JP2014098224A - 徐々に変化する幾何学形状を有するリファイナープレート - Google Patents

Abstract

【課題】木材を個々の繊維に分離するため、並びにこれらの繊維を適当な製紙用繊維又は製板用繊維に解繊するために長年使用されてきたリファイナープレートであって、良好な稼働状態を達成し、低いエネルギーレベルで良好かつ均一な品質の繊維を生産しながら、繊維の半径蓄積を除去するために、リファイニングゾーンの間に特定の半径遷移ポイントを有しない改良されたリファイナープレートデザイン。
【解決手段】実質的な螺旋で、プレートの縁又はプレートの縁の近くからブレーカーバーゾーンに隣接するプレートの回転軸に向かって延びる連続的な遷移ゾーンを有するリファイナープレートセグメント。
【選択図】図１

Description

本開示は、プレート若しくはプレートセグメント（又はセクター）の内側部分に近く、ブレーカーバーゾーンに近いエリアからプレート若しくはプレートセグメント（又はセクター）の外縁に近いエリアへと延びる連続的な遷移ゾーンを作り出すバーと溝とのパターンを有する回転リファイナープレートに関する。

従来のリファイナープレートは、非常に粗いバー及び溝によって特徴づけられる実質的に環状の内側ゾーンを一般に含み、そこで、供給材料はサイズが減少されて、実質的なリファイニング作用なしに（リファイナープレートの回転軸から外縁に向かう）移行の半径成分(a radical component of movement)が与えられる。これはブレーカーバーゾーンと呼ばれる。第２の環状の外側ゾーンは、第１ゾーンから材料を受け取り、外側ゾーンの内側部分において比較的粗いリファイニング作用を行い、次に外側ゾーンの外側部分においてより高度のリファイニングを行う。この外側ゾーンはリファイニングゾーンとして知られている。

従来のリファイナープレートのリファイニングゾーンは、１つ以上の区別し得る実質的に環状のリファイニング領域を典型的に有し、それぞれの領域が、最内側ゾーン（供給エリア）から最外側ゾーン（出口エリア）へと移行するにつれてバーパターンの密度がより高くなっていく独自のバーと溝との構成を有する。それぞれのリファイニング領域の間は遷移ゾーンである。遷移ゾーンは、一般に円環、環状であるか又は回転軸に対する円弧において比較的短い距離に渡って広がっているように一般に見える。遷移ゾーンは様々な形状及び構成、例えばＺ形状（米国特許5,383,617号明細書に開示）、Ｖ形状又はＷ形状を包含することもできる。遷移ゾーンがあるエリアに渡って広がっているときでさえ、従来のリファイナープレートデザインは、比較的に一定のバーと溝とのデザインを有する非常に分離しているリファイニング領域（very separate refining regions）と、分離しているファイニング領域の間に、幾分制限的な遷移ゾーン（somewhat restrictive transition zones）とを典型的に有する。リファイナープレートはセグメント化されていても、されていなくてもよいが、リファイナープレートは複数のセグメント若しくはセクターをサイドバイサイドで（水平に）合わせることにより、又はディスク表面上に環状の列(an annular array)として取り付けることによって通常形成され、ゾーンの遷移はそれぞれのセグメント又はセクター上に半径方向に延びる中心軸のいずれかのサイド上で対称であることが多い。

リファイナープレートは、木材を個々の繊維に分離するため、並びにこれらの繊維を適当な製紙用繊維又は製板用繊維に解繊するために長年使用されてきた。そのプロセスは高度にエネルギーを必要とするので、木材を適当な製紙用繊維にリファイニングするために必要なエネルギー量を減少させる試みが長い間なされてきた。しかし、エネルギー消費量を減少させることに成功したほとんどの試みで、製造された繊維の特性及び品質が受け入れがたいほどに低下するという結果をもたらしている。

力センサー及び温度センサー（force and temperature sensors）の組み合わせを使用した研究室での実験が、様々なリファイナープレートのモデルについて行われてきた。エネルギー消費及び繊維品質の両方に対して最も重要で決定的に寄与するものは、半径方向に不均一な繊維パッドの分布(radially uneven fiber pad distribution)を導くリファイナープレート上のパターンであることが見出された。これは、繊維のパッドがリファイナープレートの表面上で、特に内側端から外側端へと半径の方向に移行すると、不均一な厚さとなることを意味する。換言すれば、最適なエネルギー消費及び繊維品質を達成するための望ましくないパターンは、与えられた半径位置上で繊維のより大きな蓄積(larger accumulation)をもたらすパターンである。より大きい半径蓄積(radial accumulations)は、バーと溝とのパターンがより粗い入口パターンから外縁に向かってより細かいパターンへと通常変化しているポイントに典型的に関係し、又ときには、溝における流れを制限するダムの不十分な半径分布(radial distribution)に関係する。

リファイニング性能を最適化するために、プレートのリファイニング表面の完全な利用が必要とされる。これは、供給エリア（通常は内側エリア）から出口エリアに向けてバー及び溝の幅が徐々に減少することを必要とする。このような構成は、リファイナーの自然な供給態様（供給エリアにおけるより長い滞留）と、木材チップから繊維束、さらに個々の繊維に至る粒子サイズの徐々の減少とのコンビネーションに対してリファイナープレートをより適合させる。

