СЕГМЕНТЫ ПЛАСТИНЫ РАФИНЕРА, ИМЕЮЩИЕ ПОДАЮЩИЕ КАНАВКИ
REFINER PLATE SEGMENTS HAVING FEEDING GROOVES

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА
[0001] Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет по ранее поданной предварительной патентной заявке США № 62/802 117 поданной 06 февраля 2019 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
2. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее изобретение относится в целом к низкоконсистентному размолу и, в частности, к сегментам пластины рафинера для низкоконсистентного рафинера, выполненного с возможностью отделения, обработки и резки лигноцеллюлозного материала.
3. ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Рафинеры обычно разделяют, обрабатывают и режут лигноцеллюлозный материал на волокна для получения волокон с определенными механическими и физическими свойствами, подходящими для целлюлозной массы, бумаги, картона, строительных материалов, упаковочных материалов, абсорбирующих жидкость наполнителей и других продуктов.
[0004] Рафинер обычно содержит два или более расположенных друг напротив друга узлов рафинера. Каждый рафинер имеет конфигурацию из выступающих размалывающих ножей на размалывающей поверхности. Смежные размалывающие ножи отделяются канавками. Обычно эти размалывающие узлы представляют собой либо круглые диски, кольцевые диски, либо вставленные один в другой усеченные конусы, выполненные с возможностью вращения вокруг общей оси. Каждый узел рафинера может содержать несколько кольцевых секторообразных сегментов, прикрепленных с помощью болтов к опорной конструкции для образования круглого диска рафинера, кольцевого диска рафинера или усеченного конуса. Размалывающие поверхности противоположных размалывающих узлов расположены друг напротив друга и образуют узкий зазор размола, отделяющий противоположные узлы рафинера. По меньшей мере один из размалывающих узлов представляет собой ротор, выполненный с возможностью вращения вокруг оси.
[0005] В общем рафинеры можно охарактеризовать либо как рафинер высококонсистентного размола (HCR - англ.: high-consistency refiner), либо как рафинер низкоконсистентного размола (LCR - англ.: low-consistency refiner). LCR обычно применяют для размалывания целлюлозной массы. Целлюлозная масса представляет собой смесь волокон (деревянных или не деревянных) в воде и обычно имеет консистенцию от 1,5% до 8%. Целлюлозная масса может содержать другие добавки. Дробильщики целлюлозы обычно применяют низкоконсистентный размол для механического фибриллирования и резки волокон целлюлозной массы до желаемого качества. Затем рафинированный материал обычно преобразуют в различные типы бумаги и/или добавок.
т. е.
[0006] Поскольку роторный размалывающий узел вращается, дробильщики посредством насоса подают целлюлозные волокна или другой подаваемый материал в рафинер через зазор размола. Целлюлозные волокна обычно представляют собой трубкообразные структуры, содержащие ряд концентрических слоев, называемых «ламеллами» или «волокнистыми стенками». Каждая ламелла содержит тонкие структурные компоненты, называемые «фибриллы», которые связаны друг с другом, образуя ламеллы. Во время вращения ротора размалывающие ножи и канавки на противоположных узлах рафинера последовательно перекрываются. Типичный узел низкоконсистентного роторного рафинера вращается с частотой в диапазоне от около 325 оборотов в минуту (об/м) до 1000 об/м. Консистенция целлюлозной массы может составлять от около 1,5% ( концентрация целлюлозной массы и других твердых веществ составляет около 1,5 единиц на каждые сто единиц воды) до около 8%.
[0007] Последовательно перекрывающиеся противоположные ножи и канавки поочередно сжимают целлюлозную массу и обеспечивают ее распространение в зазоры размола. За счет быстрого поочередного сжатия и распространения создается набивка из волокна. Размол преимущественно происходит в набивке из волокна. Трение расслаивает волокна и размочаливает фибриллы, которые содержат ламеллы, тем самым значительно увеличивая площадь поверхности волокон. Это, в свою очередь, способствует прочности бумаги или других продуктов, изготавливаемых из волокнистой целлюлозной массы. Другими словами, интенсивное движение подаваемого материала относительно смежного подаваемого материала на набивке из волокна в значительной степени способствует образованию, разделению и разрезанию волокон. Данный процесс называется «первичным размолом».
[0008] Целлюлозные заводы, сталкивающиеся с повышением спроса на продукцию, часто имеют ограниченные ресурсы для инвестирования в дополнительное оборудование. Это приводит к тому, что многие дробильщики на целлюлозных заводах эксплуатируют рафинеры в условиях, при которых превышают ограничения производительности рафинеров. Для рафинеров такими условиями являются консистенция целлюлозной массы и скорость потока лигноцеллюлозного материала через рафинеры. Поскольку консистенция целлюлозной массы обычно ограничивается системой, желание увеличить производительность, как правило, приводит к тому, что дробильщики увеличивают скорость потока лигноцеллюлозного материала через рафинер, превышая проектную производительность рафинера.
