JP2014224340A - リファイナー及びディスパーザーのための質量が低減されたプレート - Google Patents

Abstract

【課題】リファイナー及びディスパーザーのための鍛造されたプレートセグメントの大きな質量は、交換の際に取り扱いを困難にし、鍛造コスト、搬送コスト、取り付けコストを増大させている。
【解決手段】細砕セルロース材料のためのディスパーザーディスク又はリファイナーディスクに取り付けられるように構成された軽量プレートセグメント２００であって、この軽量プレートセグメント２００はディスパーザー歯又はリファイナーバーを有する前面；留め具アタッチメント構造を囲む隆起ポスト及び隆起プレート位置決めセクション２１０を有する背面；プレートセグメントのサイドエッジ；並びにサイドエッジの間に延びている半径方向外側エッジ及び半径方向内側エッジを含み、前記背面がサイドエッジに沿う隆起構造を欠いている。
【選択図】図２

Description

本開示は、種々の最終用途（end uses）のためのパルプ材料及び再生パルプ材料を生産するために、メカニカルパルプ化及び紙再生プロセスにおいて使用されるリファイナー及びディスパーザー（ディスパージャーとしても知られる）のためのプレート及びプレートセグメントに関する。

紙や他の紙ベース包装材料の製造に使用されるパルプ材料の生産において、一つの従来の方法はメカニカルリファイナーを用いることである。メカニカルリファイナーは、これに限定されるものではないが、細砕セルロース材料、例えば木材チップ等を処理し、パルプを生産するためのリファイナー、及び再生紙材料の処理において典型的に使用されるディスパーザーを含む。メカニカルリファイナーは一組の対向するディスク、例えば少なくとも１つが回転するフラットディスクの一対、円錐形状のディスクの一対、及び平行フラットディスクと円錐ディスクとのアセンブリを典型的に含む。供給材料が対向するディスク間のギャップを通って移動するとき、材料内のファイバーは分離されて、リファインニングされたパルプを生産し、インク及び他の夾雑物が紙から分散されて、再生パルプ材料を生産する。

木材チップ及び他の細砕セルロース材料からパルプを生産するメカニカルリファイナーは、リファイナーと典型的に呼ばれ、それらのプレートの前面上にバーと溝とを備えるプレートを有する。プレートは対向するディスク上に取り付けられる。バーと溝とを備えるプレート同士の間のギャップは、典型的には平面であり、対向するプレート上のバーの上部リッジの間に形成される。再生紙及び板紙材料を加工するために使用されるメカニカルリファイナーは、ディスパージャー又はディスパーザーと典型的に呼ばれ、プレート前面上に歯を備えるプレートを有する。ディスパーザーにおける対向するプレート間のギャップは、プレートの対向する前面上の噛合する歯列によって形成された蛇行形状を有する。

リファイニング作用又は分散作用は、供給材料、例えば木材チップ又は再生紙が、プレートの１つにおける開口を通ってディスク間のギャップに入るときに起こる。供給材料は遠心力によって推進され、ギャップを通ってプレートの前面同士の間を半径方向外側に移動する。前面上のリファイニング面又は分散面は、材料がギャップを通って移動し、プレート上のバー又は歯の交差によるパルス力（pulsating forces）を受けたときに、供給材料に対して作用する。

プレートはディスク上に取り付けられたプレートセグメントの環状アセンブリによって形成される。プレートは、プレートセグメント、例えばパイ形状セグメントの環状列であるのが一般的である。セグメントは、サイドバイサイドで取り付けられて、ディスク取り付け面上に取り付けられた円環プレートを形成する。プレートは、パルプリファイナーにおいてリファイニング面を形成するバーと溝とを備える前面を有するか、又はディスパーザーにおいて分散面を形成する歯列を備える前面を有する。リファイナー又はディスパーザーにおけるギャップは、対向するディスク上のプレートの前面の間に形成される。プレートの背面はディスク取り付け面に取り付けられる。ボルト及び他の留め具（fasteners）により、プレートがディスク取り付け面に保持される。

（高、中又は低コンシステンシーの供給材料を取り扱うことが可能である）従来のメカニカルリファイナー又は（再生材料系供給材料を取り扱うことが可能である）ディスパーザーのためのプレートセグメントは、リファイニング装置又は分散装置の重要構成要素である。供給材料がプレートセグメントの表面を横切って移動するとき、プレートセグメントの前の表面は摩耗する。プレートセグメントによって行われるリファイニング作用及び分散作用はプレートが摩耗すると、より効率的でなくなり、摩耗したプレートセグメントは交換されなければならない。一般に、プレートセグメントはリファイナー及びディスパーザーにおいて定期的に交換される。

リファイナー又はディスパーザーのためのプレートセグメントの典型的な環状列は、３個〜２４個の同一のサイズのプレートセグメントを含む。プレート交換のたびに、プレートセグメントの環状列のすべてのセグメントは除去されて検査され、取り付け面（ディスクの表面）は清浄化され、新しいセグメントが設置される。再使用され得るプレートセグメントは清浄化され、新しいセグメントが摩耗したセグメントの代わりに置換され、典型的には、すべてのプレートセグメントが交換されるが、いくつかのプレートセグメントが清浄化され、再使用されるときがある。清浄化されたセグメント及び新しいセグメントは、ディスク取り付け面上に１つずつ取り付けられる。それぞれのセグメントの取り付けは、セグメントの間に等しいスペースを維持するためにシミング処理（shimming process）を必要とする。取り付けは、適正なトルクを留め具に適用し、セグメントをディスク取り付け面に固定することを含む。

リファイナー及びディスパーザーは、リファイナーにおいて互いに対向して配置された２つの環状プレートを通常有する。ツインリファイナー又はツインディスパーザーにおいて、２つの対向するプレート対に配置された４つのプレートがある。リファイナー又はディスパーザーは、静止しているステーターに対面する１つのローター（ツインリファイナー又はツインディスパーザーにおいては両面とも使用できるローター（double-sided rotor）であることがある）を有する。あるいはリファイナー又はディスパーザーは対向の逆回転のローターを有する。特定のディスク構成にかかわらず、ディスクに取り付けられたプレートセグメントは定期的に交換される。プレートセグメントの交換は、セグメント上のリファイニング面又は分散面が、これらの表面を摩擦する供給材料の研磨性により摩耗するので必要とされる。摩耗したリファイニング面又は分散面は、リファイナー又はディスパーザーの効率を低下させる。

