三研磨机条可具有从相邻凹槽的底部向上延伸的第三最大高度,第四研磨机条可具有从相邻凹槽的底部向上延伸的第四最大高度。第四最大高度可以比第三最大高度小至少0.35mm。
根据本公开的第四方面,提供了一种用于木浆研磨机的研磨构件。所述研磨构件包括:包括多个径向延伸的饼形区段的研磨体,所述饼形区段包括:至少一个第一饼形区段和至少一个第二饼形区段。所述至少一个第一饼形区段包括第一研磨表面,第一研磨表面包括由第一研磨机凹槽分开的第一研磨机条。第一研磨机条具有从相邻的第一研磨机凹槽的底部向上延伸的第一最大高度。所述至少一个第二饼形区段包括第二研磨表面,第二研磨表面包括由第二研磨机凹槽分开的第二研磨机条。第二研磨机条具有从相邻的第二研磨机凹槽的底部向上延伸的第二最大高度。第二最大高度比第一最大高度小至少0.35mm。第一研磨机条适于研磨木材纤维,第二研磨机条适于破碎纤维束。
第一研磨机条的第一最大高度在从相邻的第一研磨机凹槽的底部测量时,可以为约4mm至约10mm。
第二研磨机条的第二最大高度在从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,可以比第一最大高度小约0.35mm至约1.5mm。
第二研磨机条的第二最大高度在从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,可以比第一最大高度小约0.7mm至约1.5mm。
根据本公开的第五方面,提供了一种木浆研磨机。所述木浆研磨机包括:框架、至少第一对研磨构件以及与框架相关联的转子。研磨构件包括:与框架相关联并且包括第一研磨体的第一研磨构件;以及与框架相关联并且包括第二研磨体的第二研磨构件。第一研磨体包括多个径向延伸的饼形区段,所述饼形区段包括:至少一个第一饼形区段和至少一个第二饼形区段。所述至少一个第一饼形区段包括第一研磨表面,第一研磨表面包括由第一研磨机凹槽分开的第一研磨机条。第一研磨机条具有从相邻的第一研磨机凹槽的底部向上延伸的第一最大高度。所述至少一个第二饼形区段包括第二研磨表面,第二研磨表面包括由第二研磨机凹槽分开的第二研磨机条。第二研磨机条具有从相邻的第二研磨机凹槽的底部向上延伸的第二最大高度。第二最大高度至少比第一最大高度小0.35毫米。第二研磨体包括第二构件研磨表面,第二构件研磨表面包括由第二构件研磨机凹槽分开的第二构件研磨机条。第一研磨构件与第二研磨构件间隔开,以便在二者之间限定出研磨空间。转子联接至第一研磨构件或第二研磨构件中的一个,使得转子的旋转引起第一研磨构件和第二研磨构件相对于彼此的运动。当将包含木材纤维的木浆浆料供给至框架时,木浆浆料通过研磨空间,使木浆浆料中的大量木材纤维受到研磨,并对木浆浆料中的多个木材纤维束进行分离。
第二研磨机条的第二最大高度在从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,可以比第一最大高度小约0.35mm至约1.5mm。
第二研磨机条的第二最大高度在从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,可以比第一最大高度小约0.7mm至约1.5mm。
第二研磨体可以包括多个径向延伸的饼形区段,所述饼形区段包括:至少一个第三饼形区段和至少一个第四饼形区段。所述至少一个第三饼形区段可包括第三研磨表面,第三研磨表面包括由第三研磨机凹槽分开的第三研磨机条。第三研磨机条可具有从相邻的第三研磨机凹槽的底部向上延伸的第三最大高度。所述至少一个第四饼形区段可以包括第四研磨表面,第四研磨表面包括由第四研磨机凹槽分开的第四研磨机条。第四研磨机条可具有从相邻的第四研磨机凹槽的底部向上延伸的第四最大高度。第四最大高度可以比第三最大高度小至少0.35mm。第三、第四研磨机条可以限定第二构件研磨机条,第三、第四研磨机凹槽可以限定第二构件研磨机凹槽。
第一研磨构件可以是不旋转的定子构件,第二研磨构件可以是旋转的转子构件。
根据本公开的第六方面,提供了一种用于木浆研磨机的研磨构件。所述研磨构件包括研磨体,研磨体包括研磨表面,研磨表面包括:由研磨机凹槽分开的研磨机条,每个研磨机条从研磨表面上的径向靠里位置延伸至研磨表面上的第一径向靠外位置;以及延伸到研磨表面上的第二径向靠外位置的齿。第二径向靠外位置与第一径向靠外位置相比更靠近研磨体的最外部。研磨机条适于研磨木材纤维,齿适于破碎纤维束。
当从相邻的研磨机凹槽的底部测量时,研磨机条可具有从约4mm到约10mm的第一最大高度。
研磨机条的在侧边缘之间延伸的宽度可以为约2mm至约8mm。
研磨机凹槽的至少一部分可以设置有坝。
根据本公开的第七方面,提供了一种木浆研磨机。所述木浆研磨机包括框架、至少第一对研磨构件以及与框架相关联的转子。研磨构件包括第一研磨构件,第一研磨构件与框架相关联,并包括具有第一研磨表面的第一研磨体;以及第二研磨构件,第二研磨构件与框架相关联,并包括具有第二研磨表面的第二研磨体。第一研磨表面包括:由第一研磨机凹槽分开的第一研磨机条,每个第一研磨机条从第一研磨表面上的径向靠里位置延伸到第一研磨表面上的第一径向靠外位置;以及延伸至在第一研磨表面上的进一步径向靠外位置的第一齿。所述进一步径向靠外位置比第一径向靠外位置更靠近第一研磨体的最外部。第一研磨构件与第二研磨构件间隔开,以便在二者之间限定出研磨空间。转子联接至第一研磨构件或第二研磨构件中的其中一个,使得转子的旋转引起第一研磨构件和第二研磨构件相对于彼此的运动。当将包含木材纤维的木浆浆料供给至框架时,木浆浆料通过研磨空间,使得木浆浆料中的大量木材纤维受到研磨,并对木浆浆料中的多个木材纤维束进行分离。
第二研磨构件可以包括第二研磨体,第二研磨体包括第二研磨表面,第二研磨表面包括:由第二研磨机凹槽分开的第二研磨机条,每个第二研磨机条从第二研磨表面上的径向靠里位置延伸至第二研磨表面上的第一径向靠外位置;以及延伸到第二研磨表面上的第二径向靠外位置的第二齿。第二径向靠外位置可以比第一径向靠外位置更靠近第二研磨体的最外部。
第二研磨表面可以包括延伸到第二研磨表面上的第二径向靠外位置的第一排第二齿和延伸至第二研磨表面上的第四径向靠外位置的第二排第二齿。第一齿与第二齿互相啮合。
第一研磨构件可以是不旋转的定子构件,第二研磨构件可以是旋转的转子构件。
附图说明
尽管说明书后面的权利要求书特别指出并明确要求保护本发明,但是,相信从下面结合附图的描述中将更好地理解本发明,在附图中,相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:
图1是盘式研磨机的示意性局部剖视图;
图2和图3分别是第一研磨体和第二研磨体的俯视图;
图4A和图4B是图2中第一研磨体的一段研磨表面的俯视图;
图5A和图5B是图3中第二研磨体的一段研磨表面的俯视图;
图6A是沿图4A和图5A中的线6A-6A截取的研磨体的局部剖视图;
图6B是沿图4B和图5B中的线6B-6B截取的研磨体的局部剖视图;
图7是沿4A、图4B、图5A和图5B中的线7-7线截取的局部剖视图;
图8和图9是第一研磨体上的研磨机条的局部剖视图,该研磨机条与第二研磨体上的相应研磨机条间隔开并位于其上方;
图10和图11分别是第一研磨体和第二研磨体的一部分的俯视图,包括多个径向延伸的饼形区段;
图12A和图12B是来自图10和图11中饼形区段的研磨机条的局部剖视图,其中,一个研磨体与另一个研磨体间隔开并位于其上方;
图13和图14分别是第一研磨体和第二研磨体的俯视图,包括齿;
图15是图13中第一研磨体的一段研磨表面的俯视图;
图16是图14中第二研磨体的一段研磨表面的俯视图;
图17是第一研磨体上的研磨机条和齿的局部剖视图,第一研磨体与包括研磨机条和齿的第二研磨体间隔开并位于其上方;以及
图18是显示用于加工木材纤维的示例性方法的流程图。
具体实施方式
在以下对优选实施例的详细描述中,参考了构成其一部分的附图,并且在附图中以说明而非限制的方式示出了可以实践本发明的具体优选实施例。应当理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以利用其他实施例并且可以进行改变。
图1示出了根据本公开内容的盘式研磨机10的示意性局部剖视图。盘式研磨机10包括具有第一壳体部件12和第二壳体部件14的壳体,第一壳体部件12和第二壳体部件14可以通过螺栓连接或以其他方式固定地附接在一起。壳体部件12、14限定了入口16、出口18以及包含一对或多对研磨构件的研磨机内腔64。图1中所示的实施例是双盘式研磨机10,其包括两对研磨构件,例如,与第二研磨构件30配对的第一研磨构件20以及与第四研磨构件50配对的第三研磨构件40。第一研磨构件20包括具有第一研磨表面24的第一研磨体22,第二研磨构件30包括具有第二研磨表面34的第二研磨体32。第三研磨构件40包括第三研磨体42和第三研磨表面44,第四研磨构件50包括第四研磨体52和第四研磨表面54。按本公开内容所述,研磨构件20、30、40、50中的每一个均与主支撑框架相关联,该主支撑框架包括固定至第一壳体部件12的固定支撑框架66和可移动支撑框架68。