リファイナープレートパターンにおいて使用される典型的なバーと溝との幾何学形状、すなわち遷移ゾーンは、供給原料が留まり、大量の繊維が蓄積するエリアを作り出す。さらに、1つのエリアにおける大量の繊維の蓄積は過剰なリファイニング及び望ましくない繊維の切断をもたらす。繊維の蓄積の量が少ないか又は十分でないとエネルギー強度の適正な適用を促進しないので、過剰にリファイニングされたエリアの間のエリアはより小さい効率で使用される。

遷移ゾーンの構成によって引き起される繊維の集積(buildups)を除去するための初期の試みは、リファイニングゾーンの外縁に向かって収束するバーと溝とを有するデザインを包含させることによってなされていた。しかしながら、これらの収束するバーと溝とのデザインは、供給材料が収束するチャンネルに押し込まれると容易に詰まる傾向がある。これらのデザインは、リファイナープレートセグメント又はセクターを横切って水平に延びるラインに対するポンピング及びホールディングバー角度のより広いスパンを有するパターンを生み出す傾向もあり、リファイナープレート表面に渡って均一性の低い充填率（less homogenous fill rate）を生じ、またリファイニングゾーンにおいて、材料の一部がより長い滞留時間やより短い滞留時間を有することによって、不均一なリファイニングをもたらす。

従って、良好な稼働状態を達成し、低いエネルギーレベルで良好かつ均一な品質の繊維を生産しながら、繊維の半径蓄積(radial build-ups)を除去するために、リファイニングゾーンの間に特定の半径遷移ポイント(radial transition point)を有しない改良されたリファイナープレートデザインが必要とされている。繊維の蓄積の除去の更なる助けとなって、稼働及び繊維品質への悪影響を最小限にするために、プレートの回転軸からプレートの外縁へと徐々に細かくなっているバーと溝とのパターンを有する改良されたリファイナープレートデザインも必要とされている。リファイナープレートデザインにおいて制限となるものもまた必要とされており、例えばダムなどは悪影響なしに繊維の蓄積をさらに最小化するために半径方向に均一に分布されるべきである。本発明はこれらの必要性及び他の必要性に対するものである。

概略的に言うと、本発明の実施形態は、一般に螺旋状で、連続的な遷移ゾーンを含み、この遷移ゾーンはプレートの内側部分（供給エリア）に近く、ブレーカーバーエリアに近いエリアから延び、プレートの外縁に近いエリア（出口エリア）に向かって広がっている。全体として１つにアセンブリーされた円環プレートの１つのセクターであるプレートセグメントの外側部分又は外縁端は、第１円弧を形成する。プレートセグメントの内側部分は、より短い長さの第２円弧を形成する。プレートセグメントの第１円弧と第２円弧は平行な円弧である。全体として１つにアセンブリーされたプレートについて、これらの平行な円弧をトレースするラインは、同心の円環を形成する。このコンセプトを使用して、プレートセグメントの第１円弧と第２円弧との間に（プレートセグメント又はセクターを左サイドから右サイドへと横切って）描かれるもう1つの平行な円弧は、少なくとも一度、連続的な遷移ゾーンと交差する。本明細書で使用される「平行な円弧」は、外側端及び内側端によって形成される第１円弧及び第２円弧に平行して描かれる円弧を意味する。平行な円弧のそれぞれのポイントは、プレートセグメントの表面に沿って描かれるとき、プレートの回転の中心から等距離にある。従って、遷移ゾーンの一部は、リファイナープレートセグメントのリファイニングエリアにおける任意の半径位置と交差するように描かれた、任意の平行な円弧において見付けるけることができる。リファイニングエリアは、ブレーカーバーセクションの外縁に最も近い末端からリファイニングゾーンの外縁へと延びるリファイナープレートセグメントのエリアを含む。その効果は、比較的短いリファイニング領域のいくつかのバンドを作り出すことであり、それらはリファイナープレートセグメント又はセクターの外縁に対して一般に角度がつけられている。遷移の角度は、遷移ゾーンに対して接するラインと半径ラインとの交差によって形成される。半径ラインは、プレートの中心点（回転の中心）を通過する外縁に対して垂直なラインによって形成される。連続的で一般に螺旋状の遷移ゾーンの間のリファイニング領域によって、このように作り出された目視し得るバンドは、一定の幅を有し、又はこの幅はバンドの最外側部分（リファイナープレート上の半径位置に対して）からバンドの最内側部分へと変化することができる。本明細書で使用される「半径位置」とは、プレートセグメント上に描かれる半径ラインに沿った任意のポイントを意味する。

