[发明专利]具有高强度高性能磨条的精磨机板

说明书

交叉引用

本申请要求2007年2月2日提交的申请序列号为60/887,972的权益，其通过引用全部并入到此申请中。

技术领域

本发明涉及磨盘和用于磨盘的板节段，更具体地，涉及形成磨盘研磨元件或节段的磨条和凹槽的形状。板节段可用于例如分散(disperging)、高频疏解(deflaking)精磨机中，并且用于研磨所有浓度范围(高浓度、低浓度和中浓度(HiCo，LoCo and MC))的木素纤维材料。而且，本发明可应用到各种几何结构的精磨机中，例如盘状精磨机、圆锥形精磨机、双盘精磨机、双圆锥精磨机、圆柱形精磨机和双圆柱精磨机。

背景技术

利用将纤维从形成材料的纤维网络中分离出来的机械精磨机对例如木屑、锯末和其他木或植物纤维材料等的木素纤维材料进行研磨。用于木素纤维材料的盘状精磨机安装有磨盘或布置来形成磨盘的盘节段。磨盘也称为“磨板”。精磨机设置有两个相对的磨盘，以使一个磨盘相对于另一个磨盘旋转。待研磨的纤维材料从一个磨盘的中心入口流过进入两个磨盘之间的间隙中。  当一个或两个磨盘旋转时，离心力使所述材料径向向外移动经过间隙并且从磨盘的径向外周移出。

磨盘的相对表面包括具有磨条和凹槽的环形部分。凹槽具有通道，材料经过所述通道在磨盘表面之间的径向平面中移动。材料也从凹槽及磨条上方移出所述径向平面。当所述材料在磨条上方移动时，所述材料进入相对磨盘交叉磨条之间的研磨间隙中。磨条的交叉向研磨间隙中的材料施加力，用于将该材料中的纤维分离并且在所述纤维的壁中产生塑性变形。在研磨间隙中反复施加力将该材料研磨成分离且磨细的纤维浆。

当磨条的前边缘交叉时，材料被“钉扎”在所述磨条之间。钉扎指当前表面和边缘重叠时，由相对交叉磨条的前表面和边缘向纤维材料施加力。当相对盘交叉磨条交叉时，交叉磨条的前表面之间瞬时重叠。该重叠形成瞬时交叉角，其对材料钉扎和/或磨条前边缘的覆盖能力具有重要影响。

图1以截面显示了传统的高性能低浓度精磨机板14的几个磨条10和凹槽12。这些磨条10通常具有磨条高度对磨条宽度的高比率的特征，并且具有零或接近零度的拔模角度(draft angle)。拔模角度为磨条前或后表面(侧壁)16和平行于精磨机板轴线的直线18之间的角度。精磨机板14可由一种合金形成，例如来自17-4PH不锈钢合金组。由17-4PH合金形成的精磨机板倾向于比由其他金属合金形成的精磨机板具有更大的磨条高度对磨条宽度的比率。这些大的比率导致窄的磨条和磨条根部处急转的拐角。由17-4PH合金形成的精磨机板倾向于具有高强度，并且磨条不易破坏。

传统高性能精磨机板的零度拔模角度、窄磨条和深凹槽可导致磨条根部20处过多且不能承受的应力。可导致磨条破坏，例如磨条在根部处剪断，尤其是如果精磨机板由17-4PH合金组之外的材料形成。由高强17-4PH合金形成的精磨机板在研磨剂研磨情况下时倾向于具有过多的磨损和短的工作寿命。由17-4PH之外的合金形成的精磨机板由于所采用合金材料的脆性，磨条和凹槽样式设计受到限制。

由于高且窄的磨条上的过多应力，具有传统高性能磨条和凹槽样式的精磨机板可能实际上不是由高抗磨损的不锈钢材料形成。具有良好磨损性能的不锈钢已经用来形成较小需求的精磨机板设计。虽然已经尝试开发结合17-4PH合金硬度和其他不锈钢合金抗磨性的合金，但是还不成功。尽管努力来发现或开发合适的合金，但是当由具有不充分能量吸收势的材料(17-4PH之外)形成时，高性能精磨机板样式仍然断裂。

图2是另一种传统高性能低浓度精磨机板22的截面图。该截面显示了精磨机板22的磨条24和凹槽26。拔模角度28例如为五(5)度，其被认为是大的拔模角度。大拔模角度的磨条与具有例如拔模角度小于5度的浅拔模角度的磨条相比，其由更多量的材料形成。更多量的材料位于磨条的宽底部中。

大拔模角度磨条中的更多量的磨条材料增加了磨条的转动惯量。增加的磨条材料和更大的惯量提高了磨条的抗断裂性能。宽的拔模角度也降低了可适用的磨条高度对宽度的比率，并且因而导致更低的磨条边缘长度势能。更低的磨条高度对宽度的比率和更低的边缘长度的结果通常为：更低的能量效率、未达最佳标准的纤维质量开发和由于在精磨机板使用寿命过程中由大拔模角度造成的凹槽中开放面积的非线性减少而导致的液压能力的降低。大拔模角度还减小了磨条前边缘的锐度，这可能在精磨机板的使用寿命中对质量一致性具有负面影响。

发明内容