第一、第二、第三和第四研磨体22、32、42、52可以是大体盘形的,具有大致相同的外径(见图2和3)。第一、第二研磨构件20、30被布置成使得第一研磨表面24面对第二研磨表面34,第三、第四研磨构件40、50被布置成使得第三研磨表面44面对第四研磨表面54。第一研磨构件20与第二研磨构件30间隔开,以便在各自的研磨表面24、34之间限定第一研磨空间60。第三研磨构件40与第四研磨构件50间隔开,以便在各自的研磨表面44、54之间限定第二研磨空间62。盘式研磨机10的结构可类似于美国专利申请公开第2006/0037728A1号中所显示的结构,该文献的公开内容通过引用并入本文。
在图1所示的实施例中,第一和第四研磨构件20、50是静止的,第二和第三研磨构件30、40相对于第一和第四研磨构件20、50旋转。第一研磨构件20可以通过螺栓或其他合适的紧固件(未示出)固定至支撑框架66。第二和第三研磨构件30、40可以附接到支撑件70上,支撑件70联接至旋转轴72并且从旋转轴72径向向外延伸。支撑件70联接到轴72上,从而与轴72一起旋转,并且还能沿着轴72轴向移动。轴72由第一马达74驱动,使得支撑件70以及第二和第三研磨构件30、40在盘式研磨机10的操作期间与轴72一起旋转。轴72具有中心轴线72A,该中心轴线大体与第二和第三研磨构件30、40的旋转轴线同轴。轴72可以可旋转地安装到固定支撑框架66上,使得第一和第二研磨构件30、40与主支撑框架相关联。按本公开内容所述,支撑件70可以是能够沿轴72轴向移动的,例如基本上沿中心轴线72A相对于第一和第四研磨构件20、50轴向移动。第四研磨构件50可以通过螺栓或其他合适的紧固件(未示出)固定至可移动支撑框架68。因此,支撑件70和轴72可限定与主支撑框架相关联的转子,使得第二和第三研磨构件可以限定旋转的转子构件,而第一和第四研磨构件20、50可以限定非旋转的定子构件。转子的旋转分别引起第二和第三研磨构件30、40相对于第一和第四研磨构件20、50的运动。
可移动支撑框架68可以安装在第二壳体部件14中,并且联接到第二马达76,第二马达76可以包括位置固定的可反转的电动马达。第二马达76使可移动支撑框架68沿箭头A所示的基本水平(即轴向)的方向移动。研磨机10可包括例如联接至第二马达76和可移动支撑框架68的螺旋顶重器(未示出),第二马达76可以使螺旋顶重器旋转,以移动上面附接有例如第四研磨部件50的可移动支撑框架68。该运动调整在第一和第二研磨构件20、30之间以及在第三和第四研磨构件40、50之间限定的间隙的尺寸,即第一和第二研磨空间60、62的尺寸(同时参见图8和图9)。在其他实施例(未示出)中,对间隙尺寸的控制可以通过一个或多个磁性轴承来实现。磁性轴承控制轴72的轴向位置,其可以用来控制固定到轴72上的旋转转子构件的位置。磁性轴承可以用于控制主支撑框架上附接有一个或多个非旋转定子构件的一个或多个其他可移动区段(即,可移动支撑框架68)的轴向位置。
按本公开内容的进一步讨论,包含木材纤维的木浆浆料通过研磨空间60、62。当螺旋顶重器沿第一方向旋转时,其导致可移动支撑框架68和第四研磨构件50向内朝着第三研磨构件40移动。第四研磨构件50然后对通过第二研磨空间62的木浆浆料施加轴向力,木浆浆料又向第三研磨构件40施加轴向力,导致第三研磨构件40、支撑件70和第二研磨构件30向内朝向第一研磨构件20移动。当螺旋顶重器沿着与第一方向相反的第二方向旋转时,其导致可移动支撑框架68和第四研磨构件50向外远离第三研磨构件40移动。这减小了第四研磨构件50施加到通过第二研磨空间62的木浆浆料的轴向力,继而减小了木浆浆料施加到第三研磨构件40的轴向力。由通过第一研磨空间60的木浆浆料施加的轴向力于是足以使第二研磨构件30、支撑件70及第三研磨构件40向第四研磨构件50运动。这种情形一直持续到由通过第一和第二研磨空间60、62的木浆施加在第二和第三研磨构件30和40上的轴向力近似相等为止。
在一些实施例(未示出)中,盘式研磨机10可以进一步包括另一马达和第二旋转轴,第一和/或第四研磨构件20、50可联接至第二旋转轴,使得第一和/或第四研磨构件20、50可以分别相对于第二和/或第三研磨构件30、40反向旋转。在其他实施例(未示出)中,盘式研磨机10可以仅包括一对研磨构件,其中一个研磨构件是非旋转的定子构件,而另一研磨构件是旋转的转子构件。在进一步实施例中(未示出),盘式研磨机可以包括三对或更多对的研磨构件。在另外的实施例中(未示出),盘式研磨机10可以包括具有一对或多对研磨构件的锥形研磨机。
图2和图3是根据本公开的一个实施例,分别用于木浆研磨机中的第一研磨体22和第二研磨体32的研磨表面24、34的俯视图。尽管这里没有详细讨论,但是第三和第四研磨体42、52的研磨表面44、54的结构(见图1)可以分别大致类似于第一和第二研磨体22、32的研磨表面24、34。
参见图1和图2,第一研磨体22可以包括多个部件,例如部件22A-22C,这些部件通过螺栓连接或以其他方式附接在一起以形成包括径向外边缘27的盘状研磨体22。研磨表面24包括由研磨机凹槽28彼此分开的多个细长的研磨机条26。尽管在图2中未示出,但可以理解的是,第一研磨体22的其他部件(未标记)将类似地包括研磨机条26和研磨机凹槽28。研磨机条26从第一研磨体22的径向内部部位23朝着径向外边缘27径向向外延伸。研磨机条26可以如图2所示以各种角度倾斜,每个部件22A-22C都可包括沿不同方向倾斜的研磨机条26的一个或多个区段(未单独标记)。图2中每个部件22A-22C内的研磨机条26和研磨机凹槽28可以在其他方面在结构上是相似的。
如图3所示,第二研磨体32可类似地包括多个部件,例如部件32A-32C,这些部件通过螺栓连接或以其他方式附接在一起,以形成包括径向外边缘37的盘状研磨体32。研磨表面34包括多个细长的研磨机条36,这些研磨机条36通过研磨机凹槽38彼此分开。尽管在图3中未示出,但可以理解的是,第二研磨体32的其他部件(未标记)可类似地包括研磨机条36和研磨机凹槽38。研磨机条36从第二研磨体32的径向内部部位33朝着径向外边缘37径向向外延伸。研磨机条36可以如图3所示以各种角度倾斜,每个部件32A-32C可以包括沿不同方向倾斜的研磨机条36的两个或多个区段(未单独标记)。图3中每个部件32A-32C内的研磨机条36和研磨机凹槽38可以在其他方面在结构上是相似的。
包含木材纤维的木浆的浆料通过研磨机10的路径在图1中经由箭头B表示。参见图1至图3,木浆浆料通过入口16进入盘式研磨机10,并经由第一研磨构件20中的中心孔21进入研磨机内腔64。研磨机内腔64可以部分地由固定支撑框架66和可移动支撑框架68限定。研磨表面24、34可包括一排或多排额外的研磨机条(未标记),例如位于研磨体22、32的中心附近(例如中心孔21附近)的研磨机条。这些额外的研磨机条可以比其他研磨机条26更宽且间隔更远,用以在大纤维束进入研磨空间60之前将其破碎。木材纤维在研磨构件20、30、40、50之间径向向外行进。限定在第一和第二研磨构件20、30之间的第一研磨空间60以及限定在第三和第四研磨构件40、50之间的第二研磨空间62限定了分离的路径,木材纤维可以沿着所述分离的路径从入口16行进到出口18。可以认为,木材纤维一次仅通过第一和第二研磨空间60、62中的一个。研磨机凹槽28、38可以被认为是在第一和第二研磨构件20、30之间限定的研磨空间60的一部分。可以认为,大部分经过研磨空间60的木材纤维流都通过研磨机凹槽28、38。类似地,第三和第四研磨构件40、50的研磨机凹槽(未示出)可以被认为是在第三和第四研磨构件40、50之间限定的研磨空间62的一部分。可以认为,大部分经过研磨空间62的木材纤维流都通过第三和第四研磨构件40、50的研磨机凹槽(未标记)。加工之后,木材纤维至少部分地在离心力的作用下经由出口18离开研磨机10。
图4A和图4B是第一研磨体22的一部分研磨表面24的详细视图。图5A和图5B是第二研磨体32的研磨表面34对应部分的详细视图。图6A和6B是分别沿着线6A-6A和6B-6B截取的研磨体22、32的局部剖视图,示出了图4A、4B、5A和5B所示研磨机条26、36的两个实施例。图7是沿图4A、4B、5A和5B中的线7-7截取的局部剖视图。
在图4A、5A、6A和7所示的实施例中,每个研磨机条26、36都可包括第一研磨机条26A、36A和第二研磨机条26B、36B。第一研磨机条26A、36A可以通过第一研磨机凹槽28A、38A彼此分开,第二研磨机条26B、36B可以通过第二研磨机凹槽28B、38B彼此分开。第一和第二研磨机凹槽28A、38A、28B、38B可具有约2mm至约6mm的宽度WG。如图6A和7所示,第一研磨机条26A、36A包括从相邻的第一研磨机凹槽28A、38A的底部F1向上延伸的第一最大高度H1,第二研磨机条26B、36B包括从相邻的第二研磨机凹槽28B、38B的底部F2向上延伸的第二最大高度H2,其中,第二最大高度H2小于第一最大高度H1。H1和H2之间的最小高度差在图6A中被画为D1。在一些示例中,第一研磨机条26A、36A的径向外侧部分RO1可以包括从第一最大高度H1到第二最大高度H2的台阶。