[0009] В прошлом меры по повышению скорости потока лигноцеллюлозы за счет увеличения гидравлической мощности системы пластин рафинера приводили к снижению эффективности размола. Традиционно конструкторы стремились улучшить гидравлическую мощность путем применениям двух отдельных типов подающих канавок. Первый тип подающих канавок представлял собой направленные наружу подающие канавки. Второй тип подающих канавок представлял собой расположенные под углом подающие канавки. Поскольку большинство подающих канавок имеют постоянную ширину по всей поверхности пластины, некоторые сегменты пластин рафинера имеют подающие канавки, которые сужаются к наружному диаметру с постоянной скоростью изменения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Задачу снижения эффективности размола в условиях незначительного увеличения гидравлической мощности решают путем применения рафинера, имеющего сегмент пластины рафинера, содержащий подающую канавку, имеющую первую ширину на внутреннем диаметре (ID), которая больше второй ширины подающей канавки ближе к наружному диаметру (OD), чем первая ширина. Кроме того, подающая канавка имеет угол, в соответствии с которым угол является углом «подачи» или «закачки» на внутреннем диаметре, и углом «удержания» или «задерживания» вблизи наружного диаметра, при этом преобразование осуществляется через радиальную секцию между внутренним диаметром и наружным диаметром. Таким образом, предполагается, что сегменты пластины рафинера в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления, описанными в настоящем документе, могут повысить гидравлическую мощность между противоположными узлами пластины рафинера, при этом дополнительно повышая эффективность размола.
[0011] В иллюстративном варианте осуществления угол меняется несколько раз от внутреннего диаметра к наружному диаметру. В других иллюстративных вариантах осуществления подающая канавка является криволинейной так, что угол изменяется непрерывно вдоль радиуса сегмента пластины рафинера. Кривизной или другим изменением угла можно управлять там, где величина центробежной силы является достаточной для данного диаметра пластин, которая находится за точкой нормального закупоривания целлюлозной массы.
[0012] Без привязки к какой-либо теории заявитель обнаружил, что площадь сегмента пластины рафинера в направлении внутреннего диаметра значительно меньше площади сегмента пластины рафинера в направлении наружного диаметра. Площадь представляет собой функцию радиуса сегмента пластины рафинера в квадрате. В результате внутренний диаметр представляет собой наиболее ограничивающую часть. Заявитель обнаружил, что это происходит в местах, где наиболее вероятно возникновение закупоривания, таким образом способствуя снижению гидравлической мощности.
[0013] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления подающая канавка может проходить к наружному диаметру. Такие варианты осуществления максимально повышают гидравлическую мощность, но при этом снижают эффективность размола. В других иллюстративных вариантах осуществления подающая канавка может заканчиваться до того, как она достигает наружного диаметра так, что размалывающие ножи пересекают конец подающей канавки, тем самым устанавливая физический ограничитель для лигноцеллюлозного материала, проходящего через подающую канавку. Это позволяет разместить больше размалывающих ножей там, где размалывающие ножи имеют наибольшую окружную скорость, и, следовательно, наибольшую эффективность размола.
[0014] Без привязки к какой-либо теории полагают, что за счет увеличенной ширины подающей канавки на внутреннем диаметре наряду с изменением угла или кривизны подающей канавки от угла подачи до угла задерживания центробежная сила, приложенная к лигноцеллюлозному материалу, превышает силу закупоривания, при этом при установке на рафинере это позволяет повысить гидравлическую мощность посредством сегмента пластины рафинера без снижения эффективности размола. За счет угла подачи подающей канавки центробежная сила может обеспечить равномерную подачу целлюлозной массы и равномерное распределение по размалывающей поверхности размалывающей пластины. Наклонная подающая канавка задерживания вблизи наружного диаметра дольше удерживает лигноцеллюлозный материал в наружной секции размола, тем самым предотвращая прохождение неразмолотого лигноцеллюлозного материала через секцию размола (и тем самым сохраняется эффективность размола).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0015] Вышеупомянутое будет очевидно из последующего более детального описания иллюстративных вариантов осуществления изобретения, как показано на прилагаемых графических материалах. Графические материалы не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого акцент сделан на проиллюстрированные описанные варианты осуществления.
Фиг.1A
[0016] На показан вид в перспективе низкоконсистентного рафинера, выполненного с возможностью применения иллюстративных сегментов пластины рафинера, как более подробно описано в настоящем документе.
Фиг.1B
[0017] На показан вид в перспективе низкоконсистентного рафинера, выполненного с возможностью применения иллюстративных сегментов пластины рафинера, как более подробно описано в настоящем документе.
Фиг.2
[0018] На  показан вид спереди иллюстративного сегмента пластины рафинера.
Фиг.3
[0019] На  показан вид спереди иллюстративного сегмента пластины рафинера.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020] Последующее подробное описание предпочтительных вариантов осуществления представлено исключительно в иллюстративных и описательных целях и не является исчерпывающим или ограничивающим объем и сущность настоящего изобретения. Варианты осуществления были отобраны и описаны для лучшего пояснения принципов и практического применения изобретения. Специалисту в данной области техники будет понятно, что в данном описании может быть сделано множество вариаций к описанному изобретению без отступления от объема и сущности настоящего изобретения.
[0021] Если не указано иное, одинаковые номера позиций указывают на соответствующие части на нескольких видах. Хотя графические материалы представляют варианты осуществления разных элементов и компонентов в соответствии с настоящим описанием, графические материалы не обязательно выполнены в масштабе и некоторые элементы могут быть преувеличенными, чтобы лучше проиллюстрировать варианты осуществления настоящего изобретения, причем такие иллюстративные примеры не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения.