プレートセグメントは一般に剛性に優れ、構造的に強固でなければならない。プレートセグメントは、リファイナーのための多数のバー及び溝を含む前面やディスパーザーのための歯を含む前面を支持しなければならないが、これらの前面は、供給材料に遭遇したときに研磨性の供給材料の連続的なリファイニング作用又は分散作用を受けやすく、また、リファイナー又はディスパーザーにおける遠心力や、セグメントをディスク取り付け面に固定するボルトなどの留め具からのストレスを受けやすい。最小プレート厚は、従来、１．０〜１．５インチ（２５〜３８ミリメートル（ｍｍ））の範囲である。さらにプレートセグメントの背面はセグメントに構造的支持を提供し、ディスクの取り付け面に対して着座する当接部（abutments）を提供するために、隆起リブ、ボルト孔を囲むポスト及び他の隆起構造のネットワークを従来から有する。

プレートセグメントの厚さ要件及び隆起構造のネットワークは、セグメントの質量に実質的に寄与する。セグメントは鋳造用金属を鋳造することによって形成される。鋳造されたプレートセグメントは大きな質量を有する（すなわち重量が重い）傾向にあり、これが、交換が必要なとき、鋳造されたプレートセグメントを取り扱うことを困難にしている。プレートセグメントの大きな質量は、大量の金属のためのコストによる鋳造コスト、搬送コスト、及びセグメントを取り扱ってディスクに取り付けるためのコストを増大させる。構造的に強固で剛性を有するセグメントのために必要とされる取り付け要件及び構造的要件を満たしつつ、より少ない量の金属を使用するプレートセグメントを生産ことが望ましい。

メカニカルリファイナープレートセグメント及びディスパーザープレートセグメントのために有用な、低減した質量を有する（すなわち重量がより軽い）プレートセグメントが発明された。質量の低減は、従来のプレートセグメントの背面（非摩砕及び非リファイニング面）上の隆起リブ及び他の隆起構造のネットワークを最小化することによって達成される。新規な軽量プレートセグメントは、セグメントが壊れるリスクを不当に増加させずにセグメントの前面上の摩砕及びリファイニング面を支持するに十分な強度を有する。

新規なプレートセグメントはセグメントのエッジに沿う従来のリブ、（支持材料とも呼ばれる）外径（OD）リブ、及び多くの（しかし全てではない）従来の補強リブ又は支持材料を欠いている。隆起リブ及び他の構造のネットワークを最小化することは、従来のプレートセグメントと比較して２０〜４０パーセントだけプレートセグメントの重量を低減させる。本明細書に開示された発明を実施することにより、プレートセグメントの背面上のリブ及び他の隆起構造のネットワークが、プレートセグメントの構造的一体性及び剛性に悪影響を与えることなく構築される。

細砕セルロース材料のためのディス―パーザー又はリファイナーのディスク上に取り付けられるために構成された新規なプレートセグメントが発明され、このプレートセグメントは、
ディスパーザー歯又はリファイニングバーを含む前面；
留め具アタッチメント構造を囲む隆起ポスト及び隆起プレート位置決めセクション、並びにサイドエッジを含む背面を含み、
サイドエッジの間に、半径方向外側エッジ及び半径方向内側エッジが延びており、
前記背面はサイドエッジに沿う隆起構造を欠くものである。

図１は、リファイナー又はディスパーザーのために適する従来のプレートセグメントの背面の斜視図であり、背面は、隆起リブ及び他の隆起構造のネットワークを含む。

図２は、リファイナー又はディスパーザーのために適する新規なプレートセグメントの背面の斜視図であり、背面は図１に示される隆起リブを欠き、隆起ボルト孔ポスト、及びこのポストと位置合わせされたプレート位置決めリブを有する。

図３は、セグメントの内側エッジに沿うリングセクションを含む別の新規なプレートセグメントの斜視図である。

図４は、ラインＡ−Ａによって規定された内側エッジセクションから分離されたリングセクションを備える新規なプレートセグメントの断面側面図である。

図５は、リングセクション及び内側エッジセクションの第１実施形態の断面側面図である。

図６は、リングセクション及び内側エッジセクションの第２実施形態の断面側面図であり、内側エッジの溝空間はリングセクションの溝空間に対面している。

図７は、リングセクション及び内側エッジセクションの第３実施形態の断面側面図であり、リングセクション及び内側エッジセクションは当接する斜めの表面を有する。

図８は、リングセクション及び内側エッジセクションの第４実施形態の断面側面図であり、リングセクション及び内側エッジセクションは当接する斜めの表面を有する。

図９は、ラインサークルＢによって規定された内側エッジセクションを備える新規なプレートセグメントの別の実施形態の断面側面図である。

図１０は、ディスク取り付け面に当接する、図９に示される内側エッジセクションの断面側面図である。

図１１は、セグメントの内部エッジに沿うリングセクションを含む新規なプレートセグメントの別の実施形態の斜視図である。

図１２は、ディスク取り付け面にそれぞれ取り付けられた対向するプレートセグメントの側面図である。

図１３は、プレートセグメントの形成方法のフローチャートである。

プレートセグメントへの構造的なダメージなしに、リファイニング作用又は分散作用を提供するために要求される強度を維持しつつ、質量（重量）がプレートの背面（すなわちディスクの表面に隣接したサイド）から除去されたリファイナー又はディスパーザープレートセグメントを提供することが望ましい。

図１は、従来のプレートセグメント１００のための背面を示す。リブ１１０及び他の隆起エリアのネットワークが背面上に形成されている。ネットワークは、ボルト孔１２０を囲む隆起ポスト１１８、プレートセグメントの半径方向外側エッジに沿うエッジリブ１４０、内部リブ及び隆起構造１３５、及びセグメントの半径方向内側エッジにおけるリングのリングセグメント１３０を含む。リブ１１０のネットワークは、従来のプレートセグメントに構造的支持及び剛性を提供し、セグメントが破壊されるリスクを減少させ、ディスクの取り付け面に対して当接する支持表面を提供することを意図している。