本開示に従った遷移ゾーンは、1つのバーと溝との寸法(dimension)から、異なるバーと溝との寸法までの区別し得る分断(a distinct break)であってもよく、又は遷移ゾーンは、ダムの形態をとることもでき、そのダムは全表面（バーの頂部と同じレベル）にあるか若しくはバーの頂部と溝の底との中間のレベルにあってもよく、又は遷移ゾーンは２つの隣接するゾーンの間で１つ以上のバーの末端を連結することによって形成されてもよい。さらに、本明細書に開示された連続的な遷移ゾーンは、遷移ゾーンの接線と半径ラインとによって描かれた２０°〜８５°（好ましくは３０°〜８０°）の角度で一般に設置される。さらに正確には、遷移ゾーンはセグメントを通過する半径ラインに対して３０°と８０°との間の角度で配置される。遷移ゾーンは、目視し得る曲線、直線、又は曲線と直線とのコンビネーションを作り出す。本発明に従って、遷移エリアは、一般的な螺旋状の形態でリファイナープレートのリファイニングゾーンの表面上に分布される。理想的には、遷移ゾーンの位置は、リファイナープレートセグメントの両端で同じであり、その結果、セグメント又はセクターからなる全環(a full ring)が、セグメント又はセクターをサイドバイサイドでリファイナーディスク上に置かれることによって作り出されたとき、遷移ゾーンは、プレートの外縁、又はその近くから回転の軸に向かって連続的で、実質的に螺旋状の経路を形成するためにマッチングされる。もう１つの実施形態において、リファイナープレートセグメントを用いて取り付けられるリファイナープレートのリファイニングゾーンを、リファイナープレートセグメントの外側半径近傍から、リファイナープレートセグメントの内側円弧近傍へと延ばしている実質的に螺旋状形状を形成する複数のラインのコンビネーションで遷移ゾーンが分布される。他の実施形態において、遷移ゾーンは、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも５０％、少なくとも６０％又は少なくとも７５％に延びている実質的に螺旋状形状を形成する曲線として分布される。これは本開示の好ましい実施形態であるが、遷移ゾーンが各セグメントを横切って半径方向に実質的に均一に分布している限り、１つのセグメント又はセクターから次のセグメント又はセクターまで整列しない遷移ゾーンも本発明の範囲内である。

遷移ゾーン上の任意のポイントにおいても、リファイナープレートの回転軸に向かうバーと溝との寸法(dimensions)は、リファイナープレートセグメントの外縁に向かうバーと溝との寸法よりも、より粗く又はより密でない（より広く及び／又はより間隔が離れる）。換言すれば、バーと溝との構成は、回転軸からプレートの外縁への方向に、２つの遷移ゾーンの間のリファイニングエリアバンドから次へと半径方向に移行するにつれて、より細かくなる（バー密度はより大きくなる）。回転軸からプレートの外縁へと、任意の遷移ゾーンバンドを移行するときにバーと溝とのパターンがより細かくなることに加えて、このようなパターンが、遷移ゾーンの間に位置しているバーと溝との任意のバンド内で外側方向に移行するとき、より細かくなることも望ましい。それぞれの遷移ゾーンバンドのバーの密度の変化は、段階的により大きくなるか、又は徐々に変化する。遷移ゾーンバンドの相対的な角度及び数に依存して、バーと溝とのパターンが遷移ゾーンを横切って密になり、さらにリファイニング領域のバンド内でもより密になるこのような構成は理想的である。なぜならば、粗いパターンから細かいパターンへの変化は、半径方向にさらにより徐々になるからである。遷移ゾーンは、全表面ダム、それぞれのゾーンからのバーの末端を連結するサブ表面ダム、連結又は一部が連結されたバーの末端、遷移ゾーンの間の区別し得る分断(a distinct break)又はこれらの組合せから形成される。

この新規な幾何学形状の結果として、バーはもはや連続的でなく、各遷移エリアを横切って分断され、例えばダムを越える前と後で直線にならない。リファイナープレートの新規で徐々に変化する幾何学形状は、２以上のリファイニング領域を有する全てのリファイナープレートに適用でき、またこれに限定されるものではないが、直線のバー、湾曲したバー、鋸歯状のバー、対数螺旋状形状等を含む公知のバー及び溝の形状に適用できる。プレートは、これに限定されるものではないが、フィブリレイター、ファイバライザー、一次リファイナー、低コンシステンシーリファイナー、中コンシステンシーリファイナー、高コンシステンシーリファイナー、コニカルリファイナー、シングルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナー、マルチプルディスクリファイナー等を含むメカニカルリファイナーでも使用し得る。

ある実施形態において、プレートパターンは可逆的であり、遷移ゾーンは入口から出口へと連続的でなくてもよいが、セグメント又はセクターの中心線を横切って鏡像であり、又は２つの遷移ゾーン列を形成し、「Ｖ」、「Ｗ」、逆「Ｖ」、逆「Ｗ」若しくは「Ｘパターン」に交差する。これらも本発明と同じコンセプトと考えられるだろう。これらの特徴及び他の特徴並びに本発明の利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を添付の図を参照しつつ読めば、当業者により明白になるだろう。