在一些示例中,第二最大高度H2可以比第一最大高度H1小至少0.35mm。在其他示例中,第二最大高度H2可以比第一最大高度H1小至少0.70mm。在另外的示例中,当从相邻的第一研磨机凹槽28A、38A的底部F1测量时,第一研磨机条26A、36A的第一最大高度H1可以为大约4mm至大约10mm。在一个具体示例中,当从相邻的第二研磨机凹槽28B、38B的底部F2测量时,第二研磨机条26B、36B的第二最大高度H2可以比第一最大高度H1小约0.35mm至约1.5mm。在另一具体示例中,当从相邻的第二研磨机凹槽28B、38B的底部F2测量时,第二研磨机条26B、36B的第二最大高度H2可以比第一最大高度H1小约0.7mm至约1.5mm。在其他示例中,第一研磨机条26A、36A和第二研磨机条26B、36B可包括在各自研磨机条26A、36A、26B、36B的侧边缘之间延伸的宽度W26,其为约2mm至约8mm。
第一研磨机条26A、36A中的每个从研磨表面24、34上的径向靠里位置P1延伸至研磨表面24、34上的第一径向靠外位置P2。每个第二研磨机条26B、36B延伸到研磨表面24、34上的第二径向靠外位置P3。第二径向靠外位置P3可以比第一径向靠外位置P2更靠近研磨体22、32的最外部,例如,径向外边缘27、37。在一些示例中,径向靠里位置P1可以包括在径向内部部位23、33处或附近的位置。第二研磨机条26B、36B可以包括约0.6cm至约10cm,优选约2cm至约10cm的纵向长度L1。
在一些实施例中,如图4A、5A和6A所示,第二研磨机条26B、36B与第一研磨机条26A、36A可以是一体的,使第二研磨机条26B、36B从第一径向靠外位置P2延伸至第二径向靠外位置P3。在一个具体实施例中,第二研磨机条26B、36B可以从第一径向靠外位置P2连续向下倾斜到第二径向靠外位置P3。如图6A所示,第二研磨机条26B、36B的高度可以沿着基本上整个纵向长度L1从第二最大高度H2连续减小到第二最小高度H2'。在另一个具体实施例中,如图6A中虚线所画那样,第二研磨机条26B、36B可以基本水平地从第一径向靠外位置P2延伸到第二径向靠外位置P3,使第二研磨机条26B、36B沿着第二研磨机条26B、36B的基本上整个纵向长度L1处于第二最大高度H2。在其他实施例(未示出)中,第一研磨机条26A、36A可以与第二研磨机条26B、36B沿径向间隔开一定距离。
参照图4A、图5A和图7,研磨表面24、34可包括设置在第一研磨机凹槽28A、38A的至少一部分中的坝29、39。坝29、39可包括基本上等于或小于相邻的第一研磨机条26A、36A高度的高度。坝29、39用于使木材纤维从第一研磨机凹槽28A、38A转移,从而与第一和第二研磨机条26A、36A、26B、36B接合。
参照图1、图4A、图5A和图6A,当将包含木材纤维的木浆浆料供给至框架66(例如,研磨机10的入口16)时,第一研磨机条26A、36A适于研磨木浆浆料中的纤维,而第二研磨机条26B、36B适于破碎或分离纤维束。研磨可用于打散并减少小的纤维絮体,引起外部或内部原纤化,以实现纤维结合,并且/或者,切断木浆浆料中大量的长木材纤维,使长木材纤维的长度减小。但是,研磨过程也会导致某些木材纤维重新形成小的致密纤维束(“絮片”),尤其是在研磨长纤维(如软木)的过程中。纤维束可能对最终纸产品的拉伸强度、成形等、堵塞下游组件的木浆纤维丝线的种晶形成有不利的影响,并且/或者在纸产品生产期间抑制流体/水从纤维中的排出。因此,絮片应在研磨后在称为“疏解(deflaking)”的过程中进行打散。在本文中所用的术语“疏解”用于指打散在研磨过程中形成的纤维束的过程。当研磨包含传统的木浆研磨机时,疏解一般发生在一个或多个随后的研磨机中,这些研磨机常常在低功率下运行,被称为“挠扒(tickler)”研磨机或疏解机。使用单独的研磨机或疏解机增加了系统的成本和复杂性。另外,挠扒研磨机和相关的管线和水箱以及下游机器浆池(machinechest)可能会积聚了先前运行中残留的若干数量纤维,并可以继续形成纤维束。当将不同的木浆浆液一起研磨时,在挠扒研磨机中的加工可能会降低纤维的性能。可以认为,根据本公开内容的研磨构件20、30、40、50,通过加入具有不同高度的研磨机条26A、26B、36A、36B,从而可以在单个研磨机10内进行研磨和疏解,解决了这些问题。
第一研磨机条26A、36A的第一最大高度H1大于第二最大高度H2,意味着当木材纤维经过研磨空间60中至少部分地由第一研磨机凹槽28A、38A限定并且被相对的第一和第二研磨表面24、34上第一研磨机条26A、36A(同时参见图8和图9)的切割侧边缘126A、136A接合的那一部分时,木材纤维受到高强度的剪切力和压缩力。因此,研磨空间60中至少部分地由第一研磨机凹槽28A、38A限定并从研磨表面24、34上径向靠里位置P1延伸到研磨表面24、34上第一径向靠外位置P2的那一部分,可至少部分地限定研磨区。在一些示例中,各研磨体22、32的径向内部部位23、33可以限定研磨区域的起点。当经过研磨的纤维进入研磨空间60中至少部分地由第二研磨机凹槽28B、38B限定的那一部分(例如,从图6A中的大约第一径向靠外位置P2到大约第二径向靠外位置P3)时,第二研磨机条26B、36B包括第二最大高度H2,并且施加到纤维上的力的强度响应于高度减小而减小(同样参见图8和9)。因此,研磨空间60中至少部分地由第二研磨机凹槽28B、38B限定并从研磨表面24、34上第一径向靠外位置P2延伸到第二径向靠外位置P3的那一部分,可至少部分地限定疏解区。在疏解区中施加到纤维上的减小的力,可以被认为对研磨过程中形成的纤维束进行破裂,而无需进一步研磨,或者仅仅最小程度地研磨纤维。在图6A所绘制的实施例中,第二研磨机条26B、36B形成了一个环形圈,其限定了围绕着第一和第二研磨体22、32的径向外侧部分(未单独标记)的疏解区。可以认为,为了停止纤维的研磨而开始疏解,第二研磨机条26B、36B的第二最大高度H2应比第一研磨机条26A、36A的第一最大高度H1小至少约0.35mm。研磨区可以占每个研磨表面24、34上由研磨区和疏解区共同限定的总面积的60%或以上。
在图4B、图5B和图6B所示的实施例中,每个研磨机条26'、36'可以包括第一研磨机条26A'、36A'、第二研磨机条26B'、36B'、第三研磨机条26C、36C和第四研磨机条26D、36D。第一研磨机条26A'、36A'和第二研磨机条26B'、36B'可以与图4A、5A、6A和图7所示并且如本公开内容所描述的第一研磨机条26A、36A和第二研磨机条26B、36B基本相似,但是,第一和第二研磨机条26A'、36A'、26B'、36B'径向向外延伸的距离可以更短。第一研磨机条26A'、36A'可以通过第一研磨机凹槽28A'、38A'彼此分开,第二研磨机条26B'、36B'可以通过第二研磨机凹槽28B'、38B'彼此分开。第一和第二研磨机凹槽28A'、38A'、28B'、38B'可具有约2mm至约6mm的宽度WG。第三研磨机条26C、36C可以通过第三研磨机凹槽28C、38C彼此分开,第四研磨机条26D、36D可以通过第四研磨机凹槽28D、38D彼此分开。如图6B所示,第三研磨机条26C、36C包括从相邻的第三研磨机凹槽28C、38C的底部F3向上延伸的第三最大高度H3,第四研磨机条26D、36D包括从相邻的第四研磨机凹槽28D、38D的底部F4向上延伸的第四最大高度H4,其中,第四最大高度H4小于第三最大高度H3。第三最大高度H3可以基本等于第一最大高度H1,第四最大高度H4可以基本等于第二最大高度H2。H3和H4之间的最小高度差在图6B中画为D2。在一些示例中,第三研磨机条26C、36C的径向外侧部分RO2可包括从第三最大高度H3到第四最大高度H4的台阶。第三和第四研磨机凹槽28C、38C、28D、38D可具有约2mm至约6mm的宽度WG。
在一些示例中,第四最大高度H4可以比第三最大高度H3小至少0.35mm。在其他示例中,第四最大高度H4可以比第三最大高度H3小至少0.70mm。在另外的示例中,当从相邻的第三研磨机凹槽28C、38C的底部F3测量时,第三研磨机条26C、36C的第三最大高度H3可以为约4mm至约10mm。在一个具体示例中,当从相邻的第四研磨机凹槽28D、38D的底部F4测量时,第四研磨机条26D、36D的第四最大高度H4可以比第三最大高度H3小约0.35mm至约1.5mm。在另一个具体示例中,当从相邻的第四研磨机凹槽28D、38D的底部F4测量时,第四研磨机条26D、36D的第四最大高度H4可以比第三最大值H3小约0.7mm至约1.5mm。在进一步的示例中,第三研磨机条26C、36C和第四研磨机条26D、36D可以包括在各自研磨机条26C、36C、26D、36D的侧边缘之间延伸的宽度(未单独标记),其为大约2mm到大约8mm。
