РАЗГРУЗОЧНАЯ КАНАВКА ДЛЯ ВОДЫ, ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КАВИТАЦИИ ПРОТИВОПОЛОЖНОГО РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ДИСКА РАФИНЕРА
UNLOADING GROOVE FOR WATER, TO PREVENT CAVITATION OF THE OPPOSITE REFINER GRINDING DISC

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Родственная заявка
[0001] В данной заявке заявлен приоритет согласно 35 U.S.C. 119(e) более ранней даты подачи Предварительной заявки на Патент США № 62/599,127 от 15 декабря 2017 г., все содержание которой включено в настоящую работу в виде ссылки.
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее раскрытие в основном относится к рафинерам для лигноцеллюлозного материала, а точнее, к сегментам размалывающего диска для рафинера.
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Рафинеры для механической целлюлозы обычно разделяют, модифицируют и разделяют лигноцеллюлозный материал на волокна, для придания волокнам определенных механических и физических свойств, пригодных для использования в целлюлозе, бумаге, картонах, строительных материалах, упаковочных материалах, наполнителях, абсорбирующих жидкость, и в других продуктах.
[0004] Механический рафинер обычно содержит два или более противоположных узлов рафинера. Каждый узел имеет рисунок из выступающих размалывающих ножей на стороне размалывания. Канавки разделяют соседние размалывающие ножи. Обычно эти размалывающие узлы представляют собой круглые диски, кольцевые диски, либо вмонтированные усеченные конусы, сконфигурированные так, чтобы они вращались вокруг общей оси. Каждый узел рафинера может содержать несколько сегментов в форме кольцевых секторов, прикрепленных болтами к опорной конструкции, с образованием круглого диска рафинера, кольцевого диска рафинера или усеченного конуса рафинера. Размалывающие стороны противоположных размалывающих узлов обращены друг к другу, образуя узкий размалывающий зазор, разделяющий противоположные узлы рафинера. По меньшей мере один из размалывающих узлов представляет собой ротор, сконфигурированный для вращения вокруг оси.
[0005] Поскольку размалывающий узел ротора вращается при высоких скоростях, операторы подают лигноцеллюлозный материал или другое сырье через размалывающий зазор. Размалывающие ножи и канавки на противоположных узлах рафинера последовательно перекрываются при вращении ротора. Обычный роторный узел рафинера вращается в диапазоне 900-2300 оборотов в минуту («об/мин»). Последовательно перекрывающиеся противоположные ножи и канавки поочередно сжимают и допускают расширение лигноцеллюлозного материала в размалывающем зазоре. Эта быстрая смена сжатия и расширения приводит к образованию набивки из волокна, которая является основным местом, где возникает механическое размалывание. Иными словами, принудительное перемещение сырья к прилегающему сырью в набивке из волокна способствует, прежде всего, развитию, разделению и разрезанию волокна. Это известно, как «первичное размалывание».
[0006] Поскольку механический рафинер разрушает лигноцеллюлозный материал, некоторое количество воды может высвободиться в форме пара. Этот пар разделяется на часть, «текущую вперед», которая вытекает из размалывающего зазора вместе с размолотым волокном, и часть, «текущую назад», которая будет течь назад к входам сегментов размалывающего диска. Как правило, операторы термически размягчают лигноцеллюлозный материал перед этапом первичного размалывания, и пар, текущий назад, обычно является основным источником нагрева для термического размягчения лигноцеллюлозного сырья. Однако пар, текущий назад, приводит к отчасти нестабильному термическому размягчению сырья, из-за непостоянного размера частиц сырья.
,
[0007] Сырьевой материал имеет тенденцию быть непостоянным по размеру, и многие стандартные размалывающие диски рафинера не могут в достаточной мере разрушить сырьевой материал (напримерлигноцеллюлозный материал) перед подачей сырья в размалывающий зазор для первичного размалывания. В результате, механические рафинеры обычно неравномерно распределяют энергию по сырьевому материалу с непостоянным размером, что может привести к неравномерному размалыванию. То есть, более крупные частицы имеют тенденцию к воздействию большего повреждения волокон (обычно в форме разрезания), чем более мелкие частицы, при попадании более крупных частиц в секцию размалывания.
[0008] Немногие размалывающие диски, которые в достаточной степени разрушают сырье, страдают от недостаточного контроля интенсивности подачи, недостаточного контроля распределения сырья и/или повышенного негативного взаимодействия между паром, текущим назад, и сырьем.
[0009] Чтобы решить эти проблемы, заявитель разработал сегмент размалывающего диска рафинера, описанный в Патенте США № 6,616,078, «Размалывающий диск рафинера с входом для кондиционирования щепы», все содержание которого включено в настоящую работу в виде ссылки («Патент '078»). В Патенте '078 описаны размалывающие пластины, имеющие волнообразный переменный профиль основания, простирающийся вдоль радиального направления основания сегмента размалывающего диска, расположенного радиально вовнутрь от ножей первичного размалывания. Переменный профиль основания на первом сегменте размалывающего диска направляет сырье к противоположному сегменту размалывающего диска в первом неподвижном радиальном местоположении. Переменный профиль основания второго, противоположного сегмента размалывающего диска затем позволяет направлять то же сырье назад к первому сегменту размалывающего диска во втором неподвижном радиальном местоположении. Второе неподвижное радиальное местоположение расположено радиально снаружи от первого неподвижного радиального местоположения.
[0010] Однако конструкция, раскрытая в Патенте '078, также может постоянно отклонять избыточный пар и разбавляющую воду к фиксированным радиальным местоположениям. Конструкция согласно Патенту '078 приводит к существенной кавитации там, где вода соударяется с противоположным сегментом. Повреждение, вызванное кавитацией, может быть наиболее серьезным там, где вода сначала отклонилась к противоположному сегменту размалывающего диска. Эта проблема приводила к значительной потере срока службы сегментов размалывающих дисков.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Существует необходимость в разработке вариантов изобретения, раскрытого в Патенте '078, в котором сохранены все особенности транспортировки древесной стружки, но для предотвращения кавитации элементов размалывающего диска рафинера, а следовательно, и для продления срока службы размалывающего диска рафинера до приемлемых уровней создан альтернативный путь для избыточной воды, поступающей на вход рафинера.
[0012] Проблема кавитации на сегментах размалывающего диска, имеющего переменный основание профиль вдоль радиальной протяженности основания сегмента размалывающего диска и расположенный между входом сегмента размалывающего диска и первичной размалывающей секцией, в котором переменный основание профиль содержит волнистую кривую, сконфигурированную для дополнения второй волнистой кривой на противоположном сегменте размалывающего диска, решается путем добавления одного или более каналов для воды, расположенных рядом с высшей точкой волнистой кривой, причем размеры одного или более каналов для воды достаточно узкие для предотвращения попадания древесной стружки в каналы для воды и достаточно широкие для обеспечения обходного пути для избыточной воды, как более полно описано в соответствии с данным настоящим раскрытием. Предполагается, что каналы для воды, как более полно описано в настоящем документе, могут устранять большую часть или почти всю избыточную воду, которая иначе может соударяться с противоположным сегментом размалывающего диска в фиксированном радиальном положении.
