JP2003515008A - インジェクタインレットを有するリファイナープレート - Google Patents
インジェクタインレットを有するリファイナープレートInfo
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Abstract
Description
)に係る。より詳細には、本発明は、そのような装置のためのリファイナープレ
ートセグメントに係る。
イナープレートが装着された二つの相対的に回転するディスクの間にて処理され
る。通常、プレートは、放射方向のバー及び溝を有する。バーは、繊維を分離し
、フィブリル化(小繊維化)する衝撃若しくは圧力パルスを与え、溝は、リファ
イナーディスクの間に繊維を供給できるようにする。典型的には、各々のリファ
イナープレートは、木材チップ、既にこう解された繊維等を受け入れるよう構成
された放射方向内側のインレット領域と、少なくとも一つの放射方向外側のこう
解領域とを有する。インレット領域は、そこに於いて初期のこう解操作を実行し
、材料の大きさを低減し、それにより投入されてくる材料をこう解領域へ供給し
、こう解領域の全周に亙り材料を分配する。最も慣用的なリファイナーに於いて
は、リファイナープレートのインレット領域は、材料を良好に供給するか若しく
は良好に分配するものであるが、双方の目的を効果的に達成するものは殆どない
。
れる。この蒸気の大部分は、溝を介してリファイナープレートの間から排出され
る。しかしながら、蒸気の流れは、プレートのギャップが小さく、溝が繊維で充
填されることによって制限され、プレートの間の蒸気圧力のピークは、外縁部か
ら放射方向内方の位置に生ずることとなる。この圧力ピークは、こう解/スラス
ト負荷の主な原因であり、モータ負荷が高い場合に制御不安定性を誘発し得る。
従って、パルプをできるだけ長くこう解域内に保持しつつ、こう解処理中に於い
て発生する蒸気をできるだけ速やかに、かかる域内から放出することが望ましい
。
との間に位置するので、蒸気は、溝を介して、ピーク圧力領域から放射方向外方
及び内方へ排出される。リファイナープレートのインレット領域へ向かう蒸気の
逆流は、材料のリファイナーへの供給の妨げとなる。このことにより、一般的に
は、リファイナーの負荷が不安定となり、パルプの質が低減することとなる。ま
た、蒸気の逆流は、上流の熱回収ユニットへの繊維性材料のキャリーオーバーを
発生し得る。このことにより、熱回収ユニットの詰りを生じ得る。また、蒸気の
逆流は、システムに於いて必要ではないものであり、エネルギーの損失を惹起す
。
解するための一対の相対的に回転する対向したリファイナープレートである。リ
ファイナープレートの各々は、放射方向内側縁及び外側縁と、内側縁から放射方
向外方へ延在するインレット領域(ゾーン)とを有する。第一のリファイナープ
レート、即ち或る回転方向に回転可能なプレートのインレット領域は、放射方向
内側部分と放射方向外側部分とを有する。かかる内側部分は、複数の湾曲したブ
レーカーバーを含む。ブレーカーバーの各々は、第一のリファイナープレートの
内側縁に隣接して配置される内側端から外側部分に隣接して配置される外側端ま
でに於いてプレートの回転方向と逆の方向に湾曲している。
れた点に於いて供給角αを有する。供給角αは、かかる与えられた点に於ける先
頭縁とその点を通る放射方向線との間の角度により定められる。ブレーカーバー
の全体に隣接する或る点に於ける供給角α1は、0°と30°との間の或る値を
有する。外側端に隣接した或る点に於ける供給角α2は、60°と90°の間の
或る値を有する。ブレーカーバーの各々は、対向するリファイナープレートの間
にて形成されるこう解ギャップの二分の一に実質的に等しい高さを定める上部表
面を有する。
。ブレーカーバーの弧長の和は、少なくともインレット領域の弧長の50%であ
り、好ましくはインレット領域の弧長の60%から100%の間であり、更に好
ましくは、インレット領域の弧長の60%から80%の間である。
側部分は、平滑な表面を有する。第二の実施態様に於いては、第一のリファイナ
ープレートのインレット領域の外側部分は、複数の、外方に延在し低い輪郭の(
断面形状に於いて低い)突起を有する。
