KR20200106201A - 공급 또는 정련 요소를 위한 정화 노치 및 통로 - Google Patents

Abstract

기계식 정련기를 위한 플링거 또는 정련기 플레이트는 플링거 플레이트의 공급 바아 내의 깊은 노치 또는 구멍, 및/또는 정련기 플레이트의 바아 내의 개방된 통로 또는 구멍을 포함한다. 바아 내의 개방된 통로 및/또는 구멍은 기계식 정련기의 작동 동안에 바아의 후단 측에서 정체 유동 구역을 상당히 감소시킨다. 정체 유동 구역의 감소는 바아의 후단 측에서의 섬유 축적을 감소시키거나 없앨 수 있다.

Description

공급 또는 정련 요소를 위한 정화 노치 및 통로

관련 출원

본 출원은 전체적으로 참고로 포함되는, 2018년 2월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/635,143호에 대한 우선권을 주장한다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 기계식 정련기(refiner)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 특히 펄핑 중밀도 섬유보드 생산(pulping medium density fiberboard production)을 위한 그리고 기계식 펄핑 시스템에서의, 그러한 정련기의 플링거(flinger) 및 정련기 플레이트들에 관한 것이다.

기계식 정련기는 펄프 목재 칩, 재활용 종이, 재활용 주름형(corrugated) 패키징 재료 및 다른 리그노셀룰로오스(lignocellulosic) 재료("공급 재료"로 총칭됨)로 변환한다. 기계식 정련기는 압력 펄스, 전단력(shearing force) 및 다른 기계적 힘을 인가하여, 공급 재료를 펄프를 형성하는 분리된 섬유들로 분리시킨다. 공급 재료는 높은 주도(consistency), 예를 들어 30% 초과의 건조 함량을 가질 수 있다. 높은 주도의 셀룰로오스 공급 재료는 중밀도 섬유보드(MDF) 또는 기계 펄프, 예를 들어 열기계 펄프(Thermo-Mechanical Pulp, TMP), 화학열기계 펄프(Chemi-Thermo-Mechanical Pulp, CTMP) 및 펄프의 다른 변형을 형성하도록 정련될 수 있다.

공급 재료가 정련기를 통해 유동함에 따라, 섬유 및 추출물, 예를 들어 공급 재료 내의 수지(resin), 수액(sap), 피치(pitch) 및 다른 액체 또는 액화된 목재 성분이 정련기 내의 소정 위치들에서 축적되는 경향이 있다. 이들 위치는 플링거 플레이트들 상의 공급 바아(feeder bar)들의 후단 측(trailing side) 및 정련기 플레이트들 내의 바아들 사이의 댐(dam)들의 후단 측을 포함한다.

섬유 및 추출물의 축적물은 어둡게, 예컨대 흑색으로 되고 단단해진다. 때때로, 축적물은 플링거 및 정련기 플레이트들로부터 이탈하여, 정련기를 통해 이동하는 공급 재료의 유동에 들어간다. 이탈된 축적물은 작은 입자들로 파괴되고 공급 재료의 유동 내로 혼합될 수 있다. 축적물의 입자들은 정련기로부터 나온 펄프 재료 내에서 그리고 종이 또는 보드인 최종 제품 내에서 어두운 얼룩들을 형성한다. 어두운 얼룩들을 갖는 펄프 재료는 최종 제품의 바람직성(desirability) 및 판매 가치를 감소시킨다. 따라서, 기계식 정련기에 의해 제조된 펄프 재료 내의 어두운 얼룩들을 감소시키려는 오랫동안 느껴온 필요성이 존재한다.

본 발명자들은 플링거 및 정련기 플레이트들 상의 후단 표면들 옆의 저압 영역들로 인해 축적물이 형성된다고 믿는다. 낮은 압력은, 그렇지 않다면 정련기를 통한 재료들의 빠른 유동이 될, 공급 재료의 유동을 정체시키는 것으로 여겨진다. 정체 유동은 낮은 운동 에너지를 갖고, 따라서 빠르게 유동하는 재료들의 총 압력과 비교하여 낮은 총 압력을 갖는다. 그의 낮은 압력으로 인해, 정체 유동은 그렇지 않다면 정련기를 통해 유동할 재료를 포획한다. 포획된 재료는 정체 유동에 인접한 플링거 및 정련기 플레이트들 상의 표면들에 부착된다. 이들 표면은 플링거 플레이트들의 바아들의 후단 표면들, 및 정련기 플레이트의 홈들 내의 댐들 부근의 또는 댐들 상의 후단 표면들인 경향이 있다. 재료는 후단 표면들에 맞닿아 포획된 상태로 유지되고, 정련기 내의 열에 의해 흑화된다.

본 발명자들은 정체 유동 영역들에서의 압력들을 증가시킴으로써 축적물들에 대한 해결책을 창안하였다. 압력은 플링거 플레이트의 바아들 내에 노치(notch)들 및/또는 구멍들을 그리고 정련기 플레이트의 바아들 내에 구멍들을 생성함으로써 증가될 수 있다. 노치들 및 구멍들은 바아의 선단 에지로부터 바아의 말단 에지까지 연장된다. 노치들 및 구멍들은 바아의 선단 측에서의 고압 영역과 바아의 후단 측에서의 저압 영역 사이에서 바아를 통해 통로를 생성한다.