[0022] Если в настоящем документе явно не указано иное, то к этому описанию применяются следующие правила толкования: (a) все применяемые в настоящем документе слова должны толковаться как относящиеся к такому полу или числу (единственному или множественному), какого требуют обстоятельства; (b) применяемые в описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают множественное число, если только контекст явно не указывает иное; (c) предшествующий термин «около» применительно к указанному диапазону или значению означает приближение в пределах отклонения диапазона или величин, известных или ожидаемых из измерений в данной области техники; (d) слова «в настоящем документе», «настоящим документом» «к настоящему документу», «выше в настоящем документе» и «ниже в настоящем документе», а также слова аналогичного содержания относятся к данному описанию полностью, а не к какому-либо конкретному абзацу, пункту формулы изобретения или другому разделу, если не указано иное; (e) описательные заголовки предназначены только для удобства и не должны влиять на значение или конструкцию любой части описания; и (f) «или» и «любой» не являются исключающими, а «включать» и «включающий» не являются ограничивающими. Кроме того, термины «содержащий», «имеющий» и «включающий в себя» следует рассматривать, как неограничивающие термины (т. е. означающие «включающий, в том числе»).
[0023] Ссылки в описании на «один вариант осуществления», «вариант осуществления», «иллюстративный вариант осуществления» и т. п. означают, что описанный вариант осуществления может включать в себя конкретный признак, структуру или характеристику, однако каждый вариант осуществления может не обязательно включать в себя конкретный признак, структуру или характеристику. Более того, такие выражения не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. Дополнительно, когда конкретный признак, структура или характеристика описаны в связи с вариантом осуществления, считается, что специалисту в данной области будет понятно, что это влияет на такой признак, структуру или характеристику в связи с другими вариантами осуществления, независимо от того, описаны они явным образом или нет.
[0024] В той мере, в какой это необходимо для обеспечения описательной поддержки, объект изобретения и/или текст прилагаемой формулы изобретения полностью включен в настоящий документ посредством ссылки.
[0025] Упоминание в настоящем документе диапазонов значений просто предназначено быть кратким способом упоминания по отдельности каждого отдельного значения, находящегося в диапазоне в пределах любых поддиапазонов между ними, если в настоящем документе явно не указано иное. Каждое отдельное значение в пределах упомянутого диапазона включено в описание или формулу изобретения, как если бы оно было упомянуто по отдельности. Когда приводится конкретный диапазон значений, следует понимать, что в настоящем документе охватывается каждое промежуточное значение с точностью до десятого знака или менее единицы нижнего предела между верхним и нижним пределами этого диапазона, а также любое другое указанное или промежуточное значение в таком указанном диапазоне или его поддиапазоне, включается в настоящий документ, если только контекст явно не указывает иное. Также включаются все поддиапазоны. Верхний и нижний пределы этих меньших диапазонов также включаются в настоящий документ с учетом любого специальным образом и явно исключенного предела в указанном диапазоне.
[0026] Следует отметить, что некоторые из терминов, используемых в настоящем документе, представляют собой относительные термины. Например, термины «верхний» и «нижний» являются относительными друг друга в некотором местоположении, т. е. верхний компонент расположен на большей высоте, чем нижний компонент в данной ориентации, но эти термины могут поменяться, если устройство перевернуто. Термины «впускное отверстие» и «выпускное отверстие» относятся к жидкости, протекающей через них относительно данной структуры, например, жидкость протекает через впускное отверстие в структуру и протекает через выпускное отверстие из структуры. Термины «вверх по потоку» и «вниз по потоку» относятся к направлению, в котором жидкость протекает через различные компоненты, т. е. поток жидкости через компонент верх по потоку проходит до его протекания через компонент ниже по потоку.
[0027] Термины «горизонтальный» и «вертикальный» применяются для указания направления относительно абсолютного начала отсчета, т.е. уровня земли. Однако эти термины не следовать толковать как требующие, чтобы структура была абсолютно параллельной или абсолютно перпендикулярной друг другу. Например, первая вертикальная структура и вторая вертикальная структура не обязательно параллельны друг другу. Термины «верх» и «низ» или «основание» применяют для указания местоположения/поверхности, где верх всегда выше низа/основания относительно абсолютного начала отсчета, т.е. поверхности Земли. Термины «вверх» и «вниз» также относятся к абсолютному началу отсчета: поток вверх всегда направлен против гравитации Земли.
Фиг.1A
100
101
102.
