(57)【要約】      （修正有）【課題】摩耗寿命を許容範囲に維持しつつ、高いエネルギー効率を達成する。【解決手段】リグノセルロース材料をリファイニングするためのシステムは、それぞれ溝を有する第１のステータープレートセグメントリファイニングゾーンと第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンとを含む。ロータープレートの溝幅は、ステータープレートの溝幅よりも、リファイニングゾーンの内側では大きいが、リファイニングゾーンの外側では実質的に同等である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二方向性ロータープレートセグメントであって、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第１の径方向距離範囲に、少なくとも一つのリファイニングゾーンを有する第１のロータープレートリファイニング領域を含み、前記少なくとも一つのリファイニングゾーンがリファイニングゾーン長を有する、二方向性ロータープレートセグメントと、
二方向性ステータープレートセグメントであって、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第２の径方向距離範囲に、少なくとも一つのリファイニングゾーンを有する第１のステータープレートセグメントリファイニング領域を含み、前記少なくとも一つのリファイニングゾーンがリファイニングゾーン長を有する、二方向性ステータープレートセグメントと、
を含む、リグノセルロース材料をリファイニングするためのシステムであって、
前記第１の径方向距離範囲と前記第２の径方向距離範囲とは重なり合い、
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第１のロータープレート溝幅を有し、
前記第１のステータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第１のステータープレート溝幅を有し、
前記第１のロータープレート溝幅は、前記第１のステータープレート溝幅よりも少なくとも５０％広く、
前記ロータープレートセグメントは、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第３の径方向距離範囲に、第２のロータープレートリファイニングゾーンを含み、前記第３の径方向距離範囲は、前記第１の径方向距離範囲よりも前記ロータープレートセグメントの外縁に近接しており、
前記ステータープレートセグメントは、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第４の径方向距離範囲に、第２のステータープレートセグメントリファイニングゾーンを含み、
前記第３の径方向距離範囲と前記第４の径方向距離範囲とは重なり合い、
前記第２のロータープレートセグメントリファイニング領域は、一連のバーと溝とを交互に含む少なくとも一つのリファイニングゾーンを有し、該溝は第２のロータープレート溝幅を有し、
前記第２のステータープレートセグメントリファイニング領域は、一連のバーと溝とを交互に含む少なくとも一つのリファイニングゾーンを有し、該溝は第２のステータープレート溝幅を有し、
該第２のロータープレート溝幅は、該第２のステータープレート溝幅と実質的に等しいことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ５０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ４０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ３０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ２０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも２０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも３０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも４０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも５０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のロータープレート溝幅が、前記第１のステータープレート溝幅よりも少なくともＸ％広く、ここでＸは２５の倍数且つ５０又はそれ以上である請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２のロータープレート溝幅が、前記第２のステータープレート溝幅よりも最大で１０％広い請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２のロータープレート溝幅が、前記第２のステータープレート溝幅よりも最大で１５％広い請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ロータープレートセグメントは、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第５の径方向距離範囲に、第３のロータープレートリファイニングゾーンを含み、前記第５の径方向距離範囲は、前記第１の径方向距離範囲と前記第３の径方向距離範囲との間に位置し、
前記ステータープレートセグメントは、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第６の径方向距離範囲に、第３のステータープレートセグメントリファイニングゾーンを含み、
前記第５の径方向距離範囲と前記第６の径方向距離範囲とは重なり合い、
前記第３のロータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第３のロータープレート溝幅を有し、
前記第３のステータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第３のステータープレート溝幅を有し、
前記第３のロータープレート溝幅は、前記第３のステータープレート溝幅よりも少なくとも２０％広い請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第３のロータープレートの溝が、前記第３のステータープレート溝幅よりも少なくとも３０％広い請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第３のロータープレートの溝が、前記第３のステータープレート溝幅よりも少なくとも４０％広い請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１、第２又は第３のロータープレート溝幅が、２つ以上の溝幅を含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２のステータープレート溝幅と前記第４のステータープレート溝幅が、実質的に同じである請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ステータープレートセグメント溝幅が、２つ又は３つのリファイニングゾーンにおいて同じである請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第５のロータープレートの溝が、第１のロータープレート溝幅と実質的に同じである請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１、第２又は第３のステータープレート溝幅が、２つ以上の溝幅を含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ロータープレートセグメントは、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第７の径方向距離範囲に、ローター供給ゾーンを含み、前記第７の径方向距離範囲は、該ロータープレートセグメントの内縁を始点とし、
前記ステータープレートセグメントは、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第８の径方向距離範囲に、ステーター供給ゾーンを含み、
前記第７の径方向距離範囲と前記第８の径方向距離範囲とは重なり合う請求項１に記載のシステム。円錐状リファイニングゾーンを更に含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
ロータープレートとステータープレートとを含むディスクリファイナー用二方向性リファイナープレートの組み合わせであって、
前記ロータープレート及びステータープレートは、それぞれパターン面及び裏面を有し、前記ロータープレート及びステータープレートの前記パターン面が相互に対向するように取り付けられ、
前記ロータープレート及びステータープレートは、それぞれリファイニング領域を有するロータープレートセグメント及びリファイニング領域を有するステータープレートセグメントを含み、前記リファイニング領域は長さを有し、
前記ロータープレート及びステータープレートは、リファイニング領域内縁及びリファイニング領域外縁を有し、
前記ロータープレートセグメントは、前記パターン面上のリファイニング領域内に少なくとも最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンを有し、該最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンは、それぞれ該ロータープレートセグメントの前記リファイニング領域内縁と前記リファイニング領域外縁との間の径方向距離範囲にあり、各径方向距離範囲は長さを有し、
前記ステータープレートセグメントは、前記パターン面上のリファイニング領域内に少なくとも最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンを有し、該最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンは、それぞれ該ステータープレートセグメントの前記リファイニング領域内縁と前記リファイニング領域外縁との間の対応する径方向距離範囲にあり、各対応する径方向距離範囲は長さを有し、
前記ロータープレートセグメントの最内側リファイニングゾーン又は最外側リファイニングゾーンの少なくとも一つは、前記ステータープレートセグメントの最内側リファイニングゾーン又は最外側リファイニングゾーンの少なくとも一つとは異なる、バー及び溝のパターンを有し、
前記ロータープレートセグメントのリファイニング領域の最内側リファイニングゾーン及び前記ステータープレートセグメントのリファイニング領域の最内側リファイニングゾーンは、前記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リファイニング領域内縁に最も近接し、
前記径方向距離範囲にあるロータープレートセグメントの溝は、前記対応する径方向距離範囲にあるステータープレートセグメントの溝よりも実質的に広く又は等しく、これにより、ロータープレートのより広い溝はステータープレートのより狭い溝と対向しており、
前記ロータープレートセグメントの前記最内側リファイニングゾーンの長さは、前記リファイニング領域の長さの少なくとも２０％を占め、一方、その最外側ゾーンは、リファイニング領域の長さの５０％以下を占めることを特徴とする組み合わせ。
【請求項２３】
前記ロータープレートセグメントの前記リファイニング領域は、前記リファイニング領域内に中間リファイニングゾーンを有し、該中間リファイニングゾーンは、前記リファイニング領域の最内側リファイニングゾーンと最外側リファイニングゾーンとの間の径方向距離範囲にあり、該中間リファイニングゾーン内のロータープレートセグメントの溝は、同一の径方向距離範囲内の前記ステータープレートセグメントの溝よりも少なくとも２０％広い請求項１７に記載のリファイナープレート。
【請求項２４】
前記リファイナープレートセグメントは更に、前記リファイニング領域と前記リファイナープレートセグメントの内縁との間に位置するブレーカーバーゾーンを含む請求項１７に記載のリファイナープレート。
【請求項２５】
円錐状リファイニング部を有する更なるリファイニング部を特徴とするリファイナーの平坦部において使用される請求項１７に記載のリファイナープレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、慨して、「低エネルギーポンピングプレート（ｐｕｍｐｉｎｇ  ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ  ｐｌａｔｅｓ）」に類似する基本概念に基づき動作する低エネルギーリファイナープレートの組み合わせを作製するという目的に関する。低エネルギーリファイナープレートの組み合わせでは、機械的な力を使用してリファイニング間隙のパルプ材料の順方向の流れを促進させているが逆方向も可能である。本発明は、それぞれ溝を有する第１のステータープレートセグメントリファイニングゾーンと第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンとを備える、リグノセルロース材料をリファイニングするためのシステムに関する。リファイニング領域（ロータープレート又はステータープレート）の内縁からリファイナープレート（ローター又はステーター）の外縁までの対応する測定距離において、ロータープレートの溝幅は、対応するステータープレートの溝幅よりも大きい（広い）。
【背景技術】
【０００２】
一般に、リファイニング時のエネルギー消費を削減することを可能にするメカニカルパルプ化プロセス用リファイナープレートの開発が求められている。そのような開発の試みの一つとして、有意により粗いリファイナープレートを使用するものがあり、これにより、リファイニング強度は向上するが、その成果は限られている。例えば、このようなプレートによって製造されるパルプの特性は低く、通常、達成されるエネルギー削減効果は非常に限られる、と考えられている。
【０００３】
１９９０年代に、方向性リファイナープレートが開発された。これらのプレートの改良型も幾つか存在しており、その多くは、当該技術分野においてバー「ポンピング角度」（ｐｕｍｐｉｎｇ  ａｎｇｌｅｓ）（「供給角度（ｆｅｅｄｉｎｇ  ａｎｇｌｅｓ）」又は「バー角度（ｂａｒ  ａｎｇｌｅｓ）」という場合もある）として知られるものを使用している。ポンピング角度は、回転軸からプレートの外周に向かって径方向に延びる中心軸に対して、または別の径方向線に対して、バーにより形成される角度であり、これにより、バー及び溝が、リファイニングインパルスを繊維マットに与えるとともに、リファイナープレートセグメント上の繊維材料のポンピングを促進するように使用される。この設計によって、繊維がリファイナーに保持される時間（保持時間という場合が多い）を短縮でき、繊維マットをより薄くし、高いエネルギー効率が得られる。
【０００４】
エネルギー削減は望ましいものであるが、多くのメカニカルパルプ工場では従来の省エネルギー技術を利用できていない。これは、あまりに多くの異物や研磨材を含む原料が、上記のようなシステムでは望ましくないからである。高レベルの異物又は研磨材は、リファイナープレートの寿命を短くすることもある。過剰量の研磨材又は異物に曝されることによりリファイナープレートが劣化すると（例えば、丸みを帯びてくると）、パルプの品質が、極めて急速に低下してしまう。このため、工場ではリファイナープレートを頻繁に交換しなければならず、このようなプレートの使用は、経済的に実用的でない。この摩耗問題に対処するために、一部のパルプ工場では、例えば数日毎に、リファイナープレートの回転方向を逆転させて、プレート上のバーの縁が鋭利な状態をより長期間維持できるようにしている。
【０００５】
従って、パルプ工場においてリファイナープレートの回転方向を逆転できるようにすることによって、摩耗寿命を許容範囲に維持しつつ低エネルギーリファイナープレート技術による恩恵を増大させる改良技術が求められている。本開示は、この必要性等を対象としている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、概して、リグノセルロース材料を機械的にリファイニングするためのローターリファイナープレート及びステーターリファイナープレートに関する。ロータープレート及びステータープレートは、それぞれパターン面及び裏面を有し、リファイナー内で稼働する際に、ロータープレート及びステータープレートのパターン面が相互に対向するように取り付けられている。各ロータープレート及びステータープレートは、それぞれリファイニング領域を有するロータープレートセグメント及びリファイニング領域を有するステータープレートセグメントにより形成されている。
