[发明专利]弯曲的磨条上具有凸凹不平的前侧壁的机械磨浆机磨片和设计磨片的方法

说明书

相关申请

本申请要求享有2007年2月8日提交的美国临时申请 No.60/888,817的优先权，后者的全文通过引用被结合于此。

发明背景

本发明涉及木素纤维素材料(称为″纤维材料″)的盘磨机，更具体 地说，涉及用于生产机械浆、热磨机械浆以及各种化学热磨机械浆(统称为机 械浆和机械制浆工艺)的盘磨机。

在机械制浆工艺中，纤维原料，一般为木材或其他木素纤维素材料， 通过其中一个磨盘的中心来输送，并且被由其中一个或两个磨盘旋转产生的强 大离心力向外推。磨盘一般在1200到2300转/分(RPM)的转速下工作。当纤 维材料停留在磨盘之间时，能量从附在磨盘上的磨片上被传递到纤维材料。传 递到纤维材料的能量将纤维材料中的单根纤维与材料中的纤维网分开。单根纤 维的分离等于纤维材料被精磨成纸浆产品，纸浆产品可用于形成纸、纤维板和 其他纤维基产品。

每个磨片的表面都有条槽图案。当一对磨片被装在精磨机上时，它 们的表面彼此相对。相对的磨片表面上的条和槽产生反复的压缩力，该压缩力 作用于在两磨片之间流动的纤维材料上。作用于纤维材料上的压缩作用导致木 素纤维素纤维从进料中分离出来，并为纤维材料提供一定程度的改良和帚化。 要将纤维原材料转变为适合做纤维板、纸或其他纤维基产品的纸浆，纤维的分 离和改良是必须的。条和槽所给予的精磨作用也可能造成一些纤维被切断，这 通常是机械制浆工艺的不太令人满意的结果。

在机械制浆精磨过程中，会出现大量摩擦，这会降低精磨过程的能 量效率。据计算，应用到机械制浆上的能量的精磨效率约为5％到15％。

在尝试开发能以较高的能量效率工作的磨片时，一般要牵涉到减小 相对磨盘之间的操作间隙。用于降低机械精磨机能量消耗的常规技术一般依赖 于磨片正面上的精磨图案的设计特点，它能让进料加速穿过精磨区。这些技术 常常导致相对磨片之间的间隙中的纤维积层的厚度减小。当能量被施加到较薄 的纤维积层上时，对于给定的能量输入，压缩比变得更大，并且产生效率更高 的能量输入。

减小纤维积层厚度的缺点在于磨条之间的操作间隙也减小。减少相 对磨片的磨条之间的间隙常常导致纤维切断增多，纸浆的强度性质因纤维切断 而损失，磨片的工作寿命因磨片过度磨损而缩短。窄的间隙，例如，相对磨片 上的磨条之间的缝隙，可以实现较高的压缩比和较高的效率，但会导致使用寿 命缩短。精磨操作间隙和磨片寿命之间有联系，随间隙减小，后者按指数规律 缩短。减小精磨操作间隙会导致磨片的磨损率增加，并且会缩短磨片寿命。

长期以来，对提供这样一种磨片有迫切的需求：该磨片在将磨片旋 转产生的机械能传递给纤维进料时具有较高的能量效率、具有相对较长的磨片 工作寿命而且能使进料中的纤维切断得最少。

发明内容

已经开发了一种新的磨片来提高能量效率，同时保持相对的磨盘上 的磨片之间有大的操作间隙。该精磨机的优点包括能量效率高，能维持高的纤 维质量，并且磨片的工作寿命长。

在一个实施方式中，磨片是一组转片扇形段，这些扇形段具有带磨 条的外精磨区，磨条具有至少一个径向上的外精磨部，它具有弯曲的纵向形状， 从而在磨片的外圆周处形成至少30度、优选45、60和70度的保持角。磨条 的前侧壁具有锯齿形的、凸凹不平的或其他不规则的表面。在侧壁上具有不规 则表面且具有大保持角的磨条增加了进料在外精磨区的停留时间，从而增强了 外精磨区对纤维材料的精磨。

已经开发了一种磨片，它的一个精磨表面面对机械精磨机中相对磨 片的精磨表面。该精磨表面包括多个直立于磨片基底上的磨条。这些磨条沿径 向向外朝向磨片的外圆周延伸，并且在它们的前侧壁(面)上具有锯齿形的、 凸凹不平的或者其他不规则的表面。这些磨条可以是直的或者弯的，例如按指 数规律弯曲或者沿渐开线弧弯曲。这些磨条在它们径向上的外部区域形成大保 持角。磨片可以是转片，它在精磨机中被安排成与定片或另一个转片相对。

已经开发了一种用于木素纤维素材料的机械精磨机的磨片，它包 括：位于基底上的精磨表面，该精磨表面适合于面对相对磨片的精磨表面；并 且该精磨表面包括磨条和位于磨条之间的磨槽，其中磨条具有至少一个径向上 的外部，并且在该外部中，每个磨条都包括具有不规则表面的前侧壁。