図１は、実質的に平行なバーパターンをそれぞれ特徴とする、実質的に一定の幅の区別し得るバンドを有するリファイナープレートセグメントを示す。

図２は、実質的に平行なバーパターンをそれぞれ特徴とする、実質的に変化する幅の区別し得るバンドを有するリファイナープレートセグメントを示す。

図３は、プレートの回転の方向が可逆的であり、遷移ゾーンが逆Ｖ形状をなしているプレート用のリファイナープレートセグメントを示す。

図４は、バーがＸ形状遷移ゾーンを形成するように位置されている可逆リファイナープレートセグメントを示す。

図５は、リファイナープレートセグメント遷移ゾーン、遷移の角度及び半径又は環状ラインを示す。

図６は、半径円弧又は環状円弧を規定するリファイナープレートセグメントを示す。

図７は、遷移ゾーンにより急峻な角度を有する実質的に平行なバーパターンをそれぞれ特徴とする、区別し得るバンドを有するリファイナープレートセグメントを示す。

図８は、隣接するバンド同士からのバーの末端が連結されている、バンドを有するリファイナープレートセグメントを示す。

前述の好ましい実施形態の詳細な説明は、例示及び説明の目的のためだけに提示されたものであり、説明し尽くしたということを意図せず、又発明の範囲及び要旨を制限することを意図しない。実施形態は、発明の原理及びその実用的な応用を最もよく説明するために選ばれ、説明されている。当業者は、多くのバリエーションが、本発明の範囲及び要旨を逸脱することなく、本明細書に開示された発明に対してなされ得ることを認識するであろう。

リファイナープレートセグメント又はセクターの多様な実施形態に基づく、リファイナープレートデザインの例示的な実施形態が、図１〜４及び図７〜８に示されている。リファイナープレートセグメント（セクター）のある実施形態は、螺旋状であり、連続的な遷移ゾーンを一般に含み、この遷移ゾーンは、プレートの出口エリアの近くのエリアから延び、プレートの供給エリアに向かって広がっている。このコンセプトを使用して、プレートセグメントの第１円弧と第２円弧との間に描かれる平行な円弧は、少なくとも一度、連続的な遷移ゾーンと交差するので、遷移ゾーンのその部分はリファイナープレートのリファイニングエリアにおける任意の半径位置でも見出される。比較的短いリファイニングゾーンの幾つかのバンドがこのように作り出され、リファイナープレートセグメントの外縁に対して一般に角度がつけられている。遷移の角度は、半径ラインと遷移ゾーンに接するラインとの間に形成される角度であり、約２０°〜８５°の角度である。連続的で一般に螺旋状である遷移ゾーンの間に複数のリファイニングゾーンによって、作り出された目視し得るバンドは、一定の幅を有するか、又は幅が（リファイナープレート上の環状の位置に対して）バンドの最外側部分からバンドの最内側部分へと変化する。このコンセプトに基づく多くのバリエーションが作り出され得るが、以下の図は本発明の例示である。

リファイナーディスク上に取り付けるリファイナープレートセグメント又はセクターのためのパターンが開発された。このパターンは、リファイナープレートセグメント又はセクターの外縁における外側半径、リファイナープレートセグメント又はセクターの内側円弧における内側半径を含み、そして外縁と内側円弧との間に複数のバンドで配置されたバーと溝とのパターンを含むリファイニングゾーンを含む。それぞれのバンドにおけるバーのパターンは密度を有し、それぞれのバンドにおけるバーの密度は、内側円弧に最も近いゾーンから外縁に最も近いゾーンへとより大きくなる。遷移ゾーンは、リファイナープレートセグメントを用いて取り付けられるリファイナープレートのリファイニングゾーンに延びる実質的に螺旋状形状を、リファイニングゾーンの外縁近傍から内側円弧近傍まで形成するラインで分布され、遷移ゾーンはセグメントを通過する半径ラインに対して２０°と８５°との間の角度で配置される。

本発明のある実施形態において、リファイナープレートセグメントはバーと溝とのパターンを有するリファイニングゾーン及びＸの形態の連続的な遷移ゾーンを含む。これらのダイヤモンド形状は、遷移ゾーンによって作り出されたＸ形状によって、リファイニングゾーン内に作り出される。さらに、それぞれのダイヤモンド形状内のバーと溝とのパターンにおけるバーの密度は、内側円弧により近いダイヤモンド形状から内側円弧からより遠いダイヤモンド形状へと半径方向に移行するとき、より大きく（より密に）なる。

さらなる実施形態は、バーと溝とのパターンを有するリファイニングゾーン及びリファイニングゾーン内の遷移ゾーンを含むリファイニングプレートセグメントを含む。リファイニングゾーンは螺旋状バンドを形成する遷移ゾーンを含み、バーの１つ以上が２つ以上の遷移ゾーンを横切って延びている。バーのパターンは、内側円弧から外縁に向かう方向に遷移ゾーンを交差するとき、より密になる。リファイナープレートセグメントは、第１側端及び第２側端を含み、第１側端はリファイナープレートセグメントの内側円弧に最も近く、第２側端はリファイナープレートセグメントの外側円弧に最も近く、そしてバーのパターンは第１側端から第２側端への方向に移行するとより密になる。

本発明は、回転ディスクリファイナーにおいて設置するための実質的に円環状のディスク（図示せず）に装着されるリファイナープレートを対象とし、このリファイナープレートは、隣接する複数のリファイナープレートセグメント１０を含み、それぞれのセグメント１０は半径方向にる中心軸２０、及び隆起したバー３０とバー３０の間に規定される溝４０とが交互になっているパターンを有する。バー３０及び溝４０は、それぞれのバー３０が半径方向内側の末端と半径方向外側の末端とによって規定される長さを有するように実質的に平行に延びている。