每个第一研磨机条26A'、36A'从研磨表面24、34上的径向靠里位置P1'延伸到研磨表面24、34上的第一径向靠外位置P2'。每个第二研磨机条26B'、36B'延伸到研磨表面24、34上的第二径向靠外位置P3'。每个第三研磨机条26C、36C延伸到研磨表面24、34上的第三径向靠外位置P4。每个第四研磨机条26D、36D延伸到研磨表面24、34上的第四径向靠外位置P5。第四径向靠外位置P5可以比第一、第二和第三径向靠外位置P2'、P3'、P4更靠近研磨体22、32的最外部,例如径向外部边缘27、37。第四研磨机条26D、36D可包括从大约0.6cm到大约10cm并且优选地从大约2cm到大约10cm的纵向长度L1。
在一些实施例中,如图4B、5B和6B所示,第二研磨机条26B'、36B'与第一研磨机条26A'、36A'可以是一体的,使第二研磨机条26B'、36B'从第一径向靠外位置P2'延伸到第二径向靠外位置P3'。在一些实施例中,如图4B、5B和6B所示,第三研磨机条26C、36C与第二研磨机条26B'、36B'可以是一体的,使得第三研磨机条26C、36C从第二径向靠外位置P3'延伸到第三径向靠外位置P4,第四研磨机条26D、36D与第三研磨机条26C、36C可以是一体的,使第四研磨机条26D、36D从第三径向靠外位置P4延伸到第四径向靠外位置P5。在一个具体实施例中,第二研磨机条26B'、36B'可以从第一径向靠外位置P2'连续向下倾斜到第二径向靠外位置P3'。如图6B所示,第二研磨机条26B'、36B'可以包括从约0.6cm至约10cm、优选从约2cm至约10cm的纵向长度L1。第二研磨机条26B'、36B'的高度可以沿着基本上整个纵向长度L1从第二最大高度H2连续减小到第二最小高度H2'。在另一个具体实施例中,如图6B中的虚线所示那样,第二研磨机条26B'、36B'可以基本上水平地从第一径向靠外位置P2'延伸到第二径向靠外位置P3',使得第二研磨机条26B'、36B'基本上沿着第二研磨机条26B'、36B'的整个纵向长度L1处于第二最大高度H2。在一个具体实施例中,第四研磨机条26D、36D可以从第三径向靠外位置P4连续向下倾斜到第四径向靠外位置P5。如图6B所示,第四研磨机条26D、36D的高度可以沿着基本上整个纵向长度L2从第四最大高度H4连续减小到第四最小高度H4'。在另一个具体实施例中,如图6B中的虚线所示那样,第四研磨机条26D、36D可以基本上水平地从第三径向靠外位置P4延伸到第四径向靠外位置P5,使得第四研磨机条26D、36D沿着其大致整个纵向长度L2处于第四最大高度H4。在其他实施例中(未示出),第三研磨机条26C、36C可以与第四研磨机条26D、36D沿径向间隔开一定距离。
参见图4B、图5B和图7,按本公开内容所述,研磨表面24、34可以包括设置在第一和/或第三研磨机凹槽28A'、38A'、28C、38C的至少一部分中的坝29、39。
如针对图4A、图5A和图6A中的第一和第二研磨机条26A、36A、26B、36B所描述的那样,图4B、图5B和图6B中第一研磨机条26A'、36A'适于研磨木材纤维,而图4B、图5B和图6B中的第二研磨机条26B'、36B'适于破碎木材纤维。按本公开内容所述,第三研磨机条26C、36C适于研磨木材纤维(类似于第一研磨机条26A'、36A'),而第四研磨机条26D、36D适于破碎纤维束(类似于第二研磨机条26B'、36B')。
参见图1、图4B、图5B和图6B,按本公开内容所述,研磨空间60中至少部分地由第一研磨机凹槽28A'、38A'和第三研磨机凹槽28C、38C限定并且在研磨表面24、34上从径向靠里位置P1'延伸到第一径向靠外位置P2'以及从第二径向靠外位置P3'延伸到第三径向靠外位置P4的那些部分,可以分别至少部分地限定第一和第二研磨区。按本公开内容所述,研磨空间60中至少部分地由第二研磨机凹槽28B'、38B'和第四研磨机凹槽28D、38D限定并且在研磨表面24、34上从第一径向靠外位置P2'延伸到第二径向靠外位置P3'以及从第三径向靠外位置P4延伸到第四径向靠外位置P5的那些部分,可以分别至少部分地限定第一和第二疏解区。可以认为,为了停止研磨纤维并开始疏解,第二研磨机条26B'、36B'的第二最大高度H2应比第一研磨机条26A'、36A'的第一最大高度H1小至少约0.35mm。类似地,可以认为,为了停止研磨纤维并开始疏解,第四研磨机条26D、36D的第四最大高度H4应比第三研磨机条26C、36C的第三最大高度H3小至少约0.35mm。所述第一和第二研磨区可以占每个研磨表面24、34上由第一和第二研磨区和疏解区限定的总面积的60%或以上。
图8和图9是根据本公开内容的第一和第二研磨构件20、30/130的第一和第二研磨体22、32/132的局部剖视图。第一研磨构件20与第二研磨构件30间隔开,被定位为与第二研磨构件30相邻并与之相对(见图1)。在图8所示的实施例中,根据本发明的研磨体,例如第一研磨体22,与传统的研磨体132配对。第一研磨体22包括第一研磨机条26A、第一研磨机凹槽28A、第二研磨机条26B和第二研磨机凹槽28B,可以对应于本公开内容针对图4A、4B、6A、6B和图7所描述的第一、第二研磨机条26A、26B以及第一、第二研磨机凹槽28A、28B。可以理解,图8中针对第一、第二研磨机条26A、26B以及第一、第二研磨机凹槽28A、28B所描述的那些特征,分别等同地应用于本公开内容所述(参见图4B,5B和6B)的第三、第四研磨机条26C、26D以及第三、第四研磨机凹槽28C、28D。传统研磨体132包括传统研磨机条136和研磨机凹槽138,传统研磨机条136沿着其大致整个纵向长度具有均匀的高度。在其他实施例(未示出)中,非旋转定子构件(例如,第一研磨构件20)可以包括传统的沿大致整个长度具有均匀高度的研磨机条,以及旋转的转子构件,例如第二研磨机构件30可包括根据本公开内容的研磨机条26A、26B和研磨机凹槽28A、28B(见图1)。
在图8中定义了第一研磨机条26A的外表面S26A和传统研磨机条136的外表面S136之间的第一间隙G1。在第二研磨机条26B连续向下倾斜的示例中,可以在第二研磨机条26B的外表面S26B和传统研磨机条136的外表面之间限定第二间隙G2,其中,G2大于G1。在第二研磨机条26B基本上水平延伸(在图8中由虚线示出)的示例中,可以在第二研磨机条26B的外表面S26B'和传统研磨机条136的外表面S136之间限定第三间隙G3,其中,G3大于G1。如图8所示,在其中一个第二研磨机条(例如第二研磨机条26B)倾斜的实施例中,第二研磨机条26B的外表面S26B与传统研磨机条136的外表面S136之间的距离,可以沿着第二研磨机条26B纵向长度的至少一部分(未标记;见图6A和6B)从对应于第三间隙G3的最小距离到对应于第二间隙G2的最大距离连续地增加。
在图9所示的实施例中,根据本发明的一个研磨体(例如第一研磨体22)与根据本发明的另一个研磨体(例如第二研磨体32)配对。第一研磨体22包括第一研磨机条26A、第一研磨机凹槽28A、第二研磨机条26B和第二研磨机凹槽28B,可以对应于本公开内容针对图4A、4B、6A、6B和图7描述的第一、第二研磨机条26A、26B以及第一、第二研磨机凹槽28A、28B。第二研磨体32包括第一研磨机条36A、第一研磨机凹槽38A、第二研磨机条36B和第二研磨机凹槽38B,可以对应于本公开内容针对图5A、5B、6A、6B和图7描述的第一、第二研磨机条36A、36B以及第一、第二研磨机凹槽38A、38B。可以理解,图9中针对第一和第二研磨机条26A、26B、36A、36B以及第一和第二研磨机凹槽28A、28B、38A、38B描述的那些特征,分别等同地应用于本公开内容描述的第三和第四研磨机条26C、26D以及第三和第四研磨机凹槽28C、28D(见图4B、5B、6B)。
第一间隙G1限定在第一研磨体22的第一研磨机条26A的外表面S26A和第二研磨体32的第一研磨机条36A的外表面S36A之间。在第一研磨体22的第二研磨机条26B和第二研磨体32的第二研磨机条36B均连续向下倾斜的示例中,可以在第二研磨机条26B的外表面S26B与第二研磨体32的第二研磨机条36B的外表面S36B之间限定间隙G4,其中,G4大于G1。在第二研磨机条的其中一个(例如第一研磨体22的第二研磨机条26B)连续向下倾斜并且第二研磨机条的另一个(例如第二研磨体32的第二研磨机条36B)基本上水平延伸(图9中虚线所示)的示例中,可以在第二研磨机条26B的外表面S26B与第二研磨机条36B的外表面S36B'之间限定间隙G5,其中,G5大于G1。在第一研磨体22的第二研磨机条26B和第二研磨体32的第二研磨机条36B均大致水平延伸(图9中虚线所示)的例子中,可以在第二研磨机条26B的外表面S26B'和第二研磨机条36B的外表面S36B'之间限定间隙G6,其中,G6大于G1。在一些具体示例中,G4大于G5,G5大于G6。