정련기 플레이트의 바아들 내의 구멍들은 바아에 연결된 댐의 바로 후방에서 바아의 후단 측에서 개방된다. 스팀과 같은 가압 유체가 구멍들을 통해 유동하여 정체 유동의 압력을 증가시킨다. 증가된 압력은 정체 유동 영역들에 에너지를 부가하고, 이에 의해 섬유들 및 다른 재료들이 댐 후방에서 그리고 공급 바아들의 후단 측들에 축적되는 경향을 감소시켜야 한다.

플링거 플레이트의 바아 내의 노치들 또는 구멍들 및 정련기 플레이트의 바아들 내의 구멍들의 새로운 설계들은, 공급 바아들의 후단 측에 그리고 정련 바아들 사이의 홈들 내의 댐들의 하류측에 보통 존재하는 낮은 압력을 감소시켜야 한다. 압력차의 감소는 정체 압력 구역들을 감소시키거나 없앰으로써 종래의 플링거 및 플레이트 설계들에서 발생하는 섬유 축적물들을 감소시키거나 없앨 수 있다.

본 발명에 따른 예시적인 플링거 플레이트 또는 정련기 플레이트는 플레이트의 바아들 내의 깊은 노치들 또는 구멍들을 포함한다. 바아들 내의 노치들 또는 구멍들은 스팀이 바아의 고압 선단 측으로부터 바아의 저압 후단 측으로 유동하게 한다.

플링거 또는 정련기 플레이트의 바아 내의 또는 바아를 통한 노치들 또는 구멍들은 노치들 또는 구멍들을 통해 유동하는 스팀에 동반되는 섬유를 감소시키도록 배향될 수 있다. 바아들을 통해 유동하는 스팀 내의 섬유들을 감소시키기 위해, 노치들 또는 구멍들은 바아들에 직각으로, 또는 바아들에 대해 예각 또는 둔각으로 정렬될 수 있다.

기계식 정련기를 위한 예시적인 플링거 플레이트는 전면, 배면, 전면을 배면으로부터 분리시키는 기판(substrate), 전면으로부터 연장되는 중심 허브, 전면으로부터 연장되고 중심으로부터 전면을 따라 반경방향 외향으로 연장되는 공급 바아들, 공급 바아들의 공급 바아 내에 배치된 깊은 노치 또는 구멍을 포함할 수 있다. 깊은 노치 또는 구멍은 바아를 통해 연장되고, 유체가 바아를 통해 유동하게 하도록 구성된다. 깊은 노치 또는 구멍은, 플링거 플레이트가 기계식 정련기에 사용될 때 섬유가 깊은 노치를 통해 이동할 가능성을 감소시키도록 배향될 수 있다.

노치는 바아의 후단 측에서의 노치의 유출구의 단면적보다 더 작은 단면적을 갖는 개구를 공급 바아 또는 정련기 바아의 선단 측에서 가질 수 있다. 유사하게, 노치의 단면적은 유입구로부터 노치의 유출구까지 점진적으로 증가할 수 있다. 유사하게, 각각의 바아 내의 구멍(들)은 바아의 후단 측에서의 구멍의 유출구의 단면적보다 더 작은 단면적을 갖는 개구를 바아의 선단 측에서 가질 수 있다. 구멍의 단면적은 구멍의 유입구로부터 유출구까지 점진적으로 증가할 수 있다. 구멍들은 노치들에 대한 대안일 수 있거나 노치들에 더하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 노치들은 플링거 플레이트 상의 바아들 내에 있을 수 있고, 구멍들은 동일한 정련기에서 정련기 플레이트 상의 바아들일 수 있다.

반경방향 내향 에지 및 반경방향 외향 에지를 갖는 기판; 홈들에 의해 분리된 바아들을 포함하는 정련 표면으로서, 바아들 및 홈들은 반경방향 외향 에지를 향해 연장되는, 상기 정련 표면; 홈들 내의 댐들로서, 각각의 홈 내의 댐들은 홈의 대향 측들에 있는 인접한 바아들 사이에 걸쳐 있는, 상기 댐들; 및 인접한 바아들 중 하나의 바아를 통해 연장되는 적어도 하나의 개방된 통로로서, 개방된 통로는 홈 내의 댐들 중 하나의 댐의 후단 측에 인접한 또는 그 부분의 일 단부를 갖는, 상기 적어도 하나의 개방된 통로를 포함하는 기계식 정련기 플레이트 세그먼트가 창안되었고 본 명세서에 개시되어 있다.

기계식 정련기 플레이트 세그먼트는 개방된 통로를 가질 수 있고, 개방된 통로는 개방된 통로의 길이 전체에 대해 9 ㎟ 이상의 단면적을 갖는다. 개방된 통로는 인접한 바아들 중 하나의 바아의 높이의 10%, 또는 15%, 또는 25% 이상만큼 인접한 바아들 중 하나의 바아의 리지(ridge) 아래에 있을 수 있다. 개방된 통로는 바아의 후단 측에서의 통로의 유출구의 단면적보다 더 작은 단면적을 갖는 유입구를 정련기 바아의 선단 측에서 가질 수 있다. 유사하게, 개방된 통로의 단면적은 유입구로부터 유출구까지 점진적으로 증가할 수 있다. 또한, 정련기 플레이트 세그먼트 내의 댐들 각각과 연관되는 개방된 통로가 있을 수 있다.