リブ１１０のネットワークによって提供される意図された機能は、そのようなネットワークがプレートセグメント上で必要とされていたという従来の知見を支持する。本明細書に開示された軽量プレートセグメントの発明者等は従来の知見を覆し、リブ及び他の隆起エリアの従来のネットワークを、それぞれのボルト孔のための支持ポストと、それぞれのポストに結合した支持長片（supporting strip） との低減された配置によって置換し得ることを具現化した。

低減された質量を有する新規なプレートセグメントの背面は、隆起ポスト及び隆起プレート位置決めセクションを含む。それぞれの隆起ポストはボルト孔の１つを囲み、ディスク取り付け面に対して着座される取り付け面を有する。隆起プレート位置決めセクションもディスク取り付け面に対して着座する取り付け面である。ポスト及びプレート位置決めセクションは、ディスク取り付け面上にプレートセグメントを支持するための十分な取り付け面を提供する。それらはプレートセグメントに構造的支持も提供する。

ポスト及びプレート位置決めセクションは、プレートセグメントに対してプレートセグメントの位置を固定する。ポスト及びプレート位置決めセクションは、ディスク取り付け面に当接するプレートセグメント上のわずかな面を有する。プレートセグメント上の内側リングセグメント（円弧エッジ）もディスク取り付け面に当接し、プレートセグメントをディスクに固定する。ポスト、プレート位置決めセクション、及び内側リングセグメントはプレートセグメントを支持する。背面上の他の隆起構造はプレートセグメントを支持するために必要とされない。

軽量のリファイナー又はディスパーザープレートセグメントが発明され、このプレートセグメントは、半径方向内側エッジ及び半径方向外側エッジ；
リファイニング機能又は分散機能を備える前面、ボルト孔を提供するポスト及び隆起プレート位置決めセクションを含む背面を含み、
前記ポスト及びプレート位置決めセクションは、ディスク取り付け面に対して接するように構成された表面を含むものである。

この軽量プレートセグメントの一つの実施形態は、セグメントの裏側から、すべてのサイド及び外径（OD）支持材料、リブ、又は長片若しくは中実の金属材料の塊である支持材料のような材料を除去し、プレート位置決めセクションを支持するもの以外の、すべてではないがほとんどの補強リブ又は支持材料を除去する。この実施形態はプレートセグメント全体の重量の低減を可能にする。軽量プレートセグメントは製造コストがより低く、搬送がより簡単でよりコストが低く、取り扱いがより簡単であり（プレートを移動し設置するために必要とされるマンパワーがより少なく）、設置がより迅速であり、製造を前提としても顧客を前提としても、その両方において取り扱いがより安全である。この軽量セグメントは、交換がより迅速で、より安全で、より容易であり、それによりそれらの交換に関するコストを低減させるので、プレートセグメントの交換頻度に柔軟性を提供することによって、顧客がそれらの運転プロセス及びメンテナンスプロセスをさらに最適化することを可能にする。

本発明の実施形態において、プレートセグメントの境界（border）又はエッジは、供給流に対面する境界又はエッジ（例えば内縁又は内径）を除いて除去される。つまり、４つのプレートセグメント境界又はエッジのうち３つが除去される。これらのプレートセグメント境界又はエッジ（４つの境界又はエッジのうち３つ）の除去は、プレートセグメントの重量のさらなる低減をもたらす。

プレートセグメントの内縁又は内径における境界は、リング（内側リング又は対面リングと呼ばれる）がプレートセグメントの内径において形成されるように残留する。内縁の境界はシールを支持するために重要である。この内側リングは一体（ワンピース）で形成され、ディスク上にプレートセグメントを位置決めすることに役立つ。内側リングは、プレートセグメントの半径方向内側エッジにおける単一の中実のリングセクションである。内側リングは、ディスク取り付け面にプレートセグメントを適合性良く設置することを可能にし、それによりスムーズで連続した一連のプレートセグメントで完全なプレートを形成する。

シールは、内側リングとディスクとの間の、例えば約０．５〜２．５ｍｍの溝付き空間に存在してもよい。シールは適切な材料、例えば軟質で可撓性のシール材料、又は金属と金属とをシールする硬質の材料（hard metal to metal seal material）により形成される。

軽量プレートセグメントは取り扱いがより容易で、より安全であり、製造がより低コストである傾向があり、ディスクにより小さい力を適用する。従来のプレートセグメントを軽量プレートセグメントと交換することは迅速に達成される。それらは軽量であるので、工場の作業員及び軽量プレートセグメントの製造に関係する作業員への身体的傷害のリスクがより少ない。軽量プレートセグメントは、従来のより重いプレートセグメントと比較して、ディスクに迅速に移動され、取り付けられる。

軽量プレートセグメントは迅速に、容易に交換されるので、プレート交換中の時間は、リファイナー又はディスパーザーの全体の停止時間（downtime）を実質的に増大させることなく短縮される。軽量プレートセグメントは、装置のための運転時間を減少させることなく、より頻繁に交換することができるので、装置の運転期間に亘ってプレートセグメントの表面状態は従来の中実の裏面の重いプレートセグメントより優れている（より摩耗しない）。このように、リファイナー又はディスパーザーにおいてこの新規の軽量プレートセグメントを使用することにより、より優れたリファイニング作用（例えば繊維摩擦）又は分散作用（例えば夾雑物の破壊及びさらなる除去）が維持され、これにより改善された最終製品が得られることになる。

図２は、本発明の一つの実施形態に従うプレートセグメントのための軽量プレートセグメント２００の背面を示す（参照番号は図１と同様の部材に対して同様に付されている）。有意の量の質量（重量）が、構造的な一体性を失わずに従来のプレートセグメントから除去されて、軽量プレートセグメント２００が提供されることが見出された。