,
[0013] Каналы для воды могут иметь глубину от половины до полной высоты профиля выпуклости, который используют для отклонения древесной стружки в противоположный элемент. В других примерных вариантах выполнения, глубина каналов для воды может быть больше, чем полная высота профиля выпуклости. Является предпочтительным, чтобы каналы имели ширину 2-5 мм, для предотвращения легкого прохождения древесной стружки по каналам. Небольшие мелкие частицы могут проходить через каналы, но эти очень мелкие тонкие частицы не нужно подвергать предварительной обработке, (напримерразмалыванию сырья до достижения более однородного среднего размера перед измельчением). В различных вариантах выполнения может быть использовано различное количество каналов. В предпочтительном варианте выполнения, количество каналов таково, что каналы в достаточной мере перенаправляют воду, которая иначе можно продавливаться через зазор и соударяться с противоположным элементом размалывающего диска рафинера. Это количество может быть по меньшей мере таким же, что и количество подающих ножей (т.е., широкие ножи, или «разрывающие ножи»), достигающих входа первого роторного элемента. В идеале, каналы для воды имеют профиль, при котором их ширина слегка увеличивается от входной стороны размалывающего диска рафинера к периферии, для обеспечения, насколько возможно, того, чтобы любая твердая частица, попадающая в такую выемку для воды, не застревала в упомянутой выемке.
[0014] В определенных примерных вариантах выполнения, сегмент размалывающего диска может иметь по меньшей мере один канал для воды. В других примерных вариантах выполнения, сегмент размалывающего диска может иметь два или более каналов для воды.
[0015] Количество каналов для воды, размеры каналов для воды и местоположение каналов для воды в секции разрывающих ножей (или «подающей секции) могут быть сконфигурированы для оптимизации потока избыточной воды для прохождения наружу, к размалывающей секции, без отклонения к фиксированному радиальному местоположению на противоположном сегменте размалывающего диска. Таким образом, примерные варианты выполнения, дополнительно описанные в настоящем документе, предотвращают серьезную кавитацию в дискретных радиальных местоположениях на сегментах размалывающего диска.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0016] Вышесказанное будет ясно из следующего более конкретного описания примерных вариантов выполнения раскрытия, как проиллюстрировано на прилагаемых чертежах. Чертежи не обязательно приведены в масштабе, вместо этого акцент сделан на иллюстрации раскрытых вариантов выполнения.
[0017] ФИГ.1A представляет собой перспективное изображение в частично разобранном виде механического дискового рафинера, отображающее то, как сегменты размалывающего диска могут быть смонтированы с опорной конструкцией.
[0018] ФИГ.1B представляет собой перспективное изображение полностью скомпонованного механического дискового рафинера, показывающее открытую сторону ротора и сторону статора.
[0019] ФИГ.2A иллюстрирует примерный роторный сегмент размалывающего диска, имеющего обнаженные каналы для воды в секции разрывающих ножей.
[0020] ФИГ.2B представляет собой поперечный разрез профиля сегмента размалывающего диска, отображенного на ФИГ.2A, взятый вдоль линии A-A.
[0021] ФИГ.2C представляет собой лицевую сторону изображения примерного статорного сегмента размалывающего диска.
[0022] ФИГ.2D представляет собой поперечный разрез профиля сегмента размалывающего диска, отображенного на ФИГ.2C, взятый вдоль линии B-B.
[0023] ФИГ.3A представляет собой вид сверху вниз лицевой стороны изображения поверхности примерного сегмента размалывающего диска, содержащего множество каналов для воды, расположенных в основании сегмента размалывающего диска.
[0024] ФИГ.3B представляет собой боковой поперечный разрез примерного сегмента размалывающего диска на ФИГ.3A, взятый вдоль линии C-C.
[0025] ФИГ.4A представляет собой боковой поперечный разрез примерного сегмента размалывающего диска, имеющего плоскодонный канал для воды.
[0026] ФИГ.4B представляет собой боковой поперечный разрез примерных сегментов размалывающего диска, имеющих криводонный канал для воды с подходящим статорным элементом.
[0027] ФИГ.5 представляет собой изображение сверху вниз наложенных примерных сегментов размалывающего диска, имеющих множество каналов для воды, расположенных под углом к радиальной протяженности сегментов размалывающего диска.
[0028] ФИГ.6 представляет собой поперечный разрез примерного сегмента размалывающего диска, имеющего канал для воды, расположенный в основании размалывающего диска рафинера таким образом, чтобы только концы канала для воды были открыты для измельчаемой среды.
[0029] ФИГ.7A представляет собой лицевое изображение узкой стороны примерного сегмента размалывающего диска, содержащего множество каналов для воды, расположенных в основании размалывающего диска рафинера.
[0030] ФИГ.7B представляет собой боковой поперечный разрез примерного сегмента размалывающего диска на ФИГ.7A, взятый вдоль линии D-D.
[0031] ФИГ.7C представляет собой лицевое изображение широкой стороны примерного сегмента размалывающего диска, содержащего множество каналов для воды, расположенных в основании размалывающего диска рафинера. В отображенном примерном варианте выполнения каналы для воды имеют меньше вторых концов, чем первых концов.
[0032] ФИГ.8 представляет собой перспективное изображение примерного сегмента размалывающего диска, имеющего множество каналов для воды.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0033] Дальнейшее подробное описание предпочтительных вариантов выполнения представлено лишь в иллюстративных и описательных целях и не должно рассматриваться как исчерпывающее или ограничивающее объем и сущность изобретения. Варианты выполнения были выбраны и описаны для лучшего разъяснения принципов изобретения и его практического применения. Обычному специалисту в данной области техники должно быть понятно, что для изобретения, раскрытого в данной спецификации, могут быть сделаны различные изменения, без отступления от объема и сущности изобретения.
[0034] Сходные номера позиций означают соответствующие детали по всем нескольким изображениям, пока не будет указано иное. Хотя чертежи представляют варианты выполнения различных признаков и компонентов согласно настоящему раскрытию, чертежи необязательно приведены в масштабе и, определенные признаки могут быть преувеличены для лучшей иллюстрации вариантов выполнения настоящего раскрытия, и такие разъяснения не следует рассматривать как ограничивающие объем настоящего раскрытия.