전술한 것은 첨부 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예의 하기의 더 구체적인 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니며, 대신에 개시된 실시예들의 예시를 강조한다.
도 1은 셀룰로오스 공급 재료를 펄핑하기 위한 기계식 정련기 기계의 일부분의 개략 단면도.
도 2는 플링거 플레이트의 정면을 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 선 3-3을 따라 취해진, 도 2에 도시된 플링거 플레이트의 단면도.
도 4는 정련기 플레이트 세그먼트의 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 정련기 플레이트 세그먼트의 단면의 일부분의 측면도.

도 1은 내부 챔버(14)를 한정하는 하우징(12)을 갖는 종래의 단일-디스크 정련기(10)를 단면으로 도시한다. 챔버 내의 회전자(rotor) 디스크 조립체(16)는 모터에 의해 구동되는 샤프트(18)에 의해 회전된다. 회전자 디스크 조립체는 지지 디스크(20), 지지 디스크(20)의 전면에 부착되는 원형 플링거 플레이트(22), 및 지지 디스크(20)의 전면에 장착된 파이(pie)-형상의 정련기 플레이트 세그먼트(24)들의 환상 조립체를 포함한다. 정련기 플레이트 세그먼트들의 내측 에지들은 플링거 플레이트(22)의 외측 주연부에 인접한다.

플레이트 세그먼트(26)들의 유사한 환상 어레이가 하우징에 고정된 고정자(stator) 디스크 조립체의 지지 디스크(28) 상에 배열된다. 대안적으로, 플레이트 세그먼트들의 환상 어레이 대신에 환상 정련기 플레이트가 사용될 수 있다. 또한, 정련기 플레이트들 또는 플레이트 세그먼트들은 디스크 정련기를 위한 평면에 대체로 일치하는 디스크 내에 또는 절두원추형 플레이트로서 또는 원추형 정련기를 위한 플레이트 세그먼트의 절두원추형 조립체로서 배열될 수 있다.

플링거 플레이트(22)는 회전자 디스크 조립체(16)와 함께 회전한다. 플링거 플레이트는 셀룰로오스 재료 공급 스크루(도시되지 않음)로부터 공급 재료를 수용한다. 공급 재료는 회전자 디스크(16)의 회전축(32)에 평행한 유동 방향(F)을 따라 재료 공급 스크루로부터 중심 유입구(30)를 통해 정련기로 유동한다. 플링거 플레이트(22)는 셀룰로오스 재료의 유동을 축방향(32)으로부터, 회전자 디스크 조립체와 고정자 디스크 조립체 사이의 간극(34)에 이르는 반경방향으로 방향전환하는 것을 돕는다. 정련기 디스크가 원추형인 경우, 플링거 플레이트는 원추형 정련기 플레이트들 사이의 원추형 간극에 이르는 원추형 경로로 유동을 방향전환하는 것을 돕는다.

공급 재료가 간극(34)을 통해 이동함에 따라, 재료는 회전자 및 고정자 플레이트 조립체들의 대향하는 플레이트 세그먼트(24, 26)들 상의 바아들 및 홈들에 의해 정련된다. 바아 및 홈의 작용은 공급 재료를 섬유들로 그리고 따라서 펄프로 분리시킨다. 펄프는 간극(34)의 외측 주연부로부터 하우징(12)의 챔버(14) 내로 유동한다.

도 2는 공급 바아들 및 공급 바아들 내에 배치된 깊은 노치(118, 124)들을 포함하는 기계식 정련기용 플링거 플레이트(100)의 정면도이다. 깊은 노치들은 섬유가 노치 내로 그리고 노치를 가로질러 이동할 가능성을 감소시키도록 배향될 수 있다. 도 3은 플링거 플레이트(100)의 단면의 측면도이다.

플링거 플레이트(100)는 기판(102)을 포함하고, 기판은 기판의 대향 측에서 전면(104) 및 배면(105)을 갖는다. 플링거 플레이트(100)는 중심축(C) 및 축에 중심을 둔 중심 허브(106)를 갖는다. 중심 허브는 기판의 전면(104)으로부터 돌출될 수 있고, 평평한(평탄한) 면을 갖는다. 대안적으로, 중심 허브(106)는 기판의 전면(104)과 평면이거나 기판의 전면에 대해 오목하게 될 수 있다.

플링거 플레이트(100)의 외측 환상 주연부(108)가 기판(102)의 외측 에지를 한정한다. 플링거 플레이트(100)는 단일 원형 디스크, 또는 원형 디스크를 함께 형성하는 파이-형상의 플레이트 세그먼트들의 조립체일 수 있다.

공급 바아(110)들은 전면(104)으로부터 돌출되고 중심 허브(105)로부터 외측 주연부(107)까지 연장된다. 공급 바아(110)들은 회전 방향(R)으로 반경방향 선으로부터 뒤로 젖혀진다. 공급 바아(110)들의 뒤젖혀짐은 공급 재료를 반경방향 외향으로 내던지는 데 도움을 준다. 플링거 플레이트(100)와 회전자 디스크 조립체는 방향(R)으로 회전한다. 바아들은 또한 직선형일 수 있거나, 공급 각도로 경사지거나, 실질적으로 반경 방향으로 배열될 수 있다. 플링거 플레이트(100)는 기판(102) 내의 체결구 구멍(120)들을 통해 연장되는 체결구들(도시되지 않음)에 의해 회전자 디스크(16)에 고정된다.