軽量プレートセグメント２００の背面は実質的に平坦な面２０５であり、従来のプレートセグメントの最小厚の厚さと同様な厚さT１、T２を有する。平坦な面２０５は全くの平面であるか又は半径方向に沿う僅かな湾曲を有する。軽量プレートセグメント２００の厚さＴ１、Ｔ２は、平坦な面２０５に渡って実質的に一定であるか、又は厚さＴ１、Ｔ２は半径方向外側の方向に徐々に薄い。例えばＴ１は、Ｔ２より１．２〜２．５倍厚いことがある。厚さＴ１、Ｔ２は背面の平坦な面２０５から前面まで、特に前面上のバー同士の間の溝の底部までで測定されるか、又は前面上の歯の底部における取り付け面までで測定される。厚さＴ１、Ｔ２は１．０〜１．５インチ（２５〜３８ミリメートル（ｍｍ））の範囲である。

軽量プレートセグメント２００の背面は、例えば図１に示されるような、リブ１１０及び他の隆起面の広範な従来のネットワークを欠いている。特にセグメント２００は隆起エッジリブ１４０を欠いている。内部リブ２７０は、ボルト孔２２０を囲むポスト２６０から延びているリブに限定される。ディスク取り付け面の取り付け面に当接する背面上の面（図５参照）は、ポスト２６０の上部面、及びポスト２６０の半径方向外側であるプレート位置決めセクションの上部面及びサイド面に限定される。背面の他の面、例えば実質的に平坦な面２０５は、背面に対向するディスクの表面に接触しない。内側リングセクションが、セグメントの半径方向内側エッジに沿って含まれることがある（図３〜１２参照）。内側リングセクションもディスク取り付け面２０５の表面に当接する。

プレート位置決めセクション２１０、及びボルト孔２２０のそれぞれを囲むポスト２６０は、軽量プレートセグメント２００の背面上の主要な隆起セクションである。プレート位置決めセクション２１０及びポスト２６０は、ディスク取り付け面に取り付けられるときにディスク取り付け面に当接してプレートセグメントを支持する接触面２１２、２１５も含む。もしディスク取り付け面が平坦な接触面を有するならば、ポスト２６０上の接触面２１２及びプレート位置決めセクション２１０上の接触面の２１５は実質的に平坦であり、共通の平面にある。あるいは、もしディスク取り付け面が円錐ならば、接触面２１２、２１５は円錐面に適合する。接触面２１２、２１５は、軽量プレートセグメント２００をディスク取り付け面に対して位置合わせするためにボルト留め具と協働し、ボルト留め具と接触面２１２、２１５とは軽量プレートセグメント２００に力を適用する。

プレート位置決めセクション２１０は、ディスク取り付け面上でリム又はポスト２６０と隣り合う、接触面２８０を備える外側側壁も有する。側壁接触面２８０は、ディスク取り付け面上でプレートセグメントの半径位置を合わせ、プレートセグメント２００に半径方向の力を適用する。側壁接触面２８０は従来のプレートセグメントの「バットパッド（butt pads）」を置換する。

プレート位置決めセクション２１０は、プレートセグメント２００の半径方向外側エッジにあるか、又は外側エッジとポスト２６０との間の背面上にある。それぞれのプレート位置決めセクション２１０はポスト２６０と半径方向で位置合わせされ、それによってプレートセグメント２００が取り付けられるディスクの軸からの半径ラインが、ポスト２６０とプレート位置決めセクション２１０との両方を通過するようになる。リブ、例えば平行リブ２７０はポスト２６０からプレート位置決めセクション２１０まで延びている。リブ２７０は、ポスト２６０又はプレート位置決めセクション２１０の高さより低い高さを有する。リブ２７０はポスト２６０からプレート位置決めセクション２１０まで延びる一対のリブ２７０でもある。リブ２７０はプレート位置決めセクション２１０及びポスト２６０のための構造的支持を提供する。リブ２７０は、ディスクの軸からの半径ラインに沿って延びるか、又はリブ２７０の平行対である。

いくつかの実施形態において、リブ２７０は外縁のプレート位置決めセクション２１０（中実の材料セクション）と同一の高さを有し、ポスト２６０において終結し、そこではプレート位置決めセクション２１０末端の高さがポスト２６０の高さとポスト２６０の半分の高さとの間の範囲である。

プレート位置決めセクション２１０上の接触面２１５の幅Ｗは、ポスト２６０の直径の実質的に例えば２０パーセント以内であり得る。例えば、接触面２１５の幅Ｗ及びポスト２６０の直径は３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である。プレート位置決めセクション２１０及びポスト２６０の高さも、実質的に例えば２０％以内、すなわち、同じ高さ又は２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲である。

図３は、軽量プレートセグメント３００の第２の実施形態の背面を示す（参照番号は図２と同様な部材に対しては同様である）。内側リング３３０は軽量プレートセグメント３００の半径方向内側エッジに当接する。内側リング３３０は軽量プレートセグメント３００の内側エッジに当接する表面を形成するためにディスク取り付け面に固定された環状リングである。別の実施形態において、内側リング３３０はディスク取り付け面から分離している。内側リング３３０は、ディスク取り付け面と軽量プレートセグメント３００との間にダム又はシールを形成し、遊離した供給材料（loose feed material）及び破片が軽量プレートセグメント３００の背面とディスク取り付け面との間の領域に入ることを防止する。

内側リング３３０は、プレートセグメントに質量を付加することを避けるために軽量プレートセグメント３００から分離した構成要素であり得る。内側リング３３０は、リファイナー又はディスパーザーの中心キャップ（図示せず）の周りにフィットする一体（ワンピース）の環状リングである。内側リング３３０は、約１インチ（２５ｍｍ）の幅ＷＥ、及び軽量プレートセグメント３００の最内側エッジ３８５における軽量プレートセグメント３００の厚さと実質的に同一の高さを有する。シール３９０は、軽量プレートセグメント３００の最内側エッジ３８５と内側リング３３０の最外側エッジ３５０との間に配置される。シール３９０は適切な材料（リファイナー又はディスパーザーにおける温度、化学薬品等の運転環境に耐えることが可能な材料）で作製される。