【０００７】
リファイナープレートセグメントで形成される一対のリファイナープレート（それぞれ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を含むロータープレート及びステータープレート）は、リファイニング領域としても知られるリファイナープレートの内縁からリファイナープレートの外縁までの同一距離において、ロータープレートの１つ又は複数の溝幅がステータープレート上の対応する１つ又は複数の溝幅より広くなるような、異なる溝幅を有し得る。
【０００８】
一実施形態において、ディスクリファイナー用の一対の二方向性リファイナープレートは、それぞれ異なる設計のロータープレートとステータープレートとを含む。このロータープレート及びステータープレートは、それぞれパターン面及び裏面を有し、リファイナー内で稼働する際に、ロータープレート及びステータープレートのパターン面が相互に対向するように取り付けられている。ロータープレート及びステータープレートはそれぞれ、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を含む。（ローターとステーターの両方の）リファイナープレートセグメントは、リファイナープレートセグメントの内縁とリファイナープレートセグメントの外縁との間の径方向距離範囲を包含するリファイニング領域を有する。一実施形態において、このリファイニング領域は、リファイニング領域内縁とリファイニング領域外縁との間で測定される長さを有し、ここで、１つ又は複数のリファイニング領域の縁が、リファイナープレートセグメントの内縁又は外縁と同位置にあってもよい。
【０００９】
前記リファイニング領域の長さは、バーによって形成されたパターンが供給機能ではなくリファイニング機能を発揮する位置であるリファイニング領域内縁を始点として径方向に測定される。リファイニング領域の長さは、プレートセグメントの外縁に延びているリファイニング領域外縁を末端とする。リファイニング領域では、供給領域と比較して、バーが狭く、密集して配置されているので、バー間の溝はより狭くなっている。また、バーと溝とによって形成されるパターンは、供給用バー領域（この供給用バー領域はブレーカーバー領域ともいう）におけるバー及び溝のパターンと異なっていてもよい。言い換えると、リファイニング領域は、ブレーカーバーが終わる位置からリファイナープレートセグメントの外縁までの径方向距離に存在する。
【００１０】
前記リファイニング領域は、１つ又は複数のリファイニングゾーンを含み、各リファイニングゾーンは、リファイナープレートセグメントの内縁とリファイナープレートセグメントの外縁との間において異なる径方向距離範囲を包含する。一実施形態において、これらのゾーンは、リファイニングゾーン内縁とリファイニングゾーン外縁との間で測定されるリファイニングゾーン長を有し、ここで、１つ又は複数のリファイニングゾーンの縁が、リファイナープレートセグメントの内縁もしくは外縁、又はリファイニング領域の内縁もしくは外縁と同位置にあってもよい。バーと溝とによって形成されたパターンは、各リファイニングゾーン内では一貫しているが、リファイニングゾーン毎に変更することもできる。従って、各リファイニングゾーンにおけるリファイニングゾーン内縁及びリファイニングゾーン外縁は、バー間の溝の幅の違いによって規定される。
【００１１】
前記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各々は、リファイニング領域内に少なくとも最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンを有し、この最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンは、それぞれ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内縁と外縁との間の、対応する径方向距離範囲にある。各径方向距離範囲は、長さを有する。リファイニング領域の最内側リファイニングゾーンは、リファイナープレートセグメントのリファイニング領域内縁に最も近接する。ステータープレート上の溝と比べ、それに対応するロータープレートの溝は、対応する最内側リファイニングゾーンにおいて実質的に広く、これにより、リファイナー内で両プレートが相互に向き合ったときに、ローターのより広い溝はステーターのより狭い溝と向き合うことになる。さらに、リファイニング領域の最外側ゾーンにおいては、ロータープレートの溝幅は、ステータープレートの溝幅と実質的に等しい。このロータープレートセグメント最内側又は最外側リファイニングゾーンの少なくとも一つは、ステーターリファイニングセグメント最内側又は最外側リファイニングゾーンの少なくとも一つとは異なる、バー及び溝のパターンを有する。一実施形態において、リファイナープレートセグメントの最内側縁からリファイナープレートセグメントの最外側縁に向かう方向において、リファイニング領域の内縁から溝幅が変化する点までを測定した場合に、最内側ゾーン長はリファイニング領域の全長の少なくとも２０％を占める。他方、最外側ゾーンは、リファイニング領域の全長の５０％以下を占める。
【００１２】
前記二方向性リファイナープレートの実施形態において、ロータープレートセグメントのリファイニング領域が、リファイニング領域内に中間リファイニングゾーンを有する。この中間リファイニングゾーンは、リファイニング領域の最内側リファイニングゾーンと最外側リファイニングゾーンとの間の径方向距離範囲にある。中間リファイニングゾーン内のロータープレートセグメントの溝は、同一の対応する径方向距離範囲内のステータープレートセグメントの溝よりも少なくとも２０％広い。
【００１３】
前記二方向性リファイナープレートの別の実施形態において、前記リファイナープレートセグメントは、リファイニング領域とリファイナープレートセグメントの内縁との間に位置するブレーカーバーゾーンを含む。
【００１４】
前記二方向性リファイナープレートを、リファイナーの平坦リファイニング部と円錐状リファイニング部との両方が存在するリファイナーの平坦部において使用し得る。本開示に係るリグノセルロース材料をリファイニングするためのシステムの一実施形態において、ロータープレートセグメントは、ロータープレートセグメントの内縁とロータープレートセグメントの外縁との間の第１の径方向距離範囲に、少なくとも一つのリファイニングゾーンを有する第１のロータープレートリファイニング領域を有し、前記少なくとも一つのリファイニングゾーンがリファイニングゾーン長を有する。同様に、ステータープレートセグメントは、ステータープレートセグメントの内縁とステータープレートセグメントの外縁との間の第２の径方向距離範囲に、少なくとも一つのリファイニングゾーンを有する第１のステータープレートセグメントリファイニング領域を有し、前記少なくとも一つのリファイニングゾーンがリファイニングゾーン長を有する。
【００１５】
この実施形態において、前記第１の径方向距離範囲と前記第２の径方向距離範囲とは重なり合う。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は、ロータープレート及びステータープレートを形成するように配置される。このロータープレート及びステータープレートは、これらのそれぞれのパターン面を対向させながらリファイナー内に取り付けられている。稼働時に、対向し対応するロータープレートリファイニング領域とステータープレートリファイニング領域とは、交差又は重なり合い、これにより、リファイナー内に供給されるリグノセルロース材料に作用する。前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンは、更に一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第１のロータープレート溝幅を有する。前記第１のステータープレートセグメントリファイニングゾーンも、更に一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第１のステータープレート溝幅を有する。この例示的な実施形態において、第１のロータープレート溝幅は、第１のステータープレート溝幅よりも少なくとも５０％広い。第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンは、ロータープレートセグメントの内縁とロータープレートセグメントの外縁との間の距離の２０％、３０％、３５％、４０％又は５０％の長さを有する。
【００１６】
また、この例示的な実施形態において、前記ロータープレートセグメントはロータープレートセグメントの内縁とロータープレートセグメントの外縁との間の第３の径方向距離範囲に、第２のロータープレートリファイニングゾーンを更に含む。第３の径方向距離範囲は、前記第１の径方向距離範囲よりもロータープレートセグメントの外縁に近接している。前記ステータープレートセグメントは、ステータープレートセグメントの内縁とステータープレートセグメントの外縁との間の第４の径方向距離範囲に、第２のステータープレートセグメントリファイニングゾーンを含み、前記第３の径方向距離範囲と前記第４の径方向距離範囲とは重なり合う。前記第２のロータープレートセグメントリファイニング領域は、一連のバーと溝とを交互に含む少なくとも一つのリファイニングゾーンを有し、該溝は第２のロータープレート溝幅を有する。前記第２のステータープレートセグメントリファイニング領域は、一連のバーと溝を交互に含む少なくとも一つのリファイニングゾーンを有し、該溝は第２のステータープレート溝幅を有し、前記第２のステータープレートセグメントリファイニング領域は、一連のバーと溝を交互に含む少なくとも一つのリファイニングゾーンを有し、該溝は第２のステータープレート溝幅を有する。第２のロータープレート溝幅は、第２のステータープレート溝幅と実質的に等しい。第２のロータープレートリファイニングゾーンは、ロータープレートセグメントの内縁とロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ２０％以下、３０％以下、４０％以下、又は５０％以下の長さを有する。
【００１７】
本発明の別の実施形態において、前記ロータープレートセグメントは、ロータープレートリファイニングセグメントの内縁とロータープレートセグメントの外縁との間の第５の径方向距離範囲に、第３のロータープレートリファイニングゾーンを有する。第３のロータープレートリファイニングゾーンはまた、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は、第３のロータープレート溝幅を有する。第５の径方向距離範囲は、前記第１の径方向距離よりもロータープレートセグメントの内縁に近接している。加えて、前記ステータープレートセグメントは、ステータープレートセグメントの内縁とステータープレートセグメントの外縁との間の第６の径方向距離範囲に、第３のステータープレートセグメントリファイニングゾーンを含む。第３のステータープレートセグメントリファイニングゾーンはまた、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第３のステータープレートの溝幅を有する。
【００１８】
本発明の更に別の実施形態において、前記ロータープレートセグメントは、ロータープレートセグメントの内縁とロータープレートセグメントの外縁との間の第７の径方向距離範囲に、ローター供給ゾーンを含む。第７の径方向距離範囲は、ロータープレートセグメントの内縁を始点とする。前記ステータープレートセグメントは、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第８の径方向距離範囲に、ステーター供給ゾーンを含む。前記第７の径方向距離範囲と前記第８の径方向距離範囲とは重なり合う。
【００１９】
溝幅は上記リファイニングゾーンの各々で変化するが、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において、実際の溝幅がリファイニングゾーン毎に変化することは必要ではなく、重なり合う又は対応するリファイニングゾーンにおけるロータープレートセグメントとステータープレートセグメントとの間の相対的な幅が異なっていなければならない。例えば、２つ又は３つのステーターリファイニングゾーンにおいてステーターの溝幅を一定とすることは可能であるが、それぞれのリファイニングゾーンにおいてローターの溝幅を変化させると、ロータープレートセグメントとステータープレートセグメントとの間の溝幅比に重要な変化をもたらすことになる。
【００２０】
以下の好ましい実施形態の詳細な説明を添付図面と合わせて読めば、当業者には本発明のこのような特徴及び他の特徴や利点が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係るパターンを有するローターリファイナープレートセグメントの実施形態を示す図である。
【００２２】
【図２】図２は、図１のロータープレートと組み合わせて好適に使用される、本発明に係るパターンを有するステーターリファイナープレートセグメントの実施形態を示す図である。
【００２３】
【図３】図３は、ポンピング角度を有し、低エネルギーリファイナープレートのための従来のリファイナープレートセグメントのパターンを示す図である。
【００２４】
【図４】図４は、低エネルギーリファイニングに適さない従来のリファイナープレートセグメントのパターンを示す図である。
【００２５】
【図５】図５は、本発明に係るリファイナーロータープレートセグメントのパターンの代替実施形態を示す図である。
【００２６】
【図６】図６は、図５のロータープレートセグメントと組み合わせて好適に使用される、本発明に係るリファイナーステータープレートセグメントのパターンの別の代替実施形態を示す図である。
【００２７】
【図７】図７は、本発明に係るリファイナーロータープレートセグメントのパターンの別の代替実施形態を示す図である。
【００２８】
【図８】図８は、図５又は図７のロータープレートセグメントと組み合わせて好適に使用される、本発明に係るリファイナーステータープレートセグメントのパターンの別の代替実施形態を示す図である。
【発明の詳細な説明】
【００２９】
回転ディスク（ローターディスク）と固定ディスク（ステーターディスク）とを特徴とし、リグノセルロース材料をリファイニングするためのシングルディスクリファイナーのリファイニング領域への供給率を上げるために、異なる原理を使用することが可能である。供給原料として使用されるリグノセルロース材料の乾燥分コンシステシーは、少なくとも１０％でよく、或いは、少なくとも２０％でもよい。本開示の実施形態は、フラットリファイナー、円錐状ディスクリファイナー、及び／又は、リグノセルロース材料を機械的にリファイニングするために適した他のどのようなリファイナーにも使用でき、フラット（ディスク）プレートにも適用可能である。これらの円錐状又は他の好適なリファイナーは、リファイニングゾーンを有するリファイニング領域を含む。
【００３０】
バーによってポンピング角度を形成すれば、材料をより速く供給でき、これによりリファイニング領域における材料の保持時間を短縮し、材料をリファイニングする時間も短縮できると考えられている。バーを通過する間に摩擦力が揃うことによって、材料がより速く供給される。このような摩擦力は外側方向の力ベクトルとなり、リファイニング領域の外周部へ向かう粒子の動きを促進する。
【００３１】
本開示によれば、ロータープレートは、ポンピング作用をより多く担う主要ディスクとして使用し得る。多くのリファイナーは、回転しないステーターディスクに対向して、通常１分間に９００〜２３００回転（ＲＰＭ）のスピードで回転するローターディスクを使用している。木材チップ、又は繊維状もしくはリグノセルロース材料は、典型的にはステーターディスクの中心を通って供給され、ローターディスクがこの材料に回転を与えることによって材料は間隙に供給される。一方向性供給プレートの設計において、一般にバーはポンピング角度で形成され、このポンピング角度により、ロータープレート及びステータープレートのバーの交差によって発生する摩擦力が外側方向の摩擦力を生じさせることが可能となる。このような摩擦力は、供給材料の回転によって生じる遠心力と共に生じる。この回転は、バー同士の間のロータープレート空間（溝中）、並びに、程度は限られているが、ロータープレートバーの頂部とステータープレートバーの頂部との間にある領域（例えば、それぞれのプレート面の間の「間隙」）でも起こる。ステータープレートの溝にあるリファイニングされるべき材料の部分は回転しない。なぜなら、ステータープレートの溝内の材料には回転力は働かないからである。リファイニングされている材料の当該部分は滞留し、リファイナー内での材料の平均保持時間を増大させる傾向にあり、パルプを生産するために必要とされるエネルギーの増大を引き起こす。
