(57)【要約】  リグノセルロース材料のリファイナ（１）のための叩解機セグメント（１０）が開示されている。叩解機セグメント（１０）は、中心領域（１１）を備える叩解機ディスク（１００）の一部である。叩解機セグメント（１０）は、叩解機ディスク（１００）の中心領域（１１）から叩解機セグメント（１０）の周辺に向かって延在する半径方向Ｒに関して、異なる半径位置に配置されたＮ個、Ｎ≧２のバーゾーン（Ｚｉ、ｉ＝１、２、…Ｎ）を備える。バーゾーン（Ｚｉ）の各々は、角度的に分配され、中心領域（１１）を取り囲む叩解バー（ＺｉＲＢｉ、ｉ＝１、２、…Ｍ）の対応するセットによって画定される。異なるが隣接するバーゾーン（Ｚｉ、Ｚｉ＋１）に属する叩解バー（ＺｉＲＢｉ）は角度的にオフセットされ、異なるが隣接するバーゾーンに属する叩解バー（ＺｉＲＢｉ）は、バーゾーン（Ｚｉ）に属する特定の叩解バー（ＺｋＲＢｋ）の接線方向が隣接するバーゾーン（Ｚｉ、Ｚｉ＋１）に属する２つの叩解バー（Ｚｋ＋１ＲＢｋ＋１）の間の中間点に向かう方向を指すように配置され、異なるバーゾーンに属する叩解バーの長さは、前記叩解ディスク（１００）の中心（１１）に関して、最も内側のバーゾーン（Ｚ１）に属する叩解バー（Ｚ１ＲＢ１）の最大の長さから、前記叩解機セグメント（１０）の周辺に隣接する最も外側のバーゾーン（ＺＮ）に属する叩解バー（ＺＮＲＢＮ）の最小の長さまで減少する。そのような叩解セグメントを備えるロータディスク、そのようなロータディスクと協働するように適合されたステータディスク、ならびにそのようなロータディスクおよびステータディスクのうちの少なくとも１つを備えるリファイナも開示される。
2021514429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース材料のリファイナ（１）のための叩解機セグメント（１０）にして、叩解機セグメント（１０）が、中心領域（１１）を備える叩解機ディスク（１００）の一部であり、叩解機セグメント（１０）は、前記叩解機ディスク（１００）の前記中心領域（１１）から前記叩解機セグメント（１０）の周辺に向かって延在する半径方向Ｒに関して、異なる半径位置に配置されたＮ個、Ｎ≧２のバーゾーン（Ｚｉ、ｉ＝１、２、…Ｎ）を備え、前記バーゾーン（Ｚｉ）の各々は、角度的に分配され且つ中心領域（１１）を取り囲んでいる叩解バー（ＺｉＲＢｉ、ｉ＝１、２、…Ｍ）の対応するセットによって画定され、異なるが隣接するバーゾーン（Ｚｉ、Ｚｉ＋１）に属する叩解バー（ＺｉＲＢｉ）は、角度的にオフセットされる、叩解機セグメント（１０）であって、異なるが隣接するバーゾーンに属する叩解バー（ＺｉＲＢｉ）は、バーゾーン（Ｚｉ）に属する特定の叩解バー（ＺｋＲＢｋ）の接線方向が、隣接するバーゾーン（Ｚｉ、Ｚｉ＋１）に属する２つの叩解バー（Ｚｋ＋１ＲＢｋ＋１）の間の中間点に向かう方向を指すように、配置されることを特徴とし、異なるバーゾーンに属する叩解バーの長さは、前記叩解ディスク（１００）の中心（１１）に関して、最も内側のバーゾーン（Ｚ１）に属する叩解バー（Ｚ１ＲＢ１）の最大の長さから、前記叩解機セグメント（１０）の周辺に隣接する最も外側のバーゾーン（ＺＮ）に属する叩解バー（ＺＮＲＢＮ）の最小の長さまで減少する、叩解機セグメント（１０）。
【請求項２】
すべての隣接するバーゾーン（Ｚｉ）の間の角度オフセットが同じ角度方向にあり、前記角度方向が叩解機セグメント（１０）の意図された回転方向と反対の方向である、請求項１に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項３】
特定のバーゾーンの叩解バーが、前記叩解機ディスク（１００）の中心（１１）を取り囲む本質的に等距離に離間した叩解バー（ＺｉＲＢｉ）のバンド内で角度的に分配される、請求項１または２のいずれか一項に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項４】
異なるバーゾーンが、異なる数の本質的に等距離に離間した叩解バー（ＺｉＲＢｉ）を有するバンドを備える、請求項３に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項５】
等間隔に離間した叩解バー（ＺｉＲＢｉ）の数が、前記叩解機ディスク（１００）の中心（１１）に関して、最も内側のバーゾーン（Ｚ１）の最も少ない数から、前記叩解機セグメント（１０）の周辺に隣接する最も外側のバーゾーン（ＺＮ）の最も多い数まで増加する、請求項４に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項６】
叩解バー（ＺｉＲＢｉ）の数が、周辺に向かって外側に行くバーゾーンごとに２倍にされる、請求項５に記載の叩解機セグメント。
【請求項７】
前記叩解バー（ＺｉＲＢｉ）の少なくともサブセットが、叩解機セグメント（１０）の半径方向と叩解バー（ＺｉＲＢｉ）の長さ方向との間に角度αが形成されるように、前記叩解機セグメント（１０）の表面に設けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項８】
叩解機セグメント（１０）の半径方向と叩解バー（ＺｉＲＢｉ）の長さ方向との間に形成される前記角度αがバー供給角度を規定し、角度αが０°＜α≦６０°の間の値を取る、請求項７に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項９】