プレートの内側部分及び外側部分に対向して配置される放射方向内側部分と外側
部分とを有する。第二のリファイナープレートのインレット領域の外側部分は、
複数のダム(障壁)を有する。ダムの各々は、内側端から外側端に隣接して配置
されるヘッドまで放射方向外方に延在する上側傾斜表面を有する。各々のダムの
外側端は、湾曲した輪郭を有する。傾斜表面は、湾曲していても平坦であっても
よい。第二のリファイナープレートのインレット領域の内側部分は、平滑な表面
であってもよく、外方に延在する低い輪郭の突起を複数有していてもよい。
るリグノセルロース材をこう解するためのリファイナーを提供することである。
て、ステータプレートが、逆流する蒸気と材料を材料の逆流をロータプレート上
へ向わせ、ロータプレートが材料の逆流を制限し、且つ蒸気の逆流を前方へ汲み
出すようになっているロータ及びステータプレートを提供することである。
くの目的及び利点は明らかになるであろう。
発明によるロータプレートセグメント14、14′についてのインジェクタイン
レット領域とステータプレートセグメント16についてのインジェクタインレッ
ト領域が、各々、符号10、10′及び12により概ね示されている。ロータプ
レート18とステータプレート(図示せず)の各々は、複数のプレートセグメン
ト14、14′、16を含み、それらは、実質的に円形のリファイナーディスク
(図示せず)の前面へ固定可能である。
セグメントの同心状リング、「内側」又は「中心」リング20と「外側」又は「
周辺」リング22とを有する。一般に、この形式のリファイナーに於けるステー
タプレートも、同心状の内側及び外側リングを有する。その他の形式のリファイ
ナーは、ディスク一つに対して一つのリファイナープレートリングのみを用いる
か、又は、円錐状の外側部分を有する。本発明のインレット領域10、12は、
複数の同心状リングを有するリファイナーの内側リングへ適用されてもよく、単
一のリングを有するリファイナーの内側部分へ適用されてもよい。一つのディス
ク当たり二つ若しくはそれ以上のリングを用いるリファイナーに於いては、以下
に説明する各構成に於ける位置は、リングの幾何的形状に依存してリング上に於
いて種々の位置であってよいということを理解されるべきである。
簡便な態様にて、例えば、孔24を貫通するボルト(図示せず)などによって、
ディスク面へ取り付けられる。ボルトの一端は、ディスクに係合し、他方の端に
て、受け孔状に形成された表面に対向する頭部構造を有する。ディスクは、それ
が回転する中心を有し、実質的に円形の周縁を有する。内側及び外側プレートセ
グメント14、14′、16、26は、各々のディスク面上に於いて並んで配列
され、概ね28、28′(図5、6)にて示されている実質的に環状のリファイ
ナー面を形成する。ロータプレートセグメント14、14′の面28は、対向す
るステータプレートセグメント16の面28′に対面してリファイナーギャップ
を郭定し、リファイナー域(こう解域)の一部を形成する。
くに内側縁30を有し、ディスクの周縁の近くに外側縁32を有する。ディスク
とプレートは回転するので、部分的にこう解された材料は、遠心力の結果として
放射方向外方へ向けられる。また、実質的な量の蒸気が、内側リファイナーセグ
メント14、16及び外側リング22の予備こう解領域34、34′に於いて発
生され、放射方向に高速の蒸気流を発生する。特に比較的大きなディスクに於い
ては、蒸気及び部分的にこう解されたチップに作用する遠心力は、材料が放射方
向外方へ行けば行くほど劇的に増大する。こう解領域から蒸気が速やかに排出さ
れることは非常に望ましいのであるが、部分的にこう解された繊維は、蒸気と共
に早期に排出されるべきではないということが重要である。この状態は、高いコ
ンシステンシーにてこう解することにより発生する蒸気によるリファイナー面2
8、28′に沿っての放射方向の圧力プロファイルにより影響される。圧力ピー
クは、プレートの内側及び外側縁30、32の間にあるので、蒸気は、圧力ピー
クの外側から前方(放射方向外方)へ流れるが、材料の供給に抗して圧力ピーク
の内側から後方(放射方向内方)にも流れる。
材料の供給と干渉し得る。このことにより、リファイナーの負荷が不安定になり
