(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース材料が対向するリファイニング表面間のリファイナー間隙（１５、３５）を介してより小さい直径を有する入口部分からより大きい直径を有する出口部分まで通過する間にこの材料を処理し、かつリファイニングするために相互に回転する対向するリファイニング表面を有するリファイニング要素（１９、３９）であって、該リファイニング要素は、リファイニング要素全体上に延びるバー（２０）および中間グルーブ（２１）を有するリファイニング表面が形成されており、
リファイニング要素（１９、３９）の入口部分中のバー（２０）がリファイニング表面の半径または母線に対して５０°から８５°の角度をなすこと、および前記角度がリファイニング要素（１９、３９）の表面に沿って外側に向かって減少し、その結果出口部分中のバー（２０）が半径または母線に対して−２５°から＋２５°までの角度をなすこと、および入口部分中のバー（２０）が出口部分中のバーよりも大きい相互距離に位置すること、および入口部分中のグルーブ（２１）の総断面積が出口部分中のグルーブ（２１）の総断面積に実質上対応することを特徴とするリファイニング要素。
【請求項２】
各バー（２０）が、入口部分から出口部分まで徐々に減少する角度を有する弓形を形成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のリファイニング要素。
【請求項３】
入口部分中のバー（２０）の角度が６０°から８０°であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のリファイニング要素。
【請求項４】
リファイニング要素が対向する平坦なリファイニング表面を有するリファイナー用に設計されたことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載のリファイニング要素。
【請求項５】
リファイニング要素が対向する円錐形のリファイニング表面を有するリファイナー用に設計されたことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載のリファイニング要素。
【発明の詳細な説明】
本発明は、平坦なリファイニング（refining）表面または円錐形のリファイニング表面を有するリファイナーで使用されるリファイニング要素に関する。このタイプのリファイナーは、低い材料濃度ならびに高い材料濃度のリグノセルロース繊維材料を処理し、リファイニングするために使用される。
平坦なリファイニング表面を有するリファイナーは、相互に回転し、対向するリファイニング表面を有する二枚のリファイニングディスクを含んでいる。それにより、一方のリファイニングディスクが回転し、他方のリファイニングディスクが固定されるか、または両方のディスクが反対の方向に回転することができる。リファイニング表面は、各リファイニングディスク上に位置するリファイニング要素から構成される。これらのリファイニング要素は、バーおよび中間グルーブのパターンを備える。対向するリファイニング要素間にリファイナー間隙が形成され、そこを通って材料が外側に進み、同時にリファイニング要素のバーによって処理されるようになされる。
円錐形のリファイニング表面を有するリファイナーは、対向する円錐形のリファイニング表面を有する固定子によって囲まれた円錐形のリファイニング表面を有する回転子を含んでいる。回転子軸に対する傾斜角は、４５°未満であるが、１０°から３０°が好ましい。リファイニング表面は、それぞれ回転子上および固定子上に位置するリファイニング要素から構成される。これらのリファイニング要素は、バーおよび中間グルーブのパターンを備える。対向するリファイニング要素間にリファイナー間隙が形成され、そこを通って材料が最小の直径を有する端部から最大の直径を有する端部まで進み、同時にリファイニング要素のバーによって処理されるようになされる。
リファイニング要素上のバーは、まっすぐにするか、または曲げることができ、バーとグルーブの比率は、異なるリファイニング結果を達成するために変更することができる。リファイナー間隙を通る供給は、遠心力の影響を強く受ける。供給方向の直径を大きくすると、遠心力、したがって供給力も増大する。リファイナー間隙の入口と出口との間の直径の差は、リファイナー間隙中の材料用のスペースが、リファイナー間隙の入口部分と出口部分との間で最大５０％変化することを暗示する。これらの条件は、生産能力を制限し、またリファイニングされた材料の不均一な品質に関する問題を引き起こす。その上、リファイニング要素上のバーの摩耗のために生産量が減少することにもなる。
本発明は、リファイナー間隙全体を通して均一な供給を達成することによってこれらの問題をなくす目的を有する。この目的は、下記の請求の範囲に定義されている形でリファイニング要素を設計することによって達成される。