【００３２】
一度ローターバーとステーターバーとの間隙に入ると、材料は固定要素と回転要素との間に引き込まれる。この繊維パッドは動的な存在であり、破壊分離と再形成され続ける。繊維が繊維パッドから抜き出されると、繊維はロータープレートの溝かステータープレートの溝どちらかに移動する。ロータープレートの溝に進入した繊維は、リファイナーの最高回転速度に加速されることがあり、これによりリファイニング領域の外周部へ向かう有意な運動量を得る。ステータープレートの溝に進入した繊維は動かなくなる。なぜなら、この繊維に作用する遠心力はなくなるからである。ステータープレートの溝に進入した繊維は、リファイナー内の蒸気流によって輸送されるが、ステータープレートの溝に進入した繊維は、ロータープレートの溝に進入した繊維よりも有意により長い時間リファイニング領域に留まると考えられている。
【００３３】
繊維パッドからを分離された繊維が、ステータープレートの溝に対向するロータープレートの溝に入り易くすることによって、リファイナー内での材料の全保持時間が短縮され、これにより、リファイナーが必要とするエネルギーレベルを低下させることが可能である。ある面において、本開示は、材料の全保持時間を達成し得るように逆転可能なリファイナープレートを使用して、低エネルギーレベルでパルプを製造することに関する。二方向性リファイナープレート（逆転し得る回転方向を有するリファイナープレート）を使用して低エネルギーリファイニングを実現するために、基本原理は、異なる溝幅を特徴とするロータープレートとステータープレートとをマッチングさせることである。例えば、ロータープレート上のより広い溝を使用すると、繊維がロータープレートとステータープレートとの間隙からロータープレートの溝に移動する可能性の方が、材料がロータープレートとステータープレートとの間隙からステータープレートの溝に移動する可能性よりも非常に高い。これにより、ステータープレートの溝と比較して、ロータープレートの溝に存在する繊維の割合は高くなり、その結果、供給効果が増大し、両方の回転方向において同じ結果を得ながら保持時間が減少する。
【００３４】
上記の好ましい実施形態の詳細な説明は、単に例示目的でされたものであり、本発明の主旨及び範囲を包括したり限定したりすることを意図するものではない。上記実施形態は、本発明の原理及び実用的な応用形態を最良に説明するために選ばれ詳述されたものである。当業者であれば、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく本明細書に開示された発明に多くの変更を加えることが可能であることを認識するであろう。
【００３５】
本発明に係る逆転可能な又は二方向性リファイナープレートの例示の実施形態を図１〜図２及び図５〜図８に示す。本発明は、従来の逆転可能なリファイナープレートと比較して、使用の際のエネルギー消費が少なくなる逆転可能なリファイナープレートである。現在、パルプ工場においてリファイナープレートの回転方向を逆転できるようにすることによって、摩耗寿命を許容範囲内に維持しつつ低エネルギープレート技術による恩恵を増大させる改良リファイナープレートが求められている。
【００３６】
ここで図１を参照すると、図示されているリファイナーロータープレートセグメント１００は、リファイニング領域１１４を含む４つのリファイニングゾーン（１３０、１３２、１３４及び１３６）を有し、中央リファイニングゾーン１３２及び１３４は、相補的なステータープレートセグメント２００（図２）上の対応する位置と比較すると、より粗いパターンのバー１０２及び溝１０４を有する。バー１０２と溝１０４とは交互に設けられており、ダム１０６及び１０８が溝１０４内に含まれていてもよい。ダム１０６及び１０８は、溝の全高さ又は部分的な高さでよく、その他、溝１０４においてロータープレートセグメント１００の外縁１１０に向かう繊維の移動を妨害するような他の高さの組み合わせでもよい。ローターリファイナープレートとステーターリファイナープレートとは両方とも、二方向性（逆転可能な）セグメント、即ち、ロータープレートセグメント１００及びステータープレートセグメント２００を含む。
【００３７】
ロータープレートセグメント１００は、リファイニング領域１１４内に４つのリファイニングゾーン（１３０、１３２、１３４及び１３６）を含み、これらは異なるバー幅及び溝幅Ｗを含んでいる。ロータープレートセグメント１００は、セパレートブレーカーバーリング（図示せず）を典型的な特徴とする大型リファイナーに典型的に使用される。ブレーカーバーリングは、プレートの回転軸近くのリファイナーロータープレートセグメント１００の内縁１１２に隣接して位置している。従来のほとんどの小型リファイナーのリファイナープレートセグメント上に見られるブレーカーバーリングは、１つ又は複数のブレーカーバーゾーンを含むことができる。より大型のリファイナーにおいて、ブレーカーバーゾーンは、主要リファイニング領域の内側にあるセグメントからなる同心環のセパレートリファイナーセグメント上にしばしば設けられる。
【００３８】
ブレーカーバーゾーンは、中実のブレーカーバーはほとんどなく、一般にバー同士の間の間隔に非常に大きな空間を有し、通常、多くの場合、１０ｍｍより大きい溝幅、しばしば２０ｍｍより大きい溝幅を特徴とする。ローターブレーカーバー及びステーターブレーカーバーの頂部の間の空間は、リファイナー稼働時のリファイニング領域におけるバーの空間よりも一般に有意に大きい。後者が通常０．２〜１．５ｍｍであるのに対して、前者は通常３ｍｍを超える。いかなる種類のブレーカーバーの設計でも本発明と共に使用できることを理解されたい。
【００３９】
例示的な一実施形態において、ローターリファイニング領域１１４は、前記４つのリファイニングゾーン（例えば、１３０、１３２、１３４及び１３６）のうち少なくとも２つを含むことが理想であり、３つ又は４つ又はそれ以上のそのようなリファイニングゾーン（例えば、１３０、１３２、１３４及び１３６又はそれ以上）を含むこともでき、１つ又はそれ以上のそのようなリファイニングゾーン（例えば、１３０、１３２、１３４及び１３６）は、異なるバー１０２空間（又は溝幅Ｗ）を有している。この例示的な実施形態において、図１は、４つのリファイニングゾーン１３６、１３４、１３２及び１３０を示す。相補的ステーター２００（図２）は、例えば、一つのリファイニングゾーン２１６のみ有していてもよく、複数のリファイニングゾーン（図示せず）を有していてもよい。最外側ローターリファイニングゾーン（例えば、リファイニングゾーン１３０）は、リファイニング領域１１４の５０％まで（例えば、４０％、３０％、２５％等）達し、好ましくはリファイニング領域１１４の最大で４０％に達する。平均溝幅Ｗは、ステータープレート２００の平均溝幅と等しいか、又は実質的に同じであり、それゆえ、最外側リファイニングゾーン１３０におけるリグノセルロース材料の保持時間は、従来のプレートにおける保持時間と実質的に同等となり、これにより、リファイナーの負荷（ｌｏａｄａｂｉｌｉｔｙ）が最大化され、所望の繊維特性が得られる。本例において、「実質的に同等」という用語は、１５％以下の差、好ましくは１０％〜５％の範囲又はそれ以下の差を意味するものである。ローターの溝１０４は、ステーターの溝２０４（例えば、図２の２２０、２２２、２２４及び２２６）よりも最大で１５％広いことが好ましく、或いは対応するロータープレートセグメント１００に対向するステータープレートセグメント２００上のステーターの溝２０４よりも最大で１０％〜５％広いことが好ましい。
【００４０】
対照的に、最内側リファイニングゾーン、例えばロータープレートセグメント１００上のリファイニング領域１１４におけるリファイニングゾーン１３６、又はリファイニングゾーン１３６とリファイニングゾーン１３４との組み合わせは、ステータープレートセグメント２００上の対向するリファイニングゾーン２１６よりも実質的に広い（例えば、５０％以上、例えば、６０％、７５％、９０％、１００％、１２５％、１５０％、２００％、又はそれ以上）溝幅Ｗを有することができる。この例示的な実施形態において、ロータープレートセグメント１００の溝幅Ｗは、ステータープレートセグメント２００の溝幅Ｗよりも少なくとも５０％広い。好ましい実施形態において、溝幅Ｗは対向するステーターの溝２０４よりも７５％広く又は１００％以上広い。最内側リファイニングゾーン（例えば、１３６）は、ステータープレートセグメント２００の溝２０４と比較して、非常に広いロータープレートセグメント１００の溝１０４を特徴とするものであり、リファイニング領域１１４の少なくとも２０％に達し、好ましくは２５％超に達し、より好ましくは全リファイニング領域１１４の３０％以上に達する。或いは、最内側リファイニングゾーンの長さは、全リファイニング領域長の長さの少なくとも２０％、好ましくは全リファイニング領域長の２５％超、より好ましくは全リファイニング領域長の３０％以上である。
【００４１】
本実施形態において、最内側リファイニングゾーン１３６と最外側リファイニングゾーン１３０との間にあるリファイニングゾーン１１４の中心部（例えば、中間リファイニングゾーン１３２及び潜在的にリファイニングゾーン１３４も含む）は、ステーターの溝２０４よりも少なくとも２０％広い、好ましくは３０％又はそれ以上広い（例えば、２０％以上、即ち２５％、３０％、３５％、４０％、５０％、６０％、７５％、９０％、１００％又はそれ以上）溝１０４を有する。中間リファイニングゾーン（例えば、１３２又は１３２及び１３４）は任意のものであり、上述したように、ロータープレートセグメント１００の最内側リファイニングゾーン（例えば、１３６又は１３６及び１３４）がロータープレートセグメント１００の外側リファイニングゾーン（例えば、１３０）まで延出することがあれば、中間リファイニングゾーンは存在しなくてもよい。
【００４２】
本発明の一実施形態において、図１及び図２は、相互に組み合わせて使用できるロータープレートセグメント１００及びステータープレートセグメント２００を示す。一実施形態において、ロータープレートセグメント１００は、２つのリファイニングゾーン（例えば、１３０、１３２、１３４又は１３６のうちの２つ以上）を有し、対向するステータープレートセグメント２００は一つのリファイニングゾーン２１６を有している。他の実施形態において、ロータープレートセグメント１００は、３つ以上のリファイニングゾーン（例えば、１３０、１３２、１３４又は１３６のうちの３つ以上）を有し、対向するステータープレートセグメント２００は一つのリファイニングゾーン２１６のみ有する。また、ロータープレートセグメント１００及びステータープレートセグメント２００がより多くのゾーンを有し、その場合には、ロータープレートセグメント１００及びステータープレートセグメント２００の間の相対的な溝幅Ｗの形状寸法は維持されることが好ましい。本実施形態において、好ましくは：（１）最外側リファイニングゾーン１３０におけるロータープレートセグメント１００上の溝１０４の溝幅Ｗは、最低でも、ステータープレートセグメント２００上の対向する溝２０４の溝幅Ｗと実質的に同等であり、（２）ロータープレートセグメント１００上の少なくとも一つの最内側リファイニングゾーン（１３６、又は１３６及び１３４）の溝１０４は、ロータープレートセグメント１００の底縁１１２と外縁１１０との間の同様な径方向位置におけるステータープレートセグメント２００上の溝２０４よりも実質的に大きい溝幅Ｗを有する。
【００４３】
一実施形態において、ロータープレートセグメント１００及びステータープレートセグメント２００は、二方向性（又は逆転可能な）のものとして設計される。これは、時計回り又は反時計回り方向に動いているときに各パターンが同じ形状寸法を有することを意味する。一般に、二方向性は、プレートセグメント上のパターンの２つの半体をプレートセグメントの中心線を介して鏡像的に設けることによって達成し得る。しかし、リファイナープレート設計分野における当業者であれば、そのような中心線軸を介する対称性を設けずとも、二方向性又は逆転可能なプレートセグメントの設計を想到し得るであろう。
【００４４】
別の代替実施形態において、ローターリファイニング領域１１４は、４つのリファイニングゾーン１３０、１３２、１３４及び１３６から構成されており、それぞれは異なるレベルの粗さ（溝幅Ｗ）を有する。最外側リファイニングゾーン１３０におけるロータープレートセグメント１００の溝幅Ｗは、ステータープレートセグメント２００の溝幅Ｗと実質的に同等であり、これにより、これらプレートの外周部近くに全エネルギーの大部分が加えられることになる。
【００４５】
本実施形態において、ロータープレートセグメント１００の最外側リファイニングゾーン１３０は、バー１０２及び溝１０４の不均一な空間を有し、溝幅Ｗは、溝毎に（例えば、１２０、１２２、１２４及び１２６毎に）異なり、及び／又は交互になっている。例えば、ロータープレートの溝１２０及び１２４（これらの幅は同じでも異なっていてもよい）は、幅溝１２２及び１２６（これらの幅も、互いに同じでも異なっていてもよい）と比較して、異なる幅を有していてもよい。本実施形態において、ロータープレートセグメント１００の溝幅Ｗの構成は、例えば、ステータープレートセグメント２００のステータープレートの溝２２０、２２２、２２４及び２２６によって図示されたように、ステータープレートセグメント２００の溝幅Ｗの構成と、類似していてもよい。ロータープレートセグメント１００のこの最外側リファイニングゾーン１３０は、相対的に短く、長さは、必要とされるパルプ品質、必要とされるエネルギー削減量、並びにリファイナーの直径にも依るが、内縁１１２から外縁１１０へ向かう方向において典型的に測定された場合、３０〜１２０ｍｍである。
【００４６】
低エネルギーリファイナープレートの組み合わせを使用する際、及び両ロータープレートセグメント１００及びステータープレートセグメント２００上の実質的に同等な溝幅Ｗを使用する際に、リファイニングエネルギーのかなりの部分が最外側ゾーン１３０に加わると従来考えられてきた。最外側リファイニングゾーン１３０は、一実施形態において、リファイニング領域１１４全体の５０％未満（例えば、４０％、３０％、２５％、１０％等）を占める。
【００４７】
ロータープレートセグメント１００の内縁１１２に位置するリファイニング領域１１４の入口からみて、一実施形態において、対向するステータープレートの溝２０４と比較した場合、ロータープレートの溝１０４は実質的により広い。本実施形態において、この実質的により広いロータープレートの溝１０４は、ロータープレートセグメント１００の最内側リファイニングゾーン１３４及び１３６において、明確に異なるバー及び溝のパターンを有し、最内側リファイニングゾーン１３４及び１３６は、（例えば、内縁１１２から外縁１１０までの径方向距離において測定される場合）、全リファイニング領域１１４の最低でも２０％（例えば、２５％、３０％、４０％、５０％等）を含むべきである。
【００４８】
別の実施形態において、ロータープレートセグメント１００の中間リファイニングゾーン１３２は、それに対向するステータープレートセグメント２００の溝幅Ｗよりも少なくとも２０％（例えば、２５％、３０％、５０％、６０％、７５％、１００％等）広い溝幅Ｗを有する。この中間リファイニングゾーン１３２は、所定の適用において所望のエネルギー及び品質レベルに依存して、必要に応じて設けられるものである。
【００４９】
所定のリファイニング領域１１４及び２１６におけるロータープレートセグメント１００とステータープレートセグメント２００の間の溝幅Ｗの比から、供給効果の増加の程度を決定し得る。ロータープレートセグメントの溝１０４がステータープレートセグメントの溝２０４よりも非常に広い場合、供給効果がより有意に増加する。幾つかの実施形態おいて、ステータープレートセグメント２００上の溝２０４よりも少なくとも５０％広い溝１０４を、最内側リファイニングゾーン１３４及び１３６において有することが好ましい。他の実施形態において、ロータープレートセグメント１００上に、例えば、７５％、１００％又は１５０％より広い溝２０４を有することが好ましい。ロータープレートセグメント溝幅Ｗとステータープレートセグメント溝幅Ｗの比が高いほど、より有利な供給効果が得られる。