[0035] Пока в настоящем документе не будет четко указано иное, к данной спецификации применимы следующие правила: (a) все слова, используемые в настоящем документе, следует рассматривать как слова такого рода или числа (единственного или множественного), которого требуют обстоятельства; (b) термины единственного числа, используемые в спецификации и прилагаемой формуле, включают в себя множественные значения, если из контекста четко не следует иное; (c) предыдущий термин «примерно», применяемый к перечисленному диапазону или значению, означает приближение в пределах отклонения в диапазоне или значений, известных или ожидаемых согласно уровню техники, исходя из измерений; (d) слова «в настоящем документе», «таким образом», «к этому», «выше в настоящем документе» и «ниже в настоящем документе», и слова со сходным смыслом, относятся к данной спецификации во всей своей полноте, а не к какому-либо конкретному разделу, пункту формулы изобретения или к другому подразделу, пока не будет указано иное; (e) описательные заголовки приведены лишь для удобства и не должны регулировать или влиять на значение или структуру какой-либо части спецификации; и (f) слова «или» и «любой» не являются исключающими, а «включает в себя» и «включающий в себя» не являются ограничивающими. Кроме того, термины «содержащий», «имеющий», «включающий в себя» и «охватывающий» следует рассматривать как неограниченные термины (т.е., означающие «включает в себя, но не ограничен»).
[0036] В спецификации, ссылки на «один вариант выполнения», «вариант выполнения», «примерный вариант выполнения», и т.д., означают, что описанный вариант выполнения может включать в себя конкретные признаки, структуру или характеристику, но каждый вариант выполнения необязательно может включать в себя конкретные признаки, структуру или характеристику. Более того, такие фразы необязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения. Кроме того, когда конкретные признаки, структура или характеристика описана применительно к варианту выполнения, подразумевается, что она находится в рамках сведений, известных обычному специалисту в данной области техники, для воздействия на такие признаки, структуру или характеристику, применительно к другим вариантам выполнения, независимо от того, четко ли они описаны или нет.
[0037] В степени, необходимой для обеспечения описательной поддержки, предмет и/или текст прилагаемой формулы изобретения полностью включен в настоящий документ в виде ссылки.
[0038] Перечисление диапазонов значений в настоящем документе должно служить лишь в качестве сокращенного способа обращения по отдельности к каждому конкретному значению, попадающему в диапазон в пределах любых поддиапазонов между ними, пока в настоящем документе не будет указано иное. Каждое отдельное значение в излагаемом диапазоне встроено в спецификацию или формулу изобретения, как если бы каждое отдельное значение было бы приведено здесь по отдельности. Там, где обеспечен конкретный диапазон значений, предусматривается, что каждое промежуточное значение, с точностью до одной десятой или менее от единицы нижнего предела между верхним и нижним пределом этого диапазона и любое другое указанное или промежуточное значение в этом указанном диапазоне или его поддиапазоне включено сюда, если из контекста явно не следует иное. Все поддиапазоны также включены. Верхний и нижний пределы этих меньших диапазонов также в него включены, с учетом любого конкретно и явно исключенного предела в указанном диапазоне.
[0039] Следует отметить, что некоторые из терминов, используемых в настоящем документе, являются относительными терминами. Например, термины «верхний» и «нижний» применяются друг относительно друга по местоположению, т.е., верхний компонент расположен на более высокой отметке, чем нижний компонент в заданной ориентации, но эти термины могут поменяться, если устройство переворачивается. Термины «вход» и «выход» применяются относительно текущей среды, текущей через них относительно данной структуры, например, текучая среда течет через вход в структуру и течет через выход из структуры. Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» применяются относительно направления, в котором текучая среда течет через различные компоненты, т.е., поток текучих сред через верхний по потоку компонент перед течением через нижний по потоку компонент.
[0040] Термины «горизонтальный» и «вертикальный» используются для обозначения направления относительно абсолютного эталона, т.е., уровня земли. Однако эти термины не следует рассматривать как требующие наличия структуры, абсолютно параллельной или абсолютно перпендикулярной друг другу. Например, первая вертикальная структура и вторая вертикальная структура необязательно параллельны друг другу. Термины «верх» и «низ» или «основание» используют для обозначения местоположений/поверхностей, где верх всегда выше, чем низ/основание относительно абсолютного эталона, т.е., поверхности Земли. Термины «вверх» и «вниз» также применяются относительно абсолютного эталона; поток вверх всегда происходит против притяжения Земли.
[0041] ФИГ.1A иллюстрирует примерный механический 100 дисковый рафинер, имеющий роторный 101 размалывающий узел, расположенный напротив статорного 102 размалывающего узла. Роторный и статорный узлы 101, 102 установлены в корпусе 179. Каждый размалывающий узел 101, 102 содержит множество сегментов 105 размалывающего диска, сгруппированных кольцеобразно, с образованием кольца, установленного на опорной конструкции 174. На ФИГ.1 показана сторона 104 статора корпуса 179, разомкнутого вокруг шарниров 183, для лучшего отображения соответствующих размалывающих узлов 101, 102. Однако, в ходе эксплуатации, сторона 104 статора охватывает по окружности шарнир 183, а болты (не отображенные) простираются через соответствующие болтовые отверстия 182, для жесткого соединения стороны 104 статора корпуса 179 со стороной 106 ротора. Когда статорный 102 размалывающий узел и роторный 101 размалывающий узел обращены друг к другу, статорный 102 размалывающий узел и роторный 101 размалывающий узел задают зазор 449 (ФИГ.4) между передними 119 поверхностями противоположных сегментов размалывающего диска 105, 105'. Следует понимать, что другие механические рафинеры имеют другие механизмы управления доступом (т.е., необязательно шарнир 183).
b
a
[0042] Для механических рафинеров 100 с крупным диаметром, одно или более колец промежуточных сегментов размалывающего диска могут быть расположены между сегментом 105 разрывающих ножей и внешним сегментом 105 размалывающего диска. Однако, также следует понимать, что такие промежуточные кольца встречаются редко. Болты или крепежные элементы могут простираться через крепежное 167 отверстие, прикрепляя сегменты размалывающего 105 диска к опорной конструкции 174 и, таким образом, жестко прикрепляя сегменты 105 размалывающего диска в форме кольцевого сектора к опорной конструкции 174.
b
a
b
a
a
b
b
a
[0043] В целях настоящей работы и пока не указано иное, термин «сегмент 105 размалывающего диска» может относиться к сегменту 105 размалывающего диска, имеющему встроенную размалывающую 175 секцию и секцию 134 разрывающих ножей (см. ФИГ.2A), сегменты 105 разрывающих ножей (см. ФИГ.3A), и сегмент размалывающего диска, содержащий размалывающую 175 секцию, но в котором отсутствует секция 134 разрывающих ножей. В вариантах выполнения, имеющих внешние 105 сегменты размалывающего диска и сегменты разрывающих 105 ножей, внешние 105 сегменты размалывающего дискамогут содержать еще встроенную размалывающую секцию 275 (ФИГ.2A) и секцию 234 разрывающих ножей. Однако, разрывающие 125 ножи на внешнем 105 сегменте размалывающего диска, как правило, меньше, чем разрывающие 125 ножи на сегменте 105 разрывающих ножей. Будучи установленными на опорном 174 узле, сегменты 105 разрывающих ножей расположены радиально вовнутрь от внешних 105 сегментов размалывающего диска.