リファイナーの間隙中のより均一な材料の流れは、リファイニング要素の入口部分をパルプの流れ方向に従ってより開きまたより角度を付けて形成することによって得られる。リファイニング結果ならびに生産量はそれにより改善される。生産能力ならびに生産量の増大がそれにより改善される。２０％から２５％の生産能力の増大が得られることが分かった。
本発明によるリファイニング要素の一実施形態を示す添付の図面を参照しながら、本発明について以下でより詳細に説明する。
第１図は、平坦なリファイニングディスクを有するリファイナーの断面図である。
第２図は、円錐形のリファイナーの断面図である。
第３図は、本発明によるリファイニング要素を示す図である。
第４図は、本発明によるリファイニング要素の異なる設計を示す図である。
第５図は、第３図および第４図のＶ−Ｖの断面図である。
第６図は、第３図および第４図のＶＩ−ＶＩの断面図である。
第１図に示される平坦なリファイニング表面を有するリファイナーは、ベアリング１２、１３中に支持されたシャフト１１上の回転リファイニングディスク（回転子）１０を含んでいる。固定リファイニングディスク（固定子）１４は、回転子１０上のリファイニング表面と固定子１４上のリファイニング表面との間にリファイナー間隙１５が形成されるように回転リファイニングディスク１０の反対側に配置される。回転子１０ならびに固定子１４は気密ケーシング１６中に封入される。このケーシング１６は、リファイナー間隙内に固定子１４を通る処理すべき材料用の中央入口１７を有し、またリファイナー間隙外のリファイニングされた材料用の出口１８を有する。処理は、リファイニング表面間の相対的な回転によって達成される。
シャフト１１は、リファイナー間隙１５のサイズを調整し、かつリファイニング表面間に必要な圧力を生成するために動かすことができる。
第２図に示されるリファイナーは、ベアリング３２、３３中に支持された回転シャフト３１上に回転子３０を含んでいる。回転子３０は、回転子３０上のリファイニング表面と固定子３４上のリファイニング表面との間に円錐形のリファイナー間隙３５が形成されるように固定子３４によって囲まれる。回転子３０ならびに固定子３４は気密ケーシング３６中に封入される。このケーシング３６は、円錐形のリファイナー間隙の狭い端部に加工すべき材料用の入口３７、および反対側の端部のリファイニングされた材料用の出口３８を有する。処理は、リファイニング表面間の相対的な回転によって達成される。
シャフト３１は、リファイナー間隙３５のサイズを調整し、かつリファイニング表面間に必要な圧力を生成するために動かすことができる。
それぞれ第１図および第２図によるリファイナーでは、回転子１０、３０および固定子１４、３４は、複数のリファイニング要素１９、３９を備える。各要素１９、３９には、実質上リファイニング表面全体上に延びているバー２０および中間グルーブ２１を含んでいるリファイニング表面が形成される。入口の最も近くに位置するようになされたリファイニング要素の部分において、バー２０は、リファイニング表面の半径または母線に対して５０°から８５°、好ましくは６０°から８０°の角度をなす。この角度は、出口部分のところにあるバー２０が半径または母線に対して−２５°から＋２５°までの角度をなすように、リファイニング要素１９、３９の表面に沿って、好ましくは連続的に減少する。第３図によれば、各バー２０は、入口部分から出口部分まで連続的に減少する角度を有する弓形を形成する。入口部分中のグルーブ２１の総断面積は、出口部分中のグルーブの総断面積に実質上対応しなければならない。第５図および第６図は、それぞれリファイニング要素１９、３９の出口部分および入口部分の断面図である。これは、入口部分中のバー２０が、出口部分中のバーよりも大きい相互距離のところに位置しなければならないことを示す。
リファイニング要素１９、３９の設計は、リファイナー間隙中の均一な供給を達成する目的を有する。リファイニング要素の入口部分中で、遠心力、したがって材料に対するその供給効果は最低である。増加する遠心力のために、供給力はリファイナー間隙１５、３５に沿って増大する。バー２０の角度を付けた形状のために、遠心力に応答して変化する供給力が補償され、その結果リファイニング要素１９、３９の長さ全体に沿って実質上均一な供給が得られる。これは、バーのポンピング効果が、外側に向かって減少し、リファイニング要素の出口端部中で、この効果が負になる、すなわち制動的になることを暗示する。第４図を参照されたい。
また、均一な供給を得るために、リファイナー間隙１５、３５中の自由入口容積が自由出口容積に実質上対応することが必要である。これは、入口部分中にバー２０をより疎に配置することによって達成できる。入口部分中のグルーブ２１の総断面積は、出口部分中のグルーブの総断面積に実質上対応する。
本発明は、もちろん、図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念の範囲内で変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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