101
C
102
101
102
179
101
102
105a
101
105b
102
174
На Фиг.1A
104
183
101
102
104
183
182
104
106
102
101
102
101
175
105a, 105b
«a»
101
«b»
102
[0028] На показан дисковый рафинер ,имеющий первый размалывающий узел ,расположенный напротив второго размалывающего узла Первый размалывающий узел  представляет собой роторный размалывающий узел, выполненный с возможность вращения вокруг оси вращения . Второй размалывающий узел  представляет собой статорный размалывающий узел. Первый и второй размалывающие узлы ,  расположены внутри корпуса .Каждый размалывающий узел ,  содержит множество сегментов пластин рафинера (показаны как  на первом размалывающем узле  и  на втором размалывающем узле ), расположенных на опорной конструкции . показана статорная сторона  корпуса, открытая на петлях , чтобы можно было лучше проиллюстрировать соответствующие размалывающие узлы , .Однако при эксплуатации статорную сторону  закрывают на петлях  и крепежные элементы (не показаны) проходят через соответствующие отверстия  для крепежных элементов для надежного контакта статорной стороны  корпуса с роторной стороной  корпуса.Когда второй размалывающий узел  и первый размалывающий узел  располагаются друг напротив друга, второй размалывающий узел  и первый размалывающий узел  образуют зазор между секцией  размола противоположных сегментов  пластины рафинера.В случае, когда это полезно для повышения точности при обсуждении элементов на первом размалывающем узле относительно противоположных элементов на втором размалывающем узле, заявитель будет применять и  для обозначения конкретных элементов на первом размалывающем узле  и  для обозначения конкретных элементов на втором размалывающем узле .
167
105
174
105
174.
[0029] Болты или другие крепежные элементы (не показаны) могут проходить через отверстия  для крепежных элементовдля контакта сегментов пластины рафинера с опорной конструкцией и тем самым обеспечивая надежный контакт кольцевых секторообразных сегментов пластины рафинера с опорной конструкцией
100
147
Фиг.1B
181
102
186a
187a
Фиг.1B
101
147
225
Фиг.2
147
147
175
123
126
105a
105b
147z
Фиг.1B
147y
Фиг.1B
100
188
147z
147y
147y
100
147y
147y
[0030] В действующем рафинере  подаваемый материал  (), который может представлять собой лигноцеллюлозный подаваемый материал (обычно в виде целлюлозной массы или древесных стружек), проходит через отверстие  в центре статорного размалывающего узла  перед столкновением со ступицей  ротора или маслосъемным кольцом  ротора (). Роторный размалывающий узел  обычно вращается вокруг оси вращения C в диапазоне 325-1000 об/мин и таким образом разбрасывает подаваемый материал  наружу в радиальном направлении и в зазор размола. Измельчающие ножи ( на ) могут измельчать подаваемый материал  перед тем, как подаваемый материал  проходит дальше через зазор размола и пересекает секцию  размола, образованную зонами чередующихся размалывающих ножей  и размалывающих канавок  на противоположных сегментах  и  пластины рафинера. Размолотый материал  () и частично измельченный материал  () выходит из рафинера  через выпускное отверстие . Дробильщики могут затем просеять желательно раздробленный материал  от частично измельченного материала  и передать частично измельченный материал  на рафинер второй стадии (см. ). Дробильщики могут выполнить химическую обработку частично измельченного материала  вместо подвергания воздействию частично измельченного материала  дополнительному размолу или в дополнение к нему.
Фиг.2
100
Фиг.1A
207
RL
ID
209
RL
OD
211
RL
OD
ID
RL
OD
ID
213
ID
OD
RL
215
ID
OD
215
213
203
219
203
219
OD
ID
213
215
219
223
226
223
207
223c
223d
223p
223q
207
226
223c
223d
223
226
275
275
230
230
229
ID
231
OD
229
231
230
θ
229
230
λ
231
(
[0031] На  показан сегмент 205 пластины рафинера для рафинера  (), содержащий: основание , имеющее: радиальную длину , внутренний диаметр , расположенный на первом конце  радиальной длины ; наружный диаметр , расположенный на втором конце  радиальной длины , причем наружный диаметр  расположен в радиальном направлении на расстоянии от внутреннего диаметра  вдоль радиальной длины , причем наружный диаметр  длиннее внутреннего диаметра ; первую боковую поверхность , проходящую между внутренним диаметром  и наружным диаметром  вдоль радиальной длины ; вторую боковую поверхность , проходящую между внутренним диаметром  и наружным диаметром  вдоль радиальной длины RL, причем вторая боковая поверхность  расположена дистально от первой боковой поверхности ; и заднюю поверхность , расположенную напротив передней поверхности  по толщине, причем задняя поверхность  и передняя поверхность  проходят между наружным диаметром , внутренним диаметром , первой боковой поверхностью  и второй боковой поверхностью , причем передняя поверхность  дополнительно содержит область, имеющую множество чередующихся размалывающих ножей  и размалывающих канавок , причем размалывающие ножи  контактируют с основанием , и причем смежные размалывающие ножи ,  (или  и ) и основание  образуют размалывающую канавку  между смежными размалывающими ножами , , причем область т.е. зона) чередующихся размалывающих ножей  и размалывающих канавок  называется «секцией размола» , причем секция  размола дополнительно содержит области, образованные подающей канавкой , причем подающая канавка  имеет первую ширину  ближе к внутреннему диаметру  и вторую ширину  ближе ко второму диаметру , причем первая ширина  больше второй ширины , причем подающая канавка  расположена под углом  подачи на первой ширине , и причем подающая канавка  расположена под углом  удержания на второй ширине .
205
228
225
233
225
225
247
ID
205
225
RL
228
205
225
228
233
225
223
226
223c
223d.
