[发明专利]具有弯曲磨条和锯齿状引导侧壁的锥形转子磨片元件

说明书

交叉引用

本申请要求申请日为2011年8月19日提交的美国临时专利申请No.61/525,441的优先权权益，所述美国临时专利申请No.61/525,441以以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于木质纤维素材料的锥形精磨机或锥形磨盘精磨机，例如用于制备机械纸浆、热机械纸浆和多种化学热机械纸浆的精磨机（统称为机械纸浆和机械制浆工艺）。

背景技术

锥形精磨机或锥形磨盘精磨机的锥形区用于机械制浆工艺中。纤维素原料，通常为木材或其他木质纤维素材料（统称为木屑），通过磨盘中的一个的中部进料，并且通过转子磨盘的旋转产生的强离心力向外推进。磨片安装在相对的磨盘面的每一个上。木屑在相对的磨片之间沿大体上径向移动到磨片和磨盘扇形的外周，当这样的磨盘扇形存在（于锥形磨盘精磨机中）时。在锥形精磨机（或锥形磨盘精磨机的锥形部分）中，凸转子元件将木屑推进到凹定子元件中。

蒸汽为进料机构的重要构成要素。研磨过程中产生的蒸汽将木屑通过锥形区域排出。

在锥形精磨机和锥形磨盘精磨机中，精磨机转子通常在1500到2100转每分（RPM）的速率下操作。当木屑位于研磨元件之间时，能量通过附接到转子和定子元件的磨片传递给材料。

磨片通常具有磨条或凹槽以及挡板花型的结构，其一起提供对木屑的重复挤压和剪切作用。作用在材料上的挤压和剪切作用将木质纤维素纤维从原材料分离，提供一定量的材料的发展和原纤维形成过程，并且产生一定量的通常不期望纤维切断。纤维分离和发展对于将木屑原料转变为适当的制造纸板或纸的纤维成分是必须的。

在机械制浆工艺中，存在大量的摩擦，例如在木屑和磨片之间。该摩擦降低该工艺的能效。据估计，应用在机械纸浆中的能效为大约10%（百分比）到15%。

已经实现对在更高能效下，例如低摩擦下工作的磨片开发的尝试，通常涉及减小磨盘之间的操作间隙。用于提高能效的传统的技术通常涉及磨片节段正面上的设计特征，其通常加速横跨磨片上的磨浆区的木屑进料。这些技术通常导致减小由在磨片之间流动的木屑形成的纤维垫的厚度。当能量由磨片施加到较薄的纤维垫时，施加到木屑的挤压率大于指定的能量输入，并且导致研磨木屑中更有效的能量利用。

减小木屑垫的厚度允许更小的操作间隙，例如相对的磨片之间的空隙。减小间隙可导致木屑纤维切割的增大，由磨盘产生的纸浆的强度性能降低，磨片磨蚀速率增大，并且磨片的操作寿命缩短。由于操作间隙减小，因此磨片操作寿命以指数方式缩短。

能效被认为朝向磨盘的外周最大，并且通常，对于平直和锥形研磨区同样适用。磨片的相对速度在磨片的外周区域最大。磨片上的磨条在磨片的外周区域中在较高速度下在相对磨片上彼此交叉。磨条的较高的交叉速度被认为提高磨片外周区域中的研磨效率。

木材纤维往往快速流动通过传统磨片的外周区域，与磨片形状是平直的还是锥形的无关。由于离心力和由磨盘之间产生的向前蒸汽流的形成的力的作用，纤维在外周区域中非常快速地通过。在外周区域中的停留时间缩短限制研磨表面最有效部分中可进行的工作量。

发明内容

设计磨片来将更多的能量输入转移到研磨区的外周将提高总研磨效率，并且降低研磨纸浆所消耗的能量。磨片设计来延长纤维在研磨区外周中的停留时间，由此提高并且改善研磨效率。当能量输入转移到研磨区的外周时，磨片之间的操作间隙可制成充分宽，以提供磨片长的操作寿命。

已经构想出一种新颖的锥形磨片，其在一个实施例中具有提高的能效，并且允许磨盘之间相对大的操作间隙。能效和大操作间隙可提供减小的用于制备纸浆的能量消耗、所制备的纸浆的高纤维质量和磨片节段的长操作寿命。

在一个实施例中，磨片为凸锥形转子磨片节段的组件，所述磨片节段具有外研磨区，所述外研磨区具有磨条，所述磨条具有至少径向向外部分，其具有弯曲纵向形状，并且具有引导侧壁，所述引导侧壁具有锯齿状、齿状或其他不规则体。引导侧壁上的不规则表面也可以呈现出半圆形、矩形或曲线形状的突出部。

弯曲磨条和磨条之间的形成的弯曲凹槽延长外部区中木屑进料材料的停留时间，并且由此增强外部区中的材料的研磨。而且，引导侧壁上的锯齿状表面也用于延长进料材料的停留时间。