【００５０】
本明細書に記載されるように、ロータープレートセグメント１００とステータープレートセグメント２００の平均溝幅Ｗの比較結果を、種々の溝幅Ｗを有するプレートにおいて、相対的な溝幅Ｗの代わりとして使用し得る。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（１００及び２００）の相対的な溝幅Ｗの（例えば、算術平均、中央値、又は最頻値によって表わされるような）平均を比較することが可能である。一実施形態において、リファイニング領域１１４に、異なるバー１０２と溝１０４の構成を有する複数のリファイニングゾーン１３０、１３２、１３４及び／又は１３６が存在している。
【００５１】
一実施形態において、中間リファイニングゾーン（１３２及び１３４）を含む複数のリファイニングゾーン（１３０、１３２、１３４及び／又は１３６）が存在している。中間リファイニングゾーン１３２及び１３４は様々な構成を有していてもよいが、そのような実施形態において、ロータープレートセグメント１００の溝１０４は、ステータープレートセグメント２００上の対応する溝２０４よりも広くあるべきである。好ましい実施形態において、ロータープレートセグメント１００に対向するステータープレートセグメント２００の溝幅Ｗよりも少なくとも５０％、７５％、１００％、１５０％（又は、２５％の倍数且つ５０％よりも大きい％）広い溝幅Ｗを有する最内側リファイニングゾーン（１３６）が存在する限り、外側リファイニングゾーンではないリファイニングゾーン（１３２、１３４又は１３６）におけるローターの溝幅Ｗは、ステーターの溝幅Ｗよりも少なくとも２０％広くあるべきである。
【００５２】
図３は、従来の、低エネルギーであるが逆転可能ではないリファイナープレートセグメント３００を示し、これは、リファイニングゾーン３３６、３３２及び３３０の間の遷移域において供給角度を利用するものである。リグノセルロース材料は内縁３１２の近くに供給され、リファイニングプロセス中に外縁３１０へ向かって進む。これらのロータープレートは、類似のパターンを有するステータープレートと対向させることができ、或いは、対向するロータープレート及びステータープレートは、通常、同様なバー及び溝幅を有する異なる設計構成を有することもできる。このような設計は、他のものと比べると完全に異なって、一つの回転方向に稼働するので、そのような設計は逆転可能ではない。従来の低エネルギーリファイニング装置では、図３に図示されたものと同様なパターンを有するステータープレート及び／又はロータープレートを使用することができ、好ましくは、ローターの溝幅Ｗはステーターの対応する溝幅Ｗと実質的に等しいか又はそれより大きい。この既存の技術による供給の増加は、間隙の摩擦力を揃えさせ、リファイニング領域３１４での繊維の保持時間を短縮させるバー上のポンピング角度に依存している。
【００５３】
図４は、低エネルギーリファイニングに適さない従来の二方向性又は逆転可能なリファイナープレートセグメント４００を示す。二方向性リファイナープレートセグメント４００は、ブレーカーバーゾーン４３６及び２つのリファイニングゾーン：４３２及び４３０を含む。リグノセルロース材料は内縁４１２の近くに供給され、リファイニングプロセス中に外縁４１０へ向かって進む。このリファイナープレートセグメント４００がエネルギー消費の削減を促進しないのは、供給材料の保持時間が相対的に長くなる傾向にあり、これにより、摩擦エネルギーが増加し、効率を悪化させているからである。このタイプのリファイナープレートセグメント４００は、通常、ローターとステーター上の両方で稼働するため、ステーターディスクとローターディスクとの間には主要要素又はディスクがない。本発明の一実施形態において、このようなリファイナープレートセグメント４００は、実質的により粗い最内側リファイニングゾーン（４３２）を有するロータープレートセグメントと組み合わされるか、或いは実質的により緻密な最内側リファイニングゾーン（４３２）を有するステータープレートセグメントと組み合わされる。いずれの場合も、最外側リファイニングゾーン４３０のパターンは実質的に同等である。
【００５４】
図５、図６、図７及び図８は、本発明の代替実施形態を示す。図５は、３つのリファイニングゾーン：５３０、５３２、５３４及びブレーカーバーゾーン５３６を有するロータープレートセグメント５００を示す。リグノセルロース材料は内縁５１２の近くに供給され、リファイニングプロセス中に外縁５１０へ向かって進む。図６は、２つのリファイニングゾーン：６３０、６３２及びブレーカーバーゾーン６３６を有するステータープレートセグメント６００を示す。リグノセルロース材料は内縁６１２の近くに供給され、外縁６１０へ向かって進む。図７は、２つのリファイニングゾーン：７３０、７３２及びブレーカーバーゾーン７３６を有するロータープレートセグメント７００を示す。リグノセルロース材料は内縁７１２の近くに供給され、外縁７１０へ向かって進む。図８は、一つのリファイニングゾーン８３０及びブレーカーバーゾーン８３６を有するステータープレートセグメント８００を示す。リグノセルロース材料は内縁８１２の近くに供給され、外縁８１０へ向かって進む。
【００５５】
これらの実施形態において、ロータープレートセグメント５００及び７００、並びにステータープレートセグメント６００及び８００は、プレートの内側部分にブレーカーバー領域（例えば、５３６、６３６、７３６及び８３６）を組み込んでいる。この構成は、より小さい直径のリファイナーとの関連で特に有益であり、一方、より大型のリファイナーは、一般に、主要リファイナープレート（例えば、図１及び２におけるようなもの）の内側に同心円状に配置されるセパレートリファイナープレートセグメント上にブレーカーバー領域を有する。
【００５６】
本開示は、リファイニング領域５４０、６４０及び７４０、並びにリファイニングゾーン８３０に関し、この場合リファイニングゾーン８３０は、セグメントの外側半体である。図５のロータープレートセグメント５００と図６のステータープレートセグメント６００との組み合わせ、並びに、図７のロータープレートセグメント７００と図８のステータープレートセグメント８００との組み合わせが、本発明の更なる代替実施形態である。更に、図５のロータープレートセグメント５００と図８のステータープレートセグメント８００との組み合わせも、代替実施形態である。
【００５７】
本発明によれば、全てのリファイニングゾーンにおけるバーを、互いに平行にすることができ、或いは、バーをプレートの外周部に向けて収束、分枝、または径方向に配列させることもできる。いくつかの実施形態おいて、バーは、リファイナープレートセグメントの中心線に対して０度の平均角度を有する。これによって、このプレートは時計回り又は反時計回り方向に回転でき、プレートが動く際の形状寸法は両方向において同じとなり、これによりリファイナーを、同じ性能を有しながら回転方向を変えることが可能となる。プレートを、リファイナープレートセグメントの中心線に対して鏡像的に設計することができる（他方で、中心線に対して鏡像的に設けられていない二方向性又は逆転可能な構造も可能であるが、これも依然として同様の原理となる）。二方向性又は逆転可能なプレートセグメント上のバーアライメントは、しばしばパラレルバー５０２によって形成され、パラレルバー５０２はセグメントの中心軸に平行に伸び、パラレルバー５０２の１つ又は複数のフィールド５５０を潜在的に有し、フィールド５５０の結合部でＶ字状５６０に連結する。他の実施形態において、バー５０２は、セグメントの中心線に対してより大きな角度をなし、２つの領域で連結し、例えば、図５の外側リファイニング領域において示されるような「Ｖ」字というよりも、「Ｗ」字をなす（図示せず）。このような構造も二方向性である。
【００５８】
ステータープレートセグメント８００は、一つのリファイニングゾーン８３０から構成することもでき、必要に応じて、例えば、図８に示されたようにブレーカーバー８３６を有することもできる。最内側ゾーン５３２、又は５３２及び５３４に対向するステータープレートセグメント６００のリファイニング領域の溝幅Ｗと比較して、ロータープレートセグメント５００の最内側ゾーン５３２、又は５３２及び５３４の溝幅Ｗが少なくとも５０％、７５％、１００％又は１５０％（又は、２５％の倍数で５０％より大きい％）より広い限り、本発明の別の実施形態に係るステータープレートセグメント６００は、複数のリファイニングゾーン６３０及び６３２を有することができる。本実施形態において、ロータープレートセグメント５００の最外側ゾーン５３０は、ステータープレートセグメント６００の最外側ゾーン６３０の溝幅Ｗと比較して実質的に等しい溝幅Ｗを有する。
【００５９】
以上、本発明は、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明されたが、本発明は開示された実施形態に限定されることなく、むしろ反対に、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲内に含まれる多岐にわたる部分修正や等価の配置も網羅するものと理解されたい。
【図１】
2013256747.tif 000003
【図２】
2013256747.tif 000004
【図３】
2013256747.tif 000005
【図４】
2013256747.tif 000006
【図５】
2013256747.tif 000007
【図６】
2013256747.tif 000008
【図７】
2013256747.tif 000009
【図８】
2013256747.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月17日(2013.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二方向性ロータープレートセグメントであって、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第１の径方向距離範囲に、少なくとも一つのリファイニングゾーンを有する第１のロータープレートリファイニング領域を含み、前記少なくとも一つのリファイニングゾーンがリファイニングゾーン長を有する、二方向性ロータープレートセグメントと、
二方向性ステータープレートセグメントであって、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第２の径方向距離範囲に、少なくとも一つのリファイニングゾーンを有する第１のステータープレートセグメントリファイニング領域を含み、前記少なくとも一つのリファイニングゾーンがリファイニングゾーン長を有する、二方向性ステータープレートセグメントと、
を含む、リグノセルロース材料をリファイニングするためのシステムであって、
前記第１の径方向距離範囲と前記第２の径方向距離範囲とは重なり合い、
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第１のロータープレート溝幅を有し、
前記第１のステータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第１のステータープレート溝幅を有し、
前記第１のロータープレート溝幅は、前記第１のステータープレート溝幅よりも少なくとも５０％広く、
前記ロータープレートセグメントは、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第３の径方向距離範囲に、第２のロータープレートリファイニングゾーンを含み、前記第３の径方向距離範囲は、前記第１の径方向距離範囲よりも前記ロータープレートセグメントの外縁に近接しており、
前記ステータープレートセグメントは、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第４の径方向距離範囲に、第２のステータープレートセグメントリファイニングゾーンを含み、
前記第３の径方向距離範囲と前記第４の径方向距離範囲とは重なり合い、
前記第２のロータープレートセグメントリファイニング領域は、一連のバーと溝とを交互に含む少なくとも一つのリファイニングゾーンを有し、該溝は第２のロータープレート溝幅を有し、
前記第２のステータープレートセグメントリファイニング領域は、一連のバーと溝とを交互に含む少なくとも一つのリファイニングゾーンを有し、該溝は第２のステータープレート溝幅を有し、
該第２のロータープレート溝幅は、該第２のステータープレート溝幅と実質的に等しいことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ５０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ４０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ３０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のロータープレートリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも１０％且つ２０％以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも２０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも３０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも４０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のロータープレートセグメントリファイニングゾーンの長さが、前記ロータープレートセグメントの内縁と前記ロータープレートセグメントの外縁との間の距離の少なくとも５０％である請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のロータープレート溝幅が、前記第１のステータープレート溝幅よりも少なくともＸ％広く、ここでＸは２５の倍数且つ５０又はそれ以上である請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２のロータープレート溝幅が、前記第２のステータープレート溝幅よりも最大で１０％広い請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２のロータープレート溝幅が、前記第２のステータープレート溝幅よりも最大で１５％広い請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ロータープレートセグメントは、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第５の径方向距離範囲に、第３のロータープレートリファイニングゾーンを含み、前記第５の径方向距離範囲は、前記第１の径方向距離範囲と前記第３の径方向距離範囲との間に位置し、
前記ステータープレートセグメントは、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第６の径方向距離範囲に、第３のステータープレートセグメントリファイニングゾーンを含み、
前記第５の径方向距離範囲と前記第６の径方向距離範囲とは重なり合い、
前記第３のロータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第３のロータープレート溝幅を有し、
前記第３のステータープレートセグメントリファイニングゾーンは、一連のバーと溝とを交互に含み、該溝は第３のステータープレート溝幅を有し、
前記第３のロータープレート溝幅は、前記第３のステータープレート溝幅よりも少なくとも２０％広い請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第３のロータープレートの溝が、前記第３のステータープレート溝幅よりも少なくとも３０％広い請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第３のロータープレートの溝が、前記第３のステータープレート溝幅よりも少なくとも４０％広い請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１、第２又は第３のロータープレート溝幅が、２つ以上の溝幅を含む請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ステータープレートセグメント溝幅が、２つ又は３つのリファイニングゾーンにおいて同じである請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１、第２又は第３のステータープレート溝幅が、２つ以上の溝幅を含む請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ロータープレートセグメントは、該ロータープレートセグメントの内縁と該ロータープレートセグメントの外縁との間の第７の径方向距離範囲に、ローター供給ゾーンを含み、前記第７の径方向距離範囲は、該ロータープレートセグメントの内縁を始点とし、