225
Фиг.2
247
229
230
205
R
205
Фиг.2
228
[0032] Иллюстративные сегменты  пластины рафинера могут дополнительно содержать секцию  измельчающих ножей, содержащую широкие измельчающие ножи  и широкие промежутки  между смежными измельчающими ножами . Измельчающие ножи  измельчают поступающий подаваемый материал , передавая на внутренний диаметр  сегмента  пластины рафинера.Измельчающие ножи  могут быть криволинейными, прямыми или расположенными под множеством углов вдоль радиальной длины  секции  измельчающих ножей сегмента  пластины рафинера.Измельчающие ножи  в секции  измельчающих ножей и промежутки  между смежными измельчающими ножами шире размалывающих ножей  и размалывающих канавок , расположенных между смежными размалывающими ножами ,Наклонные или криволинейные измельчающие ножи , такие как показанные на  направляют подаваемый материал  для перемещения обычно к первой ширине  подающей канавки , когда сегмент  пластины рафинера вращается в направлении . В показанном варианте осуществления сегмент  пластины рафинера выполнен с возможностью вращения против часовой стрелки. Следует понимать, что примеры вариантов осуществления, которые имеют размалывающую конфигурацию, которая является зеркальной размалывающей конфигурации, показанной на , может быть выполнена с возможностью вращения по часовой стрелке. Также следует понимать, что в некоторых примерах вариантов осуществления может отсутствовать секция  измельчающих ножей.
230
RL
205
207
223e
223
RL
205
233e1
223p
233e2
223q
RL2
RL1.
[0033] Подающая канавка образована областью вдоль радиальной длины сегмента  пластины рафинерамежду основанием и концами размалывающих ножей , расположенных последовательно вдоль радиальной длины сегмента  пластины рафинера, причем первый конец первого размалывающего ножа расположен на первой радиальной длине, и при этом второй конец второго размалывающего ножа расположен на второй радиальной длине, причем вторая радиальная длина больше первой радиальной длины
θ
Фиг. 3)
SL
OD
ID
291
223e
223p, 223q
230c.
OD
205
205
R
θ
230c
ID
247
RL
205
Фиг.1B).
[0034] Угол  подачи (см. представляет собой угол на пересечении между кратчайшей радиальной линией , соединяющей наружный диаметр с внутренним диаметром , и линией , примыкающей к концам размалывающих ножей по меньшей мере двух смежных размалывающих ножей во внутренней подающей канавке Линии представляют собой воображаемые логические структуры, показанные для сравнения. Радиальная линия, как можно представить, проходит от центра вращения в радиальном направлении наружу мимо наружного диаметра  сегмента  пластины рафинера.В иллюстративном варианте осуществления сегмент  пластины рафинера вращается в направлении . Угол  подачи обеспечивает расположение внутренних подающих канавок  ближе к внутреннему диаметру  для выталкивания подаваемого материала  в радиальном направлении наружу вдоль радиальной длины  и через сегмент  пластины рафинера, и в зазор размола, расположенный между противоположными сегментами пластины рафинера (см.
θ
230c
θ
230c
θ
230c
θ
205
205
247
205
247
100
[0035] Иллюстративные углы  подачивнутренних подающих канавок могут находиться в диапазоне от 0 градусов до 45 градусов. В некоторых примерах вариантов осуществления углы  подачивнутренних подающих канавок могут находиться в диапазоне от 5 градусов до 20 градусов. В некоторых других иллюстративных вариантах осуществления углы  подачивнутренних подающих канавок могут находиться в диапазоне от 13 градусов до 19 градусов. Следует понимать, что угол  подачи может варьироваться среди сегментов  пластины рафинера в зависимости от размеров сегмента  пластины рафинера, типа подаваемого материала , для которого сегмент  пластины рафинера выполнен с возможностью размола, скорости вращения пластины рафинера и скорости, с которой подаваемый материал  вводят в рафинер .
λ
SL
OD
ID
293
223e
223p, 223q
230d
λ
230d
OD
247
RL
226
λ
R
247
275
275
θ
[0036] Угол  удержания представляет собой угол, измеренный на пересечении между кратчайшей радиальной линией , соединяющей наружный диаметр с внутренним диаметром , и линией , примыкающей к концам  размалывающих ножейпо меньшей мере двух смежных размалывающих ножей (см. ) в наружной подающей канавке .Угол  удержания обеспечивает расположение наружных подающих канавок  ближе к наружному диаметру  для перенаправления подаваемого материала  в радиальном направлении наружу вдоль радиальной длины  в большей степени радиальном направлении наружу от размалывающих канавок  и в зазор размола, расположенный между противоположными сегментами пластины рафинера. Таким образом, исходя из того, что угол  удержания связан с направлением вращения , можно подумать, что это увеличивает время, которое подаваемый материал  находится в секции  размола (по сравнению с секциями в секциях  размола, которые расположены под углом  подачи).
λ
230d
λ
230d
λ
205
205
247
205
247
100
λ
θ
θ
λ
[0037] Примеры углов  удержаниянаружных подающих канавок могут находиться в диапазоне от -3 градусов до -45 градусов. В некоторых примерах вариантов осуществления углы  удержания наружных подающих канавок могут находиться в диапазоне от -10 градусов до -25 градусов. Следует понимать, что угол  удержания может варьироваться среди сегментов  пластины рафинера в зависимости от размеров сегмента  пластины рафинера, типа подаваемого материала , для которого сегмент  пластины рафинера выполнен с возможностью размола, скорости вращения пластины рафинера и скорости, с которой подаваемый материал  вводят в рафинер .Следует дополнительно понимать, что углы  удержания имеют противоположное направление, чем углы  подачи; таким образом если угол  подачи указывают как имеющий положительное значение, угол  удержания указывают как имеющий отрицательное значение и наоборот.