、パルプの質が低下し、上流の熱回収ユニット内への繊維性材料のキャリーオー
バーを生じて熱回収ユニットの詰りを生ずる。本発明によるインレット領域10
、12は、逆流する蒸気に抗して蒸気を前方へ汲み出すことを助け、逆流する蒸
気内の材料の流れを制限する。更に、このようなインレット領域10、12は、
供給及び分配の効果に於いて改良された最適な状態を提供する。
16について言及するが、各々内側リング20を郭定する全ての内側セグメント
14、14′、16が、好ましくは、実質的に同様であるということは理解され
るべきである。また、単一のリファイナープレートのリング若しくは円錐状の外
側部分のみを有するリファイナーに於いて、リファイナープレートセグメントの
各々は、実質的に同様であるということは理解されるべきである。
セグメント14は、第一又はインレット領域10と第二又は予備こう解領域34
とを含む。インレット領域10及び予備こう解領域34の各々は、複数のバー3
6、38を有し、隣接するバーの間に溝40、42を有する。予備こう解領域3
4のバー38と溝42は、平行に実質的に放射方向に延在する。各々の領域10
、34は、複数の区域を含み、各々の区域は、均一なパターンを有する。インレ
ット領域10及び予備こう解領域34は、実質的に、木材チップや木材パルプ等
を受け入れ、そこに於いて初期こう解操作を実行して材料の大きさを低減し、材
料を外側リング22のこう解領域へ向けて放射方向外方に挿通するよう構成され
る。前記のパターンは、材料が初段階に於いてこう解されることを確実にするべ
く材料の流れを遅らせつつ、プレートセグメント14の外側縁44への放射方向
外方へ蒸気が流れることを促進する。第二の実施態様(図4)に於いては、内側
リングプレートセグメント14′は予備こう解領域を含んでいない。その代りに
インレット領域10′が材料をこう解のために外側リング22へ送る。
14′のインレット領域10、10′は、プレートセグメント14、14′の内
側縁46からプレートセグメント14、14′の外側縁44へ向けて放射方向外
方へ延在する湾曲したブレーカーバー36、36′を含む。ブレーカーバー36
、36′は矢印48にて示される回転方向とは逆の方向に湾曲し、材料の供給上
に於いて有利な効果を与える。ブレーカーバー36、36′の長さ方向に沿った
ある点に於けるブレーカーバー36、36′の先頭縁50、50′の、前記点を
通る放射方向線52、52′に対する角度として、供給角αが定義され、供給角
は、プレートの内側縁46から測定点が離れるにつれて増大する。ブレーカーバ
ー36、36′に於ける曲線は、インレット(入口)に於いて供給角α1が0°
と30°との間となるようにすべきである。ブレーカーバー36、36′の反対
の端に於いては、角度α2は60°と90°との間である。好ましくは、ブレー
カーバー36、36′の高さ54は、各々のブレーカーバー36、36′の上部
表面56、56′がロータープレートとステータプレートの間のプレートギャッ
プの中心線に実質的に隣接するようになっている。言い換えると、ブレーカーバ
ー36、36′の高さ54は、好ましくは、リファイナーギャップの幅の2分の
1である。供給角αと高さ54は、リファイナーの形式、こう解されるべき材料
、必要とされる供給密度及び処理されるべき消費量に応じて選択される。結果と
して、ブレーカーバー36、36′は、用途に応じて、リファイナーギャップの
2分の1よりも大きいか、そのような幅よりも小さい高さ54を有していてよい
。
を遮断するために、湾曲したブレーカーバー36、36′は、インレット領域1
0、10′の弧長λsの少なくとも50%、好ましくは60%と100%(60
−100%)の間、より好ましくは、60%及び80%(60−80%)の間を
覆うようされるべきである。図4に於いて例示されているロータープレートセグ
メント14′について、各々のブレーカーバー36′の弧長λBは、実質的に1
0°に等しい値を有し、ブレーカーバー36′が配置される区域58の部分の弧
長λFは、実質的に15°に等しい値を有する。従って、ブレーカーバー36′
は、それが置かれる区域58の部分の弧長λFの67%(10°/15°)を覆
うこととなる。全体として、ロータープレートセグメント14′を参照して、そ