a
a
[0044] В активном механическом100 рафинере, сырье 147 (ФИГ.1B), которое может представлять собой лигноцеллюлозное сырье (обычно в форме древесной стружки), течет через отверстие 181 в центре статорного 102 размалывающего узла, до встречи с втулкой 186 ротора или отражателем 187 ротора. Роторный 101 размалывающий узел обычно вращается вокруг центра вращения C (ФИГ.1B) в диапазоне 900-2300 об/мин, и, следовательно, отбрасывает сырье 147 радиально наружу в зазор 449. Разрывающие 125 ножи могут разрывать сырье 147 до того, как сырье 147 потечет еще дополнительно через зазор 449 и пройдет через размалывающую 175 секцию, заданную чередующимися размалывающими 130 ножами и размалывающими 141 канавками на противоположных сегментах размалывающего диска 105 и 105'. Размолотый и частично измельченный материал 147' покидает механический 100 рафинер через выход 188. Операторы могут затем просеять размолотый материал от частично измельченного материала и переместить частично измельченный материал на вторую ступень рафинера. Операторы могут обрабатывать частично измельченный материал вместо или при добавлении воздействия на частично измельченный материал дополнительным размалыванием.
[0045] Кроме того, хотя это не отображено, следует понимать, что примерные сегменты размалывающего диска, раскрытые в настоящем документе, также могут быть сконфигурированы для использования в коническом механическом рафинере. Также следует понимать, что примерные сегменты размалывающего диска, раскрытые в настоящем документе, также могут быть сконфигурированы для использования в механическом рафинере с коническим диском, который включает в себя, как плоскую поверхность диска, так и коническую поверхность. Другие типы механических рафинеров 100, совместимые с раскрытыми сегментами 105 размалывающего диска, включают в себя, но необязательно ограничены, рафинеры со встречным вращением, содержащие два вращающихся в противоположных направлениях узла 101 ротора, и многоузловые рафинеры, содержащие множество размалывающих узлов (см. 101 и 102).
[0046] Операторы, как правило, добавляют в механический 100 рафинер в механический 100 рафинер в механический 100 рафинер в механический 100 рафинер в механический 100 рафинер в механический 100 рафинер в механический 100 рафинер разбавляющую воду (см. 245, ФИГ.2) с сырьем 147. Эта разбавляющая вода взаимодействует с сырьем 147, как только сырье 147 отделяется в размалывающей 175 секции. Разбавляющая вода является свободно текущей и, как правило, содержит множество избыточной 245 воды, текущей через зазор 449. Когда сырье 147 представляет собой лигноцеллюлозное сырье или другой биологический материал, содержащий захваченную воду, механическая очистка также приводит к высвобождению захваченной воды, которая вносит небольшой вклад в количество свободной (жидкой) воды 245 в системе.
1
[0047] Заявитель разработал сегменты размалывающего диска, имеющего переменный профиль 210 основания (ФИГ.2B), как более полно описано в Патенте США № 6,616,078. Переменный профиль 210 основания успешно облегчает распределение сырья в размалывающую 175 секцию, повышенный контроль интенсивности подачи и пониженное негативное взаимодействие между текущим назад паром и сырьем 147. Однако, не привязываясь к теории, заявитель считает, что переменный профиль 210 основания также позволяет направлять избыточную 245 воду через зазор 449 при почти постоянном радиальном положении (см. RP, ФИГ.4B), что приводит к кавитации на противоположном 105' сегменте размалывающего диска. Для решения этой проблемы, заявитель задействует каналы 250 для воды в соответствии с настоящим раскрытием.
[0048] ФИГ.2A иллюстрирует примерный роторный 205 сегмент размалывающего диска, имеющий каналы 250 для воды, расположенные в секции 234 разрывающих ножей. Секция 234 разрывающих ножей имеет переменный профиль 210 основания. В отображенном варианте выполнения, каналы 250 для воды, особенно 253 дно каналов (ФИГ.2B) каналов 250 для воды, полностью обнажено к зазору 449. Иначе говоря, глубина канала 250 для воды соответствует полной высоте профиля выпуклости 294, т.е., канал 250 для воды проходит сквозь гребень 239 с переменным профилем основания (см. также ФИГ.8). В варианте выполнения по ФИГ.2A верх 658 (ФИГ.6) канала 250 для воды отсутствует как таковой.
1
2
[0049] Сегмент 205 размалывающего диска содержит основание 209. Основание 209 имеет радиальную протяженность RL (ФИГ.2B), простирающуюся от узкой 211 стороны до широкой 213 стороны, расположенной удаленно от узкой 211 стороны. Основание 209 дополнительно содержит первую 217 боковую сторону и вторую 218 боковую сторону, удаленно расположенную от первой 217 боковой стороны. Первая 217 боковая сторона и вторая 218 боковая сторона простираются между узкой 211 стороной и широкой 213 стороной вдоль радиальной протяженности RL. Основание 209 имеет заднюю 212 поверхность (ФИГ.2B), расположенную напротив передней 219 поверхности вдоль толщины T основания. Задняя 212 поверхность и передняя 219 поверхность простираются между широкой 213 стороной, узкой 211 стороной, первой 217 боковой стороной и второй 218 боковой стороной. Толщина T может быть тоньше на узкой 211 стороне, чем толщина T, расположенная удаленно от узкой 211 стороны вдоль радиальной протяженности RL. Некоторые сегменты размалывающего диска могут иметь секции 293 основания 209, удаленные, в частности, на задней 212 поверхности, для снижения массы.