如图9所示,在第二研磨机条26B、36B的其中一个或两者都倾斜的实施例中,第二研磨机条26B、36B的外表面S26B、S26B'、S36B、S36B'之间的距离可以沿着各自第二研磨机条26B、36B之一或二者的纵向长度的至少一部分(未标记;见图6A和6B)连续增加。例如,当一个研磨体(例如第一研磨体22)包括倾斜的第二研磨机条26B时,第二研磨机条26B、36B的外表面S26B、S36B'之间的距离可以从对应于间隙G6的最小距离增加到对应于第三间隙G5的最大距离。当两个研磨体22、32均包括倾斜的第二研磨机条26B、36B时,第二研磨机条26B、36B的外表面S26B、S36B之间的距离可以从对应于间隙G6的最小距离增加到对应于间隙G4的最大距离。
在图8和图9所绘制的所有实施例中,随着可旋转的研磨构件(例如,第一研磨构件20;见图1)相对于静止的研磨构件(例如,第二研磨构件30/130;见图1)旋转,包括木材纤维的木浆浆料被供应到研磨机10(见图1)的框架66,例如入口16,并进入限定在第一和第二研磨体22、32/132之间的研磨空间60。参见图8,随着木材纤维进入到研磨空间60中至少部分地由第一研磨体22的第一研磨机凹槽28A和第二研磨体132的研磨机凹槽138限定的那一部分中,第一和第二研磨体22、132被间隔开,以在第一研磨体22的第一研磨机条26A和第二研磨体132的传统研磨机条136之间限定出第一间隙G1,使得研磨机条26A和136彼此相互作用以研磨木材纤维,如本公开内容所述那样。可以认为,为了发生研磨,第一间隙G1应小于约0.9mm,优选地在约0.2mm至约0.9mm之间。
继续参见图8,随着木材纤维进入到研磨空间60中至少部分地由第一研磨体22的第二研磨机凹槽28B和第二研磨体132的研磨机凹槽138所限定的那一部分中时,第一研磨体22的第二研磨机条26B和第二研磨体132的研磨机条136之间的距离增加,从而可以认为研磨停止而疏解开始。在第二研磨机条26B连续向下倾斜的实施例中,该距离从第一间隙G1增加到第二间隙G2。在第二研磨机条26B基本上水平延伸的实施例中,该距离从第一间隙G1增加到第三间隙G3。可以认为,为了发生疏解,第一研磨体22的第二研磨机条26B与第二研磨体132的研磨机条136之间的距离,即G2或G3,应在约0.9mm至约1.5mm之间。
参见图9,随着木材纤维进入到研磨空间60中至少部分地分别由第一和第二研磨体22、32的第一研磨机凹槽28A、38A限定的那一部分中,第一和第二研磨体22、32被间隔开,以限定第一研磨机条26A、36A之间的第一间隙G1,使得研磨机条26A、36A彼此相互作用以研磨木材纤维,如本公开内容所述那样。随着木材纤维进入到研磨空间60中至少部分地分别由第一和第二研磨体22、32的第二研磨机凹槽28B、38B限定的那一部分中,第一研磨体22的第二研磨机条26B和第二研磨体32的第二研磨机条36B之间的距离增大到间隙G4、G5或G6中的其中一个,使得研磨停止而疏解开始。可以认为,为了发生研磨,第一间隙G1应当小于约0.9mm,优选地在约0.2mm至约0.9mm之间,并且为了发生疏解,间隙G4、G5、G6应当在约0.9mm至约1.5mm之间。
参见图1、图6A、图6B、图8和图9,在研磨体22、32/132之间限定的间隙G1和G2、G3、G4、G5、G6可以通过对第一或第二研磨构件20、30中的至少一个施加轴向压力来调节,例如,借助经由螺旋顶重器(未示出)联接于可移动支撑框架68的第二马达76。对于单盘式研磨机,第二研磨构件30可以直接联接至可移动支撑框架68,使得随着可移动支撑框架68经由第二马达76和螺旋顶重器而被移动时,第二研磨构件30与可移动支撑框架68一起移动。对于双盘式研磨机10,第二研磨构件30如上所述移动,即,随着螺旋顶重器沿第一方向旋转,导致可移动支撑框架68和第四研磨构件50向内朝着第三研磨构件40移动。第四研磨构件50于是将轴向力施加到经过第二研磨空间62的浆料,该浆料又将轴向力施加到第三研磨构件40,造成第三研磨构件40、支撑件70和第二研磨构件30向内朝着第一研磨构件20移动。
通过经由第二马达76(手动控制或经由联接于第二马达76的控制器/处理器控制)和螺旋顶重器调节第二研磨构件30相对于第一研磨构件20的定位,将研磨机条26A、36A、136之间限定的间隙G1保持在基本恒定的间隙值,使得需要由在预定转速下运行、用以加工经过研磨空间60的一定数量木浆的第一马达74(手动控制或经由联接于第一马达74的控制器/处理器控制)输入/产生的功率数量,维持在预定输入功率水平,该预定功率水平由操作员或控制第一马达74的控制器/处理器监控。例如,如果木浆以151加仑/分钟的流量通过直径为20英寸的Twinflo IIIB低稠度研磨机的研磨空间60,并且第一马达74以800RPM的恒定转速运行,那么,控制第二马达76以使第二研磨构件30相对于第一研磨构件20运动,直到第一马达74输入的功率等于114千瓦。当第一马达74输入的功率等于114千瓦时,推测第一和第二研磨构件20、30之间的间隙大小为0.57mm。
继续参见图1、图6A、图6B、图8和图9,可以认为,实现疏解所需的间隙G2、G3、G4、G4、G5、G6可以根据研磨体22、32/132经受的负载或流量(即,流过研磨空间60的木浆浆料的升/分钟)而改变。例如,当研磨体22、32/132受轻载时,在纤维进入研磨空间60中至少部分地由第二研磨机凹槽28B/28B'、38B/38B'限定的那一部分中时,例如在木材纤维运动经过图6A和6B所示第一径向靠外位置P2/P2'和/或第三径向靠外位置P4时,可以几乎立即停止木材纤维的研磨而开始疏解。当研磨体22、32/132受重载时,至少沿着研磨空间60中至少部分地由第二研磨机凹槽28B/28B'、38B/38B'限定的那一部分,继续对木材纤维进行一些研磨。
在研磨体22、32/132受重载的情况下,第一研磨体22的第二研磨机条26B/26B'和第二研磨体32的第二研磨机条36B/36B'之一或二者连续向下倾斜的实施例,对于确保至少沿着研磨空间60中至少部分地由第二研磨机凹槽28B/28B'、38B/38B'限定的那一部分实现研磨机条26B/26B'和136/36B/36B'之间有足够距离以允许停止研磨并开始疏解,可能是特别有利的。另外,研磨体22、32的研磨表面24、34会随着时间的流逝而磨损和品质下降。特别是,执行大部分高强度、高能量研磨的第一和第三研磨机条26A/26A'、26C、36A/36A'、36C,可能比执行疏解的第二和第四研磨机条26B/26B'、26D、36B/36B'、36D磨损得更快,疏解的强度和能量通常比研磨要低。研磨体22、32/132的位置可以如本公开内容所述进行调节,以便当外表面S26A、S36A开始磨损时使第一和第三研磨机条26A/26A'、26C、36A/36A'、36C之间的第一间隙G1保持为基本恒定的值。然而,第二和第四研磨机条26B/26B',26D,36B/36B'、36D之间的间隙G2、G3、G4、G4、G5、G6可以是不可调节的。因此,第二研磨机条26B/26B',36B/36B'之一或二者以及/或者第四研磨机条36B/36B、36D之一或二者倾斜的实施例,被认为在第一和第三研磨机条26A/26A'、26C、36A/36A'、36C磨损时,使得研磨区和疏解区之间的过渡沿着第二和第四研磨机条26B/26B'、26D、36B/36B'、36D的纵向长度(未标记;见图6A和6B)径向向外变动。
图10和图11分别是根据本公开内容另一实施例的第一研磨体22'和第二研磨体32'的部分研磨表面的俯视图。参见图1、图10和图11,第一和第二研磨体22',32'可以分别是本公开内容所述研磨构件(例如第一和第二研磨构件20、30)的一部分,用于在图1绘制的盘式研磨机10等木浆研磨机中使用。分别包括第一和第二研磨体22'、32'的每个研磨构件20、30都可以与主支撑框架相关联,主支撑框架包括固定到第一壳体部件12的固定支撑框架66以及可移动支撑框架68。一个研磨构件,例如包括第一研磨体22'的第一研磨构件20,可以安装到研磨机10的支撑框架66上,以便限定出不旋转的定子构件。另一个研磨构件,例如包括第二研磨体32'的第二研磨构件30,可以安装到与轴72一起旋转并且限定了与主支撑框架相关联的转子的支撑件70,使得转子的旋转引起第二研磨构件30相对于第一研磨构件20运动。也可以设置第三和第四研磨构件(未示出),其具有与第一和第二研磨体22'、32'相似的第三和第四研磨体。
如图10所示,第一研磨体22'包括多个部件22A'-22C',这些部件可以通过螺栓连接或以其他方式附接在一起,以形成包括径向外边缘27'的盘状研磨体22'。每个部件22A'-22C'都包括由研磨机凹槽28'相互分开的多个细长的研磨机条26'。尽管在图10中未示出,但可以理解,第一研磨体22'的其他部件(未标记)将类似地包括研磨机条26'和研磨机凹槽28'。研磨机条26'从第一研磨体22'的径向内部部位23'向径向外边缘27'径向向外延伸。第一研磨体22'的每个部件22A'-22C'都可以包括一个或多个径向延伸的饼形区段,饼形区段包括至少一个第一饼形区段22B-1和至少一个第二饼形区段22B-2。
