(57)【要約】      （修正有）【課題】回収された紙・包装用繊維材から汚染物質、例えば粘着物を除去しつつ、分散と機械的リファイニングとを組み合わせる必要性が認められているが、ディスパーザープレートもリファイナープレートも、両方の作業を効果的に行なうのに適してはいない。単一の機械で一回の操作によって実施し得る分散及びリファイニングの最良の組み合わせを提供すること。【解決手段】各プレート又はプレートセグメント１００のアレイに設けられた前面は、それぞれ一連のバー、溝及びダムを有する。バーは列をなし、各列は半径方向の実質的に固定された箇所にある環状ダムによって分離されている。対向するプレート又はプレートセグメント１００のアレイは、一つのプレート又はプレートセグメント１００のアレイ上の環状ダムが、対向するプレート又はプレートセグメント１００のアレイ上のバーの列の中間におおよそ向かい合うように配列している。【選択図】図１
2014118668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フュージョンプレートセグメントの対向するアレイを含むディスパーザーアセンブリであって、
前記フュージョンプレートセグメントの対向するアレイ中の各フュージョンプレートセグメントは、交互に配置されたフュージョンバー及び溝の列を有する前面を含み、
各フュージョンバーは、平らな上面を有し、交互に配されたフュージョンバー及び溝の各列は、各対向するフュージョンプレートセグメントの前記前面上の、半径方向の実質的に固定された箇所に位置する環状ダムによって分離され、
交互に配されたフュージョンバー及び溝の数は、交互に配されたフュージョンバー及び溝の列が前記前面に沿って半径方向外側に延出するにつれて増加し、
前記フュージョンプレートセグメントの対向したアレイは、一つのフュージョンプレートセグメント上の前記環状ダムが、対向するフュージョンプレートセグメント上のフュージョンバー及び溝の列と揃うように配列され、
前記溝は、フュージョンプレートセグメントの対向したアレイの間に半径方向に延出する蛇行通路を形成することを特徴とするディスパーザーアセンブリ。
【請求項２】
フュージョンプレートセグメントのアレイが、ディスパーザーディスク上に装着される、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項３】
フュージョンプレートセグメントのアレイが、ディスパーザーコーン上に装着される、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項４】
環状ダムが、各フュージョンバーの平らな上面と実質的に同一の高さを有する、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項５】
環状ダムの少なくとも一つが、各フュージョンバーの平らな上面よりも低い高さを有する、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項６】
フュージョンプレートセグメント上の半径方向外側のフュージョンバーの列内の溝の一つの幅が、前記フュージョンプレートセグメント上の半径方向内側のフュージョンバーの列内の溝の一つよりも狭い、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項７】
フュージョンプレートセグメントの前面は、前記フュージョンプレートセグメントの内周と外周との間で、供給ゾーン、加工ゾーン、平坦面の少なくとも一つに分割されている、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項８】
フュージョンプレートセグメントの前面の加工ゾーンは、フュージョンプレートセグメント上の供給ゾーンとフュージョンプレートセグメントの周部との間で延出するバーの列により構成される、請求項７に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項９】
一つのフュージョンプレートセグメント上のフュージョンバー及び溝の列の間の環状ダムが、対向するフュージョンプレートセグメント上のフュージョンバー及び溝の列内の溝の底と実質的に揃っている、請求項８に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１０】
フュージョンバーは、単一のフュージョンバーの幅と実質的に同じ幅の溝によって互いに分離されている、請求項９に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１１】
半径方向外側の列におけるフュージョンバー間の溝は、半径方向内側の列におけるフュージョンバー間の溝よりも狭い、請求項１０に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１２】
加工ゾーン内の、平らな上面を有するフュージョンバーの列は、フュージョンプレートセグメントの前面上の供給ゾーンからフュージョンプレートセグメントの外周までの半径方向の距離の少なくとも半分の距離だけ延出している、請求項７に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１３】
一つのフュージョンプレートセグメントの前面上の一つの溝の端部の半径が、対向するフュージョンプレートセグメント上の溝の中心の半径と実質的に揃えられている、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１４】
対向するフュージョンプレートセグメントのフュージョンバーの平らな上面が、平面状ギャップを規定する、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１５】
平面状ギャップが１ミリメートル以下である、請求項１４に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１６】
少なくとも一つのフュージョンバーの平らな上面が、一つ又は複数の狭い溝を有する、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１７】
溝が、フュージョンプレートセグメントの対向したアレイ間に半径方向に延出する正弦波状通路を形成する、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１８】
溝が、フュージョンプレートセグメントの対向したアレイ間に半径方向に延出する変形箱状溝通路を形成し、この変形箱状溝通路が第１辺及び第２辺を有する、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項１９】
一つのフュージョンプレートセグメントの溝は、対向するフュージョンプレートの溝よりも浅い、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項２０】
一つのフュージョンプレートセグメントの溝は、対向するフュージョンプレートの溝よりも狭い、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項２１】
フュージョンバー及び溝の列内の溝の形状が、フュージョンバー及び溝の列毎に変化する、請求項１に記載のディスパーザーアセンブリ。
【請求項２２】
対向するフュージョンプレートを含むディスパーザーアセンブリであって、
各フュージョンプレートは前面を含み、前記前面は交互に配されたフュージョンバー及び溝の列を有し、
各フュージョンバーは、平らな上面を有し、交互に配されたフュージョンバー及び溝の各列は、各対向するフュージョンプレートの前記前面上の、半径方向の実質的に固定された箇所に位置する環状ダムによって分離され、
交互に配されたフュージョンバー及び溝の数は、交互に配されたフュージョンバー及び溝の列が前記前面に沿って半径方向外側に延出するにつれて増加し、
対向するフュージョンプレートは、一つのフュージョンプレート上の前記環状ダムが、対向するフュージョンプレート上のフュージョンバー及び溝の列と実質的に揃うように配列され、
前記溝は、対向するフュージョンプレートの間に半径方向に延出する蛇行通路を規定することを特徴とするディスパーザーアセンブリ。
【請求項２３】
ディスパーザーアセンブリを用いて、回収された紙を分散し部分的にリファイニングするための方法であって、
少なくとも二つの対向するプレートセグメントの少なくとも一つを回転させ、
回収された紙を、前記二つの対向するプレートセグメントの少なくとも一つのセグメントの供給ゾーンに投入し、
回収された紙を、前記供給ゾーンから、少なくとも二つの対向するプレートセグメントの一つの表面に半径方向に固定された環状ダムによって分離されたフュージョンバー及び溝の列に移動させ、
回収された紙を、少なくとも二つの対向するプレートセグメントの間に蛇行通路を形成している溝を通して少なくとも二つのプレートセグメントの外周に向けて半径方向外側に移動させる
ことを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、紙をパルプに変換するためのディスパーザー機に関し、特にディスパーザー機用のプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
紙・包装材をリサイクルして、廃棄物を減少させ、貴重な天然資源を再利用することが望ましい。回収された紙・包装材は、幾つかの処理が施されて、インク、トナー、及び使用済みの紙や梱包材に通常見られる接着剤やプラスチックのようなその他の汚染物質が除去される。接着剤、プラスチック、その他の同様な汚染物質は、一般に当業者によって「粘着物」と称される。回収された紙・梱包材を例えば抄紙機に投入する前に、インク、トナー及び粘着物を除去することが望ましい。
【０００３】
粘着物が適切に除去されないと、粘着物は抄紙機に付着して、回収された紙・包装材によって形成された再生紙に孔若しくは弱い部分（weak spots）が生成してしまう場合がある。更に、残留するインクやトナー粒子は、再生紙に汚点（blemishes）として現れてしまう。一般に、汚点により再生紙の価値は低下する。
【０００４】
ディスパーザーは、ディスパージャー（ｄｉｓｐｅｒｇｅｒ）としても知られ、紙や他の製品の製造に使用するために回収された紙・包装材を加工する機械である。ディスパーザーによって、インク、トナー及び粘着物を繊維から除去したり、回収された紙・材料中の粘着物の粒子サイズを低下させることができる。
【０００５】
従来のディスパーザーは、典型的には、固定ステーターディスクに対向する回転ローターディスクを含む。各ディスクは、典型的には、プレートを形成するように円形のアレイ状に配置されてディスク基板に装着されたパイ形状のプレートセグメントアセンブリを含む。パイ形状のプレートセグメントは、円の小断片（扇形部）により形成される截頭状のくさびに類似した形状としてもよい。各プレートの、対向するプレートの前面と向き合う前面は、典型的に、プレートに亘って一般に周方向に延在する列に配置されたピラミッド又は歯を含む。一方のプレート上の歯又はピラミッドの周方向の列は、対向するプレート上の歯又はピラミッドの列の間に、相補的な形で、相互に噛合しており（ｉｎｔｅｒｍｅｓｈ）、例えば、相互に組み合わせられるか（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ）、相互に差し込まれるか（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）、又は互い違いに相互に介挿されている（ｓｔａｇｇａｒｄｌｙ  ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｄ）。これらの列は、ローターディスク基板及びステーターディスク基板に装着された各プレート上のピラミッド又は歯の列がディスク間の平面と交差するような半径位置に配置されている。この平面は、ディスクの前面に対して平行なものとすることができる。
【０００６】
歯及び／又はピラミッドの列が上記平面と交差していることによって、ステーターディスクの中心からディスクの周部に移動する回収された紙・梱包材の繊維に対する歯及びピラミッドによる衝撃力が高められる。ディスパーザープレートのピラミッド又は歯の設計は、「噛合歯状パターン（ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ  ｔｏｏｔｈ  ｐａｔｔｅｒｎｓ）」と称されている。これらの歯及びピラミッドは、一般に、ディスク全体、ディスクセグメント、コーン又はコーンセグメント用の型（ｍｏｌｄ）の一部である。従って、これらの歯及びピラミッドは、一般に、元のディスク、ディスクセグメント、コーン又はコーンセグメントが注型されるときに形成される。これらの歯及びピラミッドは、また、各プレートの前面から外方に延在している。ローターディスク及びステーターディスクのピラミッド又は歯の間のギャップ、即ちクリアランスは、通常１〜６ミリメートル（ｍｍ）の範囲内である。このギャップは、一般に、対向する２つのプレートの噛合する歯の列によって形成されるジグザグ形状を有する。従来のディスパーザープレートは、米国特許第７，１７２，１４８号公報に記載されている。
【０００７】
典型的な噛合歯状ディスパーザープレート設計におけるギャップによって、ロータープレート及びステータープレートの対向面の間に比較的厚い繊維パッドを形成することができる。歯及びピラミッドは、パッド内の繊維に作用する。ディスパーザーにおいて、回収された紙／梱包材の繊維は、切断もリファイニングもされない。ディスパーザープレートの対向する前面上の歯又はピラミッドの噛合パターンの作用によって、繊維は激しく交互に屈曲されて、この作用によって、粘着物はより小さい粒子に分解される。粘着物のより小さい粒子は、繊維微粒子を捕集し、この微粒子は更により小さい粒子として不動態化される。
【０００８】
別の従来のディスパーザーは、平面ではなく円錐状面を有するディスクを使用する。回転ローターは、歯が設けられた外表面を有するコーンである。ステーターは、固定されており、内面に歯又はピラミッドの列が設けられた円錐形状を有する。この内面はローターの外表面に向き合うことによって、ステーター上の歯又はピラミッドの列が、ローター上の歯又はピラミッドの列と相補的な形で、噛合、即ち、互い違いに介挿されることになる。歯及びピラミッドは、コーン全体又はコーンセグメント用の型の一部である。従って、これらの歯及びピラミッドは、一般に、元のコーン又はコーンセグメントが注型されるときに形成される。
【０００９】
紙・包装材の回収とは異なり、紙や紙製包装材用の新規のパルプは、通常、メカニカルリファイナーを使用して形成又は製造される。メカニカルリファイナーは、プレートを形成するように円形状に配列したリファイナープレートセグメントを含んでおり、プレートは、一般に、対向するディスク上のディスク基板に装着される。ディスクは、平坦（平面状）であっても円錐状であってもよい。対向するディスクに装着された対向するプレートの両方が回転してもよく、或いは、一方が固定され、他方が回転してもよい。