a
c
[0050] Передняя 219 поверхность дополнительно содержит область 220, заданную передней 219 поверхностью, расположенной между узкой 211 стороной, широкой 213 стороной, первой 217 боковой стороной и второй 218 боковой стороной. В вариантах выполнения, отображенных на ФИГ.2A - 2D, секция области 220, расположенной ближе к узкой 211 стороне, имеет множество чередующихся разрывающих ножей 225 и канавок 227. «Разрывающие ножи» 225 для обычных специалистов в данной области техники иногда известны как «подающие ножи». Разрывающие 225 ножи разрывают большие куски сырья 247 перед подачей сырья 247 (ФИГ.2B) дополнительно в зазор 449 для дополнительного взаимодействия с разрывающими ножами, либо для первичного размалывания о размалывающую секцию 275. Разрывающие 225 ножи зацепляются с основанием 209 и соседними разрывающими ножами 225', 225, образуя широкий канавка 227 между ними. Разрывающие 225 ножи, как правило, бывают более толстыми и шире расставленными, а также расположены ближе к центру вращения C, чем размалывающие ножи 230. Разрывающие 225 ножи и широкие 227 канавки, как правило, разрывают лигноцеллюлозное сырье 247 перед подачей лигноцеллюлозного сырья 247 в зазор 449. Когда область 220 содержит разрывающие ножи 225,225, область 220 известна как «секция 234 разрывающих ножей». Когда область 220 содержит размалывающие ножи 230 и канавки 241, область 220 известна как «размалывающая 275 секция». В определенных примерных вариантах выполнения, сегмент 205 размалывающего диска может содержать множество размалывающих 275 секций. В ходе эксплуатации, размалывающие 275 секции, будучи обращенными к расположенным напротив сегментам 205 размалывающего диска (ФИГ.2A и 2B), 205' (ФИГ.2C и 2D), быстро передают сырье 247 взад и вперед через зазор 449, с образованием плотной набивки из волокна, обладающей достаточными силами трения и сдвига, необходимыми для дефибрилляции, а следовательно, для размалывания сырья 247.
[0051] Сегменты 205 размалывающего диска могут дополнительно содержать перегородки 257 по всей поверхности, подповерхностные 237 перегородки, или как перегородки 257 по всей высоте, так и подповерхностные 237 перегородки. Как перегородки 257 по всей поверхности, так и подповерхностные 237 перегородки представляют собой выступы, расположенные в размалывающих 241 канавках. Каждый тип перегородки 237, 257, как правило, расположен перпендикулярно к длине соседнего размалывающего ножа 230 и может иметь наклонную ведущую поверхность, расположенную ближе к узкой 211 стороне, чем удаленно расположенная задняя поверхность. В ходе эксплуатации, перегородки 257 по всей поверхности и подповерхностные 237 перегородки отклоняют сырье 247, текущее через размалывающие 241 канавки в зазор 449. Перегородка 257 по всей поверхности имеет ту же высоту, что и соседние размалывающие ножи 230. Подповерхностная 237 перегородка короче, чем соседние размалывающие ножи 230.
[0052] Основание 209 дополнительно содержит множество каналов 250 для воды, расположенных в секции 234 разрывающих ножей. Примерный канал 250 для воды имеет первый 251 конец, расположенный ближе к узкой 211 стороне, чем второй 252 конец. Второй 252 конец расположен ближе к широкой 213 стороне. Примерный канал 250 для воды встроен в основание 209 и имеет дно 253 канала, обнаженное к зазору 449, при функционировании механического 100 рафинера. В определенных примерных вариантах выполнения (см. ФИГ.6, 7A, 7B, 7C), основание 209 может полностью окружать канал 250 для воды (см. ФИГ.6). Канал 250 для воды имеет дно 253 канала и удаленно расположенные боковые стенки 254, 256, простирающиеся между первым 251 концом канала для воды и вторым 252 концом канала для воды.
[0053] Не привязываясь к теории, считается, что канал 250 для воды обеспечивает альтернативный путь для значительного количества избыточной 245 воды, которая попадает в механический 100 дисковый рафинер, при высвобождении разбавляющей воды в ходе процесса размалывания. Дополнительная избыточная 245 вода может поступать из уплотнений, например, в форме конденсата. Дно 253 канала может быть плоским, что позволяет избыточной 245 воде течь вдоль радиальной протяженности RL сегмента 205 размалывающего диска, не попадая в зазор 449, разделяющий противоположные сегменты размалывающего диска (см. 405 и 405'). Следовательно, минимальная длина канала для воды желательно позволяет значительной части (например,более 50%) избыточной 245 воды течь через секцию 234 разрывающих ножей, не отклоняясь от противоположного сегмента 205' размалывающего диска. Аналогично, примерный канал 250 для воды может принимать форму, достаточную, чтобы позволить значительной части избыточной 245 воды течь через секцию 234 разрывающих ножей, не отклоняясь от противоположного сегмента 205' размалывающего диска.
[0054] В других примерных вариантах выполнения, два или более каналов 250 для воды могут быть выровнены радиально в переменном профиле 210 основания. Первый 251 конец канала может быть расположен на узкой 211 стороне сегмента 205 размалывающего диска. В других примерных вариантах выполнения, второй 252 конец канала может простираться до границы секции 234 разрывающих ножей и размалывающей 275 секции.
[0055] Является предпочтительным, чтобы канал 250 для воды имел глубину от половины гребня 239 переменного профиля основания до полной высоты гребня 239 переменного профиля основания. Таким образом, канал 250 для воды может быть упомянут как имеющий сравнительную глубину канала, при этом высота между желобом 235 и радиально прилегающим гребнем 239 переменного профиля 210 основания представляет собой «полную высоту профиля выпуклости», и сравнительная глубина канала составляет от половины высоты профиля выпуклости до полной высоты профиля выпуклости.
[0056] Гребень 239 используют для отклонения сырья 247 к противоположному сегменту 205' размалывающего диска. В идеале, каналы 250 для воды могут иметь ширину w от 2 миллиметров («мм») до 5 мм, для предотвращения легкого прохождения сырья 247, в частности, лигноцеллюлозного сырья через каналы 250 для воды. Следует учитывать, что через каналы 250 для воды могут течь небольшие тонкие частицы лигноцеллюлозного сырья.
[0057] В других примерных вариантах выполнения), дно 253 канала может иметь вогнутая кривая. В еще одних примерных вариантах выполнения, два или более каналов 250 для воды радиально выравниваются в переменном профиле 210 основания (т.е., каналы 250 для воды параллельны радиальной линии (см. RL, простирающуюся от оси вращения C (ФИГ.1B) до широкой 213 стороны сегмента 205 размалывающего диска. В еще одних примерных вариантах выполнения (ФИГ.4B), дно 253 канала может иметь выпуклую кривую. Считается, что сочетания раскрытых вариантов выполнения находятся в рамках объема данного раскрытия.
1
2
[0058] ФИГ.2B представляет собой поперечный разрез профиля примерного сегмента 205 размалывающего диска по ФИГ.2A, взятый вдоль линии A-A. ФИГ.2B более точно иллюстрирует основание 209, имеющую переменный профиль 210 основания, расположенной между узкой 211 стороной и размалывающей 275 секцией (см. также ФИГ.8). Переменный профиль 210 основания включает в себя желоб 235 (ФИГ.2B) в первом радиальном положении RP на передней 219 поверхности и соседний гребень 239 во втором радиальном положении RP на передней 219 поверхности. Передняя 219 поверхность соединяет желоб 235 и соседний гребень 239 по сигмовидной кривой. Желоба 235 и соседние гребни 239 могут повторяться вдоль длины переменного профиля 210 основания. Длина переменного профиля основания (variable substrate profile length, VSPL) представляет собой отрезок радиальной протяженности RL сегмента 205 размалывающего диска.