異なるバーゾーン（Ｚｉ）に属する叩解バー（ＺｉＲＢｉ）が、異なる幅を有し、その幅は、前記叩解機ディスク（１００）の中心（１１）に関して、最も内側のバーゾーン（Ｚ１）に属する叩解バー（Ｚ１ＲＢ１）の最大の幅から、前記叩解機セグメント（１０）の周辺に隣接する最も外側のバーゾーン（ＺＮ）に属する叩解バー（ＺＮＲＢＮ）の最小の幅まで、減少する、請求項１から８のいずれか一項に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項１０】
前記叩解機セグメント（１０）が叩解機ディスク（１００）を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項１１】
前記叩解機ディスク（１００）がロータ叩解機ディスクである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項１２】
前記ロータ叩解機ディスク（１００）の中心領域（１１）が中心プレート（１７）を備える、請求項１１に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項１３】
前記叩解機ディスク（１００）がステータ叩解機ディスクである、請求項１から１２のいずれか一項に記載の叩解機セグメント（１０）。
【請求項１４】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載のロータ叩解機ディスク（１０）、および／または、請求項１３に記載のステータ叩解機ディスクを備える、リファイナ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
提案された技術は、一般に、リグノセルロース材料のリファイナのための叩解機（ｒｅｆｉｎｅｒ）セグメントに関する。より詳細には、提案された技術は、叩解機セグメント表面上の異なるバーゾーンに配置された叩解バー（ｒｅｆｉｎｉｎｇ  ｂａｒ）が設けられた叩解機セグメントに関する。
【０００２】
本明細書の実施形態はまた、異なるバーゾーンに配置された叩解バーを有する叩解セグメントを備える叩解機ロータまたは叩解機ステータに関する。提案された技術の別の実施形態は、叩解機セグメント表面上の異なるバーゾーンに配置された叩解バーを有する叩解機セグメントが設けられた叩解機ロータまたは叩解機ステータのうちの少なくとも１つを備えるリファイナを提供する。
【背景技術】
【０００３】
リグノセルロース材料、たとえば木材からパルプまたは繊維を機械的に製造するために、木材チップがリファイナに供給される。リファイナは、準備された、たとえば蒸された木材チップを繊維またはパルプに叩解する（ｒｅｆｉｎｅ）。これは十分簡単に思われるが、それを行うためには、効率的かつ継続的な方式がかなりの課題を提起する。プロセスを可能な限り効率的にするためには、安定したディスクギャップで叩解できる必要があり、これには少なくとも２つのことが必要である。すなわち、
ｉ）供給効率、すなわち、ごくわずかな制限のみで繊維またはパルプの供給を得る必要がある、
ｉｉ）供給の一貫性、たとえば、ごくわずかな変動のみを表す材料の供給を得る必要がある。残念なことに、上記を実現しようとするときに不利に作用するものが存在する。たとえば、木材は決してまったく同じではない有機材料なので、以前のプロセス段階から存在する材料特性にばらつきがある。たとえば、すべての木材チップは、まったく同じ方式で作られていない。均一で継続的な方式でリファイナ自体に木材チップを供給することも課題である。リファイナまたは叩解領域への材料供給が、いくつかの制御が難しい外乱によって乱されるリスクが常に存在する。木材チップの叩解中に生成される蒸気の逆流は、そのような制御が難しい外乱の特定の例を提供する。チップによって運ばれる湿気のほとんどは蒸気に変わり、および、蒸気の一部は、材料の流れに逆らって後方に伝播して、流入する材料／チップの流れを妨害および妨げるので、蒸気の逆流が定常的に発生する。
【０００４】
したがって、リファイナの設計は、たとえば木材チップの効率的な供給およびその後の粉砕を保証するために満たされる必要がある多くの課題にさらされている。供給効率に関して言えば、材料が可能な限り小さい制限または外乱を伴い粉砕領域または粉砕ゾーンに供給され得る場合、それは有益である。リグノセルロース材料の一般的なリファイナは、通常、パルプ供給軸に沿って整列した互いに向き合う、ロータユニットおよびステータユニットを備える。材料の叩解は、ロータユニットとステータユニットとの間の境界領域内で実行される。リファイナの使用中、材料、たとえばパルプは、ステータユニットとロータユニットとの間に配置され、それらによって境界付けられた領域に供給される。ステータユニットに向き合うロータユニットは、特定のバージョンでは、電気モータによって回転され得る回転可能なシャフト上に配置されてよい。以下では、単にロータと呼ばれるロータユニットの目的は、ステータユニットの表面とロータの表面との間でパルプを粉砕することである。ロータおよび／またはステータは、しばしば、それらの表面に叩解セグメントが設けられる。これらの叩解セグメントの目的は、材料に対する粉砕動作を改善することである。そして、叩解セグメントは、しばしば、叩解動作をさらに改善するようにさらなる構造が設けられる。これらの構造は、しばしば、ロータおよび／またはステータの表面に配置された叩解バーを備える。叩解バーは、ロータディスク／ステータディスクの表面から突出し、材料の流れに面している。ステータとロータとの間の領域内の効率的な材料の流れを保証するように、これらの叩解バーは、同時に材料の効率的な粉砕を行いながら、材料の流れをできるだけ妨げないように設けられなければならない。これらの両方の基準を満たすことは、非常に重要な課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