前記ステータープレートセグメントは、該ステータープレートセグメントの内縁と該ステータープレートセグメントの外縁との間の第８の径方向距離範囲に、ステーター供給ゾーンを含み、
前記第７の径方向距離範囲と前記第８の径方向距離範囲とは重なり合う請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
円錐状リファイニングゾーンを更に含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
ロータープレートとステータープレートとを含むディスクリファイナー用二方向性リファイナープレートの組み合わせであって、
前記ロータープレート及びステータープレートは、それぞれパターン面及び裏面を有し、前記ロータープレート及びステータープレートの前記パターン面が相互に対向するように取り付けられ、
前記ロータープレート及びステータープレートは、それぞれリファイニング領域を有するロータープレートセグメント及びリファイニング領域を有するステータープレートセグメントを含み、前記リファイニング領域は長さを有し、
前記ロータープレート及びステータープレートは、リファイニング領域内縁及びリファイニング領域外縁を有し、
前記ロータープレートセグメントは、前記パターン面上のリファイニング領域内に少なくとも最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンを有し、該最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンは、それぞれ該ロータープレートセグメントの前記リファイニング領域内縁と前記リファイニング領域外縁との間の径方向距離範囲にあり、各径方向距離範囲は長さを有し、
前記ステータープレートセグメントは、前記パターン面上のリファイニング領域内に少なくとも最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンを有し、該最内側リファイニングゾーン及び最外側リファイニングゾーンは、それぞれ該ステータープレートセグメントの前記リファイニング領域内縁と前記リファイニング領域外縁との間の対応する径方向距離範囲にあり、各対応する径方向距離範囲は長さを有し、
前記ロータープレートセグメントの最内側リファイニングゾーン又は最外側リファイニングゾーンの少なくとも一つは、前記ステータープレートセグメントの最内側リファイニングゾーン又は最外側リファイニングゾーンの少なくとも一つとは異なる、バー及び溝のパターンを有し、
前記ロータープレートセグメントのリファイニング領域の最内側リファイニングゾーン及び前記ステータープレートセグメントのリファイニング領域の最内側リファイニングゾーンは、前記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リファイニング領域内縁に最も近接し、
前記径方向距離範囲にあるロータープレートセグメントの溝は、前記対応する径方向距離範囲にあるステータープレートセグメントの溝よりも実質的に広く又は等しく、これにより、ロータープレートのより広い溝はステータープレートのより狭い溝と対向しており、
前記ロータープレートセグメントの前記最内側リファイニングゾーンの長さは、前記リファイニング領域の長さの少なくとも２０％を占め、一方、その最外側ゾーンは、リファイニング領域の長さの５０％以下を占めることを特徴とする組み合わせ。
【請求項２２】
前記ロータープレートセグメントの前記リファイニング領域は、前記リファイニング領域内に中間リファイニングゾーンを有し、該中間リファイニングゾーンは、前記リファイニング領域の最内側リファイニングゾーンと最外側リファイニングゾーンとの間の径方向距離範囲にあり、該中間リファイニングゾーン内のロータープレートセグメントの溝は、同一の径方向距離範囲内の前記ステータープレートセグメントの溝よりも少なくとも２０％広い請求項２１に記載のリファイナープレート。
【請求項２３】
前記リファイナープレートセグメントは更に、前記リファイニング領域と前記リファイナープレートセグメントの内縁との間に位置するブレーカーバーゾーンを含む請求項２１に記載のリファイナープレート。
【請求項２４】
円錐状リファイニング部を有する更なるリファイニング部を特徴とするリファイナーの平坦部において使用される請求項２１に記載のリファイナープレート。
【外国語明細書】
【TITLE OF INVENTION】
REVERSIBLE LOW ENERGY REFINER PLATES
【TECHNICAL FIELD】
【０００１】This disclosure generally relates to an object of creating a low energy refiner plate combination which operates on a fundamental concept similar to “pumping low energy plates.”   The low energy refiner plate combination uses mechanical forces to increase the forward flow of pulp material in the refining gap, while also being reversible.  The present invention relates to a system for refining lignocellulosic material, including a first stator plate segment refining zone and a first rotor plate segment refining zone, each of which have grooves.  The rotor plate groove width is greater (wider) than the corresponding stator plate groove width at a corresponding distance measured from the inner edge of the refining area (rotor or stator plates) to the outer edge of the refiner plate (rotor or stator).  
【RELATED ART】
【０００２】There is generally a need for developing refiner plates for mechanical pulping processes that allow for a reduction in energy consumption during refining.  One attempt at such development has involved the use of significantly coarser refiner plates, which increase refining intensity, but success has been limited.  For example, it is believed that these plates produce poor pulp properties, and the energy savings achieved are usually quite limited.  
【０００３】In the 1990s, directional refiner plates were developed.  Several versions of these plates exist, many of which use what is known in the art as bar “pumping angles” (also sometimes referred to as “feeding angles” or “bar angles”).  Pumping angles are the angles formed by the bars relative to a central axis extending radially from the axis of rotation to the outer periphery of the plate, or relative to another radial line, so that in addition to causing refining impulses on a fiber mat, the bars and grooves are also used to promote pumping of the fiber material over the refiner plate segments.  This design can reduce the time in which the fibers are retained in the refiner (frequently referred to as retention time), causing the fiber mat to be thinner and resulting in higher energy efficiency.
【０００４】Although energy savings are appealing, many mechanical pulp mills have been unable to use conventional energy saving technology because their raw materials, which may contain too many contaminants and abrasives, are undesirable with such systems.  A high level of contaminants or abrasives may also shorten the lifetime of a refiner plate.  If refiner plates deteriorate (e.g., round over) through exposure to excessive amounts of abrasives or contaminants, pulp quality can deteriorate extremely fast.  This forces the mill to change refiner plates frequently, making use of such plates economically impractical.  To counter this wear problem, some mills reverse the direction of rotation of the refiner plates, e.g., every few days, to allow the edges of the bars on the plates to remain sharp for longer periods of time.  
【０００５】Accordingly, there is a need for an improved technology that would allow a mill to reverse the direction of rotation of its refiner plates, thus facilitating a benefit from the low energy refiner plate technology, while maintaining an acceptable wear life.  It is to this need and others that the present disclosure is directed.
【BRIEF SUMMARY OF INVENTION】
【０００６】The present disclosure generally relates to rotor and stator refiner plates for the mechanical refining of lignocellulosic material.  Rotor and stator plates each have a pattern side and a back side, mounted such that the pattern sides of the rotor and stator plates oppose each other when operating in the refiner.  The rotor and stator plates each are formed by rotor plate segments having a refining area and stator plate segments having a refining area, respectively.
【０００７】A pair of refiner plates, formed of refiner plate segments (rotor and stator plates comprised of rotor plate segments and stator plate segments, respectively) may have differing groove widths, such that a rotor plate has a groove width or widths that are wider than corresponding groove width or widths on a stator plate at the same distance from the inner edge of the refiner plate to the outer edge of the refiner plate, also known as the refining area.  
【０００８】In one embodiment, a bi-directional pair of refiner plates for a disk refiner comprises a rotor plate and a stator plate, each having a different design.  The rotor plate and stator plate each having a pattern side and a back side, mounted such that the pattern sides of the rotor and stator plates oppose each other when operating in the refiner.  The rotor and stator plates are each comprised of rotor and stator plate segments, respectfully.    The refiner (both rotor and stator) plate segments have a refining area covering a radial distance range between the inner edge of the refiner plate segment and the outer edge of the refiner plate segment.  In one embodiment, the refining area has a length measured between an inner refining area edge and an outer refining area edge, where one or more of the refining area edges may coincide with the inner or outer edge of the refiner plate segment.  