2
1
[0059] В таких примерных вариантах выполнения, повторяющиеся сигмовидные кривые задают волну вдоль длины переменного профиля основания (VSPL) Таким образом, переменный профиль 210 основания выполнен с возможностью направления сырья 247 через зазор 449 к противоположному сегменту 205' размалывающего диска. Если противоположный сегмент 205' размалывающего диска также имеет комплементарную волновую картину, противоположный сегмент 205' размалывающего диска будет направлять сырье 247 назад к первому 205 сегменту размалывающего диска во втором радиальном положении RP,расположенном дальше от узкой 211 стороны, чем первое радиальное положение RP. Сырье 247 можно направлять через зазор 449 взад и вперед в дополнительных радиальных местоположениях, расположенных последовательно дальше от узкой 211 стороны (например, в третьем, четвертом, пятом, шестом, и т.д. радиальных положениях), в зависимости от количества гребней 239 и желобов 235 на комплементарных волновых картинах.
1 и
2
2
3
1
2
3
1
2
3
[0060] Например, сырье 247 проходит через зазор 449 от роторного сегмента размалывающего диска (см. 205), отображенного на ФИГ.2B, к противоположному статорному сегменту размалывающего диска, отображенному на ФИГ.2D (см. 205') между RPRP (см. также ФИГ.4B). Сырье 247 течет назад к ротору между RP и RP. Не привязываясь к теории, считается, что перенос сырья 247 взад и вперед через зазор 449 снижает размер сырья 247 более равномерно перед введением сырья 247 в первичную размалывающую 275 секцию. Поскольку переменный профиль 210 основания простирается кольцеобразно вокруг скомпонованного узла рафинера (см. 101, 102), радиальные местоположения RP, RP, RP, и т.д. последовательно, но равномерно распределены вокруг периферии передней 219 поверхности. Распределение радиальных местоположений RP, RP, RP, и т.д. может обеспечить повышенное распределение сырья 247 при более однородном размере в первичную размалывающую 275 секцию, а следовательно, снижение энергии, требуемой для получения размолотых материалов 147' при требуемых качествах. Кроме того, пар, текущий назад от размалывающей 275 секции, течет назад через сигмовидный зазор 449 к узкой 211 стороне. Этот пар, текущий назад, термически размягчает входящее сырье 247 и, таким образом, позволяет «предварительно обрабатывать» сырье перед его размалыванием в размалывающей 275 секции. Более однородный размер сырья 247, его повышенное распределение также приводит к более равномерной предварительной обработке сырья 247 перед размалыванием. Таким образом, переменный профиль 210 основания, по меньшей мере, на одном из сегментов 205 размалывающего диска дополнительно облегчает течение назад количества пара, достаточного для термического размягчения сырья. Более того, за счет регулировки угла θ (ФИГ.5) переменного профиля 210 основания относительно радиальной протяженности RL, переменный профиль 210 основания может лучше контролировать угол, под которым сырье попадает в первичную размалывающую 275 секцию.
2
2
1
1
3
[0061] ФИГ.2C иллюстрирует примерный статорный 205' сегмент размалывающего диска, имеющий комплементарный переменный профиль 210' основания для роторного 205 сегмента размалывающего диска, отображенного на ФИГ.2A. ФИГ.2D представляет собой поперечный вид сбоку ФИГ.2C, взятый вдоль линии B-B. Гребень 239 во втором радиальном положении RP на роторном 205 размалывающем диске рафинера соответствует желобу 235' почти при том же втором радиальном положении RP на статорном 205' сегменте размалывающего диска. Аналогично, желоб 235 в первом радиальном положении RP на роторном 205 размалывающем диске рафинера соответствует гребню 239 почти при том же первом радиальном положении RP на статорном 205' сегменте размалывающего диска. То же верно и для третьего радиального положения RP. Сигмовидная кривая соединяет гребни 239 и желоба 235 на статорном 205' сегменте размалывающего диска, с образованием переменного профиля 210' основания, имеющего комплементарную волновую картину для переменного профиля 210 основания роторного 205 размалывающего диска рафинера.
1
2
1
2
3
4
5
6
,
.
[0062] ФИГ.2B и ФИГ.2D приведены в качестве примера. Следует понимать, что не каждый вариант выполнения в соответствии с раскрытием будет иметь желоб 235 на статорном 205 размалывающем диске рафинера, соответствующем непосредственно тому же радиальному положению RP, что и гребень 239 при данном радиальном положении RP на роторном 205 размалывающем диске рафинера. В целях данного раскрытия, радиальные положения RP заданы относительно признаков на роторном 205 сегменте размалывающего диска или на первом роторном сегменте размалывающего диска (см. 405), пока не указано иное. Следует понимать, что если роторный 205 сегмент размалывающего диска имеет желоб 235 в первом радиальном положении RP и гребень 239, расположенный радиально наружу во втором радиальном положении RP, то соответствующий гребень 239' на статорном 205' сегменте размалывающего диска может быть расположен радиально между первым радиальным положением RP и вторым радиальным положением RP. В том же раскрытии применено внесение необходимых изменений для последующих радиальных положений (напримерRP, RP, RP, RP, и т.д).
b
b
b
b
b
b
b
b
b
a
b
[0063] На ФИГ.3A отображен примерный роторный 305 сегмент размалывающего диска, в котором сегмент 305 размалывающего диска представляет собой сегмент 305 разрывающих ножей (ФИГ.3B) (см. также ФИГ.8). Сегмент 305 разрывающих ножей содержит основание 309, имеющую радиальную протяженность RL. Радиальная протяженность RL имеет первый 303 конец радиальной протяженности и второй 307 конец радиальной протяженности. Основание 309 дополнительно содержит узкую 311 сторону на первом 303 конце радиальной протяженности RL и широкую 313 сторону на втором 307 конце радиальной протяженности RL. Поэтому, широкая 313 сторона расположена удаленно от узкой 311 стороны вдоль радиальной протяженности RL, и широкая 313 сторона больше по ширине, чем узкая 311 сторона. Узкая 311 сторона, либо широкая 313 сторона может дополнительно содержать разделители 316 (см. также 216), сконфигурированные для размещения сегмента 305 размалывающего диска относительно других сегментов размалывающего диска (см. 305, ФИГ.3B) или других управляющих компонентов в механическом 100 рафинере. Разделители 316, как правило, составляют часть широкой 313 стороны.
b
b
b
b
1
b
2
b
b
b
a
a
[0064] Основание 309 сегмента 305 размалывающего диска дополнительно содержит первую 317 боковую сторону и вторую 318 боковую сторону, удаленно расположенную от первой 317 боковой стороны. Первая 317 боковая сторона и вторая 318 боковая сторона простираются между узкой 311 стороной и широкой 313 стороной, обычно вдоль радиальной протяженности RL. ФИГ.3B представляет собой поперечный вид сбоку ФИГ.3A, взятый вдоль линии C-C. Что касается ФИГ.3B, то она более четко показывает, что основание 309 имеет заднюю 312 поверхность, расположенную напротив передней 319 поверхности вдоль толщины T основания 309. Задняя 312 поверхность и передняя 319 поверхность простираются между широкой 313 стороной, узкой 311 стороной, первой 317 боковой стороной и второй 318 боковой стороной. Толщина T может быть меньше на узкой 311 стороне, чем толщина T на широкой 313 стороне. Широкая 313 сторона сегмента 305 разрывающих ножей примыкает к узкой 311 стороне сегмента 305 размалывающего диска.
