CN1315575C - 一种离解含有木质纤维素的材料的精磨机用的精磨表面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精磨机用的精磨表面，用于离解含有木质纤维素的材料，该精磨机具有两个同轴旋转的精磨表面。待离解的材料供入都具有凹槽和杆的两精磨表面之间。根据本发明，至少一些精磨表面的外表面上具有一种斜面，该斜面从另一精磨表面的杆的进入方向开始变低，这样当精磨表面相对于彼此旋转时，在它们之间产生将该两精磨表面推离彼此的力。

Description

一种离解含有木质纤维素的材料的精磨机用的精磨表面

发明领域

本发明涉及一种精磨机用的精磨表面，用于离解含有木质纤维素的材料，该精磨机具有两个同轴旋转的精磨表面，待离解的材料供入该两精磨表面之间，该精磨表面具有凹槽和该凹槽中的杆。

发明背景

将含有木质纤维素的材料，例如木材或类似物在盘式和锥形精磨机中离解以产生不同的纤维纸浆。盘式精磨机和锥形精磨机都具有两精磨机盘和位于该盘上的精磨表面。盘式精磨机具有盘状精磨机盘，而锥形精磨机具有锥形精磨机盘。精磨机盘安装成使其精磨表面对着彼此同轴旋转。然后其中一个精磨机盘相对于固定的精磨机盘也即定子旋转，或者两精磨机盘相对于彼此沿相反方向旋转。精磨机盘的精磨表面一般具有凹槽和位于两凹槽之间的凸部或刀杆，下文称为杆。这些凹槽和杆的形状可按本来就公知的多种不同方式进行改变。这样，例如，可将精磨机盘径向上的精磨表面分成两个或多个圆形部分，每个部分具有不同形状的凹槽和杆。类似地，每个圆形部分上杆和凹槽的数目和密度，它们的形状和倾度可彼此不同。这样，所述杆沿着精磨表面的整个半径可以是连续的，或者在径向上可以具有多个连贯的杆。

精磨机盘以这样一种方式形成，即精磨表面之间的距离在精磨机盘的中心更长一些，精磨表面之间的间隙也即精磨区向外变窄，这样可以根据需要在精磨机中处理和离解纤维物质。因为待离解的材料总是含有大量的水分，所以在离解过程会发生大量的蒸发，这在许多方面影响了盘式精磨机的操作和性能。

为了控制精磨机的操作，必须能够使精磨表面移动至一个离彼此适当的距离。出于这个目的，一般将加载机连接作用于其中一个精磨机盘上从而根据精磨机中的内压条件将该精磨机盘推向第二精磨机盘或将其从第二精磨机盘拉开。根据例如蒸汽压力、由于精磨表面的几何形状所影响的精磨材料的流动、精磨腔的反压力和许多其它因素，由精磨机的精磨表面之间的压力所引起的力在标准的精磨机中可以是负的或正的。这样，当精磨表面之间的间隙在某些应用中很小时，精磨表面就会有彼此接触的危险并引起额外的磨损甚至可能更大的损坏。在使用低加载力的特定情况下，精磨机盘之间的压力状态会从正变为负，这种风险非常高。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种精磨机用的精磨表面，通过该精磨表面基本可以避免所述风险。本发明的精磨表面的特征在于，精磨表面的至少某些杆的外表面上具有一种斜面，该斜面从第二精磨表面的杆的进入方向开始变低，这样当精磨表面相对于彼此旋转时，将精磨表面推离彼此的力总是在该精磨表面之间产生。

本发明的基本思想在于，其中一个精磨表面的至少某些杆的外表面是这样倾斜的，即所述斜面处于第二精磨表面的进入方向上。这产生了一种情形，即在精磨表面之间总是产生一个正的力并且因为该力，它们在没有独立的支承力的情况下不会向彼此移动。