공급 바아(110)들 각각은 선단 측(112), 후단 측(114), 및 선단 측과 후단 측의 상부 에지들 사이에 걸쳐 있는 넓은 리지(ridge)(116)를 갖는다. 노치(118)들은 리지(116)로부터 아래로 그리고 가능하게는 기판(104)까지 연장되는 홈들을 형성하도록 공급 바아(110)들을 통해 연장된다. 각각의 공급 바아는 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 노치(118) 및/또는 구멍(119)을 가질 수 있다. 노치들 또는 구멍들 각각으로의 유입구(122)는 공급 바아(110)의 선단 측(112)에 있고, 유출구(124)는 공급 바아의 후단 측(114)에 있다. 각각의 공급 바아 상의 반경방향 내향 노치(118) 또는 구멍(119)은 중심 허브(106)에 인접한 유출구(124)를 가질 수 있다.

노치들 또는 홈들은 공급 바아의 반경방향 길이의 처음 절반 또는 2/3를 따라 그룹화될 수 있다. 노치의 깊이는 리지(116)로부터 기판을 향해 바아의 하향 절반, 기판을 향해 2/3, 또는 기판(104)까지 내내 일 수 있다. 노치는 기판 내로 연장될 수 있다. 유사하게, 구멍(119)은 기판 내로 연장될 수 있다.

노치 또는 구멍은 유입구(122)가 유출구(124)보다 중심(C)으로부터 더 짧은 반경방향 거리에 있도록 배열될 수 있다. 노치 또는 구멍은 또한 바아에 직각일 수 있거나, 유입구가 유출구보다 더 큰 반경방향 거리에 있는 역전된 방향을 가질 수 있다.

노치(118) 또는 구멍(119)으로의 유입구(122)의 단면적은 유출구(124)의 단면적보다 더 작을 수 있다. 유사하게, 노치 또는 구멍의 단면적은 유입구(122)로부터 유출구(124)까지 면적이 점차적으로, 예컨대 선형적으로 증가할 수 있다.

노치(118) 및 구멍(119)은 공급 바아의 선단 측(112)에서의 압력 하의 스팀과 같은 유체가 바아를 통해 후단 측(114)으로 통과하게 한다. 공급 바아(110)의 선단 측(112)에서의 압력은, 공급 재료 내로의 선단 측의 이동 및 공급 재료로부터 멀어지는 후단 측의 이동으로 인해, 후단 측(114)에서의 압력보다 더 큰 경향이 있다.

노치 또는 구멍의 유입구(122)에서의 더 큰 압력은 스팀과 같은 유체가 노치를 통해 공급 바아의 후단 측(114)으로 이동하게 할 것이다. 유체가 노치를 빠져나감에 따라, 유체의 상대적으로 더 높은 압력은 공급 바아의 후단 측(114)에서의 압력을 증가시킨다. 후단 측(114)에서의 이러한 증가된 압력은 공급 바아의 후단 측(114)에 인접한 상대적으로 낮은 영역에서 정체 유동 형성의 경향을 감소시킨다.

노치(118) 또는 구멍(119)은 노치의 유입구(122) 내로 흡인되는 섬유들을 억제하도록 형상화될 수 있다. 유입구(122)의 형상은 둔각, 노치 또는 구멍의 길이를 따른 곡률, 및 유출구(124)에서 예각(128)을 포함할 수 있다. 둔각(126)은 100도 내지 160도, 115 내지 145도, 또는 몇몇 다른 각도의 범위 내일 수 있다. 둔각은 유입구(122)의 반경방향 내향 에지(130)에서 측정될 수 있다. 둔각은 공급 바아(110)의 선단 측(112)의 전방에서 이동하는 유동이 유입구(122)에 들어가도록 90도 초과로 방향전환하게 한다. 이러한 방향전환을 하는 유동은 유동 내의 섬유가 아니라 주로 액체이어야 한다. 유입구(122)에서의 둔각(126)은 또한 유입구의 반경방향 외향 측에서 무딘 에지를 초래한다. 무딘 에지는 에지에 충돌하는 섬유가 절단되거나 달리 손상되는 위험을 감소시킨다.

유출구(124)에서, 예각(128)은 유출구(124)의 반경방향 내향(132) 에지에서 측정될 수 있다. 예각(128)은 90 내지 30도, 75 내지 45도의 범위 내 또는 다른 각도 범위 내일 수 있다. 노치(118) 또는 구멍(119)의 길이를 따른 곡률은 노치에 대한 유입구와 유출구의 각도들 사이에서 매끄러운 전이를 제공한다. 채널의 각도는 공급 재료가 바아를 가로질러 이동하는 것을 방해하여서 공급 성능의 손실을 생성하는 것을 방지하도록 선택될 수 있다. 한편, 바아에 직각으로, 또는 심지어 플링거 플레이트의 외측 주연부를 향하는 방향으로 연장되는 노치 또는 구멍이 소정의 경우에 바람직할 수 있다.

노치(118) 또는 구멍(119)의 측벽은 평평할 수 있고, 기판(102)에 수직이거나, 노치가 기판으로부터 리지(116)까지 개방되도록 경사질 수 있다. 측벽은 또한 기판으로부터 리지까지 만곡될 수 있는데, 예를 들어 오목 또는 볼록하게 될 수 있다.

구멍(119)은, 리지가 노치 위가 아니라 구멍 위에서 연장된다는 것을 제외하고는, 노치(118)와 유사할 수 있다. 구멍들은 공급 바아를 통한 개별 구멍(119)들, 그들의 유입구 또는 유출구들에서 연결되는 2개 이상의 구멍일 수 있고, 구멍들은 그들의 단면적이 유입구로부터 유출구까지 증가하도록 테이퍼 형성될 수 있다. 구멍은 플링거 플레이트 내의 바아의 선단 측 및 후단 측에 걸친 압력 균등화를 제공하도록 노치와 유사하게 기능한다.