【０００９】The refining area length is measured in a radial direction starting at the inner refining area edge, which is at a location where the pattern formed by the bars performs a refining function as opposed to a feeding function.  The refining area length terminates at the outer refining area edge, which extends to the outer edge of the plate segment.  In the refining area, as compared to the feeding area, the bars become narrower and more closely spaced so that the grooves between the bars become narrower.  Additionally, the pattern formed by the bars and grooves may differ from the pattern of the bars and grooves in the feeding bar area (the feed bar area is also referred to as the breaker bar area).  Said another way, the refining area is the radial distance from where breaker bars end to the outer edge of the refiner plate segment.  
【００１０】The refining area comprises one or more refining zones, each covering a different radial distance range between an inner edge of the refiner plate segment and an outer edge of the refiner plate segment.  In one embodiment, these zones have a refining zone length measured between an inner refining zone edge and an outer refining zone edge, where one or more of the refining zone edges may coincide with the inner or outer edge of the refiner plate segment or the inner or outer edge of the refining area.  The pattern formed by the bars and grooves is consistent within each refining zone, but can change from refining zone to refining zone.  Therefore, the inner refining zone edge and outer refining zone edge for each refining zone is defined by a change in the width of the grooves between the bars.  
【００１１】The rotor and stator plate segments each have at least an innermost and an outermost refining zone within the refining area, with the innermost and outermost refining zones each at a corresponding radial distance range between the inner edges and outer edges of the rotor and stator plate segments, respectively.  Each radial distance range has a length.  The innermost refining zone of the refining area is closest to the inner refining area edge of the refiner plate segments.  Relative to the grooves on the stator plate, the corresponding rotor plate grooves are substantially wider in a corresponding innermost refining zone, such that the wider rotor grooves are facing the narrower stator grooves when the plates are facing each other in a refiner.  Further, in the outermost zone of the refining area, the groove width of the rotor plates is substantially equal to the groove width of the stator plates.  The at least one innermost or outermost rotor plate segment refining zone has a different pattern of bars and grooves from the at least one innermost or outermost stator refining segment refining zone.  In one embodiment, the innermost zone length represents at least 20 percent of the total refining area length when measured in a direction from the innermost edge of the refiner plate segment to the outermost edge of the refiner plate segment starting at the inner edge of the refining area and ending at point where the groove width changes, while the outermost zone represents no more than 50 percent of the total refining area length.
【００１２】  In an embodiment of the bi-directional refiner plate, the refining area of the rotor plate segment has an intermediate refining zone within the refining area.  The intermediate refining zone is at a radial distance range between the innermost and the outmost refining zones of the refining area, and the grooves of the rotor plate segment in the intermediate refining zone are at least 20 percent wider than the grooves of the stator plate segment in the same corresponding radial distance range.
【００１３】In another embodiment of the bi-directional refiner plate, the refiner plate segments include a breaker bar zone located between the inner edge of the refiner plate segments and the refining area.
【００１４】The bi-directional refiner plates can be used in the flat portion of a refiner where the refiner has both flat and conical refining sections.  In one embodiment of a system for refining lignocellulosic material in accordance with the present disclosure, a rotor plate segment has a first rotor plate refining area with at least one refining zone at a first radial distance range between an inner edge of the rotor plate segment and an outer edge of the rotor plate segment, the at least one refining zone having a refining zone length.  Similarly, a stator plate segment has a first stator plate segment refining area with at least one refining zone at a second radial distance range between an inner edge of the stator plate segment and an outer edge of the stator plate segment, the at least one refining zone having a refining zone length. 
【００１５】In this embodiment, the first radial distance range and the second radial distance range overlap.  The rotor plate segments and the stator plate segments are positioned to form rotor plates and stator plates.   The rotor and stator plates are mounted in the refiner with their respective pattern sides opposing.  When operational, the opposing and corresponding rotor and stator plate refining areas cross or overlap, thereby acting on the lignocellulosic material being fed into the refiner.  The first rotor plate segment refining zone further comprises a series of alternating bars and grooves, where the grooves have a first rotor plate groove width.  The first stator plate segment refining zone also further comprises a series of alternating bars and grooves, where the grooves have a first stator plate groove width.  In this exemplary embodiment, the first rotor plate groove width is at least 50 percent larger than the first stator plate groove width.  The first rotor plate segment refining zone has a length, the length being at 20 percent, 30 percent, 35 percent, 40 percent, or 50 percent of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.  
【００１６】Also in this exemplary embodiment, the rotor plate segment further comprises a second rotor plate refining zone at a third radial distance range between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.  The third radial distance range is closer to the outer edge of the rotor plate segment than the first radial distance range.  The stator plate segment comprises a second stator plate segment refining zone at a fourth radial distance range between the inner edge of the stator plate segment and the outer edge of the stator plate segment, where the third radial distance range and the fourth radial distance range overlap.  The second rotor plate segment refining area having at least one refining zone comprising a series of alternating bars and grooves, where the grooves have a second rotor plate groove width, and the second stator plate segment refining area has at least one refining zone also comprising a series of alternating bars and grooves, where the grooves have a second stator plate groove width.  The second rotor plate groove width is substantially equal to the second stator plate groove width.  The second rotor plate refining zone has a length, the length being at least 10 percent and no greater than 20 percent, 30 percent, 40 percent, or 50 percent the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
【００１７】In another embodiment of the invention, the rotor plate segment has a third rotor plate refining zone at a fifth radial distance range between the inner edge of the rotor plate refining segment and the out edge of the rotor plate segment.  The third rotor plate refining zone also comprises a series of alternating bars and grooves, the grooves having a third rotor plate groove width.  The fifth radial distance range is closer to the inner edge of the rotor plate segment than the first radial distance.  Additionally, the stator plate segment comprises a third stator plate segment refining zone at a sixth radial distance range between the inner edge of the stator plate segment and the outer edge of the stator plate segment.  This third stator plate segment refining zone also comprises a series of alternating bars and grooves, the grooves having a third stator plate groove width.  
【００１８】In yet another embodiment of the invention, the rotor plate segment comprises a rotor feeding zone at a seventh radial distance range between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.  The seventh radial distance range begins at the inner edge of the rotor plate segment.  The stator plate segment comprises a stator feeding zone at an eighth radial distance range between the inner edge of the stator plate segment and an outer edge of the stator plate segment.  The seventh radial distance range and the eighth radial distance range overlap.
【００１９】Although the groove widths vary in each of the described refining zones, it is not necessary for the actual width of the grooves to vary from refining zone to refining zone in both the rotor and stator plate segments, but the relative width between the rotor and stator plate segments in the overlapping or corresponding refining zones must be different.  It is possible, for example, to have a constant stator groove width in two or three stator refining zones, but the changes in the rotor groove width in the respective refining zones provides the necessary change in groove width ratio between the rotor and stator plate segments.
【００２０】These features, and other features and advantages of the present invention will become more apparent to those of ordinary skill in the art when the following detailed description of the preferred embodiments is read in conjunction with the appended figures.
【BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS】
【００２１】FIG. 1 is an illustration of an embodiment of a rotor refiner plate segment having a pattern in accordance with the present invention.
【００２２】FIG. 2 is an illustration of an embodiment of a stator refiner plate segment having a pattern in accordance with the present invention, suitable for use in combination with the rotor plate of FIG. 1.
【００２３】FIG. 3 is an illustration of a conventional refiner plate segment pattern for a low energy refiner plate, having a pumping angle.
【００２４】FIG. 4 is an illustration of a conventional refiner plate segment pattern which is not suitable for low energy refining.  
【００２５】FIG. 5 is an illustration of an alternative embodiment of a refiner rotor plate segment pattern in accordance of the present invention.
【００２６】FIG. 6 is an illustration of another alternative embodiment of a refiner stator plate segment pattern in accordance with the present invention, suitable for use in combination with the rotor plate segment of FIG. 5.
【００２７】FIG. 7 is an illustration of another alternative embodiment of a refiner rotor plate segment pattern in accordance with the present invention.
【００２８】FIG. 8 is an illustration of another alternative embodiment of a refiner stator plate segment pattern in accordance with the present invention, suitable for use in combination with rotor plate segments of either FIG. 5 or FIG. 7.
【DETAILED DESCRIPTION OF INVENTION】
【００２９】Different principles can be used to increase a feeding rate across a refining area of a single-disk refiner for refining lignocellulosic material featuring a rotating disk (rotor disk) and a stationary disk (stator disk).  The dry contents consistency of the lignocellulosic materials used as feedstock can be at least 10 percent or, alternatively, can be at least 20 percent.  The embodiments of the present disclosure may be used in connection with a flat refiner, a conical disk refiner, and/or any other suitable refiner for mechanically refining lignocellulosic material, and is applicable to flat (disk) plates.  The conical or other suitable refiners include refining areas with refining zones.
【００３０】It is believed that forming pumping angles with the bars will help to feed the material faster, and thus reduce retention time of the material within the refining areas, which would reduce the time the material is being refined.  A faster material feed is caused by the alignment of frictional forces during a bar crossing event.  Such frictional forces may contribute into an outward force vector, facilitating the movement of particles toward the periphery of the refining area.
【００３１】In accordance with the present disclosure, the rotor plate can be the dominant disk performing a greater portion of the pumping action.  Many refiners use a rotor disk, usually rotating at speeds between 900-2300 revolutions per minute (RPM), as opposed to a stator disk which does not rotate.  Wood chips or fibrous or lignocellulosic material is typically fed through the center of the stator disk, and the rotor disk feeds this material into a gap by imparting a rotation to the material.  In single-direction feeding plate designs, bars are generally formed at a pumping angle that allows the frictional forces created by the crossing of the bars from the rotor plate and stator plate to impart an outwardly directed frictional force.  Such frictional force comes in addition to the centrifugal force caused by the rotation of the feed material.  This rotation may take place in the rotor plate spacings between the bars (in the grooves), as well as, to a limited extent, the area situated between the top of the rotor plate bars and the top of the stator plate bars (e.g., the “gap” between the respective plate faces).  A portion of the material to be refined, which is situated in the stator plate grooves, does not rotate.  because there is no rotational force on the material in stator plate grooves, the portion of the material being refined tends to stall and increase the average retention time for the material in the refiner, causing an increase in the energy required to produce the pulp.
【００３２】  Once in the gap between rotor and stator bars, the material is pulled between the static element and the rotating one.  The fiber pad is a dynamic entity that keeps breaking apart and re-forming.  When fibers pull out of the fiber pad, they can either move into a rotor plate groove or a stator plate groove.  Those fibers going into a rotor plate groove can be accelerated to the full rotational speed of the refiner, and thus gain significant momentum toward the periphery of the refining area.  The fibers going into the stator plate grooves will stall, because there is no longer any centrifugal force acting upon them.  The fibers going into the stator plate grooves will be transported by the steam flow in the refiner, but it is believed that fibers going into stator plate grooves will remain in the refining area for a significantly longer period of time than those going into rotor plate grooves.
【００３３】Increasing the likelihood that fibers breaking out of the fiber pad end up in the rotor plate grooves as opposed to the stator plate grooves may reduce the overall retention time of the material in the refiner, and thereby reduce the energy levels needed by the refiner.  In one aspect, the present disclosure relates to producing pulp at low energy levels, using a refiner plate that can be reversed, such that an overall retention time of the material can be achieved.  To accomplish low energy refining using bi-directional refiner plates (refiner plates having a direction of rotation capable of being reversed), a basic principle is to match rotor and stator plates featuring different groove widths.  For instance, by using wider grooves on the rotor plate, the likelihood of fiber moving from the gap between the rotor and stator plates to the rotor plate grooves is much greater than the likelihood of the material moving from the gap between the rotor and stator plates into stator plate grooves.  This increases the ratio of fiber in the rotor plate grooves compared to stator plate grooves, and thus will increase the feeding effect and reduce retention time having the same result in both directions of rotation.
【００３４】The foregoing detailed description of the preferred embodiments is presented only for illustrative purposes and is not intended to be exhaustive or to limit the spirit and scope of the invention.  The embodiments were selected and described to best explain the principles of the invention and its practical application.  One of ordinary skill in the art will recognize that many variations can be made to the invention disclosed in this specification without departing from the scope and spirit of the invention.  