軽量プレートセグメント３００製造中、例えば鋳造中において、軽量プレートセグメント３００のサイド上における許容誤差（tolerances）がより厳密であることにより、ステーターディスク又はローターディスクに取り付けられたとき、隣接する軽量プレートセグメント３００の間の隙間が低減され、それによってサイドエッジに沿う隆起ボーダー（例えば図１に示されるエッジリブ１４０）の必要性がなくなる。軽量プレートセグメント３００は、より厳密な許容誤差を達成するために鋳造されるか又は機械加工される。より厳密な製造許容誤差と共に内側リング３３０を使用することにより、プレートセグメントがサイドバイサイドで配置されて完全なプレートを形成したときに、材料が軽量プレートセグメント３００の間の隙間より軽量プレートセグメント３００の後ろに流れることがほとんど又は全くなくなる。

内側リング３３０は、供給材料がプレートセグメントとディスクの取り付け面との間の領域に入ることを防止する。プレートセグメントとディスクの取り付け面との間に進入する供給材料は、プレートセグメントのバランスに問題を引き起こす。もし軽量プレートセグメント３００がバランスを崩せば、リファイナー機又はディスパーザー機は振動し始め、軽量プレートセグメント３００の清浄化及び交換のために停止することが必要になる（同じことは、図１に示されるような従来のプレートセグメント１００に対してもあてはまる）。

内側リング３３０は、軽量プレートセグメント３００の最も厚い部分の厚さであり、ディスクの表面から除去されるか、又は軽量プレートセグメント３００の容易な除去を可能にするディスク上の位置に残留する。内側リングは、リファイナー又はディスパーザーの中心キャップの部分でもあることがある。内側リング３３０は、機能的特徴として中心キャップに一体化されることもあり、その結果、内側リングは分離した部分でない。

この内側リング３３０は軽量プレートセグメント３００と直接接触する必要はない。その主要な目的は、繊維材料が軽量プレートセグメント３００の裏側に達することを防止することである。軽量プレートセグメント３００は、それらの間で十分に厳密な許容誤差を達成するために鋳造されるか又は機械加工されているので、繊維は軽量プレートセグメント３００の後ろに進入しない。軽量プレートセグメント３００の外径エッジは、遠心力により、そのエリアは望ましくない材料がない状態に保たれるであろうという考えで開放されている。内側リング３３０の材料は、リファイナー機及びディスパーザー機のプレートセグメントが遭遇する研磨性の環境での使用に適した材料である。

図４は、軽量プレートセグメント４００及び内側リング４３０の側面の断面図である。前面はディスパーザープレート上にあるような歯４０２を有する。歯４０２はリファイニングプレート上のバーを表現したものでもある。軽量プレートセグメント４００の低減された質量は、背面４０４上の極小の隆起構造から明らかである。その構造はボルト孔２２０を囲むポスト２６０及びプレート位置決めセクション２１０を含む。リブ２７０は、プレート位置決めセクション２１０のために構造的支持を提供しつつ、それらの質量を低減するためにテーパー状である。背面４０４は接触面２１５及び２１０を介してディスクの取り付け面に当接するだけである。背面４０４上の他の面はディスクの取り付け面に接触していない。

位置決めセクション２１０上の接触面２１５、及びポスト２６０上の接触面２１２は実質的に同一の接触平面４０６にある。軽量プレートセグメント４００の半径方向最内側エッジ４８５も接触平面４０６において接触エッジを有する。同様に内側リング４３０は接触平面４０６において接触面を有する。接触平面４０６はディスクの取り付け面に適合する。もし取り付け面が平面でなく、例えば円錐ならば、接触面２１５及び２１２、並びに最内側エッジ４８５及び内側リング４３０は取り付け面に位置合わせされ、平面には位置合わせされない。

軽量プレートセグメント４００は、内側リング４３０の最外側エッジ４５０に対面、対向する最内側エッジ４８５を有する。対向するエッジは１つ又はそれ以上の単純構造に設計されたり、対向するエッジ間のシールを支持するために設計されたり、プレートセグメントをディスク取り付け面上に位置合わせするために設計されたりする表面を有する。

図５は、（図４に示される）軽量プレートセグメント４００の半径内側エッジ領域（Ａ−Ａ）及び内側リング４３０のための代替案を断面で示す。軽量プレートセグメント４００及び内側リング４３０の対向するエッジ面４８１、４５１は、リファイナー又はディスパーザーの軸の方向に直線（リニア）であり、軸に垂直方向に円弧形状である。対向するエッジ面４８１、４５１は単純な形状を有する。対向するエッジ面４８１、４５１の間の空間は十分に狭く、供給材料は空間４９５を通過できないか、あるいは十分に広く、シールが空間４９５にフィットすることが可能である。例えば、空間４９５は０．５〜２．５ｍｍの範囲にあり、この値は、供給材料が軽量プレートセグメント４００の背面とディスク取り付け面との間の領域に入ることを防ぐために十分に狭い。空間４９５は、空間４９５における多数のポイントにおいて、軽量プレートセグメント４００と内側リング４３０との間の金属と金属との接触によって完全に破られる（breached）ことがある。

図６は、代替的な軽量プレートセグメント４００Ａ（図４に示される半径内側領域（Ａ−Ａ）に対応する）及び内側リング４３０を断面で示す。プレートセグメント４００Ａにおいて、溝付き空間４９６が軽量プレートセグメント４００Ａ及び内側リング４３０の対向するエッジ面４８２、４５２上に形成されている。溝付き空間４９６はそれぞれのエッジ面４８２、４５２上の隆起コーナーの間にある。対向するエッジ面４８２、４５２の間に形成された溝付き空間４９６は可撓性シール４９４（例えば可撓性Ｏリング若しくはガスケット、又は他の適切な挿入物）を受け入れる。シール４９４は溝付き空間４９６を満たし、供給材料が軽量プレートセグメント４００の背面とディスク取り付け面との間の領域に入ることを防止する。

図７は、追加の代替的な軽量プレートセグメント４００Ｂ（図４におけるプレートの半径内側領域（Ａ−Ａ）に対応する）及び内側リング４３０を断面で示す。軽量プレートセグメント４００Ｂの内側エッジ面４８３は、リファイナーディスクの軸に対して傾斜しており、例えば斜めになっている。傾斜した内側エッジ面４８３は、内側リング４３０の傾斜したエッジ面４５３に対面している。内側エッジ面４８３と傾斜したエッジ面４５３とは平行であり、その間の傾斜した空間４９７も傾いている。傾斜した空間４９７は、内側リング４３０の最外側エッジの直線下部面４５４と共に使用されるとき、０．５〜２．５ｍｍの間の空間、すなわち十分に狭い空間を有し、材料がリファイナープレートセグメントのリファイニング／分散面から入り、軽量プレートセグメント４００Ｂの裏側とディスク取り付け面との間の領域に滞留するようになることを防止する。