図1は、それぞれが実質的に一定の長さを有する実質的に平行なバー３０からなる区別し得るリファイニングゾーンバンド５０を有するリファイナープレートセグメント１０を示す。この実施形態において、1つのバンドに沿って接線方向及び半径方向に移行するとき、与えられたバンド、例えば５０ａ、５０ｂ及び５０ｃにおけるバー３０の密度はより大きくなり（バー３０はより近い間隔となり）、例えば（セグメント１０の内側円弧７０に最も近い）第２側端１３０から（出口エリアにおけるプレートの外縁９０に最も近い）第１側端１２０におけるセグメント１０の反対側へと行くとき、バンド５０ａのバー３０はより近い間隔となる。バー３０の密度は、バー３０の１つのバンド５０からバー３０の次のバンド５０へと（例えば、バンド５０ａから５０ｂへと、５０ｂから５０ｃへと）、プレートセグメント１０の外縁９０に向かって半径方向に移行するとき、より大きくなる。半径方向におけるバー３０のバンド５０間の、この間隔の変化は、リファイナープレートセグメント１０表面上の材料の連続的で、より制限されない流れをもたらし、リファイニングゾーン１１０上での材料のより均一な分布が提供される。

リファイナープレートセグメント１０は、非常に粗いバー３０及び溝４０によって特徴づけられるブレーカーバーゾーン１００をさらに含み、そこでは、実質的なリファイニング作用がなく、供給材料のサイズが減少し、（リファイナープレートセグメント１０の内側円弧７０から外縁９０に向けて）移行の半径成分(a radial component of movement)が与えられる。ブレーカーバーゾーン１００は、それぞれのリファイナープレートセグメントで存在するというわけではなく、本発明の範囲に影響を与えるものではない。リファイニングゾーン１１０は、ブレーカーバーゾーン１００から材料を受け取り、比較的粗いリファイニング作用を初期に行い、供給材料がプレートセグメント１０の外縁９０に向かって移行するとき、比較的細かく、近い間隔のバー３０と溝４０へと徐々に変化することによって、リファイニングゾーン１１０内で徐々により高度のリファイニングが供給される。

図１の実施形態は、ダム１４０によってセパレートされてもよい、明確に区別し得るバーパターンのバンド５０を有するリファイナープレートセグメント１０を示す。遷移の角度は、遷移ゾーン５５の端への接線と、内側円弧７０から外縁９０までプレートセグメント１０の中心を通って延び、外縁９０に対して垂直な中心軸２０とによって形成され、角度θで示される。これらの角度がつけられたバンド５０に沿って、バー３０は実質的に平行である。セグメント１０のそれぞれのバンド５０はセグメント１０の第１側端１２０で始まり、第２側端１３０に向かって湾曲又は斜めに近似した線で走り、内側円弧７０に向かう（内側に向かう）か、内側円弧７０から遠ざかる（外側に向かう）。図１に示される例示的な実施形態において、バンド５０は、左手側のセグメント１０の第１側端１２０で始まり、内側円弧７０に向かって右手側の第２側端１３０へと、内側に向かって移行する。

（内側円弧７０に最も近い）バンド５０の第１端６０（バンド５０ｂの端が、ここでは例として示されている）における遷移ゾーン５５から、（外縁９０に最も近い）バンド５０の第２端８０における遷移ゾーン５５へと移行するとき、バー３０の密度は、与えられたバンド５０内においてもより大きくなる（バー３０はより近い間隔となる）。バー３０の間隔は、バー３０毎、いくつかのバー３０毎に徐々に変化することができ、又はバンド５０全体に渡って１回、２回又はそれ以上に変化することさえできる。さらに、１つのバンド５０から次のバンド５０へと（例えば、バンド５０ａからバンド５０ｂへと）環状に外方向に（外縁９０に向かって）移行するとき、バー３０は環状に外方向のバンド５０（この例において５０ｂ）においてより近い間隔となる。

ある実施形態において、バー間隔が環状方向に（外縁９０に向かって１つのバンド５０から次のバンドへと、例えば、５０ａから５０ｂ、５０ｃへと）変化することに加えて、バー間隔がバンド５０を横方向（又は斜め方向）に変化することによる効果によって、半径方向に外方向に移行する極めて徐々に変化するバー間隔を作り出し、そこではバーパターンが外縁９０に向かって徐々により密度が高く（より細かく）なり、流れの制限(flow restriction)においてピークを引き起こす環状位置において大きな変化がない。

バンド５０は、この場合に、最外側遷移ゾーン５５における連続的な表面ダム１４０によってセパレートされ、一方、連続的なサブ表面ダム１５０は最内側遷移ゾーン５５において、バー３０の末端を連結するために使用される。表面ダム及びサブ表面ダム（１４０、１５０）の使用は、代替的な実施形態内で異なるようにすることもでき、ダムがないことを特徴とする遷移ゾーン５５も可能であり、適切な供給又は抑制効果(the right feeding or restrictive effect)を達成するための要求に応じてバー３０の末端は四角であっても、面取りされていても、連結されていても又はセパレートされてもよい。