노치(118) 또는 구멍(119) 각각은 9 ㎟ 이상의 단면적을 가질 수 있고, 노치(또는 구멍)를 갖는 공급 바아의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 노치 또는 구멍의 폭은 노치 또는 구멍의 일측으로부터 반대측까지이다. 폭은, 유입구 및 유출구가 확장될 수 있는 것을 제외하고는, 노치 또는 구멍의 길이를 따라 일정할 수 있다. 노치 또는 구멍은 또한 가변 폭을 가질 수 있는데, 예를 들어 바아의 선단 에지에서 좁고 바아의 후단 에지를 향해 확대된다. 이는 공급 재료의 큰 입자가 노치 또는 구멍에 들어가는 것을 방지하지만, 또한 재료가 유입구를 막을 위험을 감소시킨다.

플링거 플레이트(100)는 금속을 모래 거푸집 내에서 주조함으로써 형성될 수 있다. 플링거 플레이트와 실질적으로 동일한 형상인 공동(cavity)을 형성하도록 함께 클램핑되는 모래 주형 내에 플링거 플레이트의 각인부(imprint)가 형성된다. 금속을 모래 주형의 공동 내에 부어 플링거 플레이트를 형성한다. 플링거 플레이트는 또한 노치 없이 주조될 수 있고, 노치는 적합한 공구를 이용한 바아의 기계가공을 통해 만들어질 수 있다. 플링거 플레이트는 또한 개별적으로 용접된 구성요소들로 만들어진 제작된 플레이트일 수 있다. 구멍은 드릴링되거나, 패턴으로 있는 코어들을 사용하여 주조되거나, 3D 인쇄된 모래 주형을 이용하여 제조될 수 있다. 구멍은 또한 용접된 조립체를 제조하기 전에 바아 내에 만들어질 수 있다.

도 4는 정련기 플레이트 세그먼트(200)의 정면도이고, 도 5는 정련기 플레이트 세그먼트(200)의 단면의 일부분의 측면도이다. 정련기 플레이트 세그먼트(200)는 후술되는 바아 내의 구멍을 제외하고는 통상적일 수 있다.

정련기 플레이트 세그먼트(200)는 파이-형상이고, 회전자 또는 고정자 디스크 상의 다른 정련기 플레이트 세그먼트와 조립된다. 정련기 플레이트 세그먼트는 체결구 구멍(202) 내에 삽입된 체결구에 의해 디스크에 부착된다. 정련기 플레이트 세그먼트들은 측부(204) 대 측부로 배열되어 디스크 상에 세그먼트들의 환상 조립체를 형성한다. 정련기 플레이트 세그먼트(200)의 외측 에지(206)는 플레이트 세그먼트들이 환상 조립체로 배열된 때 원형 주연부를 형성한다. 정련기 플레이트 세그먼트의 정련 표면의 외측 에지(206). 정련기 플레이트 세그먼트(200)의 내측 에지(208)는 플링거 플레이트의 외측 에지에 인접하게 회전자 또는 고정자 디스크 상에 위치될 수 있다. 정련기 플레이트 세그먼트(200)들의 조립체의 내측 에지(208)들은 플링거 플레이트의 외측 에지를 둘러싸는 원을 형성한다.

정련기 플레이트 세그먼트(200)의 전면은 정련 표면이다. 전면은 내측 에지(206)와 외측 에지(208) 사이에서 그리고 정련기 플레이트 세그먼트의 측부(204)들 사이에서 연장되는 기판(210)을 포함한다. 기판은 디스크 정련기에 의거하여 평면일 수 있거나, 기판은 원추형 정련기를 위해 아치형으로 될 수 있다.

그룹으로 배열된 바아(212, 214, 216)들이 기판(210)으로부터 외향으로 연장된다. 바아(212)들의 반경방향 최내향 그룹은 두껍고 상대적으로 멀리 이격된다. 바아(214)들의 다음 그룹은 더 좁고 상대적으로 함께 밀접하며, 반경방향 최외측 바아(216)들은 가장 좁고 함께 가장 밀접하게 이격된다. 각각의 그룹 내의 바아들은 실질적으로 평행할 수 있다. 인접한 바아들 사이에는 하방으로 기판(210)까지 그리고 상방으로 바아의 상부(리지)까지 연장되는 홈들이 있다. 각각의 그룹 내의 바아들 및 홈들은 정련기 플레이트 세그먼트의 정련 섹션들을 한정한다. 도 4에 도시된 바아들 및 홈들의 그룹들의 배열들은 예시적이다. 다른 정련기 플레이트들은 바아들 및 홈들의 단일 그룹, 정련기 플레이트의 반경 방향으로 형상 및 치수가 변하는 바아들 및 홈들의 2개 이상의 그룹을 가질 수 있다.