内側リング４３０は、傾斜しておらず、例えばディスクの軸に平行である下部面４５４を含むこともある。下部面４５４と傾斜したエッジ面４５３との間のコーナーは、軽量プレートセグメント４００Ｂの傾斜した内側エッジ面４８３に当接部を提供する。当接部は、破片及び供給材料が傾斜した空間４９７を通過することを防止するのに役立つ。

図７において、内側リング４３０は軽量プレートセグメント４００Ｂの厚さＴ３より大きい高さＨ１を有する。内側リング４３０の下部面４５４は、プレートセグメントの背面とディスク取り付け面４９２との間の領域４９３を通って延びている。

図８は、また別の可能性のある代替の軽量プレートセグメント４００Ｃ（図４における半径内側エッジ領域（Ａ−Ａ）に対応する）及び内側リング４３０を断面で示し、内側リング４３０の内側リップ４９８は軽量プレートセグメント４００Ｃの内側エッジ領域を支持する。軽量プレートセグメント４００Ｃは傾斜した内側リングエッジ面４８３を含み、内側リング４３０の傾斜したエッジ面４５３に対面している。内側リング４３０の高さＨ２は、軽量プレートセグメント４００Ｃの厚さＴ４より大きい。

内側リップ４９８は、軽量プレートセグメント４００Ｃの内側部分の下で半径方向外側に延びている。内側リップ４９８、及び内側リップ４９８と傾斜した空間４９７との間のコーナーは、供給材料及び破片が、軽量プレートセグメント４００Ｃとディスク取り付け面４９２との間の領域４９３に入ることを防止する。シール（図示せず）が領域４９３において、内側リップ４９８と軽量プレートセグメント４００Ｃとの間に配置されることがある。

図９は軽量プレートセグメント５００の断面図であり、図１０は図９に示されるセクションＢの拡大した断面図である。軽量プレートセグメント５００の最内側エッジ５８５は環状ディスク５８７のディスク取り付け面５８６に隣接するように構成される。ポスト２６０上の接触面２１２、及びプレート位置決めセクション２１０上の接触面２１５はディスク取り付け面５８６に当接している。背面リングセクション５８８は取り付け面５８６に対面している。背面リングセクション５８８における溝付きセクター５１０は、シール５２０、例えば変形可能な環状シールを受け入れるが、このシールはディスク取り付け面５８６に固定されるか、又は軽量プレートセグメント５００及びディスク取り付け面５８６の両方から分離している。シール５２０は、円形、楕円形、長方形、三角形、八角形、又はこれらの組み合わせである断面形状、あるいは溝付きセクター５１０に受け入れられるために適したあらゆる適切な形状を有する。

溝付きセクター５１０は軽量プレートセグメント５００の最内側エッジ５８５の近くで半径方向外側に位置されている。背面リングセクション５８８とディスク取り付け面５８６との間のシール５２０は、供給材料及び破片が軽量プレートセグメント５００とディスク取り付け面５８６との間の領域に入ることを防止する。

図１１は、隆起構造を大幅に欠いた背面４０４を有する別の軽量プレートセグメント４００を示す。ボルト孔４２０のためのポスト４６０、プレート位置決めセクション４１０、及びリブ４７０は、図２、図３及び図９に示される隆起構造と同様である。隆起構造は、ディスク取り付け面に装着されていない間（特に製造プロセス中）に、軽量プレートセグメント４００を移動するための装置による持ち手（grasping）を提供するフィンガー４１１及びバー４１２も含む。フィンガー４１１、バー４１２、ポスト４６０、及びプレート位置決めセクション４１０を備えていても、背面４０４は、隆起面や、広範な隆起面に関連した質量によって大幅に邪魔されないままである。いくつかの実施形態において、フィンガー４１１及びバー４１２は存在しないことがある。

最内側エッジ４１４は、図１０に示される最内側エッジ５８５と類似している。最内側エッジ４１４はディスク取り付け面に対向するように構成されている背面４０４を有する。溝付きセクター４１６は図１０における溝付きセクター５１０と類似しており、取り付け面のシール（図示せず）上に着座するように構成されている。

図１２は、ディスク７１４、７１６の取り付け面上にそれぞれ取り付けられた一対の軽量プレートセグメント７１０、７１２の側面図である。軽量プレートセグメント７１０、７１２は、サイドバイサイドで配置されて、ディスク７１４、７１６の取り付け面上に一列の環状列を形成する。プレートセグメント７１０、７１２はディスク７１４の取り付け面上に取り付けられ、環状列における隣接するプレートセグメント上に取り付けられない。ディスク７１４、７１６は（図１２において示されるように）ディスパーザーのローターディスク及びステーターディスクであり、軽量プレートセグメント７１０、７１２は再生紙及び他の材料からインク及び他の夾雑物を分散するための歯を有する。プレートセグメントは、バー及び溝を交互に有し、リファイナー（図示せず）用のディスクに取り付けられる。

留め具、例えばボルト７１８は、ディスク７１４、７１６から軽量プレートセグメント７１０、７１２の背面上のポスト７２０のボルト孔の中へ延びている。ボルト７１８は軽量プレートセグメント７１０、７１２をディスク７１４、７１６に固定する。ポスト７２０上の接触面７２２、及びプレート位置決めセクション７２６上の接触面７２４は、ディスク７１４、７１６のディスク取り付け面７２８に当接している。ボルト留め具、及び接触面７２２と取り付け面７２８との間の接合部は、軽量プレートセグメント７１０、７１２をディスク７１４、７１６に固定する。