遷移ゾーン５５は、螺旋状／同心状にリファイナープレートの表面に延びているので、供給材料に対して流れの制限においてピークを引き起こし得る環状同心の遷移エリアがない。さらに、バー３０の外側バンド５０に対して、図１に示すように、遷移ゾーン５５として連続的な表面ダム１４０を使用するとき、このような表面ダム１４０もプレート上で半径方向に均一に分布し、類似の環状位置上に多くの表面ダム１４０が見付けられることによって、供給材料の環状集中が起こらない。

この第１実施形態において、バー３０のバンド５０は実質的に一定の長さ「ｌ」（ローマ字のエル）であり、そして互いに平行であり、これらは連続的であり、それ故２つのプレートセグメント１０がサイドバイサイドで置かれたとき、バー３０のバンド５０は、第１及び第２端６０、８０において連結された、実質的に連続的な螺旋状バンド５０のセットを形成する。この特徴は好ましい実施形態で存在するが、他の実施形態では第１及び第２端６０、８０において直接ラインをつくらないバンド５０を含む。これらのパターンでも、内側円弧７０から外縁９０までのバー３０と溝４０との粗いパターンから比較的より細かいパターンへの効果的な徐々の遷移が提供されるが、本明細書に詳説されているように、プレートセグメント１０を用いて取り付けられたリファイナープレートの表面上で供給材料の不均一な半径蓄積が引き起こされる傾向がある明確な遷移ゾーン５５がない、

このコンセプトを使用して、第１側端１２０から第２側端１３０までの任意の半径位置においてもプレートセグメント１０を横切って描かれる平行な円弧は、少なくとも１回、実質的に連続な遷移ゾーン５５と交差する。前述のもう１つの方法では、遷移ゾーン５５の一部が、ここに示されるリファイナープレートセグメント１０を用いて取り付けられるリファイナープレートのリファイニングゾーン１１０において任意の半径位置でも見付けられる。その効果は、比較的に短いリファイニングゾーン１１０のいくつかのバンド５０を作り出すということであり、これは半径ライン及び遷移ゾーン５５の接線に対して一般に角度がつけられる。その遷移の角度θは約２０°から８５°まで、好ましくは３０°から８０°までである。実質的に連続であり、一般に螺旋状の遷移ゾーン５５の間のリファイニングゾーン１１０によってそれ故作り出される目視し得るバンド５０は、一定の長さ「ｌ」のバー３０を有するか、又は長さ「ｌ」は変化し得る。さらに、目視し得るバンド５０内のバーの幅ｗは一定であるか又は変化する。

理想的には、全ての実施形態のために本明細書に説明されている徐々に変化する幾何学形状（パターン）は、プレートセグメント１０のリファイニングゾーン（リファイニングゾーンはブレーカーバーゾーン１００を除くプレートセグメントのエリアである）の表面の少なくとも５０％（又は６０％、７５％）をカバーしている。本発明の範囲又は要旨内であるが、遷移ゾーン５５において、例えば１０％以下のいくらかの小さな不連続(discontinuity)もあり得る。特に、遷移ゾーンは、リファイニングゾーンの表面エリアの合計１０％未満となるバーと溝とのパターンにおいて、１つ以上の不連続を有する。この開示において、不連続とは、バーと溝とのパターンがリファイナープレートセグメント端に到達していないことにより、パターンが全体のリファイニングゾーンを完全にカバーするのではなく、実質的にカバーしていることである（「螺旋」はプレートの端と接触せず(not flush)、遷移ゾーンを与えられた半径においてストップさせ、わずかに異なる半径においてスタートさせることになる）。

図２は、実質的に平行であるが、バー２３０の長さ「ｌ」が変化するパターンを含む区別し得るバンド２５０を有する徐々に変化する幾何学形状を有するリファイナープレートセグメント２１０の第２の実施形態を示す。この実施形態において、実質的に平行なバー２３０のバンド２５０は、長さ「ｌ」が可変であり、内側円弧２７０に最も近いバー２３０の長さ「ｌ」と比較して、外縁２９０に向かってより短い長さ「ｌ」を有する。図２に示された実施形態の残りの特徴は、図１に説明されたものと同様である。内側円弧２７０でスタートし、外縁２９０に向かってバンド２５０に沿って移行して、バンド２５０を螺旋状にたどるとき、与えられたバンド２５０においてバー２３０の密度はより大きくなる（より間隔が近くなる）。内側円弧２７０から外縁２９０に向かって、１つのバンド２５０から次のバンド２５０へと移行するとき、バー２３０の密度も増大する。これらの方向におけるバンド２５０の間のバー２３０の密度のこの変化は、リファイナープレートセグメント２１０の表面上の材料の連続的でより制限されない流れをもたらす。

図３は、可逆である徐々に変化する幾何学形状を有するリファイナープレートセグメント３１０の実施形態を示す。この場合において、リファイナープレートセグメント３１０を用いて取り付けられたリファイナープレートの、回転の両方向において、同じ供給特性が望まれるので、遷移ゾーン３５５は「Ｖ形状」又は「逆Ｖ形状」を形成する。実質的に平行なバー３３０のバンド３５０は、螺旋状で連続的に延びておらず、プレートセグメント３１０の中心軸を横切るパターンの鏡像である。このパターンは、可逆的なバージョン(reversible version)においてではあるが、図１及び図２と同一のバー密度（バー３３０の間隔）の徐々の変化、及び遷移ゾーン３５５及びダム３４０の均一な分布を提供する。