공급 재료는 대향하는 정련기 플레이트들 또는 플레이트 세그먼트들의 조립체의 전면들 사이의 간극(34)(도 1)을 통해 반경방향 외향으로 유동한다. 대향하는 정련기 플레이트들 또는 플레이트 세그먼트들의 조립체는 정련기 플레이트 조립체 및 고정자 플레이트 조립체일 수 있다. 일부 정련기는 간극의 양측에서 2개의 반대로 회전하는 디스크를 가질 수 있다. 하나의 플레이트 조립체의 바아들 및 홈들은 대향하는 플레이트 조립체 상의 바아들 및 홈들과 대면한다. 바아들 및 홈들은 공급 재료 내의 리그노셀룰로오스 물질을, 압력 펄스들을 인가함으로써 그리고 물질을 전단시킴으로써 정련한다.

내측 정련 구역 내의 바아(212)들 사이의 홈(217)들, 중간 정련 구역 내의 바아(214)들 사이의 홈(218)들, 및 외측 정련 구역 내의 바아(216)들 사이의 홈(220)들은 스팀 및 액체들이 반경방향 외향으로 유동하기 위한 통로들을 제공한다. 섬유가 또한 홈을 통해 유동할 수 있지만, 섬유는 바아 위로 그리고 정련기 플레이트들 사이의 간극 내에서 유동함으로써 정련된다.

홈 밖으로 섬유를 이동시키고 홈을 통한 유동을 늦추기 위해, 댐(222, 224, 226, 228)들이 홈을 완전히 또는 부분적으로 막는다. 구체적으로, 부분-높이 댐(222) 및 최대-높이 댐(224)이 바아(214)들 사이의 홈 내의 다양한 위치에 배치된다. 유사하게, 부분-높이 댐(228) 및 최대-높이 댐(226)은 바아(216)들 사이의 다양한 위치에 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 부분-높이 댐(222, 228)들은 기판(210)으로부터 바아의 리지(230)를 향해 연장되지만, 바아에 도달하지 않는다. 최대-높이 댐(224, 226)들은 기판으로부터 바아의 리지까지 연장된다. 댐은 홈을 통해 유동하는 재료를 대향하는 정련기 플레이트 조립체들 사이의 간극을 향해 전환시킨다. 댐은 또한 홈을 통한 재료의 유동을 늦춘다.

댐은 댐의 바로 하류측(반경방향 외향)에서 홈 내에 정체 유동 구역(232)을 생성한다. 정체 유동 구역은 구역 내의 낮은 압력으로 인해 섬유 및 다른 입자를 수집한다. 이들 섬유 및 입자는 댐의 후방부 및 댐 부근의 바아의 측부에 부착될 수 있다. 섬유, 피치 및 다른 입자의 축적물은 정련기 내의 고온으로 인해 단단해지고 흑화되는 경향이 있다. 축적물은 정련기에 의해 생성되는 펄프(분리된 섬유)를 오염시키고 변색시킬 수 있는 작은 흑색 입자로 주기적으로 부서질 수 있다. 축적물은 또한 홈을 채울 수 있으며, 이에 의해 재료를 정련하는 정련기 플레이트의 능력을 감소시키고 정련기의 공급 재료 용량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 축적물은 정련기 플레이트 세그먼트의 교체를 필요로 할 수 있다.

댐 후방에서의 축적물을 감소시키기 위해, 개방된 통로(234)들이 바아들 내에 형성되고 댐의 반경방향 외측에 각각 위치된다. 개방된 통로(234)는 유체가 댐으로부터 멀리 떨어진 하나의 홈의 영역 내의 높은 압력으로부터 바아를 통해 정체 구역 내로 유동하게 하여 그 구역 내의 압력을 증가시킨다. 증가된 압력은 축적물이 형성되는 경향을 감소시키고, 이에 의해 축적물의 입자가 부서져 펄프를 오염시킬 위험을 감소시킨다. 각각의 댐과 연관되는 개방된 통로(234)가 있을 수 있어, 통로(234)의 유출구가 댐의 바로 하류측에(반경방향 외향에 그리고 후단 측에 인접하게) 있도록 하고 유입구가 댐을 갖지 않는 홈의 부분으로 개방되도록 한다. 공급 재료의 하류측 방향이 도 5에 화살표(236)로 도시되어 있다.

개방된 통로(234)는 바아의 리지(230) 아래에 있다. 바아의 리지는 공급 재료에 전단 및 압력 펄스를 인가한다. 개방된 통로(234) 위의 연속 리지는 리지가 전단력 및 가압력을 계속 인가하게 한다. 바아를 통한 통로를 제공하기 위해 리지에 노치를 부가하는 것은 리지를 중단시키고, 공급 재료를 정련하는 바아의 능력을 감소시킬 것이다.

개방된 통로(234)는 도 5에 도시된 바와 같이 하방으로 기판(210)까지 연장될 수 있거나, 기판에 도달하지 않고 바아의 중간 섹션에 있을 수 있다. 개방된 통로는 바아의 리지를 향해 연장될 수 있지만, 리지를 중단시키지 않아야 한다. 리지와 개방된 통로 사이에 홈의 상당한 부분, 예를 들어 홈 높이의 1/4이 있을 수 있다. 리지 및 개방된 통로 사이에 상당한 부분을 남기는 것은 리지가 개방된 통로 내로 침식됨이 없이 침식되게 할 것이다. 개방된 통로는 또한 부분적으로 또는 완전히 기판 아래(내부)에 있을 수 있다.