提案された技術は、たとえばリグノセルロース材料のリファイナのための叩解セグメントの設計に関連する課題のうちの少なくともいくつかを克服することを目的とする。
【０００６】
同時に効率的な粉砕動作を可能にしながら効率的な材料の流れを可能にする叩解セグメントを提供することが目的である。
【０００７】
叩解プロセス中に生成された蒸気が、流れへの影響を低減して、材料供給の流れに向かって後方に流れることを可能にする叩解セグメントを提供することがさらなる目的である。
【０００８】
そのような叩解セグメントを備えるロータまたはロータディスクを提供することがさらに別の目的である。さらなる目的は、そのようなロータを備えるリファイナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらおよび他の目的は、提案された技術の実施形態によって満たされる。
【００１０】
第１の態様によれば、リグノセルロース材料のリファイナのための叩解機セグメントが提供され、叩解機セグメントは、中心領域を備える叩解機ディスクの一部であり、叩解機セグメントは、叩解機ディスクの中心領域から叩解機セグメントの周辺に向かって延在する半径方向Ｒに関して、異なる半径位置に配置されたＮ個、Ｎ≧２のバーゾーンを備える。バーゾーンの各々は、角度的に分配され、中心領域を取り囲む叩解バーの対応するセットによって画定される。中心領域では、異なるが隣接するバーゾーンに属する叩解バーは角度的にオフセットされる。中心領域では、異なるが隣接するバーゾーンに属する叩解バーは、バーゾーンに属する特定の叩解バーの接線方向が隣接するバーゾーンに属する２つの叩解バーの間の中間点に向かう方向を指すように配置される。前記叩解ディスクの中心に関して、最も内側のバーゾーンに属する叩解バーの最大の長さから、前記叩解機セグメントの周辺に隣接する最も外側のバーゾーンに属する叩解バーの最小の長さまで、異なるバーゾーンに属する叩解バーの長さは減少する。
【００１１】
提案された技術の第２の態様によれば、第１の態様による叩解機セグメントが提供され、叩解機ディスクは、ロータ叩解機ディスクである。
【００１２】
第３の態様によれば、第２の態様によるロータ叩解機ディスクを備えるリファイナが提供される。
【００１３】
提案された技術の実施形態は、対応するロータディスク（複数）とステータディスク（複数）とを一緒に有する叩解機セグメント、および、リファイナの叩解領域内への効率的な材料の流れと、たとえば木材などのリグノセルロース材料に対する効率的な叩解動作の両方をもたらす、リファイナ（複数）を提供する。
【００１４】
発明を実施するための形態を読むと、他の利点が理解される。
【００１５】
実施形態は、そのさらなる目的および利点と一緒に、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって最もよく理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】提案された技術による叩解セグメントの概略図である。
【図２】提案された技術による叩解セグメントの概略図であり、叩解セグメントは、円形ロータディスクなどの円形叩解ディスクを完全に覆っている。
【図３ａ】提案された技術による、３つのバーゾーンを有する叩解セグメントの概略図である。
【図３ｂ】提案された技術による叩解セグメントの概略図であり、バーゾーンは、４つのバーゾーンおよび本質的に真っ直ぐな叩解バーを備える。
【図３ｃ】提案された技術による叩解セグメントの概略図であり、叩解セグメントは、わずかに湾曲した叩解バーを有する４つのバーゾーンを備える。
【図４】ロータ叩解機ディスク上に配置された、提案された技術による叩解セグメントの概略図であり、叩解機ディスクの中心領域は中心プレートを備える。
【図５ａ】潜在的な材料および蒸気の流れも示す、提案された技術による、ロータのための叩解セグメントの概略図である。
【図５ｂ】たとえば、図５ａによるロータディスクと協働するように適合されたステータディスクの概略図である。
【図６】可能性のある材料および蒸気の流れも示されている、提案された技術による、ロータディスク−ステータディスクのペアの側面からの断面図である。
【図７】提案された技術が使用され得る、ロータおよびステータの配置の側面からの断面図を示す概略図である。
【図８】提案された技術が使用され得る、リファイナの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面全体を通して、同じ参照符号は、類似または対応する要素に使用される。
【００１８】
提案された技術をよりよく理解するために、提案された技術が使用され得る従来のリファイナの一例の簡単な概要から始めることが役立つ場合がある。次いで、叩解機セグメントの設計に関連する技術的な問題および課題の分析が続く。
【００１９】