【００１０】
メカニカルリファイナーは、ディスパーザーとは対照的に、木材チップ、木材パルプ又はその他のセルロース材料といったリグノセルロース材料中の繊維を分離することによって、そのリグノセルロース材料をリファイニングする。リファイナープレートは、典型的には、一つ又は複数のリファイニング領域に配列されたバー及び溝のパターンを設けた前面を有する。バーは、精密機械加工された頂面を有する。供給材料、即ち木材チップ又はその他のセルロース材料のようなリグノセルロース材料は、対向するディスクの対向するプレート上のバーの頂部間のギャップを通って移動する。ギャップは、典型的には１ｍｍ未満である。リファイニング作用は、供給材料が、対向して相対的に回転するディスク間のギャップを、一般的には半径方向外側に通過する際に生じる。供給材料は、ディスク間の狭いギャップを通って半径方向外側に移動し、対向するバーが互いに交差していることにより衝撃力を受けることによってリファイニングされる。供給材料は、また、半径方向に延在するバー間の溝を通って半径方向外側に移動する。材料がディスクの内側部分からディスクの外側領域へ移動する際に、バーの交差により、供給材料が展開されて（ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ）、切断される。
【００１１】
リファイナープレートのバー及び溝のパターン、並びにバーの交差により生じる衝撃力は、リグノセルロース材料のリファイニングに適している。従来のメカニカルリファイナーにおけるディスクの利点は、狭いギャップ（典型的には１ｍｍ未満）及びバーの交差によりディスクがリファイナー内の材料に与えることができる高い圧縮作用であり、これが繊維の結合性の強化につながっている。
【００１２】
しかし、従来のメカニカルリファイナーのディスクに装着されたリファイナープレートのバー及び溝のパターンは、回収された紙・包装材の加工に好適ではない。その理由の一つは、インク及び粘着物の存在である。粘着物を除去するために、ディスパーザーでは、プレート間で厚い繊維パッドを形成する必要があるが、この必要とされる厚い繊維パッドは、従来のバー及び溝のパターンでは得られない。従来のバー及び溝のパターンでは、通常、ギャップ内に比較的均等に分散された薄い繊維パッドが形成される。厚い繊維パッドは、噛合するピラミッド又は溝による分散作用の点から必要とされるものであるが、従来のメカニカルリファイナープレートのバーも、最適な分散作用のために必要とされる厚い繊維パッドの形成に好適であるわけではない。更に、典型的な又は従来のメカニカルリファイナーにおいてバーが交差する数は、粘着物を適度に分解するには多過ぎる。
【発明の概要】
【００１３】
多くの用途で、同一の機械において、分散（即ちインク、トナー及び粘着物分解）と機械的リファイニング（即ち、繊維の展開）とを組み合わせる必要性が認められているが、ディスパーザープレートもリファイナープレートも、両方の作業を効果的に行なうのに適してはいない。単一の機械で一回の操作によって実施し得る分散及びリファイニングの最良の組み合わせを提供することを意図して、プレートが開発された。
【００１４】
回収された紙・包装用繊維材から汚染物質、例えば粘着物を除去しつつ、この繊維材をある程度リファイニングするためのディスパーザー用プレートが発明された。これらのプレートは、プレートを形成するように互いに隣接して配列された一連のプレートセグメントからなり、このプレートはディスクに装着される。このディスクは、平面（平坦）状であっても、円錐状であってもよい。プレートの前面は、従来のディスパーザープレートのピラミッド形状の歯ではなく、平坦な上面を有するバーの列を含む。バーの平坦な上面は、切削、研磨、そうでなければ機械加工されてもよく、これにより、精密な外形（ｐｒｏｆｉｌｅ）となり、ローターバー及びステーターバーの作動面間の非常に精密制御された相対位置で作用が可能となる。バーの上面は、従来のディスパーザー用プレートのように噛合する必要はない。例えば１ミリメートル（ｍｍ）程度の狭いギャップが、対向するバーの上面の間に存在していてもよく、このギャップは、プレートの上面及びディスク又はコーンと平行である。
【００１５】
ディスパーザーアセンブリが発明され、このディスパーザーアセンブリは、フュージョンプレートセグメントの対向したアレイを含む。前記フュージョンプレートセグメントの対向したアレイ中の各フュージョンプレートセグメントは、交互に配されたフュージョンバー及び溝の列を有する前面を含む。各フュージョンバーは、平らな上面を有し、交互に配されたフュージョンバー及び溝の各列は、各対向するフュージョンプレートセグメントの前記前面上の、半径方向の実質的に固定された箇所に位置する環状ダムによって分離されている。交互に配されたフュージョンバー及び溝の数は、交互に配されたフュージョンバー及び溝の列が前記前面に沿って半径方向外側に延出するにつれて増加する。前記フュージョンプレートセグメントの対向したアレイは、一つのフュージョンプレートセグメント上の前記環状ダムが、対向するフュージョンプレートセグメント上のフュージョンバー及び溝の列と揃うように配列されている。前記溝は、フュージョンプレートセグメントの対向したアレイの間に半径方向に延出する蛇行通路を形成する。
【００１６】
平坦な上面を有するバーは、「フュージョンバー」と称され、従来のリファイナープレート及び従来のディスパーザープレートからの技術の融合（ｆｕｓｉｏｎ）を表している。一つのフュージョンプレート上のフュージョンバーは、対向するフュージョンプレート上のフュージョンバーの列からずれた列をなすように配列されている。これらのフュージョンプレートは、ディスパーザー機のディスク又はコーンに装着されてもよい。各列内のフュージョンバーは、フュージョンプレート上の半径方向の実質的に均一な距離に位置されている。環状ダムの遷移領域は、フュージョンバーの各列間に位置されていてもよい。ダムは、表面下又は表面に位置するダムであってもよく、フュージョンプレートセグメントの一方の側からフュージョンプレートセグメントの他方の側に延在する。フュージョンプレートセグメントがディスクに装着されると、ダムは、フュージョンバーの各列間に環状の帯を形成する。フュージョンバーの列は、対向するディスク又はコーン上のフュージョンバーの連続した列の間にある環状ダムと向き合うように位置されてもよい。環状ダムは、また、回収紙の流れを逸らせるために使用されてもよく、「フローディフレクター（ｆｌｏｗ  ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）」として知られている。各列内のフュージョンバーは、実質的に互いに平行でもよく、バー間に溝を有しており、これらの溝はバーと平行である。これらの溝は、一般に３ｍｍ〜１０ｍｍの間の幅を有する。
【００１７】
フュージョンバーの機械加工された上面によって、バーの高さが精密に設定され、これらの上面が同一面にあることが保証される。この上面の均一性により、対向するフュージョンプレート間のギャップを、狭く且つ均一にすることができる。従来のディスパーザープレートの歯又はピラミッドの上面は、プレート全体の成形中に通常形成され、この成形は、フュージョンプレートのためのフュージョンバーの作動面を機械加工することによって得られる歯又はピラミッドの作動面と同一の均一性を実現できない。フュージョンバーを設けたフュージョンプレート間の狭いギャップの用途によって、回収された紙・包装材に対する望ましいリファイニング作用が実現する可能性がある。更に、フュージョンバーの各列間の遷移域における半径方向の実質的に一定の箇所に存在する実質的に環状のダムは、これらの箇所に厚い繊維パッドが堆積することを可能にする。環状ダムによって全ての材料が環状ダムの半径方向上の箇所のギャップに強制的に流入するときに、この厚い繊維パッドは形成される。フュージョンバーの列の間の遷移域の環状ダムは、ギャップを通過する繊維材料の蛇行通路を形成する。環状ダムは、フュージョンバーの列を分離する。フュージョンプレート上の半径方向の実質的に固定された箇所に環状ダムがあることによって、これらの箇所に繊維が大量に蓄積され、これにより、良好な分散効率を達成するために必要とされる厚い繊維パッドが形成される。一つのプレート上の環状ダムによって形成された厚い繊維パッドは対向するプレートのフュージョンバーの列の中間部分と実質的に反対側にあり、ディスパーザー内を繊維材料が移動する蛇行通路が形成される。
【００１８】
平坦な上面を有するバーをプレートに設け、バー及び溝を有するプレートに環状ダムを設け、蛇行通路を形成し、繊維の大量の局地的蓄積（ダムの半径方向上の箇所）及びバーの精密に研磨された表面の両方を得ることによって、フュージョンプレートは、非常に狭くなったギャップ及び繊維の大量の局地的蓄積下に作動することができ、これにより、厚い繊維パッドを好適に分散し、繊維パッドを強く圧縮するために制御された狭いギャップにてリファイニングを好適に行うことができる。
【００１９】
ディスパーザーディスク又はコーン用のフュージョンプレートのフュージョンバーは、供給材料から粘着物や汚染物質の所望の分離を可能にする。フュージョンバーのずれている列は、供給材料のための蛇行流通路を形成し、リサイクルされた紙・包装材の繊維材が一つのディスクからギャップを通って対向するディスクに向かって強制移動される箇所で、このような材料からなる厚いパッドを形成することができる。繊維材が半径方向に蛇行流通路を通って移動（フュージョンバーの列間の環状ダムを越える移動及びフュージョンバー間の移動を含む）する際の折曲や屈曲によって、供給材料中の粘着物が供給材料から取り除かれ、繊維材中に分散する。更に、フュージョンバー上の、切断縁が設けられた平坦面によって、繊維が展開され、例えば強度が増し、繊維が切断される。
【００２０】
フュージョンバーを有するフュージョンプレートは、パイ形状のフュージョンプレートセグメントのアセンブリでもよく、円形状のディスク又は円錐状面を形成するようにディスク基板又はコーン基板上に順次隣り合わせに（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ）装着されてもよい。幾つかの実施形態において、フュージョンプレートを、環状、円形状、又は半円形状にすることができる。ディスク又はコーンに装着されたフュージョンプレート又はフュージョンプレートセグメントの前面は、半径方向内側に、プレート又はプレートセグメントの内周に最も近い材料の入口域に隣接する供給ゾーンを含んでもよい。この前面は、フュージョンプレートセグメント又はフュージョンプレートの外周と供給ゾーンとの間に加工ゾーンを含んでもよい。加工ゾーンは、フュージョンバー及び溝の環状パターン又は環状領域を有する。加工ゾーンは、供給ゾーンから、供給ゾーンの端部とフュージョンプレートセグメント又はフュージョンプレートの外周との間の距離の少なくとも５０％又は少なくとも７０％の半径方向の距離だけ延在してもよい。これらのフュージョンバーのパターン又は領域の半径方向外側には、フュージョンバーの別のパターン又は領域、或いは従来のディスパーザープレートの従来の歯又はピラミッドのパターン又は領域があってもよい。これらのバー、歯又はピラミッドの追加領域或いはパターンは、噛合しない従来のリファイナーのバー及び溝のパターンであっても、噛合するフュージョンバーであっても、従来のディスパーザーの歯又はピラミッドであってもよい。例えば、加工ゾーンによって引き起こされるリファイニング及び分散に加えて、有意に増加する分散が所望される場合、従来のディスパーザーの歯又はピラミッドの少なくとも一つのパターン或いは領域を、供給ゾーン及び加工ゾーンによって占められていない、フュージョンプレート又はプレートセグメントの前面の半径方向の距離の残りの５０％に追加してもよい。更に比較的少量の追加リファイニングが所望される場合、例えばバー及び溝の少なくとも一つの追加パターンを、供給ゾーン及び加工ゾーンによって占められていない、フュージョンプレート又はプレートセグメントの前面の半径方向の距離の残りの３０％に追加してもよい。
【００２１】
ステーターディスク又はステーターコーンのフュージョンプレートセグメント又はフュージョンプレート上にあるフュージョンバー間の溝は、比較的広く、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ以上又は５ｍｍ〜７ｍｍである。例えば、リファイニングのために加えられるエネルギーの割合を増加させることが所望される場合、３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内のより狭いバーを使用してもよい。例えば、分散のために加えられるエネルギーの割合を増加させることが所望される場合、６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内のより広いバーを使用してもよい。ローターディスク又はコーンにおけるフュージョンプレートのフュージョンバー間の溝の幅は、ステーターディスク上のフュージョンプレートの対向するパターン又は領域の溝幅と同等であってもよい。ステーターディスク又はステーターコーンに装着されたフュージョンプレートの溝は、ローターディスク又はローターコーンに装着されたフュージョンプレート上の対向する溝よりも浅くてもよい。ステーターディスク又はステーターコーンに装着されたフュージョンプレート上の広く浅い溝は、繊維で充填されたり閉塞されることが少ない。ステーターディスク又はステーターコーン上のフュージョンプレートの溝に繊維が滞留するのは避けることが望まれている。滞留した繊維は黒くなる傾向にあり、繊維が回収されるとき、ディスパーザーから排出されるパルプの品質に悪影響を与えるからである。
【００２２】
ローターディスク又はローターコーンに装着されたフュージョンプレートは自己洗浄効果を有するので、幾つかの実施形態において、ステーターディスク又はステーターコーンと比較して、ローターディスク又はローターコーンのフュージョンプレートバーの列内の溝はより狭いことが望ましい。
【００２３】
ステーターディスク及びローターディスクの両方又はステーターコーン及びローターコーンの両方のフュージョンプレートセグメント上の個々のフュージョンバーの幅は、フュージョンバー間の溝の幅と同等又は実質的に同一であってもよく、フュージョンバー間の溝よりもわずかに狭くてもよい。各フュージョンバーの、溝の底部からフュージョンバーの平坦な頂部の面までの外形は、ディスク間のギャップに向かう繊維流れを促進するものであることが望ましい。例えば、ステーターフュージョンプレートセグメント又はローターフュージョンプレートセグメントの各フュージョンバー上の傾斜路は、供給材料の流れの閉塞を減少させるのに有用となる。
【００２４】
バーの数は、フュージョンプレート上のフュージョンバーの最も内側の列からフュージョンバーの最も外側の列に向かうにつれて典型的には増加していくべきである。これにより、フュージョンプレートの外周部に向かうエネルギー入力量を増加させることができる。バーの量は、理想的には、それぞれの遷移環状ダム（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ａｎｎｕｌａｒ  ｄａｍ）において増加されるべきであるが、一回のみ、二回、又はある遷移環状ダムでのみ増加させることも可能である。バーの数を増加させることは、フュージョンバーを分離する溝の幅、フュージョンバーの幅を減少させることによって、又は２つの幅の減少の組み合せによって通常達成される。