こに配置される四つのブレーカーバー36′は、セグメント14′の全弧長λs
の67%(4×10°/60°)を覆う。或る限られた数のロータープレートセ
グメント14、14′により実行された試験結果によれば、0.6×λs>N×
λB>λS(ここに於いてNがブレーカーバー36、36′の数に等しい。)の際
、最適な性能が得られることが示される。
入ってくる材料の供給についての効果を最大化するだけでなく、供給角α2が放
射方向線52′に対して実質的に接している状態において、ブレーカーバー36
、36′の外側端60、60′の周りにて供給材料がスリップすることが可能と
なる。このことは、ロータープレート18の外側周辺部周りの供給材料の分配を
改善する。湾曲したブレーカーバー36、36′がロータープーレート18の周
りにて接線方向に実質的な距離の区間を覆うので、ブレーカーバーは、材料が蒸
気と共に逆流することを防ぐ。
を含む領域から放射方向外方に配置されるスリップ領域62、62′を含む。各
々のロータープレートセグメント14、14′のスリップ領域62、62′は、
組み立てられたロータープレート18に於いてブレーカーバー36、36′を囲
繞するリングを形成する。スリップ領域62、62′の幅64、64′は、少な
くとも4分の1インチ(6.35mm)、好ましくは1インチ(25.4mm)
である。スリップ領域62、62′により、供給材料は、予備こう解領域34、
34′若しくは外側リング22に入る前に適切に分配されるようになる。
種々の形状、寸法及び方向の傾斜部若しくはダムの如き(断面輪郭において)低
い制限部68(図1及び図2)を含んでいてもよい。これらの制限部68は、湾
曲したブレーカーバー36に沿って、或いは、湾曲したブレーカーバー36の外
側のスリップ領域62に於いて配置されてよい。更に、制限部68により、材料
の幾らかが予備こう解領域34、34′の種々の領域内へそれると共に、供給材
料の幾分かの量が対向するステータプレートへ向って移動させられることにより
供給材料が分配させられ、ロータープレート18内へ逆に分配されることとなる
。
ド形状の突起70からなる。好ましくは、突起70は、四つの放射方向及び軸線
方向に隔置された突起70の実質的に同一の群になるよう配置される。各々の群
(回転方向)に於いて第一の突起74の放射方向最外角部72は、ロータープレ
ート18の回転軸に同軸の円76上にある。同様に、各々の群に於いて第二、第
三及び第四の突起78、80、82の放射方向最外角部72は、同心状の同軸の
縁14、86、88上にあり、突起nについての円の半径は、円n−1の半径よ
りも大きい。言い換えると、第一の突起74についての円76の半径は、第二の
突起78についての円84の半径よりも小さく、円84の半径は、第三の突起8
0についての円86の半径よりも小さく、円86の半径は、第四の突起82につ
いての円88の半径よりも小さい。
2は、好ましくは、組み立てられたリファイナーに於いてロータープレートセグ
メント14、14′の湾曲したブレーカーバー36、36′に対向して配置され
る平滑な表面92を有する内側部分90を含む。平滑な表面92は、ステータプ
レートの供給作用を最大化する。別の態様として、内側部分90は、材料の供給
の制御を助ける、バー或いはダムの如き、低い突起のパターン(図示せず)を含
んでいてよい。
プレートセグメント14、14′のスリップ領域62、62′に対向して配置さ
れる放射方向外側部分94を含む。外側部分94は、慣用のステータープレート
に於いて見られるバー及び溝の代りにダム96のみを含む。ダム96は、少なく
とも、ローターディスクのスリップ領域62、62′と等しい領域を覆うが、放
射方向内方及び外方へ更に延在していてもよい。ダム96は、ダムヘッド98が
露呈されてステータープレート周りの材料の回転を阻止するようにステータープ
レートの周りに配置される。また、ダム96は、並列に配置され、蒸気の全てが
ステータプレートの内側縁46へ向って移動する際に少なくとも一つのダム96
へ当るようになっている。
よう形成される。ランプ100の上側表面は平坦であってもよく、湾曲していて
もよい。ダム96の放射方向外側の後方部102は、ベースプレートの輪郭に平