リファイナを説明するために、例示的なパルプリファイナを断面図で概略的に示す図８が参照される。本発明を理解するために必須ではないこの装置のすべての構成要素と一緒に、リファイナ装置の外側の筐体を表すハウジング３０に、この構成は収容される。図示されていない構成要素の例は、たとえば、駆動用の電気モータ、回転軸、リグノセルロース材料用の供給機構などである。第２のハウジング３１の内部で、ロータ１００＊およびステータ２０＊は軸に沿って直線的に整列する。ロータは、ベアリング（複数）１６に配置された回転軸１５に取り付けられる。回転軸１５は、軸１５、したがってロータ１０を回転させる、図示されていないモータに接続される。ロータ１００＊に向き合うステータ２０＊は、リグノセルロース材料用の供給チャネル１４と叩解領域１９との間に延在する中心に配置された貫通孔３２が設けられ得る。ロータ１００は、特定の実施形態では、リグノセルロース材料の流入する流れに向き合う表面を有する中心プレート１７が設けられる。中心プレート１７の表面は、リグノセルロース材料を外側に向ける構造が設けられ得る。ロータ（リファイナ）ディスクおよびステータ（リファイナ）ディスクとも呼ばれるロータ１００＊および／またはステータ２０＊は、パルプの誘導（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）および粉砕を可能にするために叩解セグメントが設けられる。これらの粉砕セグメントは、しばしば、パルプの粉砕動作を強化することを目的とした表面状の突起が設けられる。
【００２０】
使用中、木材チップまたは準備された木材、たとえばパルプなどのリグノセルロース材料は、供給チャネル１４を通して、図示されていない供給機構によって供給される。材料は、ステータ２０＊の穴３２を通過し、領域１９に入る。領域１９は、本質的に、ロータ１００＊とステータ２０＊との間の空き領域によって画定され、この領域は、動作中、非常に小さくなり得る。領域１９に流入するリグノセルロース材料は、ロータ１００＊の中心プレート１７に入射する。中心プレート１７は、ロータおよびステータの叩解セグメントに向かってリグノセルロース材料を誘導するように働く。
【００２１】
提案された技術が使用され得るロータ−ステータ構成のより詳細な説明を提供するために、図７が参照される。図７は、たとえば上述されたリファイナ内のハウジング３１に収容されたロータ−ステータ構成の横断側面図を示す。回転軸の周りを回転するように配置されたロータ１００＊が示される。ロータ１００＊は、ステータ２０＊に向き合う表面上に叩解ディスク１００が設けられる。ステータ２０＊は、ロータ１００＊に向き合う表面上に叩解ディスク２０が設けられる。叩解ディスク１００、２０の目的の１つは、叩解セグメントを担持することなので、リファイナの特定のバージョンでは、叩解ディスク１００、２０は、セグメントホルダと呼ばれる場合がある。このロータ−ステータ構成において、２つの異なるタイプの叩解セグメント、入口セグメントと呼ばれる第１のタイプの叩解セグメント１０、１０＊、および叩解ゾーンセグメントと呼ばれる第２のタイプの叩解セグメント３４、３４＊が、ロータ１００＊およびステータ２０＊の叩解ディスクに設けられる。特定のリファイナバージョン、たとえば、大型リファイナでは、これらのセグメントは、それぞれ、中心セグメントまたはｃセグメント１０、１０＊、および周辺セグメントまたはｐセグメント３４、３４＊と呼ばれることがある。以下では、セグメントは、ｃセグメントおよびｐセグメントと呼ばれるが、実際には、提案された技術は入口セグメントおよび叩解ゾーンセグメントに関することに留意されたい。第１のタイプのセグメント１０、１０＊には２つの目的がある。第１のタイプのセグメントは、リグノセルロース材料の効率的な粉砕を実現するべきであるが、第１のタイプのセグメントは、ｐセグメント３４、３４＊に向かう効率的な材料の流れも可能にするべきである。それぞれ、ロータおよびステータに配置されたｐセグメント間の領域では、主要な叩解動作が行われる。これらのｐセグメント間のディスクギャップは、通常、叩解動作を強化するためにｃセグメント間のディスクギャップよりも小さい。ｐセグメント間の一般的なディスクギャップは、０．５ｍｍ程度である。また、図７には、叩解されるリグノセルロース材料のための入口３２が示されている。入口３２は、ステータ２０＊の中心領域に配置される。入口３２に対向するロータ側の叩解ディスク１００の中心領域には、中心プレート１７が配置される。図８を参照して説明された中心プレート１７の目的は、入口３２から叩解ディスク１００の外側部分に向かってやって来る材料を分配することである。すなわち、中心プレート１７は、叩解機ディスク上に配置されたＣセグメントおよびその後のｐセグメントに向かって材料を分配するように働く。提案された技術は、Ｃセグメントタイプの叩解セグメント、すなわち、ｐセグメントタイプの叩解セグメント３４に向かう材料の流れの効果的な叩解動作と効果的な誘導の両方を保証するように働く叩解セグメントのタイプに関する。
【００２２】