【００２５】
ディスパーザーフュージョンプレート又はフュージョンプレートセグメントの他の実施形態は、分散作用及びリファイニング作用の所望の組み合わせの実現に有効な縁をより多く設けるために、一つ又は複数の狭い溝（小さな溝）をフュージョンバーの少なくとも１つの上面（頂面）に有するものである（従来のリファイナープレートの小さな溝は、米国特許第５，８９３，５２５号公報に示すようなものがある）。
【００２６】
フュージョンバーの列内の溝の形状は、列毎に変化させてもよい。潜在的に有用な溝の形状は、下記の形状を有する溝が挙げられる：平坦な底部を有し、滑らかに丸まった辺（椀形状）；連続的に傾斜する正弦波形状；平坦な直線状の底部を有し、且つ直線状の辺（ある角度に曲がっていても、或いは曲がっていて且つ鉛直又は水平でもよい）を有する箱様形状。これらのパターンは、入口からフュージョンプレートの外周部への材料の適切な流れを可能にし、半径方向におけるパルプの大量の局地的蓄積に適した条件を創出し、分散のための理想的な条件を作り出す。また所望のリファイニング作用を可能とするのに十分に狭いギャップで作動させることを可能とする。
【００２７】
ディスパーザー用の対向するディスク又はコーンのアセンブリが発明され、このアセンブリにおいては、各ディスク又はコーンは、プレート又はプレートセグメントのアレイが装着され、このプレート又はプレートセグメントのアレイは、他方のプレート又はプレートセグメントのアレイ上の前面に対向する一つのプレート又はプレートセグメントのアレイ上に前面を含み、この前面は、バー及び溝の列を含み、各バーは、平らな上面を有し、且つバーの各列の間に環状ダム有する。溝は、対向するディスク又はコーン上の対向するプレート又はプレートセグメントのアレイの間に半径方向に延出する蛇行通路を形成し、バーの列を分離するダムは、半径方向の実質的に固定された箇所に配置され、対向するプレート又はプレートセグメントのアレイは、一つのプレート又はプレートセグメントのアレイ上の環状ダムが、対向するプレート又はプレートセグメントのアレイ上のバーの列の中間におおよそ向かい合うように配列されている。
【００２８】
少なくとも幾つかの実施形態において、対向するプレート又はプレートセグメントの前面は、プレートセグメントからなるプレートの内周と外周との間で、供給ゾーン、加工ゾーン、平坦面の少なくとも一つに分割されている。
【００２９】
少なくとも幾つかの実施形態において、プレート又はプレートセグメント上の半径方向外側に配設されるフュージョンバー及び溝の列は、プレート又はプレートセグメントの半径方向内側に配設されるフュージョンバー及び溝の列における溝よりも狭い溝を有していてもよい。プレート又はプレートセグメントは、ディスク又はコーンに装着されてもよい。
【００３０】
幾つかの実施形態において、ディスク又はコーンに装着されたプレート又はプレートセグメントの一つの前面上のフュージョンバーの列の端部の半径を、対向するディスク又はコーンに装着された対向するプレート又はプレートセグメント上のフュージョンバーの列の中心の半径と揃えることも望ましい。
【００３１】
幾つかの実施形態では、一つのプレートセグメント上のバー及び溝の列の間の環状ダムが、対向するディスク又はコーンに装着された対向するプレート又はプレートセグメント上のフュージョンバー及び溝の列における溝の底と揃っていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
以上のことは、添付図面において示されるように、以下の本開示の実施形態例のより詳細な説明から明らかとなろう。添付図面間において、図が異なっても、類似の参照文字は同一の部品を示す。図面は必ずしも寸法通りではなく、開示された装置の実施形態を図示することに重点を置いている。
【００３３】
【図１】図１は、ステーターディスク用フュージョンプレートセグメントの正面図である。
【００３４】
【図２】図２は、ローターディスク用フュージョンプレートセグメントの正面図である。
【００３５】
【図３】図３は、対向するステーターディスク及びローターディスクの断面図を示し、椀状の溝からなるパターンを示している。
【００３６】
【図４】図４は、対向するステーターディスク及びローターディスクの断面図を示し、正弦波状の溝からなるパターンを示している。
【００３７】
【図５】図５は、対向するステーターディスク及びローターディスクの断面図を示し、変形箱状の溝からなるパターンを示している。
【００３８】
【図６】図６は、円錐状リファイナーにおいて使用される対向するコーンの断面図を示し、正弦波状溝のパターンを示している。
【発明の詳細な説明】
【００３９】
紙やその他の包装材を回収し再利用するために分散機能及びリファイニング機能を組み合わせる必要性から、ディスパーザー用のディスク及びコーンには特別な要件が課される。リファイニングディスク又はコーンに装着された従来のリファイニングプレート、或いは従来の分散ディスク又はコーンに装着された従来の分散プレートの使用に伴う欠点を克服し、インクやその他の汚染物質の必要とされる分離性を達成し、リサイクル材料の所望のリファイニングを提供するために、ステーターディスク及びローターディスク、並びにステーターコーン及びローターコーンに装着される新規のプレート又はプレートセグメントが発明され、開発された。
【００４０】
図１は、分散作用及びリファイニング作用の両方を果たすのに有用なステーターフュージョンプレートセグメント１００（ステーターディスクに装着させるためのフュージョンプレートセグメント）の一つのセグメントを示す。ステーターフュージョンプレートセグメント１００は、ステーターフュージョンプレートセグメント１００の内側部分又は内周１５０を始点とする供給ゾーン１１０と、供給ゾーン１１０の半径方向外側に延在する加工ゾーン（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｚｏｎｅ）１８０とを有する。供給ゾーン１１０は、供給材料を受容してそれを加工ゾーン１８０に押し出すことが可能な、長いバー１１２と、バー間にバーによって形成された長い溝１１４とにより構成される。
【００４１】
加工ゾーン１８０は、（従来のディスパーザープレートの個々の歯に類似する）フュージョンバー１４０の列１２０のパターンを含む。フュージョンバー１４０の連続した環状の列１２０は、環状ダム１９９によって分離されている。フュージョンバー１４０は実質的に半径方向に配向しているが、真の半径方向線から数度、例えば２°以上、５°以上又は１０°以上だけずれていてもよい。各列１２０中のフュージョンバー１４０は、互いに実質的に平行で、溝１３０によって分離されているが、溝１３０は各フュージョンバー１４０の幅と類似の幅を有し得るが、その幅をフュージョンバー１４０の幅よりも広く又は狭くすることもできる。
【００４２】
図１は、一連の列１２０が供給ゾーン１１０の半径方向外縁からステーターフュージョンプレートセグメント１００の外側部分又は外周１６０に延在する加工ゾーン１８０を示す。別の実施形態において、ロータープレートセグメント及びステータープレートセグメントの両方のための加工ゾーン１８０（又はフュージョンバー１４０の少なくともパターン）は、ステーターフュージョンプレートセグメント１００の外周１６０にまで延在しなくてもよく、外周１６０と供給ゾーン１１０との間の途中までのみ延在してもよい。フュージョンバー１４０の半径方向外側のバーの列は、従来のリファイナープレートのバー或いは従来のディスパーザープレートの歯又はピラミッドと同じものであってもよい。加工ゾーン１８０の外縁とステーターフュージョンプレートセグメント１００の外周１６０との間に平坦ゾーン（図１に示さず）があってもよい。フュージョンバー１４０の列１２０は、環状ダム１９９によって分離されている。環状ダム１９９は、フュージョンバー１４０の列１２０間で、ステーターフュージョンプレートセグメント１００の一辺１０１からステーターフュージョンプレートセグメント１００の対向辺１０２に延在しており、ステーターフュージョンプレートを形成するために個々のステーターフュージョンプレートセグメント１００がディスク（ステーターディスク及びローターディスクの両方）に装着されると、環状ダム１９９は円を形成する。これらの環状ダム１９９は、フュージョンバー１４０の列１２０の間に明確な分離を可能とし、材料を溝１３０から、ローターディスクとステーターディスクとの間に形成されたギャップ内へと、半径方向の実質的に固定された箇所において強制的に移動させる。溝１３０からギャップへの材料の強制移動によって、所望の厚さの繊維パッドがディスク間のギャップに蓄積される。ディスク間の狭いギャップと頂部が平坦なバーとを利用して厚い繊維パッドを形成できることが、本開示の実施形態を従来のディスパーザー又はリファイナープレートと差別化する。幾つかの実施形態において、これらの環状ダムは、これらの半径方向の幾つか又は全ての箇所で、プレート表面よりも若干下にあってもよい。
【００４３】
図２は、分散作用及びリファイニング作用の両方が達成され得るローターフュージョンプレートセグメント２００の一つのセグメントを示す。図１に示すステーターフュージョンプレートセグメント１００と類似のローターフュージョンプレートセグメント２００の部分は、類似の参照番号が付されている。
【００４４】
ローターフュージョンプレートセグメント２００が、ローターフュージョンプレートセグメント２００の内側部分又は内周２５０を始点とする供給ゾーン２１０と、加工ゾーン２８０と共に示されている。供給ゾーン２１０は、長いバー２１２及び長い溝２１４、又は供給材料を受容し、それを加工ゾーン２８０に押し出すことが可能な他の好適なパターンにより構成される。
【００４５】
加工ゾーン２８０は、個々のフュージョンバー２４０の列２２０から構成され、列２２０内のフュージョンバー２４０は溝２３０によって分離されている。フュージョンバー２４０は、実質的に半径方向に配向しているが、前記したように、図１のステーターフュージョンプレートセグメント１００上のフュージョンバー１４０がずれているようにずれていてもよい。フュージョンバー２４０はまた一般に平行である。図１のステーターフュージョンプレートセグメント１００と同様に、ロータープレートセグメント２００のフュージョンバー２４０の列２２０は、環状ダム２９９によって分離されている。環状ダム２９９は、フュージョンバー２４０の列２２０の間で、ローターフュージョンプレートセグメント２００の一辺２０１からローターフュージョンプレートセグメント２００の対向辺２０２に延在しており、ローターフュージョンプレートを形成するために個々のローターフュージョンプレートセグメント２００がディスクに装着されると、環状ダム２９９は円を形成する。これらの環状ダム２９９は、フュージョンバー２４０の列２２０の間に明確な分離を可能とし、材料を溝２３０から、ローターディスクとステーターディスクとの間に形成されたギャップへと、半径方向の実質的に固定された箇所において強制的に移動させる。溝２３０からギャップへの材料の強制移動によって、この材料から所望の厚さの繊維パッドが形成され、ディスク間のギャップに蓄積される。ディスク間の狭いギャップと頂部が平坦なバーとを利用して厚い繊維パッドを形成できることが、本開示の実施形態を従来のディスパーザー又はリファイナープレートと差別化する。幾つかの実施形態において、これらの環状ダムは、これらの半径方向の幾つか又は全ての箇所で、プレート表面よりも若干下にあってもよい。
【００４６】
図２は、一連の列２２０が供給ゾーン２１０の端部からローターフュージョンプレートセグメント２００の外側部分又は外周２６０に延在する加工ゾーン２８０を示す。前述のように、フュージョンバー２４０の列２２０は、ローターフュージョンプレートセグメント２００の外周２６０にまで延出しなくてもよく、バーの他の列又は平坦面（図示せず）が加工ゾーン２８０の半径方向外側にあってもよい。
【００４７】
図３は、ディスパーザー３００内に組み立てられ、例えば１ｍｍ未満、２ｍｍ〜３ｍｍ又は６ｍｍ未満の狭いギャップによって分離された、対向する前面を有するステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００の断面図を示す。フュージョンバーの列間の椀状溝３２２（椀状の断面形状を有する溝）は、フュージョンバーの各列のいずれかの端部における溝の傾斜した表面によって規定される。椀状溝３２２は、連続した列の傾斜辺３２５と、この連続した各列を分離する環状の平坦面３１５とを有する。傾斜辺３２５によって形成されるバーの間には、環状ダム３９９が示されている。これらの環状ダム３９９は、フュージョンバーの列の間に明確な分離を可能とし、材料を椀状溝３２２から、ローターディスクとステーターディスクとの間に形成されたギャップ内へと、半径方向の実質的に固定された箇所において強制的に移動させる。椀状溝３２２からギャップへの材料の強制移動によって、この材料から所望の厚さの繊維パッドが形成され、ディスク間のギャップに蓄積される。
【００４８】
椀状溝３２２の幅は、隣接する環状ダム３９９の頂部の間に延在する。対向するステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００は、組み合わさったときに、蛇行パターンを形成する溝形状（椀状溝３２２）を有し、このパターンは、椀に対向し、半径方向に延出する一連の椀に類似するものである。
【００４９】
図３に示すように、ステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００がディスク基板に装着され互いに対向すると、対向するステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００のそれぞれの溝は重なり合い、その結果、ステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００の表面に沿って、これらの溝によって形成される開放領域が、加工ゾーンの（半径方向の）長さに及びステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００の円形状アセンブリの周部にまで延在する。フュージョンプレートセグメントが使用される加工ゾーンでは、ステーターフュージョンプレートセグメント１００上の各椀状溝３２２部分は、対向するローターフュージョンプレートセグメント２００の二つの椀状溝３２２と重なり合い、他方で、ローターフュージョンプレートセグメント２００上の各椀状溝３２２部分は、対向するステーターフュージョンプレートセグメント１００の二つの椀状溝３２２と重なり合う。言い換えると、一つのフュージョンプレートセグメント（ステーター又はローター）上で溝が終端する場所は、実質的に、対向する（ステーター又はローター）フュージョンプレートセグメントの溝の中間近傍となる。対向するプレートの環状ダム３９９及び椀状溝３２２の構成によって、対向するディスク間を往復するパルプの強制的に蛇行状の流れがもたらされ、これは、従来のディスパーザーの噛合する歯又はピラミッドを通るパルプ流路に若干類似する通路である。幾つかの実施形態において、環状ダムの幾つか又は全ては、フュージョンバーの平らな表面よりも若干下の高さににあってもよい。