[0065] Передняя 319 поверхность дополнительно содержит область 320, имеющую множество чередующихся разрывающих 325 ножей и широких 327 канавок. Разрывающие 325 ножи зацепляются с основанием 309 и соседними разрывающими ножами 325', 325, с образованием широкого 327 канавки между соседними разрывающими ножами 325', 325. Разрывающие 325 ножи, как правило, толще, шире расставлены и расположены ближе к центру вращения, чем размалывающие ножи 230.
b
a
b
[0066] Сегмент 305 размалывающего диска может иметь несколько типов ножей 230, 325 и канавок 241, 327. Например, когда сегмент размалывающего диска представляет собой сегмент 305 разрывающих ножей, ножи 325 могут включать в себя поперечные 325 ножи, простирающиеся вдоль радиальной протяженности RL сегмента 305 разрывающих ножей от узкой 311 стороны до широкой 313 стороны.
c
b
a
c
b
a
b
c
b
a
[0067] Внешние 325 ножи и промежуточные 325 ножи повышают плотность ножей на передней 319 поверхности при движении сырья 347 от первого 303 конца до второго 307 конца радиальной протяженности RL и, таким образом, разбивают сырье 347 на меньшие частицы, перед впрыскиванием сырья 347 радиально наружу в зазор 449 между внешними сегментами 305 размалывающего диска. Поскольку внешние 325 ножи, промежуточные ножи 325 и поперечные ножи 325 - все расположены на сегменте 305 разрывающих ножей, внешние ножи 325, промежуточные ножи 325 и поперечные ножи 325, как правило, можно называть «разрывающими ножами 325».
a
b
b
a
a
1
2
1
[0068] Примерный сегмент 305 размалывающего диска имеет множество каналов 350 для воды. Является желательным, чтобы количество каналов 350 для воды было достаточным для удаления большей части избыточной воды 345, продавливаемой через зазор 449, которая иначе может соударяться с противоположным сегментом 305' размалывающего диска. Количество каналов 350 для воды в идеале может насчитывать, по меньшей мере, столько же, сколько имеется поперечных разрывающих 325 ножей, достигающих узкой 311 стороны сегмента 305 разрывающих ножей. Поперечные ножи 325 не должны простираются по всей длине секции 334 разрывающих ножей, скорее поперечные ножи 325 должны лишь быть самыми длинными ножами на секции 334 разрывающих ножей. В идеале, каналы 350 для воды имеют ширину w, которая слегка повышается между первым 351 концом канала для воды и вторым 352 концом канала для воды. То есть, канал 350 для воды имеет первую ширину w на первом 351 конце и вторую ширину w на втором 352 конце. Таким образом, канал 350 для воды может предотвратить попадание, как можно большего числа твердых частиц в канал 350 для воды. Является нежелательным, чтобы в канал 350 для воды было захвачено избыточное количество сырья 347. В определенных примерных вариантах выполнения, первая ширина w равна нулю мм (см. ФИГ.5).
[0069] Следует понимать, что количество примерных каналов 350 для воды может различаться, в зависимости от типа сегмента 305 размалывающего диска и материала, для измельчения которого сконфигурирован сегмент размалывающего диска. Более того, точное местоположение и размеры каналов 350 для воды могут различаться, что позволяет избыточной воде 345 течь радиально наружу из сегмента 305 размалывающего диска, без отклонения объема избыточной воды 345 к противоположному сегменту 305' размалывающего диска, достаточного, чтобы вызвать кавитацию в фиксированном радиальном положении на противоположном сегменте 305' размалывающего диска.
b
b
b
b
1
2
3
2
2
3
b
[0070] ФИГ.4B иллюстрирует противоположные роторные сегменты 405, 405' размалывающего диска, содержащие разрывающие ножи. В отображенном варианте выполнения, каналы 450 для воды на первом 405 роторном сегменте разрывающих ножей имеют выпукло искривленное дно 453. То есть, каналы для воды на первом 405 роторном сегменте разрывающих ножей имеют желоб 442 канала для воды в первом радиальном положении RP и гребень 433 канала для воды рядом с желобом 442 канала для воды и радиально наружу от желоба 442 канала для воды во втором радиальном положении RP, в котором дно канала 453 для воды соединяет желоб 442 канала для воды с гребнем 433 канала для воды по выпуклой кривой. Аналогично, второй 442 желоб канала для воды расположен в третьем радиальном положении RPрадиально наружу от гребня 433 канала для воды во втором радиальном положении RP. Дно канала 453 для воды аналогично соединяет гребень 433 во втором радиальном положении RPс желобом 442 в третьем радиальном положении RPпо выпуклой кривой. Однако гребень 433 канала для воды короче, чем гребень 439 переменной основания на том же сегменте 405 размалывающего диска. В результате, гребни 433 канала для воды с меньшей вероятностью отклоняют избыточную воду 445 к фиксированному радиальному положению на противоположном сегменте 405' размалывающего диска, что позволяет, таким образом, избежать проблемы, связанные с кавитацией, которым были подвержены прежние конструкции переменного профиля основания.
b
b
[0071] Аналогично, ФИГ.4B иллюстрирует второй 405' сегмент разрывающих ножей, имеющий каналы 450' для воды с вогнуто искривленным дном 453'. То есть, каналы 450' для воды на втором 405' роторном сегменте разрывающих ножей имеет желоб 442' канала для воды и гребень 433' канала для воды рядом с желобом 442' канала для воды, в котором дно канала 453' для воды соединяет желоб 442' канала для воды с гребнем 433' канала для воды по вогнутой кривой.
1
2
1
2
3
4
5
6
,
[0072] ФИГ.4B обеспечена в качестве примера. Следует понимать, что не каждый вариант выполнения в соответствии с раскрытием будет иметь желоб 442 канала для воды на втором 405' сегменте размалывающего диска, соответствующем непосредственно тому же радиальному положению RP, что и гребень 433 канала для воды в данном радиальном положении RP на первом 405 сегменте размалывающего диска. Следует понимать, что если первый 405 сегмент размалывающего диска имеет желоб 442 канала для воды в первом радиальном положении RP и гребень 433 канала для воды, расположенный радиально наружу от желоба 442 канала для воды, во втором радиальном положении RP, то соответствующий гребень 233' канала для воды на противоположном сегменте 405' размалывающего диска может быть расположен радиально между первым радиальным положением RP и вторым радиальным положением RPотносительно первого 405 сегмента размалывающего диска. Это же раскрытие, при внесении необходимых изменений, применимо и для последующих радиальных положений (напримерRP, RP, RP, RP, и т.д.).