附图的简要说明

将根据附图更详细地描述本发明，其中：

图1是传统盘式精磨机的示意性剖视图；

图2是传统锥形精磨机的示意性剖视图；

图3是从精磨表面看的典型精磨机盘的示意性剖视图；

图4a至4c是沿着精磨机盘周向的本发明的一些方案的示意性局部剖视图；

图5是本发明的详细尺寸的示意图；

图6a至6c是本发明的一个优选实施例的示意图；

图7a至7c是本发明的第二优选实施例的示意图；

图8a至8c是本发明的第三优选实施例的示意图。

具体实施方式

图1为传统盘式精磨机的示意性的侧视剖面图。该盘式精磨机具有两个同轴安装的精磨表面1和2。在这个实施例中，其中一个精磨表面1位于旋转的精磨机盘3上并围绕轴4旋转。在这种情况下，另一精磨表面2位于固定的精磨机盘5也即定子上。精磨机盘3和5的精磨表面1和2可以直接形成于其上或通过本来就公知的方式由独立的精磨片段形成。而且，图1示出了通过轴4连接作用于精磨盘3上的加载器6，这样可将该加载器推向精磨机盘5从而调节它们之间的间隙。精磨机盘3以本来就公知的方式利用附图中未示出的电机围绕轴4旋转。

将含有木质纤维素的待离解材料通过精磨表面2中间的开口7供至精磨表面1和2之间的间隙、也即精磨区中，在此离解并研磨所述材料同时该材料中的水分被蒸发。所离解的纤维纸浆材料在精磨机盘之间从所述间隙也即精磨区的外缘排出至腔8中并通过排出通道9从腔8排出。

图2示出了传统锥形精磨机的示意性侧视剖面图。该锥形精磨机具有两个精磨表面1和2，它们相对于中心轴形成锥形精磨区。在这个实施例中，第二精磨表面1位于旋转的精磨锥体3上并围绕轴4旋转。在这种情况下，另一精磨表面2位于固定的精磨锥体5也即定子上。精磨锥体3和5的精磨表面1和2可以直接形成于其上或通过本来就公知的方式由独立的精磨片段形成。而且，图2示出了通过轴4连接作用于精磨锥体3上的加载器6，这样可将该加载器推向精磨锥体5从而调节它们之间的间隙。精磨锥体3以本来就公知的方式利用附图中未示出的电机围绕轴4旋转。

将含有木质纤维素的待离解材料通过精磨表面2中间的开口7供至精磨表面1和2之间的间隙、也即精磨区中，在此离解并研磨所述材料同时该材料中的水分被蒸发。所离解的纤维纸浆材料在精磨锥体之间从所述间隙也即精磨区的外缘排出至腔8中并通过排出通道9从腔8排出。

图3示出了从轴向看的盘式精磨机的典型精磨表面的示意性剖视图。在精磨机的周向上，精磨表面具有交替的凹槽10和处于相同状态的杆。举例来说，这里的精磨表面被分成两个径向连贯的圆周，该圆周具有形状不同的凹槽和杆。这样，外部圆周上的杆在图3的箭头A所示的旋转方向上可以至少部分地弯曲，从而将精磨表面外轮缘上的材料从精磨机稍稍向外抽吸。可以直接形成于精磨机盘上或以本来就公知的方式由不同的表面元件形成的这种类型的精磨表面，以多种形式出现并可应用于本发明。

图4a至4c为精磨机圆周方向的示意性剖视图，其示出了两相对精磨表面1和2及其中的凹槽10和杆11的剖面。例如，右侧的精磨表面2也即定子是固定的，左侧的精磨表面1是旋转的、也即沿着图4a至4c的箭头A的方向相对于定子旋转。这两精磨表面可以是可动的或以本来就公知的方式同轴旋转。精磨表面一般是垂直的并绕水平轴旋转，但本发明还可以采用水平的精磨表面。

图4a示出了一种情况，其中旋转的精磨表面上具有凹槽10，凹槽之间具有杆11。杆11可以具有多种形状的横剖面，但是在行进方向上具有一种斜面12的情况下，当切割纤维时该斜面在某种程度上充当切割机。第二精磨表面具有凹槽20和在该凹槽之间的杆21。凹槽10和20可具有多种形状。在第二精磨表面2的至少一些杆上，外表面22具有收敛的斜面23、也即从第一精磨表面的杆的11进入方向至杆21的后端变低。第二精磨表面2的杆21的部分外表面22可以是平坦的，这样使精磨表面的杆之间的纤维材料在其间摩擦且研磨得更细。相对于彼此旋转的精磨表面的运动使得所述材料离解，并且盘式精磨机中的蒸汽和气体在杆11的外表面与杆21的斜面23之间压缩，这就造成一种将精磨表面推离彼此的递升压力。通过在杆径向上适当地计划和设计斜面23的形状、尺寸和位置就会产生这样一种情况，即，将精磨表面1和2推离彼此的力总是作用在所述精磨表面之间。由于这样，精磨表面彼此从不接触，而是试图拉开彼此，仅通过调节支承装置的支承力就可以容易且可靠地调节它们之间的距离，该支承装置从外侧将精磨表面压制在一起。