【００５０】
図４は、ディスパーザー４００の断面図を示し、この図において、ステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００は、フュージョンプレートセグメント（ステーター及びローター）１００、２００が互いに対向し、対向する前面を、１ｍｍ未満、２〜３ｍｍ又は６ｍｍ未満の狭いギャップによって分離させたときに、正弦波状溝４３５を有する。参照番号１００及び２００は、それぞれステーターフュージョンプレートセグメント及びローターフュージョンプレートセグメントを示す。フュージョンバーの列間の正弦波状溝４３５は、フュージョンバーの各列のいずれかの端部における溝の傾斜した表面によって規定される。本実施形態において、対向するフュージョンプレートセグメント（ステーター及びローター）１００、２００の正弦波状溝４３５は、半径方向に延出する蛇行パターンを形成する。図４では、溝は、傾斜する正弦波状溝４３５が傾斜した線を有するように、実質的に連続的に延出している。ステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００が所定の位置に配置されると、溝は重なり合うので、パターン状の開放領域となる溝が、フュージョンプレートセグメントの表面に沿って、加工ゾーンの全長に延在することになる。フュージョンプレートセグメントが使用される加工ゾーンでは、ステーターフュージョンプレートセグメント１００上の各正弦波状溝４３５部分は、対向するローターフュージョンプレートセグメント２００の二つの正弦波状溝４３５と重なり合い、他方で、ローターフュージョンプレートセグメント２００上の各正弦波状溝４３５部分は、対向するステーターフュージョンプレートセグメント１００の二つの正弦波状溝４３５と重なり合う。言い換えると、一つのフュージョンプレートセグメント（ステーター又はローター）上で溝が終端する場所は、実質的に、対向する（ステーター又はローター）フュージョンプレートセグメントの溝の中間近傍となる。対向するプレートの環状ダム４９９及び正弦波状溝４３５の構成によって、対向するディスク間を往復するパルプの強制的な蛇行状の流れがもたらされ、これは、従来のディスパーザーの噛合する歯又はピラミッドを通るパルプ流路に若干類似する通路である。
【００５１】
図３に示したように、図４の実施形態において、正弦波状溝４３５によって形成されるバーの間には、環状ダム４９９が示されている。これらの環状ダム４９９は、フュージョンバーの列の間に明確な分離を可能とし、材料を正弦波状溝４３５から、ローターディスクとステーターディスクとの間に形成されたギャップ内へと、半径方向の実質的に固定された箇所において強制的に移動させる。正弦波状溝４３５からギャップへの材料の強制移動によって、この材料から所望の厚さの繊維パッドが形成され、ディスク間のギャップに蓄積される。幾つかの実施形態において、環状ダムの幾つか又は全ては、フュージョンバーの平らな表面よりも若干下の高さにあってもよい。
【００５２】
図５は、ディスパーザー５００の断面図を示し、この図において、ディスパーザー５００内に組み立てられたステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００は、１ｍｍ未満、２ｍｍ〜３ｍｍ又は６ｍｍ未満のギャップを規定する対向する前面を有し、これらが組み合わさった位置にあるときに変形箱状溝を有する。一つの例示的な実施形態において、分散効果との均衡を図りながら回収された紙／包装材の部分的なリファイニングを向上させるために強い圧縮力が所望される場合、１ｍｍ〜２ｍｍのギャップが望ましい。より多い分散とより少ないリファイニングが所望される場合、例えば３ｍｍ〜６ｍｍのギャップが望ましい。例えば分散よりもより多いリファイニングが所望される場合、１ｍｍ未満のギャップが望ましい。
【００５３】
本開示のこの実施形態は、フュージョンバーの列間に変形箱状溝を有する、ステーターフュージョンプレートセグメント１００とローターフュージョンプレートセグメント２００とを組み合わせたことにあり、変形箱状溝が、フュージョンバーの各列のいずれかの端部における溝の傾斜した表面によって規定されるようになっている。フュージョンプレートセグメント（ステーター及びローター）が互いに向かい合い、組み合わさったときに、この変形箱状溝は、変形箱状蛇行パターンを形成する。変形箱状溝の第１辺５４５の形状は、直線状でも、フュージョンプレートセグメント（ステーター又はローター）の表面に対してほぼ垂直（７０°〜１００°の間、角度θ）であってもよい。他方、変形箱状溝の第２辺５５５の形状は、一つ又は複数の部品と直線を形成してもよく、変形箱状溝形状の平坦な直線状底部５１５と２０°〜７０°の間の角度βを形成する。フュージョンプレートセグメント（ステーター又はローター）が所定の位置に配置されると、溝は重なり合うので、パターン状の開放領域となる溝が、フュージョンプレートセグメントの表面に沿って、加工ゾーンの全長に延在することになる。フュージョンプレートセグメントが使用される加工ゾーンでは、ステーターフュージョンプレートセグメント１００上の各変形箱状溝部分は、対向するローターフュージョンプレートセグメント２００の二つの変形箱状溝と重なり合い、他方で、ローターフュージョンロータープレートセグメント２００上の各変形箱状溝部分は、対向するステーターフュージョンプレートセグメント１００の二つの変形箱状溝と重なり合う。言い換えると、一つのフュージョンプレートセグメント（ステーター又はローター）上で溝が終端する場所は、実質的に、対向する（ステーター又はローター）フュージョンプレートセグメントの溝の中間近傍となる。
【００５４】
加えて、図３及び４に示したように、ステーターフュージョンプレートセグメント１００及びローターフュージョンプレートセグメント２００のそれぞれの上のフュージョンバーの間には、環状ダム５９９が示されている。対向するプレートの環状ダム５９９及び変形箱状溝（改良箱状溝の第１辺５４５、改良箱状溝の第２辺５５５及び平坦な直線状底部５１５によって形成される）の構成によって、対向するディスク間を往復するパルプの強制的な蛇行状の流れがもたらされ、これは、従来のディスパーザーの噛合する歯又はピラミッドを通るパルプ流路に若干類似する通路である。これらの環状ダム５９９は、フュージョンバーの列の間に明確な分離を可能とし、材料を変形箱状溝から、ローターディスクとステーターディスクとの間に形成されたギャップ内へと、半径方向の実質的に固定された箇所において強制的に移動させる。変形箱状溝からステーターディスクとローターディスクとの間のギャップへの材料の強制移動によって、この材料から所望の厚さの繊維パッドが形成され、ディスク間のギャップに蓄積される。幾つかの実施形態において、環状ダムの幾つか又は全ては、フュージョンバーの平らな表面よりも若干下の高さにあってもよい。
【００５５】
図６は、それぞれが正弦波状溝６３５を有するステーターコーン及びローターコーンに装着されたステーターフュージョンプレート６０１及びローターフュージョンプレート６０２を有する円錐状ディスパーザー６００の断面図を示す。ステーターフュージョンプレート６０１及びローターフュージョンプレート６０２が円錐型機械（ｃｏｎｉｃａｌ  ｔｙｐｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）内でそれぞれの組み合わさった位置に示されている。本開示のこの実施形態は、溝形状を有するステーターフュージョンプレート６０１及びローターフュージョンプレート６０２を組み合わせたことにあり、ステーターフュージョンプレート６０１及びローターフュージョンプレート６０２が互いに組み合わさり、向かい合ったときに、これらの溝形状は、正弦波状蛇行パターンを形成する。フュージョンバーの列間の滑らかな正弦波状溝６３５は、フュージョンバーの列のいずれかの端部における溝の傾斜した表面によって規定される。本実施形態において、対向するステーターフュージョンプレートセグメント６０１及びローターフュージョンプレートセグメント６０２の正弦波状溝６３５は、半径方向に延出する蛇行パターンを形成する。対向するプレートの環状ダム６９９及び正弦波状溝６３５は、対向するディスク間を往復するパルプの強制的な蛇行状の流れをもたらし、これは、従来のディスパーザーの噛合する歯又はピラミッドを通るパルプ流路に若干類似する通路である。
【００５６】
環状ダム６９９は、既に図１、図２、図３、図４及び図５において示したものと同一の機能を有する。これらの環状ダム６９９は、フュージョンバーの列の間に明確な分離を可能とし、材料を正弦波状溝から、ローターコーンとステーターコーンとの間に形成されたギャップ内へと、半径方向の実質的に固定された箇所において強制的に移動させる。正弦波状溝６３５からギャップへの材料の強制移動によって、この材料から所望の厚さの繊維パッドが形成され、コーン間のギャップに蓄積される。幾つかの実施形態において、環状ダムの幾つか又は全ては、フュージョンバーの平らな表面よりも若干下の高さにあってもよい。
【００５７】
円錐型機械のコーン上に装着されたステーターフュージョンプレート及びローターフュージョンプレートが所定の位置に配置されると、溝はコーン（ステーター及びローター）の表面に沿って重なり合い、パターン状の開放領域となる溝は、加工ゾーンの全長に延在することになる。コーン（ステーター及びローター）が使用される加工ゾーンでは、ステーターコーンに装着されたフュージョンプレート上の各正弦波状溝部分は、ローターコーンに装着された対向するフュージョンプレートの二つの正弦波状溝と重なり合い、他方で、ローターコーンに装着されたフュージョンプレート上の各正弦波状溝部分は、ステーターコーンに装着された対向するフュージョンプレートの二つの正弦波状溝と重なり合うことができる。言い換えると、溝が、コーン（ステーター又はローター）に装着された一つのフュージョンプレート上で終端する場所は、実質的に、対向する（ステーター又はローター）コーンに装着されたフュージョンプレートの溝の中間近傍となる。円錐型機械において、これらのコーンは、回転６９５の中心線の水平線に対してある角度に設定されている。
【００５８】
以上、好ましい実施形態を図示して説明したが、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく種々の修正及び置換を加えることができる。従って、本発明を、限定することなく例示的に説明したことを理解されたい。
【図１】
2014118668.tif 000003
【図２】
2014118668.tif 000004
【図３】
2014118668.tif 000005
【図４】
2014118668.tif 000006
【図５】
2014118668.tif 000007
【図６】
2014118668.tif 000008
【外国語明細書】
【TITLE OF INVENTION】
APPARATUS FOR DISPERSER PLATE AND METHOD TO REFINE PAPER
【TECHNICAL FIELD】
【0001】This disclosure relates to disperser machines for converting paper to pulp and particularly to plates for disperser machines.
【BACKGROUND OF INVENTION】
【0002】It is desirable to recycle paper and packaging materials to reduce waste and reuse valuable natural resources. Recovered paper and packaging materials are subjected to several processes to remove ink, toner, and other contaminants such as glue and plastics that are commonly found on used paper and packing materials. The glue, plastics, and other similar contaminants are generally referred to as "stickies" by those skilled in the art. It is desirable for the ink, toner, and stickies to be removed before the recovered paper and packing materials are introduced into, for example, a paper-making machine. 
【0003】If stickies are not properly removed, the stickies can adhere to the paper-making machine and create holes or weak spots in the reconstituted paper formed by the recovered paper and packaging material. Further, residual ink and toner particles can appear as blemishes in the reconstituted paper. Blemishes generally reduce the value of reconstituted paper. 
【0004】A disperser, which is also known as a disperger, is a machine that processes recovered paper and packaging material for use in making paper or other products.  Dispersers help remove ink, toner, and stickies from fibers, and reduce the particulate size of stickies in the recovered paper and material. 