【００３５】Illustrative embodiments of a reversible or bi-directional refiner plate in accordance with the present invention are shown in FIGs. 1-2 and 5-8.  The present invention is a reversible refiner plate which, when used, results in low energy consumption as compared to conventional reversible refiner plates.  Currently, there is a need for an improved refiner plate that would allow a mill to reverse the direction of rotation of its refiner plates, thus facilitating a benefit from the low energy plate technology, while maintaining an acceptable wear life.
【００３６】Referring now to FIG. 1, a refiner rotor plate segment 100 is illustrated, having four refining zones (130, 132, 134, and 136) which comprise a refining area 114, where the central refining zones 132 and 134 have a coarser pattern of bars 102 and grooves 104 compared with a corresponding location on a complementary stator plate segment 200 (FIG. 2).  The bars 102 alternate with the grooves 104, and dams 106 and 108 may be contained within grooves 104.  The dams 106 and 108 may be full-height, partial-height, or any other height combination that impedes the movement of fibers in the grooves 104 toward outer edge 110 of the rotor plate segment 100.  Both of the rotor refiner plate and the stator refiner plate are comprised of bi-directional (reversible) segments, i.e., the rotor plate segments 100 and the stator plate segments 200.
【００３７】The rotor plate segment 100 includes four refining zones (130, 132, 134 and 136) within the refining area 114, which can contain different bar widths and groove widths W.  The rotor plate segment 100 is typically used in large refiners, which typically feature a separate breaker bar ring (not shown).  The breaker bar ring is located adjacent to the inner edge 112 of the refiner rotor plate segment 100 near the axis of rotation of the plate.  A breaker bar ring, which is found on refiner plate segments of most small, conventional refiners, can include one or more breaker bar zones.  In larger refiners, the breaker bar zone is often built on a separate refiner segment of a concentric ring of segments situated inward of the main refining area.  
【００３８】Breaker bar zones generally have very large spaces between the bars with few solid breaker bars, and typically feature groove widths greater than 10 mm in most cases, and often greater than 20 mm.  The spacing between the tops of rotor breaker bars and stator breaker bars is generally significantly greater than the spacing of the bars in the refining area during refiner operation.  The latter is usually 0.2 - 1.5 mm, while the former is normally in excess of 3 mm.  It should be understood that any type of breaker bar design could be used in connection with this invention.
【００３９】In one exemplary embodiment, the rotor refining area 114 ideally comprises at least two of the four refining zones (e.g., 130, 132, 134 and 136), and can comprise three, four, or more of such refining zones (e.g., 130, 132, 134 and 136, or more), with one or more of such refining zones (e.g., 130, 132, 134 and 136), having different bar 102 spacing (or groove width W).  In this exemplary embodiment, FIG. 1 shows four refining zones 136, 134, 132, and 130.  The complementary stator 200 (FIG. 2) can have, for example, only one refining zone 216 or multiple refining zones (not shown).  In the outermost rotor refining zone(s) (e.g., refining zone 130), which covers up to 50 percent of the refining area 114(e.g., 40 percent, 30 percent, 25 percent, etc.), or preferably a maximum of 40 percent of the refining area 114.  The average groove width Wmay be equal to or substantially the same as that of the stator plate 200, so that the retention time of the lignocellulosic material in the outermost refining zone 130 is substantially similar to that of conventional plates, thereby allowing for the maximization of refiner loadability and the development of desirable fiber properties.  The term “substantially similar,” in this instance, can refer to a difference of 15 percent or less, preferably in a range between 10 percent to 5 percent, or less.  The rotor grooves 104 are preferably no more than 15 percent wider than stator grooves 204(e.g., 220, 222, 224, and 226 of FIG. 2), or preferably no more than 10 percent to 5 percent wider than the stator grooves 204 on the stator plate segment 200 opposing the corresponding rotor plate segment 100.  
【００４０】By contrast, the innermost refining zone(s), e.g., refining zone 136, or the combination of refining zone 136 and refining zone 134 of the refining area 114 on the rotor plate segment 100 can have groove widths Wsubstantially wider (e.g., 50 percent or more, such as 60 percent, 75 percent, 90 percent, 100 percent, 125 percent, 150 percent, 200 percent, or more) than on the opposing refining zone 216 on the stator plate segment 200.  In this exemplary embodiment, the groove widths W of the rotor plate segment 100 are at least 50 percent wider than the groove widths Wof the stator plate segment 200.  In a preferred embodiment, the groove width W is 75 percent wider, or 100 or more percent wider, than the opposing stator grooves 204.  This innermost refining zone (e.g., 136) featuring much wider grooves 104 of rotor plate segment 100compared to the grooves 204 of the stator plate segment 200 covers at least 20 percent of the refining area 114, and preferably covers more than 25 percent, and more preferably covers 30 percent or more of the total refining area 114.  Alternatively, the length of the innermost refining zone is at least 20 percent of the length of the total refining area length, and preferably is more than 25 percent of the total refining area length, and more preferably is 30 percent or more of the total refining area length.
【００４１】In this embodiment, the central portion of the refining area 114 situated between the innermost refining zone 136and outermost refining zone 130 (e.g., intermediate refining zone 132 and potentially including refining zone 134) has grooves 104 at least 20 percent wider than the stator grooves 204, and preferably the grooves 104 are 30 percent wider, or more (e.g., 20 percent or more, such as 25 percent, 30 percent, 35 percent, 40 percent, 50 percent, 60 percent, 75 percent, 90 percent, 100 percent, or more).  An intermediate refining zone (e.g., 132 or 132 and  134) is optional, and may not exist if the innermost refining zone (e.g., 136, or 136 and 134) of the rotor plate segment 100 extends all the way to the outer refining zone (e.g., 130) of the rotor plate segment 100, as described earlier.  
【００４２】In one embodiment of the present invention, FIGs. 1 and 2 show a rotor plate segment 100 and a stator plate segment 200 that can be used in combination with each other.  In one embodiment, the rotor plate segment 100 has two refining zones (e.g., two or more of 130, 132， 134， or 136), and the opposing stator plate segment 200has a single refining zone 216.  In other embodiments, the rotor plate segment 100 has more than two refining zones (e.g., three or more of 130, 132， 134， or 136), and the opposing stator plate segment 200 has only one refining zone 216.  Alternatively, the rotor plate segment 100 and stator plate segment 200 have more zones, in which case it is preferred that the geometry of the relative groove width Wbetween rotor and stator plate segments 100and 200 are maintained.  In this embodiment, it is preferred that: (1) the groove width W of grooves 104 on the rotor plate segment 100in the outermost refining zone 130 is, at a minimum, substantially similar to the groove width W of the opposing grooves 204 on the stator plate segment 200, and that (2) at least one innermost refining zone (136, or 136 and 134) on the rotor plate segment 100 has grooves 104 with a groove width Wsubstantially larger than the grooves 204 on the stator plate segment 200at a similar radial location between the bottom edge 112 and the outer edge 110of the rotor plate segment 100.  
【００４３】In one embodiment, the rotor and stator plate segments 100 and 200 are designed to be bi-directional (or reversible), which means that each pattern has the same geometry when running in either a clockwise or a counter-clockwise direction.  Generally, bi-directionality can be achieved by having both halves of the pattern on the plate segment mirrored across the centerline of the plate segment, but one skilled in the art of refiner plate design could conceive of a plate segment design that is bi-directional or reversible without having such symmetry across the centerline axis.
【００４４】In another alternative embodiment, the rotor refining area 114is made of four refining zones 130, 132, 134, and 136, each having a different level of coarseness, (groove width W).  The groove widths W of the rotor plate segment 100 in the outermost refining zone 130 are substantially similar to the groove widths Wof the stator plate segment 200, such that a greater percentage of total energy is applied near the periphery of the plates.
【００４５】In this embodiment, the outermost refining zone 130 of rotor plate segment 100 has uneven spacing of the bars 102 and grooves 104, where the groove width Wdiffers and/or alternates from groove to groove (e.g., 120, 122, 124, and 126).  For example, rotor plate grooves 120 and 124 (which may be the same width or a different width) may have a different width compared to grooves 122and 126 (which also may be the same or different widths compared to each other).  In this embodiment, the configuration of rotor plate segment 100 groove widths W may be similar to the stator plate segment 200  groove width W configuration, e.g., as illustrated by stator plate grooves 220, 222, 224, and 226 of the stator plate segment 200.  This outermost refining zone 130 of the rotor plate segment 100 is relatively short, with a length typically measuring in a direction from the inner edge 112 to the outer edge 110of between 30 and 120 mm, depending on the pulp quality required and the energy reduction required, as well as the diameter of the refiner.  
【００４６】The outermost zone 130 is conventionally believed to be where a substantial protion of the refining energy will be imparted when using low energy refiner plate combinations, and when using substantially similar groove widths W on both the rotor plate segments 100 and the stator plate segments 200.  The outermost refining zone 130 is, in one embodiment, less than 50 percent (e.g., 40 percent, 30 percent, 25 percent, 10 percent, etc.) of the entire refining area 114. 
【００４７】From the inlet of the refining area 114, located at the inner edge 112 of the rotor plate segment 100, in one embodiment, the rotor plate grooves 104 are substantially wider when compared to the opposing stator plate grooves 204.  In this embodiment, the substantially wider rotor plate grooves 104 have different and distinct bar and groove patterns in the innermost refining zones 134 and 136 of the rotor plate segment 100, and the innermost refining zones 134 and 136 should comprise, at a minimum, 20 percent (e.g., 25 percent, 30 percent, 40 percent, 50 percent, etc.) of the total refining area 114 (e.g., as measured by the radial distance from the inner edge 112 to outer edge 110). 
【００４８】In another embodiment, intermediate refining zone 132 of the rotor plate segment 100 has groove widths Wthat are at least 20 percent wider (e.g., 25 percent, 30 percent, 50 percent, 60 percent, 75 percent, 100 percent, etc.) than the groove widths Wof the stator plate segment 200opposing it.  This intermediate refining zone 132 is optionally present, depending on the desired energy and quality levels for the given application.
【００４９】The ratio of groove widths W between the rotor plate segment 100 and the stator plate segment 200 in a given refining area 114 and 216 can determine the increase in feeding effect.  When the rotor plate segment grooves 104are much wider than the stator plate segment grooves 204, the feeding effect is more significantly increased.  In some embodiments, it is preferable to have grooves 104 in the innermost refining zones 134 and 136 that are at least 50 percent wider than the grooves 204 on stator plate segments 200.  In other embodiments, it is preferable to have wider grooves 204, e.g., 75 percent, 100 percent, or 150 percent wider, on the rotor plate segments 100.  The higher the ratio is between rotor plate segment groove width W and stator plate segment groove width W, the more advantageous feeding effect will be obtained.
【００５０】As set forth herein, a comparison of the average groove width W of the rotor plate segment 100 and the stator plate segment 200 may be used as a proxy for relative groove widths W in plates having varied groove widths W.  It is possible to compare an average (e.g., as expressed by an arithmetic mean, median, or mode) of the relative groove widths W of the rotor and stator plate segments (100 and 200).  In one embodiment, there is more than one refining zone 130, 132, 134, and/or 136 having different bar 102 and groove 104 configurations in the refining area 114.  
【００５１】In one embodiment, there is more than one refining zone (130, 132, 134, and/or 136), with intermediate refining zones (132 and 134).  The intermediate refining zones 132 and 134 may have various configurations, except that the grooves 104 of the rotor plate segment 100 in such embodiments should be wider than the corresponding grooves 204 on the stator plate segment 200.  In a preferred embodiment, the rotor groove widths W in the refining zones that are not the outer refining zone (132, 134, or 136) should be at least 20 percent wider than the stator groove widths W, so long as there is an innermost refining zone (136) having groove widths Wthat are at least 50 percent, 75 percent, 100 percent, 150 percent (or a percentage that is another multiple of 25 percent that is greater than 50 percent) wider than the groove widths W of the stator plate segments 200 opposing such rotor plate segments 100.
【００５２】FIG. 3 shows a conventional low energy, but not reversible, refiner plate segment 300 that uses feeding angles at the transitions between refining zones 336, 332, and 330.  Lignocellulosic material is fed near inner edge 312, and travels toward outer edge 310 during the refining process.  These rotor plates can be opposite a stator plate having a similar pattern, or the opposing rotor and stator plates can have different design configurations, usually with similar bar and groove widths.  Such designs operate completely differently in one direction of rotation compared to the other, so such designs are not reversible.  In conventional low energy refining equipment, stator and/or rotor plates having a similar pattern to that illustrated in FIG. 3 may be used, preferably with the groove widths W of the rotor being substantially equal to or greater than the corresponding groove widths W of the stator.  The increased feeding of this existing technology is relying on the pumping angle on the bars which align frictional forces in the gap to reduce retention time of the fibers in the refining area 314.  