ディスク取り付け面７２８上の出っ張り（ledge）７３０は、プレート位置決めセクション７２６のそれぞれの側壁接触面７３２に当接している。出っ張り７３０は軽量プレートセグメント７１０、７１２の半径方向の移動に抵抗し、軽量プレートセグメント７１０、７１２をディスク７１４、７１６上に位置合わせする。ディスク取り付け面の環状シール７３４は、軽量プレートセグメント７１０、７１２の内側エッジ領域の空間７３６に着座している。シール７３４は、（矢印７３８によって表される）供給材料が、軽量プレートセグメント７１０、７１２の後ろで、軽量プレートセグメント７１０、７１２とディスク７１４、７１６との間の領域に入ることを防止する。供給材料７３８は、半径方向外側に、軽量プレートセグメント７１０、７１２の対面する前面の間を移動する。

図１３は、プレートセグメントを製造するための例示的な鋳造プロセスを示すフローチャートである。フローチャートに示された、実線によって連結されたステップは、鋳造プロセスの好ましいステップを示す。点線によって連結されたステップは、鋳造プロセスの任意のステップを示す。

プレートセグメントは金属を鋳造することによって形成される。従来の製造プロセスは、溶融した金属を、目的とする特定のプレートセグメントのための所望のデザインを有する鋳型に注入することを含む。成型されたプレートセグメントが冷却されると、プレートセグメントは鋳型から除去されて、清浄化及び鋳型バリの除去（gate removal）ために送られ、その後に、ボルト孔の作製を含む研磨及び簡易検査が続き、さらにプレートセグメントの第２研磨ステップ、ロボット研磨が続いた後、熱処理及び精密研磨が行われる。

本明細書に開示された軽量プレートセグメントのために、従来の製造プロセスを修正することが可能である。修正された製造プロセスは、より軽量なプレートセグメントを提供し、これにより、新規の軽量プレートセグメントの強度に悪影響を与えることなく、製造ステップ及び製造コストを有意に低減することができる。

軽量プレートセグメントの製造は、熔融金属調製ステップ９０１及び熔融金属の鋳型への注入ステップ９１０によるプレートセグメントの鋳造から始まる。使用される鋳型は、隆起面、例えばリブの従来のネットワーク、特に、セグメントのエッジ及びサイドの周りのリブを大幅に欠いた新規の背面の面デザインを有する。鋳型は隆起面、例えばポスト、位置決めセクション及び質量支持リブを形成するための特徴を含む。鋳型が熔融金属で満たされると、成型されたプレートセグメントは冷却ステップ９１２で安全な取り扱いのために十分な温度に冷却される。

冷却された軽量プレートセグメントは鋳型から除去される。成型されたプレートはステップ９１４で清浄化され、鋳型バリは研磨によって除去される。簡易検査及びボルト孔作製も成型された軽量プレートセグメントについて行われる。この時点で軽量プレートセグメントは、ステップ９１８により顧客９５０への出荷の準備が整うが、任意に、軽量プレートセグメントに対して、出荷ステップ９１８の前に、ロボット研磨ステップ９２０、場合により精密研磨ステップ９２２、熱処理ステップ９２４の製造ステップを行うことがある。任意の熱処理の製造プロセスステップが省略されても、軽量プレートセグメントを形成するために使用される金属材料が軽量プレートセグメントを生産するのに十分な強度を有しておれば、熱処理ステップは不要である。

軽量プレートセグメントのより低い製造コストにより、リファイナー又はディスパーザーを備える工場では、プレートセグメントのセットのより頻繁な交換を計画することが可能となる。軽量プレートの交換は、より重いプレートと比較して、より容易に、より短い時間で、より安全に達成できる。プレートをより頻繁に交換することにより、プレートはそれらのバー又は歯が鈍くなったり又は破壊されたりする前に交換されるので、より効率的なリファイニング又は分散が可能になる。

内側リングが存在するとき、軽量プレートセグメントは内側リングそれ自体を除去することなく、ステーターディスク及びローターディスクから除去されることがある。内側リングはディスクの中心キャップに組み込まれていることがある。内側リングが損傷したとき、又は交換が必要なとき、内側リングは軽量プレートと同時に除去される。

軽量プレートセグメントと、軽量プレートセグメントの内径における内側リングとを組み合わせて使用すると、リファイニング機及び分散機において使用される従来のプレートセグメントに優る複数の利点がもたらされる。これらの利点は、プレートセグメントを製造するために必要とされる材料がより少ないこと；プレートセグメントの除去及び設置が容易であり、これによりプレートセグメントを除去し設置するために必要とされる時間が低減すること；新しいプレートセグメントを工場に配送し、使用済みプレートセグメントを返送する（使用済みプレートセグメントは通常は製造者に返送され、金属は再利用される）ための両方の搬送コストが低減すること；プレートセグメントがより軽量であることにより、軽量プレートセグメントの取り扱いが、工場の作業員、及びプレートセグメントの搬送に関係する他の人々のためにより安全であることを含む。

別の代替的な実施形態において、軽量プレートセグメントの裏側は、シールを保持するためにプレートセグメントの裏側に溝空間を有することがある。シールのための溝空間は、軽量プレートセグメントの裏側の内縁のエッジから半径方向内側に後退している。シール材料は、軽量プレートセグメントをディスクの取り付け面に保持しつつ、分解せずに、装置の運転環境（温度、化学物質等）に耐え得る可撓性の材料である。

以上、好ましい実施形態が示され説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の修正及び代替がなされ得る。したがって、本発明は図面に基づいて、説明されたが、これに限定されないことを理解されたい。

Claims (27)