図４も、徐々に変化する幾何学形状を有するもう１つの可逆的なリファイナープレートセグメント４１０の実施形態を示す。この場合において、「Ｖ形状」を形成する遷移ゾーン４５５を使用する代わりに、この実施形態の遷移ゾーン４５５は「Ｘ形状」を形成し、また実質的に連続な螺旋も形成し、両方向にそれ自身が交差する（第１側端４２５から第２側端４３５へと内側円弧４７０に向かって螺旋状になり、第２側端４３５から第１側端４２５へと内側円弧４７０に向かって螺旋状になる）。この場合も、バー４３０の密度は、内側円弧４７０から外縁４９０に向かって移行するとより大きくなる（間隔がより狭くなる）。この例示的な実施形態において、バー４３０は、交差する遷移ゾーン４５５によって作り出された各ダイヤモンド形状リファイニングエリア４５０において、実質的に等しい間隔であると共に、実質的に平行である。バー４３０の密度は、内側円弧４７０から外縁４９０に向かう、ダイヤモンド４５０からダイヤモンド４５０までのそれぞれの半径ステップで増大する。

図５は、例えば図１に示されるもののように、プレートセグメントにおいてバーと溝とのバンドの間の遷移ゾーン５４０の位置を示す。遷移ゾーン５４０に対して接するライン５２０は、半径ライン５１０と交差し、遷移の角度θを形成する。半径ライン５１０は、外縁５５０に垂直なラインによって形成され、回転軸を通過する。

図６は、平行な円弧６４０を示し、平行な円弧６４０の全てのポイントが、リファイナープレートの回転軸６５０から等距離であり、プレートセグメントの外縁６１０に平行（又は外縁６１０から一定の距離）である。リファイニングゾーンにおける任意の平行な円弧６４０上において、１つ以上の螺旋状の遷移ゾーンが平行な円弧と交差することになる。

図７は、図２と同様に、リファイナープレートセグメントのもう１つの実施形態７１０を示し、遷移ゾーン７５５が、図１又は２に示されるものより急峻な遷移の角度θを有する。図２のように、バー７３０のパターンは、リファイナープレートセグメント７１０又はセクターの外縁７９０に向かって遷移ゾーン７５５と交差するとき、より密になる。バー７３０のパターンも、外縁７９０に向かって外側に螺旋状に動くとき、リファイニング表面のそれぞれのバンド７５０内でより密になる。例えば図１及び２に示される、より小さく角度がつけられた遷移ゾーンとは対照的に、より急峻な遷移の角度θがある適用において有益であることもある。

図８は、リファイナープレートセグメント８１０のもう１つの実施形態を示し、それぞれの螺旋状のバンド８５０のバー８３０の末端が連結されている（いくつかのバー８３０が、遷移ゾーン８５５で終点を有したり、遷移ゾーン８５５と同じ位置になるのではなく、遷移ゾーン８５５を越えて延びている）。バー８３０と溝８４０とのパターン上に描かれる３つの螺旋状ライン８０２、８０３及び８０４は、遷移ゾーン８５５がどこに位置しているか、例えばリファイナープレートセグメント８１０の外縁８９０に向かって遷移ゾーン８５５と交差するとき、バー８３０のパターンがどこでより密になるかを示す。バー８３０と溝８４０とのパターンは、リファイナープレートセグメント８１０の第２側端８３３からリファイナープレートセグメント８１０の第１側端８３４へとバンド８５０内を移行すると、徐々により細かくなり（より密になり）、プレートセグメント８１０の外縁８９０に向かって半径方向に移行して、バンドからバンドへと（例えばバンド８５０ａから８５０ｂへと）行っても徐々により細かくなる（より密になる）。半径方向におけるバー８３０のバンド８５０間の間隔の変化は、リファイナープレートセグメント８１０の表面上の材料の連続的で、より制限されない流れをもたらし、リファイニング領域上の材料のより均一な分布を提供する。この実施形態において、バンド８５０間の遷移ゾーン８５５は、バンド８５０のそれぞれの間の連結８９５によって成り立っている。この実施形態の遷移ゾーン８５５は多くの異なるバリエーションを有し得、例えば、遷移ゾーン８５５の一部がダム及び／又は不連続部を含みつつ、バー８３０のいくつかを連結させることが可能である。

本発明は、本明細書に開示され、図面に示された特定の構成及び方法の工程に限定されるものでは決してなく、特許請求の範囲内で、当該技術分野で知られているあらゆる変更物又は等価物が含まれることを理解されたい。本明細書に開示された装置が、多くのリファイナープレートの適用等において、有用性を有することは、当業者が理解し得ることである。

Claims (21)