230
θ
λ
RRL
205
RRL
275
RRL
BRL
RL
205
205
RL
RRL
θ
λ
RRL
RL
BRL
ID
230
RRL
230
θ
RRL
RRL
ID
205
[0038] В иллюстративном варианте осуществления иллюстративные подающие канавки переходят от угла  подачи до угла  удержания между 20% и 80% радиальной длины  секции размоласегмента  пластины рафинера. Радиальная длина  секции размола представляет собой длину секции  размола.Радиальную длину  секции размола обычно можно рассчитать путем вычитания длины  секции измельчающих ножей из общей радиальной длины  сегмента  пластины рафинера.Например, если иллюстративный сегмент  пластины рафинера имеет радиальную длину  508 миллиметров («мм»), а секция измельчающих ножей 106 мм, иллюстративные подающие канавки 230, имеющие переход на 50% радиальной длины  секции размола, могут переходить от угла  подачи до угла  удержания в пределах от 201 мм радиальной длины  секции размола, или 307 мм радиальной длины сегмента пластины рафинера (т. е. длины, которая включает в себядлину  секции измельчающих ножей), измеренной от внутреннего диаметра .В вариантах осуществления, в которых подающие канавки  являются криволинейными или меняют углы множество раз вдоль радиальной длины  секции размола, подающие канавки  могут переходить от угла  подачи до угла удержания при любой длине радиальной длины секции размола, но предпочтительно, если переход происходит в верхней одной пятой радиальной длины  секции размола, измеренной от конца радиальной длины  секции размола, расположенной ближе к внутреннему диаметру  сегмента  пластины рафинера, или выше нее.
230
OD
230
OD
223
230
247
230
223
223
[0039] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления подающая канавка  может проходить к наружному  диаметру. Такие варианты осуществления могут повысить гидравлическую мощность, но при этом снижают эффективность размола. В других иллюстративных вариантах осуществления подающая канавка  может заканчиваться до того, как она достигает наружного диаметра  так, что размалывающие ножи  пересекают радиальный наружный конец подающей канавки , тем самым устанавливая физический ограничитель подаваемого материала , проходящего через подающую канавку . Эти иллюстративные варианты осуществления позволяют разместить больше размалывающих ножей  там, где размалывающие ножи  имеют наибольшую окружную скорость, и, следовательно, наибольшую эффективность размола.
230
205
230
229
ID
231
231
OD
229
229
231
230
θ
229
230
λ
231
230
247
230
230
θ
205
R
[0040] Без привязки к какой-либо теории Заявитель полагает, что расположение подающей канавки  на сегменте  пластины рафинера, в котором подающая канавка  имеет первую ширину , расположенную ближе к внутреннему диаметру , чем вторая ширина , причем вторая ширина расположена ближе к наружному диаметру , чем первая ширина , причем первая ширина  больше второй ширины , причем подающая канавка  расположена под углом  подачи на первой ширине , и причем подающая канавка  расположена под углом  удержания на второй ширине , обеспечивает направление подающей канавкой  подаваемого материала  по существу через подающую канавку , когда подающая канавка  расположена под углом  подачи, при этом сегмент  пластины рафинера вращается в направлении .
ID
OD
OD
205
ID
228
ID
228
228
247
247
275
275
228
207
223
226
230
[0041] Внутренний диаметр  короче наружного диаметра . По сравнению с площадью, доступной вокруг наружного диаметра , на сегменте  пластины рафинера вокруг внутреннего диаметра  доступна меньшая площадь для размола. Например, секция  измельчающих ножей может прилегать к самому внутреннему диаметру . Секция  измельчающих ножей по существу не способствует размолу; скорее секция  измельчающих ножей предназначена для разрушения больших кусков подаваемого материала  и направления этих частично разрушенных кусков подаваемого материала  в секцию  размола. Секция  размола может начинаться непосредственно в радиальном направлении наружу от секции  измельчающих ножей, но промежуток на основании , доступный для измельчающих ножей  и размалывающих канавок , может быть дополнительно ограничен подающими канавками , которые традиционно рассматривались как каналы для удаления пара.
ID
205
λ
230d
230d
230d
247
226
223
275
OD
RL
207
223
226
275
RL
230
247
275
[0042] По мере уменьшения доступной площади вблизи внутреннего диаметра  эффективность размола может ограничиваться. При применении иллюстративного сегмента  пластины рафинера в соответствии с данным описанием предполагается, что угол  удержания наружной подающей канавки  и сужение наружной подающей канавки  может снижать доступную площадь наружной подающей канавки  и вытеснять больше подаваемого материала  в размалывающие канавки  и размалывающие ножи , что увеличивает заполнение секции  размола вблизи наружного диаметра . То есть, в то время как подаваемый материал перемещается наружу вдоль радиальной длины , площадь основания  увеличивается, тем самым обеспечивая размещение большего количества размалывающих ножей  и размалывающих канавок . Таким образом, площадь секции  размола увеличивается в наружном направлении вдоль радиальной длины . Предполагается, что иллюстративные подающие канавки , описанные в настоящем документе, направляют большее количество подаваемого материала  в радиальную дистальную секцию  размола, тем самым увеличивая гидравлическую мощность (т.е. скорость потока подаваемого материала) без потери эффективности размола.