1. 細砕セルロース材料のディスパーザーディスク又はリファイナーディスク上に取り付けられるために構成されたプレートセグメントであって、このセグメントは、
   ディスパーザー歯又はリファイニングバーを含むプレートセグメントの前面；
   留め具アタッチメント構造を囲む隆起ポスト及び隆起プレート位置決めセクションを含む、前面と反対の主表面上のプレートセグメントの背面；
   前面及び背面のエッジに沿って位置するプレートセグメントのサイドエッジ；及び
   サイドエッジの間に延びている半径方向外側エッジ及び半径方向内側エッジを含み、
   背面はサイドエッジに沿う隆起構造を欠いていることを特徴とするプレートセグメント。
2. 背面が従来のプレートセグメントと比較して少なくとも２０％少ない支持材料を含む請求項１に記載のプレートセグメント。
3. 隆起ポストがディスパーザー又はリファイナーの回転軸から延びている半径ラインに沿って位置合わせされている請求項１に記載のプレートセグメント。
4. ディスパーザー又はリファイナーの回転軸から延びている半径ラインに沿って位置合わせされた第２ポスト及び第２プレート位置決めセクションをさらに含む請求項１に記載のプレートセグメント。
5. 半径方向外側エッジが隆起構造を欠いている請求項１に記載のプレートセグメント。
6. 隆起ポスト及び隆起プレート位置決めセクションのそれぞれが接触面を有し、接触面が共通の平面に位置合わせされている請求項１に記載のプレートセグメント。
7. ポストからプレート位置決めセクションまで半径方向外側に延びているリブをさらに含む請求項１に記載のプレートセグメント。
8. リファイナー又はディスパーザーのためのディスク及びプレートセグメントのアセンブリであって、このアセンブリは、
   ディスパーザー歯又はリファイニングバーを有する前面、留め具アタッチメント構造を囲む隆起ポスト及び隆起プレート位置決めセクションを有する背面；前面及び背面のエッジに沿って位置するサイドエッジ、及びサイドエッジの間に延びている半径方向外側エッジ及び半径方向内側エッジを含むプレートセグメント；及び
   プレートセグメントに取り付けられるように構成されたディスク取り付け面を有するディスクを含み、
   前記背面はサイドエッジに沿う隆起構造を欠いており、
   ディスク取り付け面は、プレートセグメントのポスト及びプレート位置決めセクションに当接していることを特徴とするアセンブリ。
9. ディスクの取り付け面上に環状列を形成するようにディスク取り付け面上にサイドバイサイドで取り付けられたプレートセグメントをさらに含み、プレートセグメントは隣接するプレートセグメントに取り付けられていない請求項８に記載のアセンブリ。
10. プレートセグメントの背面とディスク取り付け面との間の空間領域をさらに含み、前記背面は、ディスク取り付け面に当接する隆起ポスト及び隆起プレート位置決めセクション上の表面を除いてディスク取り付け面に当接していない請求項８に記載のアセンブリ。
11. ディスク取り付け面上に環状リングをさらに含み、環状リングが半径方向内側にあり、プレートセグメントの半径方向内側エッジに隣接している請求項８に記載のアセンブリ。
12. プレートセグメントの半径方向内側エッジの表面が環状リングの表面に対面しており、これらの表面がリファイナー又はディスパーザーの軸の方向に直線である請求項８に記載のアセンブリ。
13. 対面する表面の間の環状空間が０．５〜２．５ｍｍの範囲の厚さを有する請求項１２に記載のアセンブリ。
14. プレートセグメントの半径方向内側エッジの表面が環状リングの表面に対面しており、これらの表面が環状シールを受け入れるための環状の部分的な空間を形成している請求項１２に記載のアセンブリ。
15. 前記の、これらの表面がプレートセグメントの内側エッジに沿う種々のポイントにおいて当接している請求項１２に記載のアセンブリ。
16. プレートセグメントの半径方向内側エッジの表面が環状リングの表面に対面しており、これらの表面のそれぞれが溝付き空間を有し、溝付き空間が環状シールを受け入れるためのトラックを形成する請求項１１に記載のアセンブリ。
17. 環状シールが変形可能なシールである請求項１６に記載のアセンブリ。
18. プレートセグメントの半径方向内側エッジの表面が環状リングの表面に対面しており、これらの表面が互いに平行であり、リファイナー又はディスパーザーの軸の方向に対して傾斜している請求項８に記載のアセンブリ。
19. 環状リングの表面がプレートセグメントの下に延びているリップを含む請求項１８に記載のアセンブリ。
20. 内側リングが半径方向内側エッジにおけるプレートセグメントの厚さより大きい厚さを有し、それによって半径方向内側エッジがディスク取り付け面に当接していない請求項１８に記載のアセンブリ。
21. 環状シールが円形、楕円形、長方形、三角形、八角形、又はこれらの組合せの形状である請求項１６に記載のアセンブリ。
22. プレートセグメントであって、このプレートセグメントは、
    ディスパーザー歯又はリファイニングバーを含む、プレートセグメント上の前面；
    留め具アタッチメント構造を囲む隆起ポスト、及び隆起プレート位置決めセクションを含む、前面と反対のプレートセグメントの主表面上の背面；
    前記前面及び背面のエッジに沿って位置するプレートセグメントのサイドエッジ；
    サイドエッジの間に延びている半径方向外側エッジ及び半径方向内側エッジ；及び
    背面上で、半径方向内側エッジに隣接し、シールを受け入れるように構成された溝付き空間を含み、
    背面はサイドエッジに沿う隆起構造を欠いていることを特徴とするプレートセグメント。
23. 背面の半径方向内側エッジが、ポスト及びプレート位置決めセクション上の接触面と共通の平面にある請求項２２のプレートセグメント。
24. プレートセグメントを形成するための方法であって、この方法は、
    熔融金属を鋳型に注入することによってプレートセグメントを鋳造する工程；
    熔融金属を注入した後に、プレートセグメントを冷却し、プレートセグメントを鋳型から除去する工程；
    冷却されたプレートセグメントを清浄化し、冷却されたプレートセグメントから鋳造バリを除去する工程；及び
    冷却されたプレートセグメントを研磨する工程を含み、
    鋳型が背面の側壁に沿う隆起リブを欠くプレートセグメントの背面のための型形状（impressions）を含むことを特徴とする方法。
25. プレートセグメントの研磨が、オートメーション化されたロボットによる粗い研磨ステップ、それに続く手動の精密研磨ステップを含む請求項２４に記載の方法。
26. プレートセグメントがリファイナー又はディスパーザーにおける使用のために構成されている請求項２４に記載の方法。
27. 背面のための鋳型における凹部が、少なくとも１つの留め具支持ポスト、それぞれの留め具支持ポストと半径方向に位置合わせされた、少なくとも１つのプレート位置決めセクション、及びそれぞれ位置合わせされた留め具支持ポストとプレート位置決めセクションとの間に延びている少なくとも１つのリブのための凹部に限定されている請求項２４に記載の方法。
    

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