リファイナについての可能性のある作業モードを記載したが、叩解機セグメントに対する要求が非常に高く、しばしば矛盾することは明らかなはずである。叩解機セグメントに設けられた叩解バーは、流入する材料に対して効率的な粉砕動作を行うことを目的とする。目的は、それらの叩解バーが隆起構造を与えられるべきこと、すなわち、それらの叩解バーが叩解機セグメントの表面から突出するべきことを示唆する。しかしながら、材料の効率的かつ均一な粉砕または叩解は、流入する材料が叩解領域に均一に分配されることも必要とする。しかしながら、叩解セグメント上の叩解バーの一般的な構成は、材料濃度が変化する領域を引き起こす可能性がある。したがって、リグノセルロース材料の流入する流れが均一に分配され、制御された方式で外側の叩解領域に向かって、たとえば、ｐセグメントタイプの叩解セグメントに向かって誘導され得るように、叩解バーは叩解セグメントに配置されるべきである。叩解バーの２つの目的により、叩解セグメントの設計は非常に精巧になる。材料の流れに悪影響を与えるもう１つの実質的な問題は、材料の叩解中に生成される水蒸気によって引き起こされる影響である。叩解されるべき材料は当然水を含むので、収容されたロータおよびステータの配置における相当な圧力は、かなりの量の水蒸気を生成する。リファイナの使用中に、ｐセグメントの近くに圧力ピークが存在し、この圧力ピークが水蒸気の可能な動きに障害をもたらし、生成された水蒸気の多くが、結果として、構成の中心に向かって、すなわち、材料入口３２に向かって後方に移動することにも留意されたい。この蒸気の逆方向の動きは、流入する材料の流れと相互作用し、実質的な材料の集中なしに均一な材料の流れを実現することをより困難にする。
【００２３】
提案された技術は、リグノセルロース材料の効率的で制御された流れを同時に保証しながら、満足のいく叩解動作を実現するように設計が示されている叩解機セグメントを提供する。提案された技術は、特に、逆流する蒸気が材料の流れに及ぼす悪影響を低減するメカニズムを実現する。少なくとも部分的には、主材料の流れが一方の叩解ディスク側、たとえばロータ−ステータ構成のロータ側で発生することを可能にしながら、もう一方の叩解ディスク側、たとえば、ステータ側が逆流する水蒸気によって占有され得る叩解バーの特定の構成に起因して、この逆流する蒸気が材料の流れに及ぼす悪影響を低減するメカニズムは実現される。これにより、流入する木材チップと逆流する水蒸気との間の相互作用が減少する。
【００２４】
これらの好ましい効果を得るために、提案された技術は、リグノセルロース材料のリファイナ１に叩解機セグメント１０を提供する。叩解機セグメント１０は、中心領域１１を備える叩解機ディスク１００の一部であり、叩解機セグメント１０は、叩解機ディスク１００の中心領域１１から叩解機セグメント１０の周辺に向かって延在する半径方向Ｒに関して、異なる半径位置に配置されたＮ個、Ｎ≧２のバーゾーンＺｉ、ｉ＝１、２、…Ｎを備える。バーゾーンＺｉの各々は、角度的に分配され且つ中心に位置する貫通孔１１を取り囲んでいる、叩解バーＺｉＲＢｉ、ｉ＝１、２、…Ｍの対応するセットによって画定される。異なるが隣接するバーゾーンＺｉ、Ｚｉ＋１に属する叩解バーＺｉＲＢｉは、角度的にオフセットされる。
【００２５】
言い換えれば、叩解ディスク１００と一体化されるか、または叩解ディスク１００に取り付けられるように適合された叩解機セグメント１０が提供される。叩解ディスク１００上の共通の中心を取り囲む別個のバーゾーンＺｉを叩解バーが形成するように、叩解セグメントは、共通の中心領域１１の周りに角度を付けて配置されたいくつかの叩解バーＺｉＲＢｉを備える表面を有する。特定のバーゾーンＺｉは、叩解バーＺｉＲＢｉの対応するセットを備える叩解セグメント上の領域として定義される。したがって、叩解機ディスク１００の中心領域に関して、バーゾーンＺ１に対応する最も内側の領域にいくつかの叩解バーＺ１ＲＢ１が設けられ、最も内側の領域の外側にあるバーゾーンＺ２に対応する領域にいくつかの叩解バーＺ２ＲＢ２が設けられる。方向は、叩解機ディスク１００の中心１１を起点とする半径方向と関連する。このパターンは繰り返され、その結果、いくつかの同心バーゾーンが叩解セグメント１００の表面に沿って画定される。各バーゾーンは、それ自体の叩解バーを備え、隣接するバーゾーンに属する叩解バーは、空間的にオフセットされてよい、すなわち、隣接するバーゾーンに属する叩解バーの間に半径方向距離があるように配置されてよい。これは、たとえば、図１に示されている。提案された叩解セグメント１０の特定の特徴は、異なるが隣接するバーゾーンＺｉおよびＺｉ＋１に属する叩解バーＺｉＲＢｉが角度的にオフセットされることである。すなわち、異なるが隣接するバーゾーンに属する特定の叩解バーの長さ方向が一致しないように、それらの叩解バーは配置される。たとえば、バーゾーンＺ１およびＺ２に属する叩解バーの長さ方向が、それぞれ、Ｌ１およびＬ２とラベル付けされた点線の矢印によって示されている図１および図２において、この配置を見ることができる。異なるが隣接するバーゾーンに属する叩解バーの間のこの角度オフセットは、材料の副流が次の、すなわち、隣接するバーゾーンまで特定の方式で移動することを可能にする空きバー領域を作成する。この叩解バーのパターンは、叩解セグメントを越えて周辺に向かって、またはｐセグメントに向かって均一な材料の流れを実現するために効果的であることが証明されている。この叩解バーのパターンは、特に、逆流する水蒸気に関連する問題に対する効率的な対策であることが示されている。提案された叩解セグメントは、叩解セグメントがロータ側に設けられた場合、特定の叩解セグメントに沿った材料の流れが、反対側に配置された叩解ディスクに向かって、たとえば、ステータ側に向かって強制されないことを保証する。この事実により、向かい合って配置された叩解ディスクは、後方に移動する水蒸気によって占有される可能性がある多くの空き領域を表示する。たとえば、叩解バーの間の空き領域によって提供される開口を通って中心に向かって移動するためのスペースを、ロータ側に行き着く可能性がある蒸気の任意の残量はまだ有している。この技術的効果を理解するために、提案された技術による叩解セグメントを備えるロータディスクを示す図５ａが参照される。概略図は、材料の流れがたどる経路と、蒸気が移動できるいくつかの通路の両方を示す。角度的にオフセットされた叩解バーは、蒸気の移動用の通路も提供しながら、材料がたどるためのスムーズな通路を提供する。