개방된 통로(234)는 정사각형, 직사각형, 원형, 타원형, 또는 스팀 또는 다른 유체/재료가 하나의 홈으로부터 다음 홈 내로 유동하게 하는 임의의 형상인 단면을 가질 수 있다. 개방된 통로의 단면적은 9 ㎟일 수 있거나 적어도 7 내지 8 ㎟ 초과일 수 있다. 예를 들어, 개방된 통로(234)는 3 mm x 3 mm의 정사각형 단면을 가질 수 있다. 개방된 통로(234)는 재료에 의한 통로의 막힘을 피하기 위해 7 ㎟ 미만과 같이 너무 작지 않아야 한다. 유사하게, 개방된 통로(234)는 리지 또는 바아를 약화시킬 정도로 크지 않아야 한다. 기판으로부터 리지로의 방향으로 3 mm 내지 5 mm의 치수를 갖는 개방된 통로(234)는 큰 개구를 제공하고 리지를 약화시키지 않는 데 유리할 수 있다.

또한, 통로(234)는 도 5에 도시된 바와 같이 통로의 일부분이 바아를 통해 연장되고 평행 부분이 기판 내에 매립되도록 기판 내로 연장될 수 있다. 대안적으로, 통로(234)는, 통로가 바아 아래에서 연장되고 바아의 대향 측들에 있는 홈들의 저부에서 유입구 및 유출구를 갖도록, 기판 내에 완전히 매립될 수 있다.

개방된 통로(234)는 바아의 길이방향 축에 직각일 수 있거나, 길이방향 축에 대해 예각일 수 있다. 또한, 개방된 통로의 단면적은 그의 길이를 따라 일정할 수 있거나, 통로를 통한 스팀 및 다른 유체의 원하는 유동을 달성하기 위해 유입구로부터 유출구까지(또는 그 반대로) 테이퍼 형성될 수 있다.

정련기 플레이트 세그먼트(200)는 금속을 모래 거푸집 내에서 주조함으로써 형성될 수 있다. 플링거 플레이트와 실질적으로 동일한 형상인 공동을 형성하도록 함께 클램핑되는 모래 주형 내에 정련기 플레이트 세그먼트의 각인부가 형성된다. 금속을 모래 주형의 공동 내에 부어 플링거 플레이트를 형성한다. 개방된 통로는 정련기 플레이트 세그먼트를 위한 모래 각인부의 전부 또는 일부분을 3차원 인쇄함으로써 모래 주형 내에 형성될 수 있다. 부가적으로, 개방된 통로는 드릴링 및 기계가공 공정을 사용하여 주조 제조 후에 만들어질 수 있거나, 표준 모래 주조는 개방된 통로를 주조에서 직접 생성하기 위해 부가된 모래 코어를 가질 수 있다.

본 명세서에서 달리 명확하게 언급된 바를 제외하고, 하기의 해석 규칙이 본 명세서에 적용된다: (a) 본 명세서에 사용되는 모든 단어는 요구되는 상황에 관해 그러한 성별 또는 수(단수 또는 복수)의 것으로 해석될 것이며; (b) 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같은 단수 용어("a", "an" 및 "the")는 문맥이 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 언급 대상을 포함하며; (c) 언급된 범위 또는 값에 적용되는 선행하는 용어 "약"은 측정으로부터 당업계에 알려지거나 예상되는 범위 또는 값의 편차 내의 근사치를 나타내고; (d) 단어 "본 명세서에서", "본 명세서에 의해", "본 명세서에", "이상에서", 및 "이하에서" 그리고 유사한 의미의 단어들은, 달리 명시되지 않는 한, 임의의 특정 단락, 청구항, 또는 다른 세분된 부분을 지칭하는 것이 아니고 전체적으로 본 명세서를 지칭하며; (e) 설명 제목은 단지 편의를 위한 것이며, 명세서의 임의의 부분의 의미 또는 구성을 좌우하거나 그에 영향을 주지 않을 것이며; (f) "또는" 및 "임의의"는 배타적이지 않고, "포함하다" 및 "포함하는"은 제한적이 아니다. 또한, 용어 "구비하는", "갖는", "포함하는", 및 "함유하는"은 개방형(open-ended) 용어(즉, "포함하지만 이로 한정되지 않음"을 의미함)로서 해석되어야 한다.

본 명세서에서 값의 범위의 언급은 단지, 본 명세서에서 달리 명확하게 지시되지 않는 한, 사이의 임의의 하위 범위 내의 범위 내에 속하는 각각의 별개의 값을 개별적으로 지칭하는 약칭 방법으로서 역할하도록 의도된다. 언급된 범위 내의 각각의 별개의 값은, 마치 각각의 별개의 값이 본 명세서에 개별적으로 언급되는 것처럼, 명세서 또는 청구범위에 포함된다. 값들의 특정 범위가 제공되는 경우, 문맥이 달리 명백히 지시하지 않는 한, 그 범위의 상한과 하한 사이에서의 하한의 단위의 1/10 이하까지의 각각의 개재하는 값, 및 그 언급된 범위 또는 그의 하위 범위 내의 임의의 다른 언급된 또는 개재하는 값이 본 명세서에 포함된다는 것이 이해된다. 모든 하위 범위가 또한 포함된다. 이들 더 작은 범위의 상한 및 하한은 또한, 언급된 범위 내의 임의의 구체적으로 그리고 명확히 배제된 한계치를 조건으로, 범위 내에 포함된다.