205
230
230
θ-λ
ID
OD
230
230
θ
λ
230
205
[0043] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления сегмент  пластины рафинера имеет подающую канавку , причем подающая канавка  расположена под последовательностью углов  от внутреннего диаметра  к наружному диаметру . В иллюстративном варианте осуществления, в котором подающая канавка  является криволинейной, угол изменяется непрерывно вдоль радиальной длины RL подающей канавки  (например, постепенно и непрерывно от угла  подачи до угла  удержания). В иллюстративном варианте осуществления изменение угла или кривизны подающей канавки  будет направлено туда, где достигаемая величина центробежной силы является достаточной для данного диаметра смонтированных сегментов  пластины рафинера, которая находится за точкой нормального закупоривания целлюлозной массы.
Фиг.3
230
θ
λ
Фиг.2
231
OD
231
OD
[0044] На  представлен другой иллюстративный вариант осуществления в соответствии с настоящим изобретением, в котором подающие канавки  имеют более выраженный переход от угла  подачи до угла  удержания, по сравнению с вариантом осуществления, показанным на . В некоторых иллюстративных вариантах осуществления второй конец подающей канавки (см. ) расположен на наружном диаметре . В других иллюстративных вариантах осуществления второй конец подающей канавки (см. ) расположен в радиальном направлении внутрь наружного диаметра .
205
Фиг.2 и 3
100
[0045] Следует понимать, что комбинации описанных вариантов осуществления предназначены для включения в объем настоящего изобретения. Кроме того, хотя сегменты  пластины рафинера, показанные на  выполнены с возможностью работы в дисковом рафинере , следует понимать, что сегменты пластины рафинера и конфигурации, описанные в настоящем документе, можно применять с коническими рафинерами, дисковыми рафинерами, цилиндрическими рафинерами, роторно-статорными рафинерами и любыми другими рафинерами, выполненными с возможностью резки, обработки и отделения волокнистого материала с помощью противоположных сегментов пластины рафинера, выполненных с возможностью образования зазора размола.
205
275
230
275
[0046] Кроме того, следует понимать, что некоторые иллюстративные сегменты  пластины рафинера могут содержать множество секций  размола, в которых подающая канавка  расположена на множестве секций  размола. Например, первая секция размола может быть расположена смежно со второй секцией размола. В качестве дополнительного примера первая секция размола может быть расположена радиальном по направлению внутрь от второй секцией размола. В качестве другого примера первая секция размола может быть расположена сбоку от второй секции размола.
[0047] Иллюстративный способ размола лигноцеллюлозного материала может включать в себя: закачку подаваемого материала в рафинер, причем рафинер имеет «сегмент пластины рафинера с подающей канавкой», содержащий: область, имеющую множество чередующихся размалывающих ножей и размалывающих канавок, в которой размалывающие ножи контактируют с основанием, и смежные размалывающие ножи и основание образуют размалывающую канавку между смежными размалывающими ножами, причем область чередующихся размалывающих ножей и размалывающих канавок известна как «секция размола», при этом секция размола дополнительно содержит области, образующие подающую канавку, которая имеет первую ширину ближе к внутреннему диаметру и вторую ширину ближе к наружному диаметру, причем первая ширина больше второй ширины, при этом подающая канавка расположена под углом подачи на первой ширине, и подающая канавка расположена под углом удержания на второй ширине; и размол подаваемого материала с помощью сегмента пластины рафинера с подающей канавкой.
[0048] Иллюстративный сегмент пластины рафинера может содержать: основание, имеющее: радиальную длину; внутренний диаметр, расположенный на первом конце радиальной длины; наружный диаметр, расположенный на втором конце радиальной длины, причем наружный диаметр расположен в радиальном направлении на расстоянии от внутреннего диаметра вдоль радиальной длины, причем наружный диаметр длиннее внутреннего диаметра; первую боковую поверхность, проходящую между внутренним диаметром и наружным диаметром вдоль радиальной длины; вторую боковую поверхность, проходящую между внутренним диаметром и наружным диаметром вдоль радиальной длины, причем вторая боковая поверхность расположена дистально от первой боковой поверхности; и заднюю поверхность, расположенную напротив передней поверхности по толщине, причем задняя поверхность и передняя поверхность проходят между наружным диаметром, внутренним диаметром, первой боковой поверхностью и второй боковой поверхностью, причем передняя поверхность дополнительно содержит область, имеющую множество чередующихся размалывающих ножей и размалывающих канавок, в которой размалывающие ножи контактируют с основанием, и смежные размалывающие ножи и основание образуют размалывающую канавку между смежными размалывающими ножами, причем область чередующихся размалывающих ножей и размалывающих канавок известна как «секция размола», при этом секция размола дополнительно содержит области, образующие подающую канавку, которая имеет первую ширину ближе к внутреннему диаметру и вторую ширину ближе к наружному диаметру, причем первая ширина больше второй ширины, при этом подающая канавка расположена под углом подачи на первой ширине, и подающая канавка расположена под углом удержания на второй ширине.