【００２６】
提案された技術による叩解セグメントで実現され得るいくつかの利点がある。それらの叩解セグメントは、特に、最小の制限でエネルギーの経済的な供給を実現する。提案された技術の叩解セグメントは、多くの空きボリュームを提供する。この空きボリュームは、ロータ−ステータ構成の反対側に向かって材料の流れを推し進めることなく、材料の流れを運ぶことができる。提案された叩解セグメントは、空間的なディスクの幾何形状にわたるだけでなく、時間にもわたって均一な供給を可能とし、特に、流入する材料の供給自体が不均一であるという事実にもかかわらず時間にわたって均一な流れを可能にする、非常に望ましい機能も提供する。提案された技術は、材料の緩衝効果を可能にする叩解バーパターンを有することによってこの機能を可能にする。叩解セグメント上の副流が１つのバーゾーンから出現し、新しいバーゾーンに到達すると、副流はすでに存在する流れと混合する。混合によって引き起こされる潜在的な乱流および摩擦とペアにされた副流のこの混合は、わずかな材料緩衝効果を生み出す。この緩衝効果により、時間にわたって材料の流れがより均一になる。
【００２７】
材料の効率的な粉砕と効率的な材料の流れの両方を可能にする叩解セグメント１０の協働する機能を記載してきたが、以下では、提案された技術のいくつかの実施形態が添付の図面を参照して記載される。しかしながら、他の実施形態は、本明細書に開示された主題の範囲内に含まれ、開示された主題は、本明細書に記載された実施形態のみに限定されると解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、主題の範囲を当業者に伝えるために例として提供される。
【００２８】
提案された技術の特定の実施形態は叩解機セグメント１０を提供し、すべての隣接するバーゾーンＺｉの間の角度オフセットは、同じ角度方向にあり、角度方向は、叩解機セグメント１０の意図された回転方向と反対の方向である。異なるが隣接するバーゾーンに属する叩解バーのうちの少なくともいくつかが協働して、空間的および経時的に均一な流れを得ることができるので、この実施形態は、改善された材料の流れを実現する。この実施形態は、図５Ａに概略的に示されている。
【００２９】
提案された技術の別の実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、特定のバーゾーンの叩解バーは、叩解機ディスク１００の中心１１を取り囲む本質的に等距離に離間した叩解バーＺｉＲＢｉのバンド内で角度的に分配される。この実施形態は、たとえば図２に概略的に示されている。図２では、同じバーゾーンに属する叩解バーがどのように角度パターンで互いに等距離に配置されるかが分かる。それらの叩解バーは、同じバンドの一部を形成するので、それらの叩解バーは、またディスクの中心からおおよそ等距離に配置される。この特定の実施形態は、叩解バーの対称的な構成を保証し、この叩解バーの対称的な構成は、そして均一な材料の流れをもたらすことを示している。しかしながら、異なる半径の材料供給を改善するように叩解バーパターンの形状が調整され得る代替の実施形態が存在する。
【００３０】
提案された技術のさらに別の特定の実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、異なるバーゾーンは、異なる数の等距離に離間した叩解バーＺｉＲＢｉを有するバンドを備える。そのような実施形態は図３ａから図３ｃに示されている。３つの異なるバーゾーンを有する叩解セグメントを示す図３ａでは、最も内側のバーゾーンにいくつかの叩解バーが設けられている。最も内側のバーゾーンに隣接するバーゾーンでは、叩解バーの数が多くなる。このパターンは、さらなるバーゾーンごとに繰り返されてよい。提案された技術のさらに別の特定の実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、等間隔に離間した叩解バーＺｉＲＢｉの数は、叩解機ディスク１００の中心１１に関して、最も内側のバーゾーンＺ１の最も少ない数から、叩解機セグメント１０の周辺に隣接する最も外側のバーゾーンＺＮの最も多い数まで増加する。特定の実施形態によれば、バーゾーンに設けられた叩解バーの数は、周辺に向かって外側に行くバーゾーンごとに２倍にされ得る。最も内側のバーゾーンＺ１にＸ個の叩解バーが設けられた場合、ゾーンＺ１に隣接するゾーンＺ２には２Ｘ個のバーが設けられ、以下同様である。叩解セグメントの周辺に向かってより多くのバーを設けることにより、最も外側のバーゾーンと比較した、中心にある利用可能な空きボリューム間の差異が低減される。これは特に、叩解セグメントの周辺に近いバーゾーンで叩解バーのサイズが小さくなるときに当てはまる。空きボリュームの均一な分配を実現すると、より均一な流れが可能になる。
【００３１】