【００５３】FIG. 4 shows a conventional bi-directional or reversible refiner plate segment 400, which is not suitable for low energy refining.  The bi-directional refiner plate segment 400 contains breaker bar zone 436, and two refining zones: 432 and 430.  Lignocellulosic material is fed near inner edge 412, and travels toward outer edge 410during the refining process.  This refiner plate segment 400 does not promote low energy consumption, because the retention time for the feed material tends to be relatively high, which may lead to increased frictional energy and less efficiency.  This type of refiner plate segment 400 is usually run on both a rotor and a stator, so there is no dominant element or disk between the stator and rotor disks.  In an embodiment of the present invention, such a refiner plate segment 400 is combined with a rotor plate segment having a substantially coarser innermost refining zone (432), or combining it with a stator plate segment having a substantially finer innermost refining zone (432).  In each case, the pattern of the outermost refining zone 430 would be substantially similar.
【００５４】FIGs. 5, 6, 7 and 8 show alternative embodiments of the present invention.  FIG. 5 shows rotor plate segment 500 having three refining zones: 530, 532, 534, and a breaker bar zone 536.  Lignocellulosic material is fed near inner edge 512 and travels toward outer edge 510 during the refining process.  FIG. 6 shows stator plate segment 600 having two refining zones: 630 and 632, and a breaker bar zone 636.  Lignocellulosic material is fed near inner edge 612 and travels toward outer edge 610.  FIG. 7 shows rotor plate segment 700 having two refining zones: 730 and 732, and breaker bar zone 736.  Lignocellulosic material is fed near inner edge 712 and travels toward outer edge 710.  FIG. 8 shows stator plate segment 800 having a single refining zone 830 and a breaker bar zone 836.  Lignocellulosic material is fed near inner edge 812 and travels toward outer edge 810.
【００５５】In these embodiments, the rotor plate segments 500 and , 700, and stator plate segments 600 and 800  incorporate a breaker bar area (e.g., 536, 636, 736, and 836) in the inner part of the plates. This configuration is especially beneficial in connection with smaller diameter refiners, while larger refiners generally have a breaker bar area on a separate refiner plate segment that is located concentrically inward of the main refiner plate (e.g., such as those in FIGs. 1 and 2).  
【００５６】The present disclosure relates to the refining area 540, 640, and 740 and the refining zone 830, which is the outer half of the segment in this case.  Combinations of the rotor plate segment 500 of FIG. 5 together with the stator plate segment 600 of FIG. 6, as well the rotor plate segment 700 of FIG. 7 together with the stator plate segment 800 of FIG. 8 are additional alternative embodiments of the present invention.  Furthermore, combinations of the rotor plate segment 500 of FIG. 5 and the stator plate segment 800 of FIG. 8 is also an alternative embodiment.
【００５７】In accordance with the present invention, the bars in all refining zones can be parallel to one another, or they can converge toward the periphery of the plate, diverge, or be radially arranged.  In some embodiments, the bars have an average angle relative to the centerline of the refiner plate segment that is zero.  The plate can therefore rotate in either a clockwise or a counter-clockwise direction, and the dynamic geometry of the plate will be the same in both directions, allowing the refiner to change rotational direction with equal performance.  The plate design can be mirrored relative to the centerline of the refiner plate segment (although it is possible to have a bi-directional or reversible construction that is not mirrored relative to the centerline, and this would still be the same principle).  The bar alignment on a bi-directional or reversible plate segment are often formed by parallel bars 502, running parallel to the central axis of the segment, and having potentially one or more fields 550 of parallel bars 502, meeting together in a V-shape 560 at the junction of fields 550.  In other embodiments, the bars 502 are at a greater angle relative to the centerline of the segment, and meet in two areas, making a “W” shapes (not shown) rather than a “V” shape, e.g., such as is shown in the outer refining areas of FIG. 5.  Such a construction is also bi-directional.
【００５８】The stator plate segment 800 can be made with one refining zone 830 and can optionally have breaker bars 836, e.g., such as illustrated in FIG. 8.  A stator plate segment 600 according to another embodiment of the invention, can have multiple refining zones 630 and 632, so long the groove width W of the innermost zone(s) 532, or 532 and 534, of the rotor plate segment 500 compared to the groove width W of the stator plate segment 600 refining area opposing such innermost zone(s) 532,   or 532 and 534 is at least 50 percent, 75 percent 100 percent or 150 percent (or a percentage that is another multiple of 25 percent and is greater than 50 percent) wider.  In this embodiment, the outermost zone(s) 530 of the rotor plate segment 500 have substantially equal groove widths Wcompared to that of the outermost zone(s) 630 of the stator plate segment 600.
【００５９】While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not to be limited to the disclosed embodiment, but on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. 
1.  A system for refining lignocellulosic material comprising: 
a bi-directional rotor plate segment comprising a first rotor plate refining area with at least one refining zone at a first radial distance range between an inner edge of the rotor plate segment and an outer edge of the rotor plate segment, the at least one refining zone having a refining zone length,  and
a bi-directional stator plate segment comprising a first stator plate segment refining area with at least one refining zone at a second radial distance range between an inner edge of the stator plate segment and an outer edge of the stator plate segment, the at least one refining zone having a refining zone length,
wherein the first radial distance range and the second radial distance range overlap, the first rotor plate segment refining zone comprising a series of alternating bars and grooves, the grooves having a first rotor plate groove width, and the first stator plate segment refining zone comprising a series of alternating bars and grooves, the grooves having a first stator plate groove width, the first rotor plate groove width being at least 50% larger than the first stator plate groove width, 
wherein the rotor plate segment comprises a second rotor plate refining zone at a third radial distance range between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment, the third radial distance range being closer to the outer edge of the rotor plate segment than the first radial distance range, 
wherein the stator plate segment comprises a second stator plate segment refining zone at a fourth radial distance range between the inner edge of the stator plate segment and an outer edge of the stator plate segment, wherein the third radial distance range and the fourth radial distance range overlap, the second rotor plate segment refining area having at least one refining zone comprising a series of alternating bars and grooves, the grooves having a second rotor plate groove width, and the second stator plate segment refining area having at least one refining zone comprising a series of alternating bars and grooves, the grooves having a second stator plate groove width, the second rotor plate groove width being substantially equal to the second stator plate groove width.
2.   The system of claim 1, wherein the length of the second rotor plate refining zone is at least 10% and no longer than 50% of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
3.   The system of claim 1, wherein the length of the second rotor plate refining zone is at least 10% and no longer than 40% of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
4.   The system of claim 1, wherein the length of the second rotor plate refining zone is at least 10% and no longer than 30% of the distance between the inner edge of rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
5.   The system of claim 1, wherein the length of the second rotor plate refining zone is at least 10% and no longer than 20% of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
6.   The system of claim 1, wherein the length of the first rotor plate segment refining zone is at least 20% of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
7.   The system of claim 1, wherein the length of the first rotor plate segment refining zone is at least 30% of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
8.   The system of claim 1, wherein the length of the first rotor plate segment refining zone is at least 40% of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
9.   The system of claim 1, wherein the length of the first rotor plate segment refining zone is at least 50% of the distance between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment.
10.  The system of claim 1, wherein the first rotor plate groove width is at least X percent larger than the first stator plate groove width, where X is a multiple of 25 and is greater than or equal to 50. 
11.  The system of claim 1, wherein the second rotor plate groove width is no more than 10%  wider than the second stator plate groove width.
12.  The system of claim 1, wherein the second rotor plate groove width is no more the 15% wider than the second stator plate groove width.
13.  The system of claim 1, wherein the rotor plate segment comprises a third rotor plate refining zone at a fifth radial distance range between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment, the fifth radial distance range being located between the first radial distance range and the third radial distance range, 
wherein the stator plate segment comprises a third stator plate segment refining zone at a sixth radial distance range between the inner edge of the stator plate segment and an outer edge of the stator plate segment, wherein the fifth radial distance range and the sixth radial distance range overlap, 
the third rotor plate segment refining zone comprising a series of alternating bars and grooves, the grooves having a third rotor plate groove width, and 
the third stator plate segment refining zone comprising a series of alternating bars and grooves, the grooves having a third stator plate groove width, the third rotor plate groove width being at least 20% wider than the third stator plate groove width. 
14.  The system of claim 10, wherein the third rotor plate groove is at least 30% wider than the third stator plate groove width. 
15.  The system of claim 10, wherein the third rotor plate groove is at least 40% wider than the third stator plate groove width. 
16.  The system of claim 10, wherein the first, second or third rotor plate groove width comprises two or more groove widths.
17.  The system of claim 1 wherein the second and fourth stator plate groove widths are substantially the same.
18.  The system of claim 10, wherein the stator plate segment groove widths are the same in two or three refining zones.
19.  The system of claim 10, wherein the fifth rotor plate groove is substantially the same as the first rotor plate groove width. 
20.  The system of claim 10, wherein the first, second or third stator plate groove width comprises two or more groove widths.
21.  The system of claim 1, wherein the rotor plate segment comprises a rotor feeding zone at a seventh radial distance range between the inner edge of the rotor plate segment and the outer edge of the rotor plate segment, the seventh radial distance range starting at the inner edge of the rotor plate segment, and
wherein the stator plate segment comprises a stator feeding zone at an eighth radial distance range between the inner edge of the stator plate segment and an outer edge of the stator plate segment, wherein the seventh radial distance range and the eighth radial distance range overlap. The system of claim 1, further comprising a conical refining zone.
22.  A bi-directional refiner plate combination for a disk refiner, comprising:
a rotor plate and a stator plate each having a pattern side and a back side, mounted such that the pattern sides of the rotor and stator plates oppose each other, the rotor and stator plates each comprising rotor plate segments having a refining area and stator plate segments having a refining area, respectively, the refining area having a length, the rotor plate and stator plate having an inner refining area edge and an outer refining area edge, the rotor plate segment has at least an innermost and an outermost refining zone within the refining area on the pattern sides, each at a radial distance range between the inner refining area edges and outer refining area edges of the rotor plate segment, each radial distance range having a length,
wherein the stator plate segment has at least an innermost and an outermost refining zone within the refining area on the pattern side, each at a corresponding radial distance range between the inner refining area edges and the outer refining area edges of the stator plate segment, each corresponding radial distance range having a length,
wherein the at least one of the rotor plate segment innermost or outermost refining zones has a different pattern of bars and grooves from the at least one of the innermost or outermost stator plate segment refining zones,
wherein an innermost refining zone of the rotor plate segment refining area and an innermost refining zone of the stator plate segment refining area are closest to the inner refining area edges of the rotor plate segment and stator plate segment, and wherein the grooves of the rotor plate segment at the radial distance range are substantially wider than or equal to the grooves of the stator plate segment at the corresponding radial distance range, such that wider rotor plate grooves oppose narrower stator plate grooves, and 
wherein length of the innermost refining zone of the rotor plate segment represents at least 20 percent of the refining area length, while the outermost zone represents no more than 50% of the refining area length.
23.  The refiner plate of claim 17 wherein the refining area of the rotor plate segment has an intermediate refining zone within the refining area, the intermediate refining zone at a radial distance range between the innermost and the outermost refining zones of the refining area, wherein the grooves of the rotor plate segment in the intermediate refining zone are at least 20% wider than the grooves of the stator plate segment in the same radial distance range.
24.  The refiner plate of claim 17, wherein the refiner plate segments further comprise a breaker bar zone located between the inner edge of the refiner plate segments and the refining area.
25.  The refiner plate of claims 17 are used in the flat portion of a refiner that features a further refining section having a conical refining section. 
1. ABSTRACT 
A system for refining lignocellulosic material including a first stator plate segment refining zone and a first rotor place segment refining zone, each of which has grooves.  The rotor plate groove width is larger than the stator plate groove width in the inner part of the refining zone, but substantially similar in the outer part of the refining zone. 
2. Selected drawing 
Fig. 1
【Ｆｉｇ．１】
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【Ｆｉｇ．２】
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【Ｆｉｇ．３】
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【Ｆｉｇ．４】
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【Ｆｉｇ．５】
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【Ｆｉｇ．６】
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【Ｆｉｇ．７】
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【Ｆｉｇ．８】
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