[0049] В иллюстративном варианте осуществления подающая канавка расположена под последовательностью углов от внутреннего диаметра к наружному диаметру. В иллюстративном варианте осуществления подающая канавка является криволинейной так, что угол изменяется непрерывно вдоль радиальной длины подающей канавки.
[0050] В иллюстративном варианте осуществления изменение угла или кривизны подающей канавки расположено в месте, где величина центробежной силы является достаточной для данного диаметра сегментов пластины рафинера, которая находится за точкой нормального закупоривания целлюлозной массы. В иллюстративном варианте осуществления подающая канавка дополнительно содержит внутреннюю подающую канавку и наружную подающую канавку, причем внутренняя подающая канавка имеет первую ширину, расположенную ближе к внутреннему диаметру сегмента пластины рафинера, а наружная подающая канавка имеет вторую ширину, расположенную ближе к наружному диаметру сегмента пластины рафинера.
[0051] В иллюстративном варианте осуществления угол подачи представляет собой угол между радиальной линией и линией, примыкающей к концам размалывающих ножей по меньшей мере двух смежных размалывающих ножей во внутренней подающей канавке. В иллюстративном варианте осуществления угол удержания представляет собой угол между радиальной линией и линией, примыкающей к концам размалывающих ножей по меньшей мере двух смежных размалывающих ножей в наружной подающей канавке.
[0052] В иллюстративном варианте осуществления угол подачи находится в диапазоне от 0 градусов до 45 градусов. В иллюстративном варианте осуществления угол подачи находится в диапазоне от 5 градусов до 20 градусов. В иллюстративном варианте осуществления угол удержания находится в диапазоне от -3 градусов до -45 градусов. В иллюстративном варианте осуществления угол удержания находится в диапазоне от -10 градусов до -25 градусов.
[0053] В иллюстративном варианте осуществления подающая канавка переходит от угла подачи к углу удержания между 20% и 80% радиальной длины секции размола сегмента пластины рафинера, измеренной от точки секции размола, расположенной ближе всего к внутреннему диаметру.
[0054] Иллюстративная конфигурация сегмента пластины рафинера может содержать: область, имеющую множество чередующихся размалывающих ножей и размалывающих канавок, в которой размалывающие ножи контактируют с основанием, и смежные размалывающие ножи и основание образуют размалывающую канавку между смежными размалывающими ножами, причем область чередующихся размалывающих ножей и размалывающих канавок известна как «секция размола», при этом секция размола дополнительно содержит области, образующие подающую канавку, которая имеет первую ширину ближе к внутреннему диаметру и вторую ширину ближе к наружному диаметру, причем первая ширина больше второй ширины, при этом подающая канавка расположена под углом подачи на первой ширине, и подающая канавка расположена под углом удержания на второй ширине.
[0055] В иллюстративной конфигурации подающая канавка расположена под последовательностью углов от внутреннего диаметра к наружному диаметру. В иллюстративной конфигурации подающая канавка является криволинейной так, что угол изменяется непрерывно вдоль радиальной длины подающей канавки. В иллюстративной конфигурации изменение угла или кривизны подающей канавки расположено в месте, где величина центробежной силы является достаточной для данного диаметра сегментов пластины рафинера, которая находится за точкой нормального закупоривания целлюлозной массы.
[0056] В иллюстративной конфигурации подающая канавка дополнительно содержит внутреннюю подающую канавку и наружную подающую канавку, причем внутренняя подающая канавка имеет первую ширину, расположенную ближе к внутреннему диаметру сегмента пластины рафинера, а наружная подающая канавка имеет вторую ширину, расположенную ближе к наружному диаметру сегмента пластины рафинера.
[0057] В иллюстративной конфигурации угол подачи представляет собой угол между радиальной линией и линией, примыкающей к концам размалывающих ножей по меньшей мере двух смежных размалывающих ножей во внутренней подающей канавке. В иллюстративной конфигурации угол удержания представляет собой угол между радиальной линией и линией, примыкающей к концам размалывающих ножей по меньшей мере двух смежных размалывающих ножей в наружной подающей канавке.
[0058] В иллюстративной конфигурации угол подачи находится в диапазоне от 0 градусов до 45 градусов. В иллюстративной конфигурации угол подачи находится в диапазоне от 5 градусов до 20 градусов. В иллюстративной конфигурации угол удержания находится в диапазоне от -3 градусов до -45 градусов. В иллюстративной конфигурации угол удержания находится в диапазоне от -10 градусов до -25 градусов.
[0059] В иллюстративной конфигурации подающая канавка переходит от угла подачи к углу удержания между 20% и 80% радиальной длины секции размола сегмента пластины рафинера, измеренной от точки секции размола, расположенной ближе всего к внутреннему диаметру.
[0060] В то время как изобретение было описано в связи с тем, что в настоящий момент рассматривается как самый практический и предпочтительный вариант осуществления, необходимо понимать, что изобретение не должно быть ограничено раскрытым вариантом осуществления, но напротив, предназначено включать различные модификации и эквивалентные компоновки, включенные в пределы сущности и объема изобретения.