行に始まり、ダムヘッド98にて(90°)近くで終る輪郭を有する。この輪郭
により、蒸気中に乱流が発生し、逆流する蒸気とその逆流蒸気中に搬送される繊
維性材料がロータプレート18へ戻されるようになる。この作用により、ロータ
の供給作用が材料を制御して材料供給を進める際に、逆流蒸気と共にキャリーオ
ーバーされる繊維量が有意に低減される。
、34′に於いて用いられてよいということは、理解されるべきである。また、
本発明は、二重ディスクリファイナー、即ち、二つのロータープレートが互いに
逆方向に回転するようになっているリファイナーに於いても用いられるというこ
とは理解されるべきである。この場合、ロータープレートのうちの唯一のもの、
好ましくは、供給端部ローターに、上記に説明されたロータインレット領域10
、10′が備えられ、その他ロータープレートは、上記に於いてステータプレー
トについて説明されたのと同様のインレット領域12を用いることとなる。更に
、本発明が、円錐状ディスクリファイナー、即ち、円錐状のこう解領域が平坦な
こう解領域に続いているリファイナーに於いて、及び、円錐状リファイナーに於
いて用いられるということは理解されるべきである。
となく種々の変更及び置換がなされる。従って、本発明は、例示より説明されて
いるがそれらに限定されない。
一の実施態様を含むロータプレートの一部の上面図である。
上面図である。
二の実施態様の上面図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 第一及び第二の相対的に回転する対向したリファイナープレートを含むリグノ
セルロース材をこう解するためのリファイナーであって、前記プレートがそれら
の間に配置されるこう解ギャップを郭定し、前記第一のリファイナープレートが
或る回転方向に回転可能であり、前記リファイナープレートの各々が放射方向内
側縁及び放射方向外側縁と前記内側縁から放射方向外方へ延在するインレット領
域とを有し、前記第一のリファイナープレートのインレット領域が放射方向内側
部分及び外側部分を有し、前記内側部分が複数の湾曲したブレーカーバーを含み
、前記ブレーカーバーの各々が前記内側縁に隣接して配置される内側端と前記外
側部分に隣接して配置される外側端と、前記内側端から前記外側端へ延在する先
頭縁とを含み、前記ブレーカーバーの各々が前記内側端から前記外側端まで前記
回転方向と反対の方向に湾曲し、前記先頭縁が該先頭縁に沿った或る与えられた
点に於いて供給角αを有し、前記供給角αが或る与えられた点に於ける先頭縁と
その点を通る放射方向線との間の角度により郭定され、前記ブレーカーバーの前
端に隣接した点に於ける供給角α1が0°と30°との間の或る値を有し、前記
外側端に隣接した点に於ける供給角α2が60°と90°との間の或る値を有し
ているリファイナー。 - 【請求項2】 請求項1のリファイナーであって、前記ブレーカーバーの各々が前記こう解ギ
ャップの二分の一に実質的に等しい高さを定める上部表面を有しているリファイ
ナー。 - 【請求項3】 請求項1のリファイナーであって、前記インレット領域が弧長λSを有し、前
記ブレーカーバーの各々が弧長λBを有し、前記ブレーカーバーの弧長の和が前
記インレット領域の弧長の少なくとも50%であるリファイナー。 - 【請求項4】 請求項3のリファイナーであって、前記ブレーカーバーの弧長の和が前記イン
レット領域の弧長の60%から100%までの間であるリファイナー。 - 【請求項5】 請求項3のリファイナーであって、前記ブレーカーバーの弧長の和が前記イン
レット領域の弧長の60%から80%までの間であるリファイナー。 - 【請求項6】 請求項1のリファイナーであって、前記第一のリファイナープレートの前記イ
ンレット領域の前記外側部分が平滑な表面を有しているリファイナー。 - 【請求項7】 請求項1のリファイナーであって、前記第一のリファイナープレートの前記イ
ンレット領域の前記外側部分が、複数の外方に延在する突起を含み、該突起の各
々が低い輪郭を有しているリファイナー。 - 【請求項8】 請求項1のリファイナーであって、前記第二のリファイナープレートのインレ
ット領域が放射方向内側部分及び外側部分を有し、前記第二のリファイナープレ