Claims (18)

1. 기계식 정련기 플링거 플레이트(refiner flinger plate)(100)로서,
   전면(104);
   배면(105);
   상기 전면(104)을 상기 배면(105)으로부터 분리시키는 기판(substrate)(102);
   상기 전면(104)으로부터 연장되는 중심 허브(106);
   상기 전면(104)으로부터 연장되고 중심(C)으로부터 반경방향 외향으로 연장되는 공급 바아(feeder bar)(110)들; 및
   상기 공급 바아(110)들의 공급 바아(110) 내에 배치된 깊은 노치(notch)(118) 또는 구멍(119)
   을 포함하고,
   상기 공급 바아(110)는 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)을 한정하는 영역을 가지며, 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)은 상기 공급 바아(110)를 통해 연장되고 유체가 상기 공급 바아(110)를 통과하게 하도록 구성되는, 기계식 정련기 플링거 플레이트(100).
2. 제1항에 있어서, 상기 공급 바아(110)는 선단 측(leading side)(112) 및 상기 선단 측(112)으로부터 말단으로(distally) 배치된 후단 측(trailing side)(114)을 더 포함하고, 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)은 제2 단부로부터 말단으로 배치된 제1 단부를 더 포함하며, 상기 제1 단부는 상기 제2 단부로부터 반경방향 외향으로 배치되는, 기계식 정련기 플링거 플레이트(100).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)은 상기 공급 바아(110) 내에 배치된 다수의 깊은 노치(118)들 또는 구멍(119)들을 포함하는, 기계식 정련기 플링거 플레이트(100).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)은 상기 공급 바아(110)들 각각에 배치되는, 기계식 정련기 플링거 플레이트(100).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)은 다수의 깊은 노치(118)들 및/또는 구멍(119)들을 포함하고, 이들 중 적어도 하나는 공급 바아(110)들 각각 내에 배치되는, 기계식 정련기 플링거 플레이트(100).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)은 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)의 상기 제1 단부에서 반경방향 최외측 에지를 더 포함하고, 상기 반경방향 최외측 에지는 인접한 노치(118) 또는 구멍(119) 측벽과 상기 공급 바아(110)의 상기 선단 측 사이에 둔각(126)을 형성하는, 기계식 정련기 플링거 플레이트(100).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)은 상기 깊은 노치(118) 또는 구멍(119)의 상기 제1 단부에서 반경방향 최외측 에지를 더 포함하고, 상기 반경방향 최외측 에지는 모따기(chamfer), 사면(bevel), 및 곡선으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 기계식 정련기 플링거 플레이트(100).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노치(118)는 상기 공급 바아(110)를 통해 상기 기판(102) 내로 부분적으로 연장되거나, 상기 구멍(119)은 상기 기판(102) 내에 부분적으로 매립되는, 기계식 플링거 플레이트(100).
9. 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200)로서,
   반경방향 내향 에지(208) 및 반경방향 외향 에지(206)를 갖는 기판(210);
   홈(217, 218, 220)들에 의해 분리된 바아(212, 214, 216)들을 포함하는 정련 표면으로서, 상기 바아(212, 214, 216)들 및 홈(217, 218, 220)들은 상기 반경방향 외향 에지(206)를 향해 연장되는, 상기 정련 표면;
   홈(217, 218, 220)들 내의 댐(dam)(222, 224, 226, 228)들로서, 각각의 홈(217, 218, 220) 내의 상기 댐(222, 224, 226, 228)들은 상기 홈(217, 218, 220)의 대향 측들에 있는 인접한 바아(212, 214, 216)들 사이에 걸쳐 있는, 상기 댐들; 및
   상기 인접한 바아(212, 214, 216)들 중 하나의 바아를 통해 연장되는 적어도 하나의 개방된 통로(234)로서, 상기 개방된 통로(234)는 상기 홈(217, 218, 220) 내의 댐(222, 224, 226, 228)들 중 하나의 댐의 후단 측(114)에 인접한 일 단부를 갖는, 상기 적어도 하나의 개방된 통로
   를 포함하는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
10. 제9항에 있어서, 상기 개방된 통로(234)는 상기 개방된 통로(234)의 길이 전체에 대해 9 ㎟ 이상의 단면적을 갖는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 개방된 통로(234)는 상기 인접한 바아(212, 214, 216)들 중 하나의 바아의 리지(ridge)(116)로부터, 상기 인접한 바아(212, 214, 216)들 중 하나의 바아의 높이의 10%, 또는 15%, 또는 25% 이상만큼 분리되는, 기계식 정련기 플레이트.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바아(212, 214, 216)들 및 상기 홈(217, 218, 220)들은 상기 기판(210)의 하나의 측부 에지(204)로부터 상기 기판(210)의 대향 측부 에지(204)까지 연장되는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정련기 플레이트 세그먼트(200) 내에 상기 댐(222, 224, 226, 228)들 중 50% 이상과 연관되는 상기 개방된 통로(234)들 중 하나의 통로가 존재하는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정련기 플레이트 세그먼트(200)는 주조 금속으로 형성되는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정련기 플레이트 세그먼트(200)는 파이(pie)-형상을 갖고, 환상 정련기 플레이트를 형성하도록 추가의 정련기 플레이트 세그먼트(200)들과 함께 배열되도록 구성되는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정련기 플레이트 세그먼트(200)는 환상 정련기 플레이트의 일부분인, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반경방향 내향 에지(208)는 플링거 플레이트(100)의 외측 주연부(108)에 인접하도록 구성되는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).
18. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개방된 통로(234)는 상기 인접한 바아(212, 214, 216)들 중 하나의 바아 아래에서 상기 기판(210) 내에 적어도 부분적으로 매립되는, 기계식 정련기 플레이트 세그먼트(200).

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