例として、提案された技術は、叩解機セグメント１０を提供し、異なるが隣接するバーゾーンに属する叩解バーＺｉＲＢｉは、バーゾーンＺｉに属する特定の叩解バーＺｋＲＢｋの接線方向が、隣接するバーゾーンＺｉ、Ｚｉ＋１に属する２つの叩解バーＺｋ＋１ＲＢｋ＋１の間の中間点に向かう方向を指すように配置される。図３ｂは、この特定の実施形態の図を提供する。点線は、叩解バーの接線方向を示す。本質的に真っ直ぐな叩解バーの場合、接線方向は、叩解バーの長さ方向と一致するが、湾曲した叩解バーの接線方向は、本質的に叩解バーの曲率の勾配に従う。後者の場合が図３ｃに概略的に示され、点線はわずかに湾曲した叩解バーの接線方向を示す。異なるバーゾーンまたはバンドに属する叩解バーが、内側のバーゾーンまたはバンドに属する叩解バーの接線方向に基づいて配置される実施形態は、材料の流れを運ぶことができる多くの空き領域を提供するので、効率的な材料の流れを保証する。
【００３２】
提案された技術の特定の実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、叩解バーは、真っ直ぐなエッジバー、丸みを帯びたバー、円錐バー、面取りを伴うかまたは伴わない矢印状のバーなどの幾何学的形状を与えられる。例として、提案された技術は、叩解機セグメント１０を提供し、特定のバーゾーンＺｉに属する叩解バーＺｉＲＢｉの少なくともサブセットは、他のバーゾーンＺｋに属する叩解バーＺｋＲＢｋの幾何学的形状とは異なる幾何学的形状を有する。
【００３３】
提案された技術の別の実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、異なるバーゾーンに属する叩解バーの長さは、叩解ディスク１００の中心１１に関して、最も内側のバーゾーンＺ１に属する叩解バーＺ１ＲＢ１の最大の長さから、叩解機セグメント１０の周辺に隣接する最も外側のバーゾーンＺＮに属する叩解バーＺＮＲＢＮの最小の長さまで、減少する。異なる長さの寸法を有する異なるバーゾーンに属する叩解バーを設けることにより、バーゾーンの空きボリュームを十分に大きく保つことが保証される。本明細書では、空きボリュームは、いかなる叩解バーとも相互作用することなく、材料が自由に流れることが可能な叩解セグメント上の領域を意味する。設けられた叩解バーの数が叩解セグメントの周辺に向かって多くなるので、効率的な流れを得ることを目的として、空きボリュームが減少する可能性がある。これは、叩解バーの段階的な短縮によって補償されてよい。すなわち、叩解セグメントまたは叩解ディスクの中心から外側に遠ざかって叩解バーが設けられるほどそれらの叩解バーは短くなる。これは、たとえば、図３ｂに概略的に示されている。
【００３４】
提案された技術の特定の実施形態によれば、叩解機セグメント１０が提供され、叩解機セグメント１０の半径方向と叩解バーＺｉＲＢｉの長さ方向との間に角度αが形成されるように、叩解バーＺｉＲＢｉの少なくともサブセットは、叩解機セグメント１０の表面に設けられる。図２の下部は、そのような実施形態を示している。特定の叩解バーの長さ方向はＬと表記され、この長さ方向が半径方向と角度αをどのように形成するかが分かる。
【００３５】
上述された実施形態の特定のバージョンは、叩解機セグメント１０を提供し、叩解機セグメント１０の半径方向と叩解バーＺｉＲＢｉの長さ方向との間に形成される角度αは、バー供給角度を規定し、角度αは０°＜α≦６０°の間の値を取る。
【００３６】
提案された技術の別の特定の実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、異なるバーゾーン（複数）Ｚｉに属する叩解バー（複数）ＺｉＲＢｉは、異なる幅（複数）を有する。その幅は、叩解機ディスク１００の中心１１に関して、最も内側のバーゾーンＺ１に属する叩解バーＺ１ＲＢ１の最大の幅から、叩解機セグメント１０の周辺に隣接する最も外側のバーゾーンＺＮに属する叩解バーＺＮＲＢＮの最小の幅まで、減少する。この実施形態の目的は、異なる長さを有する叩解バーに関して上述された実施形態と同じである。すなわち、それにより、周辺に向かって叩解バーの数が増加したときでも、材料の流れを運ぶことができる満足する程度の空きボリュームが叩解セグメント上に存在することが保証される。
【００３７】
提案された技術のさらに別の実施形態では、叩解セグメントは、ｐセグメントタイプの叩解セグメント３４、３４＊も備える叩解ディスク１００上に設けられてよい。図７は、そのような実施形態を示している。特に、本明細書では、ｃセグメント１０、１０＊と呼ばれる前述された叩解セグメント１０、およびｐセグメント３４、３４＊と呼ばれるさらなる叩解セグメントを備える叩解機ディスク１００、２０を、そのような実施形態は備えてよい。ｐセグメント３４、３４＊は、ｃセグメント１０から流入する材料の効率的な粉砕を可能にするように、叩解バーが設けられている。叩解ディスク１００、２０は、ロータ叩解機ディスク１００またはステータ叩解機ディスク２０であってよい。
【００３８】
提案された技術は、リファイナのロータ側とステータ側の両方で利用され得ることに留意されたい。提案された技術は、同様にロータ１００＊またはステータ２０＊に取り付けられ得る叩解ディスク１００に取り付けられ得る叩解セグメントの形態で提供されてよい。叩解ディスク１００は、この特定の場合では、セグメントホルダと呼ばれる場合があり、図については、図７を参照されたい。しかしながら、叩解セグメントは、完全に一体化されたディスクの形態で提供されてもよく、したがって、叩解ディスク自体の一部を形成するか、またはそれを画定する。この場合、叩解セグメント１０および叩解ディスク１００は、ロータ１００＊またはステータ２０＊に取り付けられ得る一体化構造を形成する。