ートの前記内側部分及び外側部分が前記第一のリファイナープレートの前記内側
部分及び外側部分に実質的に対向して配置され、前記第二のリファイナープレー
トの前記インレット領域の前記外側部分が複数のダムを有しているリファイナー
。 - 【請求項9】 請求項8のリファイナーであって、前記ダムの各々が内側端から外側端に隣接
して配置される頭部まで放射方向外方に延在する上側傾斜表面を有し、前記外側
端が湾曲した輪郭を有するリファイナー。 - 【請求項10】 請求項9のリファイナーであって、前記傾斜表面が湾曲した表面を有するリフ
ァイナー。 - 【請求項11】 請求項9のリファイナーであって、前記傾斜表面が平坦な表面を有しているリ
ファイナー。 - 【請求項12】 請求項8のリファイナーであって、前記第二のリファイナープレートの前記イ
ンレット領域の前記内側部分が平滑な表面を有しているリファイナー。 - 【請求項13】 請求項8のリファイナーであって、前記第二のリファイナープレートの前記イ
ンレット領域の前記内側部分が複数の外方へ延在する突起を含み、前記突起の各
々が低い輪郭を有しているリファイナー。 - 【請求項14】 或る回転方向に回転可能なリファイナーロータプレートのセグメントであって
、 放射方向内側縁と放射方向外側縁と 前記内側縁から放射方向に外方に延在するインレット領域にして、複数の湾曲
したブレーカーバーを有する放射方向内側部分を含み、前記ブレーカーバーの各
々が前記内側縁に隣接して配置される内側端から前記外側部分に隣接して配置さ
れる外側端まで前記回転方向と反対の方向に湾曲し、前記ブレーカーバーの各々
が先頭縁を有し、該先頭縁がその先頭縁に沿った或る与えられた点に於いて供給
角αを有し、該供給角αが或る与えられた点に於ける先頭縁とその点を通る放射
方向線との間の角度により定められ、前記ブレーカーバーの先端に隣接した点に
於ける供給角α1が0°から30°の間の或る値を有し、外側端に隣接した或る
点に於ける供給角α2が60°と90°との間の或る値を有しているインレット
領域と を含むセグメント。 - 【請求項15】 請求項14のセグメントであって、前記インレット領域が、更に、複数の外方
に延在する突起を有する放射方向外側部分を含み、前記突起の各々が低い輪郭を
有しているセグメント。 - 【請求項16】 請求項14のセグメントであって、前記ブレーカーバーの各々が前記こう解ギ
ャップの二分の一に実質的に等しい高さを定める上部表面を有しているセグメン
ト。 - 【請求項17】 請求項14のセグメントであって、前記インレット領域が弧長λSを有し、前
記ブレーカーバーの各々が弧長λBを有し、前記ブレーカーバーの弧長の和が前
記インレット領域の弧長の少なくとも50%であるセグメント。 - 【請求項18】 請求項14のセグメントであって、前記インレット領域が弧長λSを有し、前
記ブレーカーバーの各々が弧長λBを有し、前記ブレーカーバーの弧長の和が前
記インレット領域の弧長の60%から100%までの間であるセグメント。 - 【請求項19】 請求項14のセグメントであって、前記インレット領域が弧長λSを有し、前
記ブレーカーバーの各々が弧長λBを有し、前記ブレーカーバーの弧長の和が前
記インレット領域の弧長の60%から80%までの間であるセグメント。 - 【請求項20】 請求項14のセグメントであって、前記インレット領域が、更に、実質的に平
滑な表面を有する放射方向外側部分を含むセグメント。 - 【請求項21】 リファイナーステータプレートのためのセグメントであって、 放射方向内側縁と放射方向外側縁と、 前記内側縁から放射方向に外方へ延在するインレット領域にして、 実質的に平滑な表面を有する放射方向内側部分と、 複数の外方へ延在するダムを有する放射方向外側部分と、 を含むインレット領域と、 を含むセグメント。
- 【請求項22】 請求項21のリファイナーであって、前記ダムの各々が内側端から外側端に隣
接して配置される頭部まで放射方向外方に延在する上側傾斜表面を有しているリ
ファイナー。 - 【請求項23】 請求項21のリファイナーであって、前記ダムの前記外側端が湾曲した輪郭を
有しているリファイナー。
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