1. リファイナーディスク上に取り付けられるためのリファイナープレートセグメント又はセクターのためのパターンであって、
   外縁における外側半径及び内側円弧における内側半径；
   外縁と内側円弧との間に複数のバンドで配置されたバーと溝とのパターンを含むリファイニングゾーン；
   リファイナープレートセグメントを用いて取り付けられたリファイナープレートのリファイニングゾーンに延びる実質的に螺旋状形状を、リファイニングゾーンの外縁近傍から内側円弧近傍まで形成するラインで分布された遷移ゾーン；
   を含み、
   前記それぞれのバンドにおけるバーのパターンは密度を有し、それぞれのバンドにおけるバーの密度は、内側円弧に最も近いゾーンから外縁に最も近いゾーンへとより大きくなり、
   前記遷移ゾーンは、セグメントを通過する半径ラインに対して２０°と８５°との間の角度で配置されることを特徴とするリファイナープレートセグメント又はセクターのためのパターン。
2. 前記バーと溝とのパターンが、内側円弧に最も近いリファイニングゾーンの部分から外縁に最も近いリファイニングゾーンの部分へと移行すると、リファイニングゾーンバンド内でより密になる請求項１のリファイナープレートセグメント。
3. 前記遷移ゾーンが１つ以上の以下のもの、すなわち、全表面ダム、それぞれのゾーンからのバーの末端を連結するサブ表面ダム、連結されたバーの末端、部分的に連結されたバーの末端、又は遷移ゾーンの間の区別し得る分断、を含む、請求項１のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
4. 前記遷移ゾーンが１つ以上の以下のもの、すなわち、全表面ダム、それぞれのゾーンからのバーの末端を連結するサブ表面ダム、連結されたバーの末端、部分的に連結されたバーの末端、又は遷移ゾーンの間の区別し得る分断、を含む、請求項２のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
5. 前記遷移ゾーンが、セグメントを通過する半径ラインに対して３０°と８０°との間の角度で配置される、請求項２のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
6. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートセグメントを用いて取り付けられるリファイナープレートのリファイニングゾーンに延びる実質的に螺旋状形状を、外側半径近傍から内側円弧近傍まで形成するラインの組み合わせで、分布されている、請求項２のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
7. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも５０％に延びている実質的に螺旋状形状を形成する曲線で分布されている、請求項２のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
8. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも６０％に延びている実質的に螺旋状形状を形成する曲線で分布されている、請求項２のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
9. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも７５％に延びている実質的に螺旋状形状を形成する曲線で分布されている、請求項２のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
10. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも５０％に延びている実質的に螺旋状形状を形成する曲線で分布されている、請求項６のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
11. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも６０％に延びている実質的に螺旋状形状を形成する曲線で分布されている、請求項６のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
12. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも７５％に延びている実質的に螺旋状形状を形成する曲線で分布されている、請求項６のリファイナープレートセグメントのためのパターン。
13. 連続的な遷移ゾーンが、リファイニングゾーンの表面エリアの合計１０％未満となるバーと溝とのパターンにおいて、１つ又は多くの不連続を有する、請求項８のリファイナープレートのためのパターン。
14. 前記遷移ゾーンが、リファイナープレートのリファイニングゾーンの表面の少なくとも５０％上に半径方向に分布されている、請求項１のリファイナープレートセグメント。
15. 前記リファイニングゾーンが、リファイナープレートセグメントの中心軸に沿って鏡像であり、
    前記遷移ゾーンが、リファイニングゾーンの表面の実質的に全てに延び、
    該遷移ゾーンが、「Ｖ」、「Ｗ」、逆「Ｖ」、又は逆「Ｗ」状に実質的に形づくられている、請求項１のリファイナープレートセグメント。
16. リファイニングエリアが、ブレーカーバーセクションの外縁に最も近い末端からリファイニングゾーンの外縁へと延びるリファイナープレートセグメントのエリアを含む、請求項１のリファイナープレートセグメント。
17. バーと溝とのパターンを有するリファイニングゾーン及びＸの形態の遷移ゾーンを含むリファイナープレートセグメントであって、
    前記遷移ゾーンによって作り出されたＸ形状によって、リファイニングゾーン内にダイヤモンド形状が作り出され、
    前記それぞれのダイヤモンド形状内のバーと溝とのパターンにおけるバーの密度は、内側円弧により近いダイヤモンド形状から内側円弧からより遠いダイヤモンド形状へと半径方向に移行すると、より大きく、より密になることを特徴とするリファイナープレートセグメント。
18. バーと溝とのパターンを有するリファイニングゾーン及び該リファイニングゾーン内に遷移ゾーンを含むリファイナープレートセグメントであって、
    前記リファイニングゾーン及び遷移ゾーンは螺旋状バンドを形成し、
    前記バーの１つ以上が２つ以上の遷移ゾーンを横切って延びており、
    前記バーのパターンが、内側円弧から外縁に向かう方向に遷移ゾーンを交差するとき、より密になることを特徴とするリファイナープレートセグメント。
19. 前記遷移ゾーンがＶ形状又は逆Ｖ形状の形態である、請求項１のリファイナープレートセグメント。
20. 前記遷移ゾーンがＶ形状又は逆Ｖ形状の形態である、請求項２のリファイナープレートセグメント。
21. 第１側端及び第２側端を有し、
    前記第１側端がセグメントの内側円弧に最も近く、第２側端がセグメントの外側円弧に最も近く、
    前記バーのパターンが、第１側端から第２側端への方向に移行すると、より密になる、請求項１８のリファイナープレートセグメント。
    

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