如图11所示,第二研磨体32'包括对应的多个部件32A'-32C',这些部件可以通过螺栓连接或以其他方式附接在一起,以形成包括径向外边缘37'的盘状研磨体32'。每个部件32A'-32C'都包括由研磨机凹槽38'相互分开的多个细长的研磨机条36'。尽管在图11中未示出,但可以理解,第二研磨体32'的其他部件(未标记)将类似地包括研磨机条36'和研磨机凹槽38'。研磨机条36'从第二研磨体32'的径向内部部位33'向径向外部边缘37'径向向外延伸。第二研磨体32'的每个部件32A'-32C'都可以包括一个或多个径向延伸的饼形区段,该饼形区段包括至少一个第一饼形区段32B-1和至少一个第二饼形区段32B-2。尽管这里没有详细讨论,但是图1的第三和第四研磨体42、52的结构可以分别大致类似于本公开内容所述的第一和第二研磨体22',32'。
图10和图11的第一和第二研磨体22'、32'中的至少一个包括具有至少一个径向延伸的研磨机条26'、36'饼形区段(例如22B-1和32B-1)的一个或多个部件22A'-22C'、32A'-32C',这些研磨机条所包含的一个或多个特征分别不同于相邻的径向延伸饼形区段(例如22B-2和32B-2)中的研磨机条26'、36'。图12A和12B是局部剖视图,其中,图10和图11的第一和第二研磨体22'、32'彼此间隔开,定位成彼此相邻并彼此面对(见图1)。在图12A中,第一研磨机条26-1可以位于第一研磨体22'的至少一个第一饼形区段22B-1的研磨表面24-1(这里也称为第一研磨表面)上,其与第三研磨机条36-1间隔开,定位成与第三研磨机条36-1相邻,并与第三研磨机条36-1相面对,第三研磨机条36-1可位于第二研磨体32'的至少一个第三饼形区段32B-1的研磨表面34-1(这里也称为第三研磨表面)上。在图12B中,第二研磨机条26-2可位于第一研磨体22'的至少一个第二饼形区段22B-2的研磨表面24-2(这里也称为第二研磨表面)上,其与第四研磨机条36-2间隔开,定位成与第四研磨机条36-2相邻并与其相面对,第四研磨机条36-2可位于第二研磨体32'的至少一个第四饼形区段32B-2的研磨表面34-2(这里也称为第四研磨表面)上。
参见图10、11和12A,第一研磨机条26-1由第一研磨机凹槽28-1彼此分开,并可以包括从各自相邻的第一研磨机凹槽28-1的底部F1'向上延伸的第一最大高度H1'。第三研磨机条36-1通过第三研磨机凹槽38-1彼此分开,并可以包括从各自相邻的第三研磨机凹槽38-1的底部F3'向上延伸的第三最大高度H3'。如图12A所示,第一和第三研磨机条26-1、36-1可以彼此基本相似,并且第一和第三最大高度H1'、H3'可以基本上相等。
参见图10、11和12B,第二研磨机条26-2通过第二研磨机凹槽28-2彼此分开,并可以包括从相邻的第二研磨机凹槽28-2的底部F2'向上延伸的第二最大高度H2'。第四研磨机条36-2通过第四研磨机凹槽38-2彼此分开,并可以包括从相邻的第四研磨机凹槽38-2的底部F4'向上延伸的第四最大高度H4'。如图12B所示,第二和第四研磨机条26-2、36-2可以彼此基本相似,并且第二和第四最大高度H2'、H4'可以基本上相等。各个饼形区段22B-1、22B-2、32B-1、32B-2内的所有研磨机条26-1、26-2、36-1、36-2都可以相对于彼此包括相同的高度。
第二研磨机条26-2的第二最大高度H2'可以小于第一研磨机条26-1的第一最大高度H1'。在一些示例中,当从相邻的第二研磨机凹槽28-2的底部F2'测量时,第二最大高度H2'可以比第一最大高度H1'小至少0.35mm。在其他示例中,当从相邻的第二研磨机凹槽28-2的底部F2'测量时,第二最大高度H2'可以比第一最大高度H1'小至少0.70mm。在另外的示例中,当从各自相邻的第一研磨机凹槽28-1的底部F1'测量时,第一研磨机条26-1的第一最大高度H1'可以为大约4mm至大约10mm。在一个具体示例中,当从各自相邻的第二研磨机凹槽28-2的底部F2'测量时,第二研磨机条26-2的第二最大高度H2'可以比第一最大高度H1'小约0.35mm至约1.5mm。在另一个具体示例中,当从各自相邻的第二研磨机凹槽28-2的底部F2'测量时,第二研磨机条26-2的第二最大高度H2'可以比第一最大高度H1'小约0.7mm至约1.5mm。在进一步的示例中,第一研磨机条26-1和第二研磨机条26-2可以包括在各自研磨机条26-1、26-2的侧边缘之间延伸的宽度,其为大约2mm至大约8mm(未示出;见图7)。第四研磨机条36-2的第四最大高度H4'可以对应于第二最大高度H2',其可以小于第三研磨机条36-1的第三最大高度H3',第三最大高度H3'可以对应于第一最大高度H1'。
参见图1、图10、图11、图12A和图12B,当第二研磨构件30相对于第一研磨构件20旋转时,第二研磨体32'的至少一个第三饼形区段32B-1的研磨表面34-1将经过第一研磨体22'的至少一个第一饼形区段22B-1的研磨表面24-1,并且第二研磨体32'的至少一个第四饼形区段32B-2的研磨表面34-2将经过第一研磨体22'的至少一个第二饼形区段22B-2的研磨表面24-2。当木浆浆料被供应到研磨机10的框架66(例如入口16)并经过研磨空间60,而且第二研磨体32'的至少一个第三饼形区段32B-1的研磨表面34-1经过第一研磨体22'的至少一个第一饼形区段22B-1的研磨表面24-1时,包括第三最大高度H3'的第三研磨机条36-1将被定位成与包括第一最大高度H1'的第一研磨机条26-1相对,使得第一研磨机条26-1和第三研磨机条36-1对大量的木材纤维进行研磨。当第二研磨体32'的至少一个第四饼形区段32B-2的研磨表面34-2经过第一研磨体22'的至少一个第二饼形区段22B-2的研磨表面24-2时,包括第四最大高度H4'的第四研磨机条36-2将被定位成与包括第二最大高度H2'的第二研磨机条26-2相对,使得第二研磨机条26-2和第四研磨机条36-2对木浆浆料中的多个木材纤维束进行破碎或分离,如本公开内容所述。当第二研磨体32'的至少一个第三饼形区段32B-1的研磨表面34-1经过第一研磨体22'的至少一个第二饼形区段22B-2的研磨表面24-2,并且第二研磨体32'的至少一个第四饼形区段32B-2的研磨表面34-2经过第一研磨体22'的至少一个第一饼形区段22B-1的研磨表面24-1时,可发生低强度的研磨。
如图10和图11所示,在一些示例中,各研磨体22'、32'的部件22A'-22C'、32A'-32C'中的一个或多个可以均包括三个径向延伸的饼形区段22B-1、22B-2、22B-3和32B-1、32B-2、32B-3。在一些具体示例中,两个区段(例如22B-1、22B-3和32B-1、32B-3)可以包括具有第一或第二最大高度H1'、H2'之一的研磨机条,并且一个区段(例如22B-2和32B-2)可以包括具有第一或第二最大高度H1'、H2'中另一个的研磨机条,其中,第二最大高度H2'小于第一最大高度H1'。例如,区段22B-1、22B-3可以包括第一研磨机条26-1,区段32B-1、32B-3可以包括第三研磨机条36-1,区段22B-2可以包括第二研磨机条26-2,区段32B-2可以包括第四研磨机条36-2。在其他示例中(未示出),部件22A'-22C'、32A'-32C'中的一个或多个可以每个仅包括研磨机条的两个区段,或者可以每个均包括四个或更多区段的研磨机条。在另外的示例中(未示出),部件22A'-22C'、32A'-32C'中的一个或多个可以不包括单独的区段,使得整个部件包括具有一个高度的研磨机条。可以理解,根据本公开内容的研磨体(例如研磨体22'、32'的其中一个)可以与包括传统研磨机条(例如全都具有相同高度的研磨机条)的研磨体配对。
可以认为,为了发生研磨,相对的第一和第三研磨机条26-1、36-1之间的间隙应当小于约0.9mm,优选地在约0.2mm至约0.9mm之间,而为了发生疏解,相对的第二和第四研磨机条26-2、36-2之间的间隙应当从约0.9mm至约1.5mm。
图13和图14分别是根据本公开另一实施例的第一研磨体222的第一研磨表面224和第二研磨体232的第二研磨表面234的部分的平面图。参见图1、图13和图14,第一和第二研磨体222、232可以分别是本公开内容所述的例如研磨构件20、30等研磨构件的一部分,用于在例如图1中绘制的盘式研磨机10等木浆研磨机中使用。分别包括第一和第二研磨体222、232的每个研磨构件20、30都可以与包括固定到第一壳体部件12的固定支撑框架66和可移动支撑框架68的主支撑框架相关联。一个研磨构件(例如包括第一研磨体222的第一研磨构件20)可以安装到研磨机10的支撑框架66上,以限定非旋转定子构件。另一个研磨构件(例如包括第二研磨体232的第二研磨构件30)可以安装到与轴72一起旋转并且限定出与主支撑框架相关联的转子的支撑件70上,使得转子的旋转引起第二研磨构件30相对于第一研磨构件20运动。