图4b示出了一种实施例，其中移动的转子1也即围绕轴旋转的转子的杆11具有斜面13。这些部件的操作本身就与图4a中的操作相一致。

图4c示出了一种实施例，其中精磨表面1和2的杆11和21具有相应的斜面13和23。这样，将精磨表面推离彼此的力比起仅一个精磨表面的杆具有斜面的时候将会变得更强大。

图5是本发明的尺寸的详细示意图。为了简单起见，仅示出了一个精磨表面两侧的杆。它表示出了两个精磨表面的杆的端面之间的最大距离H₁和最小距离也即间隔H₂。

有几个因素影响会精磨表面推离彼此的力的大小。这些因素包括精磨表面的杆的斜面处的相互速度，精磨机中的材料数量和水蒸气，斜面的尺寸、倾度和形状。

根据上述内容，可以建立这样一种环境，通过斜面获得的最大力可根据流体力学例如在B.J.Hamrock，液膜润滑的基本原理(McGraw-Hill机械工程系列，1994年纽约McGraw-Hill Inc.)中披露的公知表达式来定义，具体如下：

$F_T=\frac{6\·{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ap}}.V_b\·l_b^2}{{(k_c-1)}^2\·H_2^2}\·[\ln \left(k_c\right)-\frac{2\·(k_c-1)}{k_c+1}],$

其中K_c＝H₁/H₂(杆端面的输入间隔与输出间隔之间的比率)，

V_b＝精磨表面之间的速度，

l_b ＝斜面长度

所述最大力通过计算函数F_T相对于变量k_c的最大点而获得。该最大力利用值为2.2的k_c获得。

$F_{T\max }=\mathrm{0,16}\·\frac{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ap}}\·V_b\·l_b^2}{H_2^2}$

图6a至6c示出了本发明的优选实施例，其中已经可以考虑当精磨表面之间的距离变化时，精磨表面之间作用的力相应地根据需要发生变化。该实施例示出了一种精磨机盘的杆22的实例，该杆可以是沿着整个精磨机盘的径向杆、也可以是仅形成部分精磨机盘的部分杆。该实施例采用这样一种方案，即所述杆具有三个倾度不同的斜面，在精磨表面之间的特定距离处每个斜面的操作是最佳的。这样，当精磨表面之间的距离变化时，可以利用在所述距离处最佳操作的斜面来获得必需的推力。图6a示出了从精磨机盘的表面看的实施例，图6b示出了从箭头B的方向看的杆22的顶面，图6c示出了从箭头C方向、也即杆端部看的杆22。这些附图示出了如何沿着杆22在不同的位置制成不同的斜面。可以具有一个或多个斜面。在该方案中，具有三个斜面。

图7a至7c示出了本发明的第二实施例。该实施例从相应的方向示出了与图6a至6c类似的方案。但是，该实施例与上述其它实施例的不同在于，它不是具有相同倾度的连贯斜面的组合，而是最优选地使斜面的倾度从杆22的一端至另一端连续变化，这样斜面23的倾度尺寸从杆22的一端向另一端变化。对于制造而言，当然优选在一端具有最高倾度而在另一端具有最低倾度。类似地，图7b特别示出了杆22横向上的斜面宽度不必恒定，而是可以改变并可根据操作条件以不同方法来设计。

图8a至8c示出了本发明的第三实施例。该实施例从对应的方向上示出了与图6a至6c类似的方案。但是，本实施例与上述其它实施例的不同在于，它不是相同倾度的连贯斜面的组合，而是在杆22纵向上具有至少两个平行的斜面l_b和l_b′，从杆22的箭头C方向、也即从杆22的端部看，所述斜面处于不同的角度。