【0005】A conventional disperser typically includes a rotating rotor disc opposing a stationary stator disc. Each disc typically includes an assembly of pie-shaped plate segments arranged in a circular array to form a plate and mounted on a disc substrate, thereby creating the dispersing disc. The pie-shaped plate segments may be similar in shape to a truncated wedge formed by a minor sector of a circle. The front surface of each plate, which faces the front surface of the opposing plate, typically includes pyramids or teeth arranged in rows extending generally circumferentially across the plate. The circumferential rows of teeth or pyramids on one plate intermesh, e.g., are interlaced, interleave, or are staggardly interposed, between the rows of the teeth or pyramids on the opposing plates in a complementary manner. The rows are arranged at radii which allow the rows of pyramids or teeth on the plates mounted on the rotor and stator disc substrate to intersect a plane between the discs. This plane can be parallel to the front surface of the discs.
【0006】The intersection of the plane by the rows of teeth and/or pyramids enhance the impacts by the teeth and pyramids on the fibers of the recovered paper and packing material moving from the center of the stator disc to the periphery of the discs. The design of the disperser plate pyramids or teeth is referred to as “intermeshing tooth patterns”. These teeth and pyramids are generally part of the mold for the entire disc, disc segments, cone, or cone segments. Therefore, these teeth and pyramids are generally formed when the original disc, disc segment, cone, or cone segment is cast. These teeth and pyramids also extend outward from the front surface of each plate. The gap, i.e. the clearance between the pyramids or teeth of the rotor and stator discs is usually in a range of 1 to 6 millimeters (mm). The gap generally has a zigzag shape formed by the intermeshing rows of the teeth of the opposing plates. A conventional disperser plate is described in U.S. Patent 7,172,148. 
【0007】The gap of a typical intermeshing tooth disperser plate design allows a relatively thick fiber pad to form between the opposing faces of the rotor and stator plates. The teeth and pyramids act on the fibers in the pad. In a disperser, the fibers of the recovered paper or packing material are not cut or refined. The fibers are severely and alternately flexed by the action of the intermeshing patterns of teeth or pyramids on opposing front surfaces of a disperser plate. This action breaks the stickies into smaller particles. The smaller particles of the stickies may collect fine fiber particles that are further passivated as smaller particles. 
【0008】An alternative conventional disperser uses conical surfaces rather than the planar surfaces of the discs. The rotating rotor is a cone having an outer surface with teeth. A stator is stationary and has a conical shape with an inside surface with rows of teeth or pyramids. The inside surface faces the outer surface of the rotor such that the rows of teeth or pyramids on the stator are intermeshed, that is staggardly interposed with the rows of teeth or pyramids on the rotor in a complementary manner. Teeth and pyramids are part of the mold for the entire cone or cone segment. Therefore, these teeth and pyramids are generally formed when the original cone or cone segment is cast.
【0009】In contrast to recovering paper and packaging material, fresh pulp for paper and paper based packaging materials is typically formed or developed using a mechanical refiner. Mechanical refiners may comprise refiner plate segments arranged in a circular array to form a plate; plates are generally mounted on disc substrates, on opposing discs. The discs may be flat (planar) or conical. The opposing plates mounted on the opposing discs may both rotate or one may be stationary while the other rotates. 
【0010】Mechanical refiners, in contrast to dispersers, refine lignocellulosic material, such as wood chips, wood pulp, or other cellulosic material, by separating fibers in the lignocellulosic material. Refiner plates typically have a front face with a pattern of bars and grooves arranged in one or more refining fields. The bars have precision machined top surfaces. The feed material, lignocellulosic material such as wood chips or other cellulosic material, moves through a gap between the tops of the bars on opposing plates on the opposing discs. The gap is typically less than 1 mm. The refining action occurs as feed material passes generally radially outwardly through the gap between the opposing relatively rotating discs. The feed material is refined as it moves radially outward through the small gap between the discs and is impacted as opposing bars cross each other. The feed material also moves radially outward through the grooves between the bars extending radially. As the material moves from the inner portion of the discs to the outer region of the discs, the crossing of the bars allows for developing and cutting of the feed material. 
【0011】The bar and groove patterns of refiner plates and resulting impacts due to the crossing of bars is suited for refining of lignocellulosic material. A benefit of discs in a conventional mechanical refiner is the high compression action discs can impart to the material within the refiner due to the small gap (typically less than 1 mm) and crossing of the bars, resulting in development of enhanced fiber bonding properties. 
【0012】However, bar and groove patterns of refiner plates mounted on the discs of a conventional mechanical refiner are not well-suited to processing recovered paper and packaging material, in part, because the presence of ink and stickies. To remove stickies, dispersers require a thick fiber pad to form between the plates; the required thick fiber pad is not achieved with conventional bar and groove patterns.  Conventional bar and groove patterns usually create a relatively evenly distributed thin fiber pad in the gap. A thick fiber pad is needed in view of the dispersion action of the intermeshing pyramids or grooves. The bars of a conventional mechanical refiner plate are not well-suited to creating the thick fiber pad needed for optimal dispersion action. Furthermore, the frequency at which bars cross in a typical or conventional mechanical refiner would be too high to adequately break up the stickies. 
【BRIEF DESCRIPTION OF INVENTION】
【0013】There is an identified need in many applications to combine dispersion, i.e. the breaking down of inks, toners, and stickies, and mechanical refining, i.e. fiber development in the same machine.  Neither disperser plates nor refiner plates are suited to perform both tasks effectively.  A plate has been developed with the intention to provide the best combination of dispersion and refining to be achieved in a single operation, a single machine.