如图13所示,第一研磨体222包括多个部件(未单独标记;参见图2和3),这些部件可以通过螺栓连接或以其他方式附接在一起,以形成包括径向外边缘227的盘状研磨体222。第一研磨表面224包括由第一研磨机凹槽228彼此分开的多个细长的第一研磨机条226。第一研磨机条226从第一研磨体222的径向内部部位223朝着径向外边缘227径向向外延伸。第一研磨机条226可以如图13所示以各种角度倾斜,并且研磨体222的每个部件都可包括沿不同方向倾斜的一个或多个区段(未标记)的研磨机条226。第一研磨体222还包括位于第一研磨体222的第一研磨机条226和径向外边缘227之间的一个或多个环形排或圈的齿400。尽管在图13中未示出,但可以理解,第一研磨体222的其他部件(未标记)将类似地包括研磨机条226、研磨机凹槽228和齿400。
如图14所示,第二研磨体232包括多个部件(未单独标记;参见图2和3),这些部件可以通过螺栓连接或以其他方式附接在一起,以形成包括径向外边缘237的盘状研磨体232。第二研磨表面234包括由第二研磨机凹槽238彼此分开的多个细长的第二研磨机条236。第二研磨机条236从第二研磨体232的径向内部部位233朝着径向外边缘237径向向外延伸。第二研磨机条236可以如图14所示以各种角度倾斜,并且研磨体232的每个部件都可包括沿不同方向倾斜的一个或多个区段(未标记)的研磨机条236。第二研磨体232还包括位于第二研磨体232的第二研磨机条236和径向外边缘237之间的一个或多个环形排或圈的齿400。尽管在图14中未示出,但可以理解,第二研磨体232的其他部件(未标记)将类似地包括研磨机条236、研磨机凹槽238和齿400。另外,虽然这里没有详细讨论,但是图1中第三和第四研磨体42、52的研磨表面44、54的结构,可以分别包括分别与本公开内容所述的第一和第二研磨体222、232的研磨表面224、234基本相似的结构。
图15和图16分别是图13和图14的第一和第二研磨表面224、234的一部分的详细视图。图17是第一研磨机条226和齿400B以及第二研磨机条236和齿400A,400C的局部剖视图,第一研磨机条226和齿400B可以位于图13和图15的第一研磨体222上,第二研磨机条236和齿400A,400C可以位于图14和图16的第二研磨体232上,其中,第一研磨体222与第二研磨体232被间隔开,定位成与第二研磨体232相邻并与其相面对,以便在二者之间限定出研磨空间260。参见图15-17,第一研磨表面224包括由第一研磨机凹槽228彼此分开的第一研磨机条226,第二研磨表面234包括由第二研磨机凹槽238彼此分开的第二研磨机条236。按本公开内容所述,第一和第二研磨表面224、234中之一或二者都可以包括设置在第一和第二研磨机凹槽228、238的至少一部分中的坝229、239。第一和第二研磨机条226、236中每一个都从各自的第一和第二研磨表面224、234上径向靠里位置P100延伸至第一径向靠外位置P200。在一些示例中,径向靠里位置P100可以包括在各自径向内部部位223、233(见图13和14)处或附近的位置。第一和第二研磨机条226、236可分别包括在各自研磨机条226、236的侧边缘之间延伸的宽度W226、W236,其为约2mm至约8mm。
第一研磨表面224包括位于第一研磨机条226的径向外边缘RO226和第一研磨体222的径向外边缘227之间的第一齿400B。第一齿400B延伸到第一研磨表面224上的第三径向靠外位置,例如P400,其中,第三径向靠外位置P400比第一研磨机条226的第一径向靠外位置P200更靠近第一研磨体222的最外部,例如径向外边缘227。第二研磨表面234包括位于第二研磨机条236的径向外边缘RO236和第二研磨体232的径向外边缘237之间的第二齿400A、400C。第二齿400A、400C在第二研磨表面234上延伸至第二或第四径向靠外位置,例如P300或P500,其中,第二和第四径向靠外位置P300、P500比第二研磨机条236的第一径向靠外位置P200更靠近第二研磨体232的最外部,例如径向外边缘237。
继续参见图15-17,齿400A-400C可以按照同心圈布置,并且可以从各自研磨表面224、234基本垂直地朝向彼此突出。包括第一齿400B的圈与第一研磨机条226的径向外边缘RO226间隔开第一基本平坦区域282,与研磨体222的径向外边缘227间隔开第二基本平坦区域284。包括第二齿400A的圈与第二研磨机条236的径向外边缘RO236间隔开第一基本平坦区域286,与包括第二齿400C的圈间隔开第二基本平坦区域288。在图15至图17所示的实施例中,第一研磨体222的第一研磨表面224包括一个同心排/圈的第一齿400B,第二研磨体232的第二研磨表面234包括两个同心排/圈的第二齿400A、400C,其中,第一和第二齿400A-400C布置在各自的研磨表面224、234上,使得第一齿400B与第二齿400A、400C相互啮合。在其他实施例(未示出)中,第一研磨表面224可包括两个或多个同心圈,第二研磨表面234可包括一个同心排的齿,或三个或更多个同心圈的齿。在所有实施例中,研磨体的其中一个将包括比另一个研磨体少一圈的齿,并且这些齿被布置在每个研磨体上,使得来自一个研磨体的齿与另一个研磨体的齿相互啮合,如本领域中已知的那样。
可以理解,齿400A-400C可以包括本领域已知的任何合适的形状和/或尺寸。如图17中针对齿400A所示,在一些示例中,第一和第二齿400A-400C中的每一个都可以包括基本为金字塔形或梯形的形状,具有基部402、径向朝内表面404、径向朝外表面406、朝向齿400A的中心轴线(未标记)稍稍朝内倾斜的侧面(未单独标记)、以及大体平坦的外表面408。每个齿400A-400C的径向朝内和朝外表面404、406都可以从基部402朝向其相应的外表面408倾斜。每个齿400A-400C的外表面408可以基本平行于相应的基本平坦区域282、284、288的与齿400A-400C相对的平面。在其他示例(未示出)中,第一和第二齿400A-400C中的每一个都可以包括基本为三角形、矩形或任何其他合适几何形状的形状。如图15-17所示,齿400A-400C的基部402可以包括大于周向尺寸的径向尺寸,但是在其他实施例(未示出)中,基部402可以包括小于周向尺寸的径向尺寸。在一些情况下,齿400A-400C的基部402的至少一部分可包括至少0.6cm的纵向长度(未标记),即,在径向方向上,并且在一些具体情况下,所述纵向长度可以为大约0.6cm至大约2cm之间。在其他情况下,齿400A-400C的基部402的至少一部分可以包括在圆周方向上的宽度(未标记),该宽度基本上等于一个研磨机条226、236的宽度(例如W226、W236)和一个相邻凹槽228、238的宽度WG的组合宽度。宽度WG可以为约2mm至约6mm。例如,齿400A-400C的基部402可以在圆周方向上为至少约10mm。在其他情况下,齿400A-400C的基部402可以在周向上为大约10mm至20mm。另外,一个或多个齿400A-400C的一个或多个径向朝内和朝外的表面404、406或侧面可以包括一个或多个径向延伸的凸起,这些凸起可以影响齿400A-400C与木材纤维的相互作用,以便分离木材纤维束。齿400A-400C可具有类似于美国专利第8,342,437B2号中所示的结构,该专利的公开内容通过引用结合于此。
如图17所示,第一研磨机条226包括从相邻的第一研磨机凹槽228的底部F100向上延伸的第一高度H100,第二研磨机条236包括从相邻的第二研磨机凹槽238的底部F200向上延伸的第二高度H200。在一些示例中,第一研磨机条226和第二研磨机条236的第一高度H100和第二高度H200可以彼此基本相等,并且可以是大约4mm至大约10mm。第一研磨体222和第二研磨体232由限定在第一研磨机条226的外表面S226和第二研磨机条236的外表面S236之间的第一间隙G100隔开。第二间隙G200限定在齿400A-400C的大体平坦外表面408和同齿400A-400C相对的基本平坦区域282、284、288中相应的一个之间,其中,G200可以大于G100。在一些示例中,齿400A-400C的从相邻的相应第一或第二研磨机凹槽228、238向上延伸的高度(未标记)可以为大约8至10mm。如图17所示,齿400A-400C相互啮合,使得每个齿400A-400C的径向朝内或朝外表面404、406之一或二者的一部分在轴向方向上(例如在图1中箭头A的方向上)与相邻齿400A-400C的径向朝内或朝外表面404、406的一部分重叠。齿400A-400C的(一个或多个)重叠部分可以由限定在齿400A-400C的相应径向朝内或朝外表面404、406之间的第三间隙G300间隔开。在一些示例中,G300可以基本上等于G200。在其他示例中,G300可以小于或大于G200。