【００３９】
提案された技術の特定の実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、叩解機セグメント１０は、叩解機ディスク１００を備える。すなわち、叩解セグメント１０は、ロータ叩解機ディスクまたはステータ叩解機ディスクのいずれかであり得る叩解機ディスクの形状で提供され得る。
【００４０】
後者の実施形態の特定のバージョンによれば、叩解機セグメント１０が提供され、叩解機ディスク１００は、ロータ叩解機ディスクである。前述されたように、提案された技術による叩解セグメント１０は、叩解機ディスク１００の一部を形成するか、または叩解機ディスク１００に取り付けられてよい。叩解セグメントは、たとえば、図２に示されたように、場合によっては、除去された中心領域１１を有する円の形状で、または図３ａから図３ｃのような扇形の形状で、提供されてよい。したがって、叩解機ディスク１００は、いくつかの叩解機セグメント１０が設けられてよく、それにより、叩解機ディスク１００は、叩解セグメント１０によって完全に覆われるか、または部分的に覆われる。叩解セグメントは、特に、ロータディスクまたは同等にロータ叩解機ディスクの一部を形成することができる。叩解機セグメント１０がロータ叩解機ディスクの一部を形成する場合、ロータ叩解機ディスク１００の中心領域１１は、中心プレート１７を備えてよい。
【００４１】
提案された技術の代替実施形態は、叩解機セグメント１０を提供し、叩解機ディスク１００は、ステータ叩解機ディスク２０＊である。ステータ叩解機ディスク２０＊の側面からの概略断面図が図７の右側に示されている。この特定の実施形態では、ステータ叩解機ディスクには、中心領域１１に穴が設けられ得る。この穴は、叩解材料のための入口３２を画定する。
【００４２】
しかしながら、提案された技術は、ロータ−ステータ構成またはリファイナ１において使用されてもよい。リファイナ１では、ステータディスク２０＊は、前述されたような叩解セグメントを備えるロータ叩解機ディスク１００と協働するように適合される。ステータディスクは、前述されたものによる叩解セグメントが設けられてもよい。ステータディスク２０＊は、ロータリファイナと向き合い、それと協働するように適合される。ステータ叩解機ディスク２０は、材料入口３２を画定する穴が設けられた中心領域を有する本質的に円形の形状の形で設けられる。ステータディスクは、２つの、異なるが隣接する表面領域、入口３２に隣接しそれを取り囲んで配置された第１の表面領域、および第１の表面領域に隣接しそれを取り囲んで配置された第２の表面領域が設けられてもよい。第２の表面領域は、本質的に平面であるが、第１の表面領域は、第２の領域に対して傾斜しており、傾斜は使用中に意図された材料の流れ方向と反対の方向である。第１の表面領域が第２の領域に対して傾斜しているという事実は、ステータディスク２０＊の中心により近いより多くの空きボリュームを提供する。この空きボリュームは、水蒸気によって占有され得るので、逆流する蒸気のための十分なスペースを提供する。図５ｂおよび図６は、そのようなステータディスクの概略図を提供する。図５ｂは、ステータディスクと向き合う図を提供し、図６は、提案された技術により、ステータディスクが叩解セグメントを備えたロータディスクとどのように相互作用するかを示す。
【００４３】
提案された技術の別の特定の実施形態は、本明細書に記載された叩解セグメントが設けられたロータ叩解機ディスク１０を備えるリファイナ１を提供する。
【００４４】
提案された技術はまた、本明細書に記載された叩解セグメントが設けられたロータ叩解機ディスク１０および上述されたステータ叩解機ディスク２０を備えるリファイナ１を提供する。図８は、本発明が使用され得る可能なリファイナの図を提供する。この目的を達成するために、ロータディスク１００は、提案された技術による叩解セグメントを備えてよい。ロータディスク１００は、提案された技術の別の態様によるステータディスク２０と協働するように適合される。
【００４５】
全体的に、本明細書で使用されるすべての用語は、異なる意味が明確に与えられていないか、かつ／またはその用語が使用されている文脈から示唆されていない限り、関連する技術分野でのそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。要素、装置、構成要素、手段、ステップなどに対するすべての言及は、明示的に別段の記述がない限り、要素、装置、構成要素、手段、ステップなどの少なくとも１つの実例を指すと率直に解釈されるべきである。本明細書に開示された実施形態のいずれかの任意の特徴は、必要に応じて任意の他の実施形態に適用されてよい。同様に、実施形態のいずれかの任意の利点は、任意の他の実施形態に適用することができ、逆の場合も同じである。同封の実施形態の他の目的、特徴、および利点は、以下の記載から明らかになるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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