【0014】Plates for a disperser has been conceived for removing contaminants, e.g., stickies, from recovered paper and packaging fibrous materials while also providing some refining of the fibrous material. These plates are made up of a series of plate segments arranged adjacent to one another to form a plate; the plate is mounted on the disc.  The discs may be planar (flat) or conical. The front surfaces of the plates include rows of bars having flat upper surfaces, rather than teeth with pyramidal shapes of conventional disperser plates. The bars’ flat upper surfaces may be milled, ground or otherwise machined, thus providing a precise profile which allows operation at very precise and controlled relative position between working surfaces of rotor and stator bars. The upper surfaces of the bars need not intermesh as do conventional plates for dispersers. A narrow gap, e.g., on the order of 1 millimeter (mm), may exist between the upper surfaces of the opposing bars wherein the gap is parallel to the upper surfaces of the plates and to the discs or cones. 
【0015】A disperser assembly has been conceived comprising: opposing arrays of fusion plate segments, wherein each fusion plate segment in the opposing arrays of fusion plate segments comprises a front surface having rows of alternating fusion bars and grooves, wherein each fusion bar has a planar upper surface and each row of alternating fusion bars and grooves is separated by annular dams located at substantially fixed radial locations on the front surface of each opposing fusion plate segment, wherein a number of alternating fusion bars and grooves increases as the rows of alternating fusion bars and grooves extends radially outward along the front surface, wherein the opposing arrays of fusion plate segments are arranged such that the annular dams on one fusion plate segment align with a row of fusion bars and grooves on an opposing fusion plate segment; and wherein the grooves form a serpentine passage extending radially between the opposing arrays of fusion plate segments. 
【0016】The bars with flat upper surfaces, referred to as “fusion bars,” represent a fusion of technology from conventional refiner plates and conventional disperser plates. The fusion bars on one fusion plate are arranged in rows that are offset with respect to the rows of fusion bars on the opposing fusion plate. These fusion plates may be mounted on a disc or cone of the disperser machine. The fusion bars in each row are positioned at substantially uniform radial distances on the fusion plate. A transition region of annular dams may be positioned between the rows of fusion bars.  The dams may be subsurface or surface dams and extend from one side of the fusion plate segment to the other side of the fusion plate segment.  When the fusion plate segments are mounted to the disc, the dams form an annular band between the rows of fusion bars. The row of fusion bars may be aligned to face an annular dam - between successive rows of fusion bars on an opposite disc or cone. The annular dams may also be used to deflect the flow of recovered paper and therefore may be known as “flow deflectors.” The fusion bars in each row may be substantially parallel to each other and have grooves between the bars, the grooves being parallel to the bars. These grooves generally have a width of between three and ten mm. 
【0017】The machined upper surfaces of the fusion bars provide precision regarding the height of the bars and ensure that the upper surfaces are in the same plane. Due to the uniformity of the upper surfaces, the gap between opposing fusion plates may be narrow and uniform. The upper surfaces of the teeth or pyramids of conventional disperser plates are usually formed in the molding of the entire plate. Molding does not provide the same uniformity of working surfaces of teeth or pyramids that can be achieved with machining of those surfaces in the fusion bars for the fusion plate. The potential to use small gaps between fusion plates with fusion bars may permit desirable refining action on the recovered paper and packaging materials.   Furthermore, the substantially annular dams found at substantially constant radial locations at the transitions between each row of fusion bars may allow for building up of a thick fiber pad in those locations.  This thick fiber pad is formed as the annular dams force all material to enter the gap at the radial location of the annular dam.  The annular dams at the transitions between rows of fusion bars create a serpentine path of the fiber material passing through the gap.  The annular dams separate the rows of fusion bars.  Having the annular dams at substantially fixed radial locations on the fusion plates causes a large fiber accumulation at these locations, which creates the thick fiber pad needed for good dispersion efficiency to occur.  The thick fiber pad created by the annular dams on one plate is substantially opposite the middle of the opposing plate’s fusion bar row, thus a serpentine path for the fiber material to move through the disperser is formed. 
【0018】By providing a plate with bars having a flat upper surface and annular dams in a bar and groove plate, creating a serpentine path to give both large localized fiber accumulations (on radial locations in from of the dams) and precisely ground surfaces on the bars, the fusion plates can be run with much tighter gaps and with large localized fiber accumulations, thus allowing suitable dispersion to take place through the thick fiber pad, and suitable refining to take place in a small controlled gap allowing for high compression of the fiber pad.
【0019】The fusion bars of the fusion plates for the disperser disc or cone provide the desired separation of stickies and contaminants from the feed material. The offsetting rows of fusion bars form a serpentine flow passage for a feed material, so that a thick pad of fibrous material of recycled paper and packaging material can form in those locations where such material is forced from one disc through the gap and towards the opposing disc. The flexing and bending of the fibrous material as it moves through the serpentine flow passage radially, which includes moving over the annular dams between rows of fusion bars and between the fusion bars, causes the stickies in the feed material to dislodge from the feed material and disperse into the fibrous material. Further, the flat surfaces with cutting edges on the fusion bars provide for fiber development, such as strength increase, and fiber cutting. 
【0020】A fusion plate with fusion bars may be an assembly of pie-shaped fusion plate segments and may be mounted sequentially side-by-side on a disc or cone substrate to form a circular disc or a conical surface. In some embodiments, the fusion plates may be annular, circular or semi-circular. The front surface of the fusion plate or fusion plate segment mounted on the disc or cone may include a radially inward feed zone adjacent to the material entrance nearest the inner periphery of the plate or plate segment. This front surface may include a processing zone between the feed zone and an outer periphery of the fusion plate segment or fusion plate. The processing zone has an annular pattern or annular field of fusion bars and grooves. The processing zone may extend from the feed zone a radial distance of at least fifty percent (50%) or at least seventy percent (70%) of the distance between the end of the feed zone and the outer periphery of the fusion plate segment or fusion plate. Radially outward of the pattern or field of fusion bars may be another pattern or field of fusion bars or conventional teeth or pyramids conventional for disperser plates. The additional field(s) or pattern(s) of bars, teeth or pyramids may be conventional refiner bar and groove patterns that do not intermesh, intermeshing fusion bars, or conventional disperser teeth or pyramids. For example, if significantly increased dispersion is desired in addition to the refining and dispersion caused by the processing zone, at least one pattern or field of conventional disperser teeth or pyramids may be added to the remaining 50% of the radial distance of the front surface of the fusion plates or plate segments not occupied by the feed zone and processing zone. If a relatively small amount of additional refining is desired, for example, at least one additional pattern of bars and grooves may be added the remaining 30% of the radial distance of the front surface of the fusion plates or plate segments not occupied by the feed zone and processing zone.        
【0021】The grooves on the fusion plate segments or fusion plate of a stator disc or cone between the fusion bars may be relatively wide such as 3 mm to 10 mm or more, or 5 mm to 7 mm. For example, if it increasing a portion of energy being applied to refining is desired, narrower bars in a range of 3 mm to 5 mm may be used. If for example, increasing the proportion of energy being applied to dispersion is desired, wider bars in a range of 6 mm to 10 mm may be used.  The width of the grooves between the fusion bars of the fusion plate in the rotor disc or cone may be similar to the groove width in opposing patterns or fields of the fusion plate on the stator disc. The grooves of the fusion plate mounted on the stator disc or cone may be shallower than opposite grooves on the fusion plate mounted on the rotor disc or cone. The wide and shallow grooves on the fusion plate mounted on the stator disc or cone are less likely to fill and plug with fibers. There is a desire to avoid having fibers becoming lodged in grooves of the fusion plate on the stator disc or cone as the lodged fibers tend to darken and, when dislodged, thereby affecting the quality of the pulp discharged from the disperser. 
【0022】As the fusion plates mounted on the rotor disc or cone has a self-cleaning effect, in some embodiments it may be desirable to have narrower grooves between row of bars in the fusion plate of the rotor disc or cone as compared to the stator disc or cone. 
【0023】The width of the individual fusion bars on the fusion plate segments on both the stator and rotor discs or cones may be similar to, or substantially the same as the width of the grooves between the fusion bars or slightly narrower than the grooves between the fusion bars. It may be desirable for each of the fusion bars to have profiles from the bottom of the groove to the top flat surface of the fusion bars that enhance the flow of fiber towards the gap between the discs. For example, a ramp on each fusion bar in the stator or rotor fusion plate segment may be useful to reduce choking the flow of feed material. 
【0024】The number of bars should typically increase going from the innermost row of fusion bars to the outermost rows of fusion bars on the fusion plate.  This allows for increased amount of energy input towards the periphery of the fusion plates.  The amount of bars should ideally increase at every transition annular dam, but it is possible to increase only once, twice, or only at certain transition annular dams.  Increasing the number of bars is usually achieved by reducing the width of the grooves separating the fusion bars, the width of the fusion bars, or a combination of both.  
【0025】Other embodiments of the disperser fusion plates or fusion plate segments may have one or more narrow grooves, mini-grooves, in the upper surface, top surface, of at least one of the fusion bars (mini-grooves for a conventional refiner plate are as shown in US 5,893,525) to provide more edges useful to achieve the desired combination of dispersing and refining action.
【0026】The shape of the grooves within rows of fusion bars may change from row to row. Potentially useful groove shapes include grooves having: a smooth rounded side with a flat bottom (a bowl shape); a continuously sloping sinusoidal; box-like with straight-lined sides, which could be angled, or angled and vertical or horizontal, with a flat straight bottom. These patterns allow for the proper flow of material from the inlet to the periphery of the fusion plates, creating the right conditions for radially localized large accumulations of pulps to create the ideal conditions for dispersion and with potential to run with a gap sufficiently small to allow for the desired refining action.
【0027】An assembly of opposing discs or cones for a disperser has been conceived, wherein each disc or cone has mounted to it a plate or an array of plate segments comprising a front surface on one plate or array of plate segments opposing the front surface on other plate or array of plate segments, the front surface includes rows of bars and grooves with each bar having a planar upper surface and annular  dams between the rows of bars, wherein the grooves form a serpentine passage extending radially between the opposing plates or array of plate segments on the opposing discs or cones wherein the dams, separating the rows of bars, being located at substantially fixed radial locations; and wherein the opposing plate or array of plate segments are arranged such that the annular dams on one plate or array of plate segments face roughly the middle of the row of bars on the opposing plate or array of plate segments.  
【0028】In at least some embodiments the front surfaces of the opposing plates or plate segments are divided into at least one of a feed zone, processing zone, flat surface between an inner periphery and an outer periphery of the plate of plate segment.
【0029】 At least some embodiments, the rows of fusion bars and grooves that are disposed radially outward on the plate or plate segment may have grooves that are narrower than the grooves in the rows of fusion bars and grooves that are disposed radially inward on the plate or plate segment.  The plate or plate segments may be mounted on a disc or cone.  
【0030】It may also be desirable in some embodiments to have a radius of an end of a row of fusion bars on the front face of one of the plates or plate segments mounted on the disc or cone to align with the radius of a center of a row of fusion bars on the opposing plate or plate segment mounted on the opposing disc or cone.
【0031】For some embodiments, the annular dams between rows of bars and grooves on one plate segment may be aligned with a nadir of the grooves of the row fusion bars and grooves on the opposing plates or plate segments mounted on opposing discs or cones. 
【BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS】
【0032】The foregoing will be apparent from the following more particular description of example embodiments of the disclosure, as illustrated in the accompanying drawings in which like reference characters refer to the same parts throughout the different views.  The drawings are not necessarily to scale, with emphasis instead being placed upon illustrating embodiments of the disclosed device.
【0033】FIG. 1 is a face view of a fusion plate segment for a stator disc.
【0034】FIG. 2 is a face view of a fusion plate segment for a rotor disc.
【0035】FIG. 3 shows the cross-sectional view of opposing stator and rotor discs showing a bowl-shaped groove pattern.
【0036】FIG. 4 shows the cross-sectional view of opposing stator and rotor discs showing a sinusoidal-shaped groove pattern.
【0037】FIG. 5 shows the cross-sectional view of opposing stator and rotor discs showing a modified box-shaped groove pattern.
【0038】FIG. 6 shows the cross-sectional view of opposing cones used in a conical refiner showing a sinusoidal groove pattern. 
【DETAILED DESCRIPTION OF INVENTION】
【0039】The need to combine dispersing and refining functions to recover and reuse paper and other packaging materials presents unique requirements for the discs and cones for dispersers. New plates or plate segments for mounting on stator and rotor discs and cones have been conceived and developed to overcome the disadvantages of using either a conventional refining plate mounted on a refining disc or cone, or a conventional dispersing plate mounted on a conventional dispersing disc or cone to obtain the needed separation of ink and other contaminants and provide desired refining of the recycled material.
【0040】FIG. 1 shows a segment of a stator fusion plate segment 100(a fusion plate segment for mounting on a stator disc) useful for performing both dispersing and refining actions. The stator fusion plate segment 100 is has a feeder zone 110, beginning at the inner portion or inner periphery 150 of the stator fusion plate segment 100, and a processing zone 180 extending radially outward of the feeder zone 110. The feeder zone 110 is comprised of long bars 112 and long grooves 114, which are between and formed by the bars, capable of accepting feed material and pushing it to the processing zone 180. 
【0041】The processing zone 180 includes a pattern of rows 120 of fusion bars 140 (resembling the individual teeth of a conventional disperser plate). Successive annular rows 120of fusion bars 140 are separated by annular dams 199. The fusion bars 140 are oriented substantially radially, but may be offset from a pure radial line by several degrees, e.g., 2, 5 or 10 degrees or more. The fusion bars 140 in each row 120 are substantially parallel to each other and are separated by grooves 130 which may have widths similar to the width of each fusion bar 140, or the widths can be wider or narrower than that of the fusion bars 140.
【0042】FIG. 1 shows the processing zone 180 extending in a series of rows 120 from the radially outer edge of the feeder zone 110 to the outer portion or outer periphery 160of the stator fusion plate segment 100. In another embodiment, the processing zone 180(or at least the patterns of fusion bars 140) for both rotor and stator plate segments may not extend to the outer periphery 160 of the stator fusion plate segment 100 and may extend only half-way between the outer periphery 160 and the feeder zone 110. The rows of bars radially outward of the fusion bars 140may conform to bars of conventional refiner plates or teeth or pyramids of conventional disperser plates. There may also be a flat zone (not shown in FIG. 1) between the outer edge of the processing zone 180 and the outer periphery 160of the stator fusion plate segment 100.  The rows 120 of fusion bars 140are separated by annular dams 199.  Annular dams 199, between the rows 120of fusion bars 140, extending from one side 101 of the stator fusion plate segment 100 to the opposite side 102 of the stator fusion plate segment 100 form a circle when the individual stator fusion plate segments 100 are mounted on the disc (both stator and rotor discs) to form the stator fusion plate.  These annular dams 199 allow a distinct separation between the rows 120 of fusion bars 140 and serve to force the material to travel out of the grooves 130 and into the gap formed between the rotor and stator discs.at a substantially fixed radial location.  By forcing the material out of the grooves 130 and into the gap causes the desired thick fiber pad to accumulate in the gap between the discs.  It is the ability to form the thick fiber pad using flat top bars and narrow gap between discs which differentiates the embodiments of this disclosure from conventional disperser or refiner plates.  In some embodiments, the annular dams may be somewhat below the surface of the plates in some or all of their radial locations.    
【0043】FIG. 2 shows a segment of a rotor fusion plate segment 200where both dispersing and refining actions can be accomplished. The portions of the rotor fusion plate segment 200similar to the stator fusion plate segment 100shown in FIG. 1 are labeled with similar reference numbers. 
【0044】The rotor fusion plate segment 200 is shown with feeder zone 210, beginning at the inner portion or inner periphery 250of the rotor fusion plate segment 200, and a processing zone 280. The feeder zone 210 is comprised of long bars 212 and long grooves 214, or any other suitable pattern capable, of accepting feed material and pushing it to the processing zone 280. 
【0045】The processing zone 280 is made of rows 220 of individual fusion bars 240, fusion bars 240 within the rows 220are separated by grooves 230. The fusion bars 240 are oriented substantially radially and may be offset as discussed above for the offset of fusion bars 140 on the stator fusion plate segment 100 of FIG.1. The fusion bars 240 are also generally parallel.  As with the stator fusion plate segment 100 of FIG. 1, the rows 220 of fusion bars 240 of the rotor plate segment 200 are separated by annular dams 299.  Annular dams 299, between the rows 220of fusion bars 240, extending from one side 201 of the rotor fusion plate segment 200 to the opposite side 202 of the rotor fusion plate segment 200 form a circle when the individual rotor fusion plate segments 200are mounted on the disc to form the rotor fusion plate.  These annular dams 299 allow a distinct separation between the rows 220 of fusion bars 240 and serve to force the material to travel out of the grooves 230 and into the gap formed between the rotor and stator discs.at a substantially fixed radial location.  Forcing the material out of the grooves 230 and into the gap causes the material to form the desired thick fiber pad to accumulate in the gap between the discs.  It is the ability to form the thick fiber pad using flat top bars and narrow gap between discs which differentiates the embodiments of this disclosure from conventional disperser or refiner plates. In some embodiments, the annular dams may be somewhat below the surface of the plates in some or all of their radial locations.    
【0046】FIG. 2 shows the processing zone 280 extending in a series of rows 220 from the end of the feeder zone 210 to the outer portion or outer periphery 260 of the rotor fusion plate segment 200. As discussed above, the rows 220 of fusion bars 240 may not extend to the outer periphery 260 of the rotor fusion plate segment 200, and other rows of bars or flat surface (not shown) may be radially outward of the processing zone 280.
【0047】FIG. 3 shows the cross-sectional view of the stator fusion plate segment 100 and rotor fusion plate segment 200 assembled in a disperser 300and having opposing front surfaces separated by a narrow gap, such as less than 1 mm or 2 mm to 3 mm or less than 6 mm. The bowl-shaped grooves 322 (grooves having a bowl cross-sectional shape) between the rows of fusion bars are defined by the sloped surfaces of the grooves at either end of each row of fusion bars. The bowl-shaped grooves 322 have the sloping sides 325 in successive rows and the annular flat surface 315separating the successive rows.  Shown between the bars formed by sloping sides 325 are the annular dams 399.  These annular dams 399 allow a distinct separation between the rows of fusion bars and serve to force the material to travel out of the bowl-shaped grooves 322 and into the gap formed between the rotor and stator discs at a substantially fixed radial location.  Forcing the material out of the bowl-shaped grooves 322 and into the gap, causes the material to form the desired thick fiber pad to accumulate in the gap between the discs.
【0048】The width of a bowl-shaped groove 322 extends between the tops of adjacent annular dams 399. The opposing stator fusion plate segment 100and rotor fusion plate segment 200have grooves shapes (bowl-shaped grooves 322) which when engaged form a serpentine type pattern resembling a series of bowls opposing bowls and extending radially. 
【0049】As shown in FIG. 3, when the stator and rotor fusion plate segments 100, 200 are mounted on a disc substrate and oppose each other, the grooves of the opposing stator and rotor fusion plate segments 100, 200 overlap such that along the surface of the stator and rotor fusion plate segments 100, 200 an open area formed by the groove extends the length (radially) of the processing zone and the circumference of the circular assembly of stator and rotor fusion plate segments 100, 200. For the processing zone, where fusion plate segments are used, each bowl-shaped groove 322 section on a stator fusion plate segment 100overlaps two bowl-shaped grooves 322of the opposing rotor fusion plate segment 200, and conversely, each bowl-shaped groove 322section on a rotor fusion plate segment 200overlaps two bowl-shaped grooves 322of the opposing stator fusion plate segment 100. Said another way, where a groove ends on one fusion plate segment (stator or rotor) falls substantially near the middle of the groove of the opposite (stator or rotor) fusion plate segment.  The configuration of annular dams 399 and bowl-shaped grooves 322 of opposing plates results in a forced serpentine flow of the pulp going back and forth between the opposing discs, which is a path somewhat similar to the pulp flow path through a conventional disperser’s intermeshing teeth or pyramids. In some embodiments, some or all of the annular dams may be at a height somewhat below the surface plane of the fusion bars.
【0050】FIG. 4 shows the cross-sectional view of a disperser 400where the stator fusion plate segment 100and rotor fusion plate segment 200have sinusoidal-shaped grooves 435when the fusion plate segments (stator and rotor) 100, 200 are opposing each other having opposing front surfaces separated by a narrow gap, such as less than 1mm or 2 to 3mm or less than 6mm. The reference numerals 100, 200 designate the stator fusion plate segment and rotor fusion plate segments respectively. The sinusoidal-shaped grooves 435 between the rows of fusion bars are defined by the sloped surfaces of the grooves at either end of each row of fusion bars.  In this embodiment, the sinusoidal-shaped grooves 435 of the opposing fusion plate segments (stator and rotor) 100, 200 form a serpentine type pattern extending in a radial direction. In FIG. 4, the grooves extend substantially continuously such that the sloping sinusoidal-shaped grooves 435 have sloping lines. When the stator fusion and rotor fusion plate segments 100, 200 are placed in position, the grooves overlap so along the surface of the fusion plate segments a pattern open area, groove, extends the entire length of the processing zone. For the processing zone, where fusion plate segments are used, each sinusoidal-shaped groove 435 section on a stator fusion plate segment 100overlaps two sinusoidal-shaped grooves 435of the opposing rotor fusion plate segment 200, and conversely, each sinusoidal-shaped groove 435 section on a rotor fusion plate segment 200 overlaps two sinusoidal-shaped grooves 435 of the opposing stator fusion plate segment 100. Said another way, where a groove ends on one fusion plate segment (stator or rotor) falls substantially near the middle of the groove of the opposite (stator or rotor) fusion plate segment. The configuration of annular dams 499and sinusoidal-shaped grooves 435 of opposing plates results in a forced serpentine flow of the pulp going back and forth between opposing discs, which is a path somewhat similar to the pulp flow path through conventional disperser’s intermeshing teeth or pyramids.
【0051】As shown in FIG. 3, in the embodiment of FIG. 4 the annular dams 499 are shown, between the bars formed by sinusoidal-shaped grooves 435. These annular dams 499 allow a distinct separation between the rows of fusion bars and serve to force the material to travel out of the sinusoidal-shaped grooves 435 and into the gap formed between the rotor and stator discs at a substantially fixed radial location.  Forcing the material out of the sinusoidal-shaped grooves 435 and into the gap causes the material to form the desired thick fiber pad to accumulate in the gap between the discs.  In some embodiments, some or all of the annular dams may be at a height somewhat below the surface plane of the fusion bars.