参见图1和图17,当将木浆浆料供给到研磨机10的框架(例如入口16)时,木材纤维进入研磨空间260中至少部分地由第一、第二研磨机凹槽228、238限定、例如从大约第一径向靠里位置P100到大约第一径向靠外位置P200的那一部分。按本公开内容所述,第一研磨机条226和第二研磨机条236彼此相互作用,以便对木浆中的大量木材纤维进行研磨。可以认为,为了发生研磨,第一间隙G100应该小于约0.9mm,并且优选地在约0.2mm至约0.9mm之间。经研磨的木材纤维然后进入研磨空间260中至少部分地由相应的第一和第二基本平坦区域282、284、286、288限定的那一部分,例如,从大约第一径向靠外位置P200到大约第四径向靠外位置P500。可以认为,为了发生疏解,第二间隙G200和第三间隙G300应在约0.9mm至约1.5mm之间。按本公开内容所述,齿400A-400C适于破碎或分离木浆浆料中的多个纤维束。G200大于G100,因此可以认为,在大约第一径向靠外位置P200处研磨停止而疏解开始。
参见图1和图15-17,研磨体222、232的研磨表面224、234,特别是第一和第二研磨机条226、236的外表面S226、S236以及齿400A-400C的外表面408,可能会随着时间的流逝而磨损并降低品质。为了补偿这种磨损,可按本公开内容所述重新调节分别包括第一和第二研磨体222、232的第一和第二研磨构件20、30之间的间隔,使得第一间隙G100保持基本恒定。第一和第二研磨体222、232的这种调节可以导致第二间隙G200减小,因为研磨机条226、236比齿400A-400C执行强度更高的研磨功能并且通常磨损得更快。磨损的这种差异可以被计入对齿400A-400C的选择(例如,用于齿400A-400C的金属的(一种或几种)类型,第二间隙G200的初始尺寸,齿400A-400C的形状,等等),使得当木材纤维进入研磨空间260中至少部分由相应的第一和第二基本平坦区域282、284、286、288限定的那一部分中时,可以保持足够的第二间隙G200以确保研磨停止而疏解开始。当研磨体222、232是新的时,第三间隙G300可以基本等于或大于第二间隙G200。当研磨表面224、234磨损并且研磨构件20、30更向一起靠近时,第三间隙G300可以减小,直到第三间隙G300小于第二间隙G200。
在本公开内容描述的所有实施例中,图1的研磨机10可以联接至控制器(未示出),控制器从纤维分析仪(例如MAP Pulp Analyzer(Valmet Corp.))接收在研磨机10下游一个或多个位置测量的关于一种或多种纤维性能的数据(诸如纤维束(也称为“宽碎片”)的数量、尺寸等)、原纤化、加拿大标准游离度、纤维长度、纤维宽度、扭结、卷曲、粗度、细度,等等。基于这些数据,控制器可以控制研磨机10的操作,作为反馈回路的一部分。例如,控制器可以调节一对或多对研磨构件20、30、40、50之间的间隔,以将一种或多种纤维性能保持在预定目标范围内。在一些示例中,可以认为,控制器还可以基于这些数据来提高或降低研磨机10的一个或多个旋转转子构件(例如第二和第三研磨构件30、40)的转速。在其他示例中,控制器可以诸如通过改变研磨间隙G1、G100和疏解间隙G2、G3、G4、G5、G6、G200、G300的大小,来控制研磨机10的操作,以生成经过研磨的软木木浆,这种木浆具有少于预定数量(例如1,000ppm)的具有特定大小(例如约150至2,000微米宽、0.3至40毫米长)的纤维束。
在其他示例中,根据本公开内容的研磨构件20、30、40、50可以安装在串列布置的多个研磨机中一个或多个研磨机中,其中,每个研磨机都可以基本上类似于图1的研磨机10。控制器可控制多个研磨机中一个或多个操作,以便将一种或多种纤维性能维持在预定目标范围内。在一些具体示例中,根据本公开内容的研磨构件20、30、40、50可以仅安装在该串列的最后一个研磨机中,而在其他示例中,根据本公开内容的研磨构件20、30、40、50可以安装在两个或多个研磨机中。
图18是表示用于加工木材纤维的一种示例性方法的流程图。尽管参照了图1中研磨机10的诸部件,但可以理解,该方法不是仅限于该结构。所述方法可以从步骤500开始,提供一种至少包括第一对研磨构件20和30、40和50的研磨机10。所述至少一对研磨构件可以包括第一研磨构件20和第二研磨构件30,第一研磨构件20包括具有第一研磨表面24的第一研磨体22,第二研磨构件30包括具有第二研磨表面34的第二研磨体32。第一研磨表面24可包括由第一研磨机凹槽28A分开的第一研磨机条26A和由第二研磨机凹槽28B分开的第二研磨机条26B,其中,第一研磨机条26A具有从相邻的第一研磨机凹槽28A的底部F1向上延伸的第一最大高度H1,第二研磨机条26B具有从相邻的第二研磨机凹槽28B的底部F2向上延伸的第二最大高度H2。第二研磨表面34可包括由第二研磨机凹槽38分开的第二构件研磨机条36。第一研磨构件20可以与第二研磨构件30间隔开,以便在二者之间限定研磨空间60。第二构件研磨机条36的至少一部分可以被定位成与第一研磨构件20的第二研磨机条26B相面对,使得在第二构件研磨机条36的该部分与第二研磨机条26B之间限定出间隙G2、G3、G4、G5、G6。
所述方法可以继续进行,在步骤510中使第一研磨构件20或第二研磨构件30中至少一个旋转,使得第一研磨构件20和第二研磨构件30相对于彼此运动,然后,在步骤520中向研磨机10供应包含木材纤维的木浆浆料,使得浆料经过研磨空间60。在步骤530,可在供应浆料时向第一研磨构件20或第二研磨构件30中的至少一个提供轴向压力,使得第二构件研磨机条36的那一部分和第二研磨机条26B之间的间隙G2、G3、G4、G5、G6在约0.9mm至约1.5mm之间,其中,经过间隙G2、G3、G4、G5、G6的至少一部分木材纤维束被分离,之后该方法可以终止。
尽管已经图示和描述了本发明的具体实施例,但是应该理解,可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此,这里的意图在于将所有落在本发明范围中的这些改变和修改包含在所附权利要求中。
Claims (10)
1.一种用于木浆研磨机的研磨构件,所述研磨构件包括:
包括研磨表面的研磨体,所述研磨表面包括:
由第一研磨机凹槽分开的第一研磨机条,每个第一研磨机条都从研磨表面上的径向靠里位置延伸到研磨表面上的第一径向靠外位置;
由第二研磨机凹槽分开的第二研磨机条,每个第二研磨机条都延伸到研磨表面上的第二径向靠外位置,第二研磨机条具有约0.6cm至约10cm的纵向长度,其中,第二径向靠外位置比第一径向靠外位置更靠近研磨体的最外部,第一研磨机条具有从相邻的第一研磨机凹槽的底部向上延伸的第一最大高度,第二研磨机条具有从相邻的第二研磨机凹槽的底部向上延伸的第二最大高度,第二最大高度比第一最大高度小至少0.35mm;
其中,第一研磨机条适于研磨木材纤维,第二研磨机条适于破碎纤维束。
2.根据权利要求1所述的研磨构件,其中,当从相邻的第一研磨机凹槽的底部测量时,第一研磨机条的第一最大高度为约4mm至约10mm。
3.根据权利要求2所述的研磨构件,其中,当从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,第二研磨机条的第二最大高度比第一最大高度小约0.35mm至约1.5mm。
4.根据权利要求2所述的研磨构件,其中,当从相邻的第二研磨机凹槽的底部测量时,第二研磨机条的第二最大高度比第一最大高度小约0.7mm至约1.5mm。
5.根据权利要求1所述的研磨条,其中,第二研磨机条的纵向长度为约2cm至约10cm。
6.根据权利要求1所述的研磨构件,其中,第二研磨机条与第一研磨机条是一体的,使得第二研磨机条从第一径向靠外位置延伸至第二径向靠外位置。
7.根据权利要求6所述的研磨构件,其中,每个第二研磨机条都从第一径向靠外位置连续向下倾斜到第二径向靠外位置。
8.根据权利要求1所述的研磨构件,其中,第一和第二研磨机条具有在侧边缘之间延伸的宽度,该宽度从约2mm至约8mm。
9.根据权利要求1所述的研磨构件,其中,第一研磨机凹槽的至少一部分设置有坝。
10.根据权利要求1所述的研磨构件,进一步包括:
由第三研磨机凹槽分开的第三研磨机条,每个第三研磨机条延伸至研磨表面上的第三径向靠外位置;
由第四研磨机凹槽分开的第四研磨机条,每个第四研磨机条延伸至研磨表面上的第四径向靠外位置,第四研磨机条具有约0.6cm至约10cm的纵向长度,其中,第四径向靠外位置比第三径向靠外位置更靠近研磨体的最外部,第三研磨机条具有从相邻的第三研磨机凹槽的底部向上延伸的第三最大高度,第四研磨机条具有从相邻的第四研磨机凹槽的底部向上延伸的第四最大高度,第四最大高度比第三最大高度小至少0.35mm;
其中,第三研磨机条适于研磨木材纤维,第四研磨机条适于破碎纤维束。
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