图8c所示的方案例如可以这样形成，即杆22的全宽l+l_b+l_b′为6.5mm，其中杆l_b的宽为3mm，杆l_b′的宽为3mm。当刀面(blade surface)的间隔、也即输出间隔H₂，例如为0.1mm时，根据本发明优选的输入间隔H₁为0.22mm，同时该输入间隔H₁为第二斜面的输出间隔H₂′，于是得到0.484mm作为输入间隔H₁′的最优选值。输入和输出间隔利用上述输入和输出间隔比率的表达式来计算。适于本方案的公式H₁＝k_c×H₂和H₁′＝k_c×H₂′已用于所述的计算中。用值为2.2的输入和输出间隔比率k_c来计算间隔值，根据该比率值得出将精磨表面推离彼此的最大力F_Tmax。通过为两个局部斜面计算将精磨表面推离彼此的力并将所述力相加，得出将本方案的精磨表面拉开的力。在该实例中，两相对的精磨刀片之间的距离H₂为0.1mm。通过改变该值可将所述刀片优化至一个期望的刀片距离，由此斜面的值也可随着公式变化。

当已知精磨表面径向上的杆的数目和位置以及旋转速度时，可以按不同方法设计斜面的宽和长，据此可以计算通过斜面和将精磨表面推离彼此所获得的力的大小。因此，所述斜面可以与整个杆一样宽或更窄些。类似地，所述斜面可以与杆一样长或更短些。也可以仅在某些杆上具有斜面，例如在每个第二杆上，等等。类似地，所述斜面的宽可在杆的纵向上发生改变，例如，其可从中心向外变窄，等等。即使为了获得最大力，参数k_c的值为2.2，也可以偏离该值，实际上该值的有用范围为k_c＝2.2+/-50％，优选k_c＝2.2+/-20％。不同倾度的斜面还可以在径向上紧挨着不同斜面连贯形成或在精磨表面的周向上交替形成。

本发明体现在通过实例所描述的上述说明书和附图中，但其不限于此。重要的是至少在精磨表面的某些杆中具有一种斜面，该斜面在杆的边缘上从杆的一边向另一边收敛地倾斜，当精磨表面移动时，另一精磨表面的杆从该杆的边缘接近。精磨表面一般为垂直的并围绕中心轴旋转，但也可以将本发明应用于精磨表面为水平的解决方案中。间隙成对的精磨机的普遍问题是，即使在其中一个精磨区中发生较小流动，刀片间隔在两精磨区中也不保持相同。本发明的方案使电机的操作稳定并防止刀片单侧碰撞。此外，本发明可应用于低浓度精磨及精磨纤维板的纤维。

Claims (10)

1.一种精磨机用的精磨表面，用于离解含有木质纤维素的材料，该精磨机具有两个同轴旋转的精磨表面，待离解的材料供入该两精磨表面之间，该两精磨表面具有凹槽和该凹槽中的杆，精磨表面的至少一些杆的外表面具有一种斜面，该斜面从另一精磨表面的杆的进入方向开始变低，这样当精磨表面相对于彼此旋转时，该精磨表面之间产生将该精磨表面推离彼此的力，其特征在于，所述斜面窄于杆的整个宽度。

2.根据权利要求1的精磨表面，其特征在于，所述斜面仅存在于一些杆中。

3.根据权利要求1或2的精磨表面，其特征在于，所述斜面设计成这样，即当预先规定精磨表面的杆之间的最小间隔(H₂)时，最大间隔(H₁)与最小间隔(H₂)之间的比率为H₁/H₂＝2.2+/-50％。

4.根据权利要求3的精磨表面，其特征在于，所述比率为H₁/H₂＝2.2+/-20％。

5.根据权利要求3的精磨表面，其特征在于，所述比率为H₁/H₂＝2.2。

6.根据权利要求1或2的精磨表面，其特征在于，所述斜面短于所述杆的全长。

7.根据权利要求1或2的精磨表面，其特征在于，它具有不同倾度的多个斜面。

8.根据权利要求7的精磨表面，其特征在于，所述斜面在轴向上连贯地形成。

9.根据权利要求7的精磨表面，其特征在于，具有不同倾度的斜面在精磨表面的圆周方向上交替地形成。

10.根据权利要求1或2的精磨表面，其特征在于，至少一些斜面的倾度在杆的纵向上发生改变。

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