【0052】FIG. 5 shows the cross-sectional view of the disperser 500where the stator fusion plate segment 100and rotor fusion plate segment 200assembled in a disperser 500 and having opposing front surfaces that define a gap, such as less than 1 mm or 2 mm to 3 mm or less than 6 mm and having a modified box-shaped groove when in their engaged position.  In one exemplary embodiment, gaps of 1 mm to 2 mm may be desirable when high compressive force is desired to increase partial refining of recovered paper or packaging material while balancing the dispersing effect.  Gaps of 3 mm to 6 mm for example may be desirable when more dispersion and less refining is desired. Gaps of less than 1 mm may be desirable for example when more refining than dispersing is desired. 
【0053】This embodiment of the disclosure engages stator fusion plate segments 100 and rotor fusion plate segments 200, having a modified box-shaped grooves between the rows of fusion bars such that the modified box-shaped grooves are defined by the sloped surfaces of the grooves at either end of each row of fusion bars, and which when engaged form a modified box serpentine type pattern when the fusion plate segments (stator and rotor) face each other. The first side of the modified box groove 545 shape may be straight and almost perpendicular (between 70 and 100 degrees, an angle of q) to the surface of the fusion plate segments (stator or rotor), while the second side of the modified box groove 555shape may be a line in one or multiple parts form an angle β of between 20 and 70 degrees, with a flat straight bottom section 515 of the modified box groove shape. When the fusion plate segments (stator or rotor) are placed in position, the grooves overlap so along the surface of the fusion plate segments a patterned open area, groove, extends the entire length of the processing zone. For the processing zone, where fusion plate segments are used, each modified box-shaped groove section on a stator fusion plate segment 100 overlaps two modified box-shaped grooves of the opposing rotor fusion plate segment 200, and conversely, each modified box-shaped groove section on a rotor fusion rotor plate segment 200 overlaps two modified box-shaped grooves of the opposing stator fusion plate segment 100. Said another way, where a groove ends on one fusion plate segment (stator or rotor) falls substantially near the middle of the groove of the opposite (stator or rotor) fusion plate segment.
【0054】Additionally, as shown in FIGs. 3 and 4, annular dams 599are shown between the fusion bars on each of the stator fusion plate segments 100 and rotor fusion plate segments 200.  The configuration of the annular dams 599 and the modified box-shaped grooves (which may be formed by the first side of the modified box groove 545, second side of the modified box groove 555 and flat straight bottom section 515) of the opposing plates results in a forced serpentine flow of the pulp going back and forth between the opposing discs, which is a path somewhat similar to the pulp flow path through a conventional disperser’s intermeshing teeth or pyramids.  These annular dams 599 allow a distinct separation between the rows of fusion bars and serve to force the material to travel out of the modified box-shaped grooves and into the gap formed between the rotor and stator discs at a substantially fixed radial location.  Forcing the material out of the modified box-shaped grooves and into the gap between the stator and rotor discs, causes the material to form the desired thick fiber pad to accumulate in the gap between the discs.  In some embodiments, some or all of the annular dams may be at a height somewhat below the surface plane of the fusion bars.   
【0055】FIG. 6 shows the cross-sectional view of a conical disperser 600 with stator fusion plate 601and rotor fusion plate 602 mounted on stator and rotor cones respectively with sinusoidal-shaped grooves 635.  The stator fusion plate 601 and rotor fusion plate 602 are shown in their engaged position within a conical type machine.  This embodiment of the disclosure engages stator fusion plate 601 and rotor fusion plate  602 having groove shapes which when the stator fusion plate 601and rotor fusion plate  602 are engaged and face each other form a sinusoidal serpentine type pattern. The smooth sinusoidal-shaped grooves 635 between the rows of fusion bars are defined by sloped surfaces of the grooves at either end of each row of fusion bars.  In this embodiment, the sinusoidal-shaped grooves 635 of the opposing stator fusion plate segment 601and rotor fusion plate segment 602form a serpentine type pattern extending in a radial direction.  The annular dams 699 and sinusoidal-shaped grooves 635 of opposing plates results in a forced serpentine flow of pulp going back and forth between the opposing discs, which is a path somewhat similar to the pulp flow path through conventional disperser’s intermeshing teeth or pyramids. 
【0056】These annular dams 699 serve the same function as described previously in FIGs. 1, 2, 3, 4, and 5.  The annular dams 699 allow a distinct separation between the rows of fusion bars and serve to force the material to travel out of the sinusoidal-shaped grooves 635 and into the gap formed between the rotor and stator cones at a substantially fixed radial location.  Forcing the material out of the sinusoidal-shaped grooves 635 and into the gap, may cause the material to form the desired thick fiber pad to accumulate in the gap between the cones.  In some embodiments, some or all of the annular dams may be at a height somewhat below the surface plane of the fusion bars.
【0057】When the stator and rotor fusion plates mounted on the cones of a conical type machine are placed in position, the grooves overlap along the surface of the cones (stator and rotor) a pattern open area, groove, extends the entire length of the processing zone. For the processing zone, where cones (stator and rotor) are used, each sinusoidal-shaped groove section on a fusion plate mounted on the stator cone overlaps two sinusoidal-shaped grooves of the opposing fusion plate mounted on the rotor cone, and conversely, each sinusoidal-shaped groove section on a fusion plate mounted on a rotor cone can overlap two sinusoidal-shaped grooves of the opposing fusion plate mounted on the stator cone. Said another way, where a groove ends on one fusion plate mounted on the cone (stator or rotor) it fall substantially near the middle of the groove of the fusion plate mounted on the opposite (stator or rotor) cone. In a conical machine, the cones are set at an angle to the horizontal with a centerline of rotation 695. 
【0058】While preferred embodiments have been shown and described, various modifications and substitutions may be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is to be understood that the present invention has been described by way of illustration and not limitation.
1.  A disperser assembly comprising:
opposing arrays of fusion plate segments, wherein each fusion plate segment in the opposing arrays of fusion plate segments comprises a front surface having rows of alternating fusion bars and grooves, wherein each fusion bar has a planar upper surface and each row of alternating fusion bars and grooves is separated by annular dams located at substantially fixed radial locations on the front surface of each opposing fusion plate segment, wherein a number of alternating fusion bars and grooves increases as the rows of alternating fusion bars and grooves extends radially outward along the front surface, wherein the opposing arrays of fusion plate segments are arranged such that the annular dams on one fusion plate segment align with a row of fusion bars and grooves on an opposing fusion plate segment; and wherein the grooves form a serpentine passage extending radially between the opposing arrays of fusion plate segments. 
2.  The disperser assembly of claim 1, wherein the arrays of fusion plate segments are mounted on disperser discs.
3.  The disperser assembly of claim 1, wherein the arrays of fusion plate segments are mounted on disperser cones.
4.  The disperser assembly of claim 1, wherein the annular dams have substantially the same height as the planar upper surface of each fusion bar.
5.  The disperser assembly of claim 1, wherein at least one of the annular dams have a height lower than the planar upper surface of each fusion bar.
6.  The disperser assembly as in claim 1, wherein a width of one of the grooves is narrower between rows of fusion bars that are radially outward on the fusion plate segments than for one of the grooves between rows of fusion bars that are radially inward on the fusion plate segments.
7.  The disperser assembly as in claim 1, wherein the front surface of the fusion plate segments is divided into at least one of a feed zone, a processing zone, a flat surface between an inner periphery, and an outer periphery of the fusion plate segments.
8.  The disperser assembly of claim 7, wherein the processing zone of the front surface of the fusion plate segments is comprised of rows of bars extending between the feed zone on the fusion plate segments and the periphery of the fusion plate segments.
9.  The disperser assembly of claim 8, wherein the annular dams between rows of fusion bars and grooves on one fusion plate segment are substantially aligned with a nadir of the grooves of the rows of fusion bars and grooves on the opposing fusion plate segment. 
10.  The disperser assembly of claim 9, wherein the fusion bars are separated from each other by grooves substantially as wide as a width of a single fusion bar. 
11.  The disperser assembly of claim 10, wherein the grooves between the fusion bars in a radially outward row are narrower than the grooves between the fusion bars a radially inward row.
12.  The disperser assembly of claim 7, wherein the rows of fusion bars with planar upper surfaces in the processing zone extend at least one-half the radial distance from a feeding zone on the front surface of the fusion plate segments to an outer periphery of the fusion plate segments. 
13.  The disperser assembly of claim 1, wherein a radius of an end of one of the grooves on the front surface of one of the fusion plate segments substantially aligns with the radius of a center of a groove on the opposing fusion plate segment.
14.  The disperser assembly of claim 1, wherein the planar upper surfaces of the fusion bars of the opposing fusion plate segments define a planar gap.
15.  The disperser assembly of claim 14, wherein the planar gap is no greater than one millimeter.
16.  The disperser assembly of claim 1, wherein the planar upper surface of at least one of the fusion bars has one or more narrow grooves. 
17.  The disperser assembly of claim 1, wherein the grooves form a sinusoidal passage extending radially between the opposing arrays of fusion plate segments.
18.  The disperser assembly of claim 1, wherein the grooves form a modified box groove passage extending radially between the opposing arrays of fusion plate segments, the modified box groove passage having a first side and a second side.
19.  The disperser assembly of claim 1, wherein the grooves of one fusion plate segment are shallower than the grooves of the opposing fusion plate. 
20.  The disperser assembly of claim 1, wherein grooves of one fusion plate segment are narrower than grooves of the opposing fusion plate. 
21.  The disperser assembly of claim 1, wherein a shape of the grooves within the rows of fusion bars and grooves change among the rows of fusion bars and grooves.
22.  A disperser assembly comprising: 
opposing fusion plates, wherein each fusion plate comprises a front surface, the front surface having rows of alternating fusion bars and grooves, wherein each fusion bar has a planar upper surface and each row of alternating fusion bars and grooves is separated by annular dams located at substantially fixed radial locations on the front surface of each opposing fusion plate, wherein a number of alternating fusion bars and grooves increases as the rows of alternating fusion bars and grooves extends radially outward along the front surface, wherein the opposing fusion plates are arranged such that the annular dams on one fusion plate substantially align with a row of fusion bars and grooves on an opposing fusion plate; and wherein the grooves define a serpentine passage extending radially between the opposing fusion plates.
23.  A method for dispersing and partially refining recovered paper with a disperser assembly comprising: 
rotating at least one of at least two opposing plate segments;
injecting recovered paper into a feed zone of the at least one of the two opposing plate segments;
moving the recovered paper to travel from the feed zone to rows of fusion bars and grooves separated by annular dams fixed radially to a surface of the at least two opposing plate segments and
moving the recovered paper to travel radially outward through grooves forming a serpentine passage between the at least two opposing plate segments towards an outer periphery of the at least two plate segments.  
1.  Abstract
An assembly of opposing discs or cones for a disperser where each disc or cone has mounted to it a plate or an array of plate segments with a front surface on each plate or array of plate segments and each surface has a series of bars, grooves and dams.  The bars are in rows, with the rows separated by annular dams at substantially fixed radial locations, and the grooves are adjacent the bars in the rows so that the grooves form a serpentine passage extending radially between the opposing plates or array of plate segments on the opposing discs or cones.  The opposing plate or array of plate segments are arranged such that the annular dams on one plate or array of plate segments face roughly the middle of the row of bars on the opposing plate or array of plate segments.  
2. Selected drawing
Fig. 1
2014118668.tif 000009
2014118668.tif 000010
2014118668.tif 000011
2014118668.tif 000012
2014118668.tif 000013
2014118668.tif 000014