[0073] Кроме того, хотя ФИГ.4B иллюстрирует выпуклое дно канала 453 для воды на первом 405 сегменте размалывающего диска и вогнутое дно канала 453' для воды на втором (противоположном) сегменте 405' размалывающего диска, следует понимать, что в других примерных вариантах выполнения искривленное дно 453, 453' может быт заменено одно на другое.
b
[0074] На ФИГ.4A показан плоский канал 450 для воды, аналогичный каналу для воды, отображенному на ФИГ.3B. На ФИГ.4A и 4B отображены сегменты 405 разрывающих ножей, сконфигурированные для использования во вращающемся в противоположных направлениях механическом дисковом рафинере (см. 100). Следует понимать, что примерные сегменты размалывающего диска 405 может иметь сочетания или варианты каналов 450 для воды, описанных в настоящем документе. В плоском желобе канала 450 для воды отсутствует желоб 442 канала для воды и гребень 433 канала для воды. На ФИГ.4A более четко показан путь избыточной воды 445 через канал 450 для воды. Тогда как избыточная вода 445 течет преимущественно через сегмент 405 размалывающего диска вдоль радиальной протяженности RL, переменный профиль основания 410 направляет сырье 447 в зазор 449 между противоположными сегментами размалывающего диска 405, 405'.
b
b
b
2
1
,
[0075] Поскольку сегмент разрывающих ножей 405 не имеет размалывающей 275 секции, переменный профиль основания 410 может продлевать радиальную протяженность RL сегмента 405 разрывающих ножей. В других примерных вариантах выполнения, переменный профиль основания 410 может простираться меньше, чем радиальная протяженность RL сегмента 405 разрывающих ножей. Как описано применительно к ФИГ.2B, передняя 419 поверхность сегмента 405 размалывающего диска периодически соединяет чередующиеся желоба 435 и гребень 439 посредством сигмовидных кривых, с образованием волны вдоль длины VSPL переменного профиля основания. Сигмовидная кривая, поднимающаяся от желоба 435, может направлять входящее сырье 447 через зазор 449 к противоположному сегменту 405' размалывающего диска. Противоположный сегмент 405' размалывающего диска имеет комплементарную волновую картину, которая позволяет направлять сырье 447 назад к первому 405 сегменту размалывающего диска во втором радиальном положении RP, расположенному дальше от узкой 411 стороны, чем первое радиальное положение RP. Сырье 447 можно направлять взад и вперед через зазор 449 в дополнительных радиальных положениях, расположенных последовательно дальше от узкой 419 стороны (напримерв третьем, четвертом, пятом, шестом, и т.д. радиальных положениях), в зависимости от количества гребней 439 и желобов 435 на комплементарных волновых картинах. Следует учитывать, что в других примерных вариантах выполнения, длина волны может увеличиваться или уменьшаться вдоль длины переменного профиля основания VSPL. Следует дополнительно понимать, что амплитуда длины волны может изменяться, в зависимости от типа сырья 447, для обработки которого сконфигурирован сегмент 405 размалывающего диска.
b
b
[0076] ФИГ.5 иллюстрирует примерные роторные сегменты 505 разрывающих ножей для механического 100 рафинера. Отображенные сегменты 505 разрывающих ножей имеют искривленные разрывающие 525 ножи и каналы 550 для воды. Каналы 550 для воды могут быть расположены под углом θ относительно радиальной протяженности RL сегмента 505 размалывающего диска, - включая боковые углы, вертикальные углы и их сочетания. На ФИГ.5 также пунктирными линиями отображен противоположный сегмент 505' размалывающего диска. Следует понимать, что разрывающие 525 ножи могут иметь любой угол подачи и угол удержания. Следует дополнительно понимать, что размалывающие ножи 230 могут иметь любой угол подачи и угол удержания. Примерные пары комплементарных сегментов размалывающего диска (505, 505') могут иметь большую или меньшую частоту длин волны в переменном профиле основания 410, чем в отображенном варианте выполнения.
[0077] Хотя, как правило, примерные каналы 550 для воды отображены линейно, следует понимать, что они могут быть выпукло искривленными, вогнуто искривленными или иметь сигмовидную кривую вдоль длины переменного профиля основания VSPL, включая в поперечном направлении, вертикальном направлении, или их сочетание.
2
1
[0078] ФИГ.6 иллюстрирует примерный канал 650 для воды, расположенный полностью в основании 609, так, чтобы лишь первый 651 конец канала для воды и второй 652 конец были обнажены к процессу. В результате, основание 609 дополнительно задает верх 658 канала. Второй 652 конец канала для воды может иметь высоту ch, который больше, чем высота chна первом 651 конце канала для воды. В других примерных вариантах выполнения, высота канала для воды может быть почти постоянной. Предполагается, что при изготовления первого 651 конца канала 650 для воды так, чтобы он был меньше, чем второй 652 конец канала для воды, канал 650 для воды будет с меньшей вероятностью принимать сырье 647 и с большей вероятностью позволять избыточной воде 645 течь через канал 650 для воды, без прохождения через зазор 449.
[0079] ФИГ.7A представляет собой вид спереди узкой 711 стороны и первых 751 концов множества каналов 750 для воды, расположенных в основании 709, имеющих первые 751 концы и вторые 752 концы (ФИГ.7C), обнаженные к процессу. Первый 751 конец может иметь форму, выбранную из любой формы, включающей в себя круг, овал, четырехугольник, многоугольник, или скругленный прямоугольник. Множество каналов 750 для воды могут быть расположены в части основания 709, задающей длину волны между двумя соседними желобами 635, 635'. Множество каналов 750 для воды могут быть случайным образом расположены в основании 709, при условии, что первый 751 конец канала для воды расположен ближе к узкому 711 концу, чем второй 752 конец. Аналогично, в других примерных вариантах выполнения, множество каналов 750 для воды могут быть сгруппированы упорядоченно. В определенных примерных вариантах выполнения, каждый из множества каналов 750 для воды простирается через основание 709, имеющую один первый 751 конец канала для воды, выровненный с одним вторым 752 концом канала для воды (см. ФИГ.2A).
[0080] ФИГ.7B представляет собой поперечный разрез по ФИГ.7A, взятый вдоль линии D-D. ФИГ.7B иллюстрирует другой примерный вариант выполнения, в котором канал 750 для воды имеет множество первых концов 751, 751' и меньше вторых 752 концов, чем множество первых концов 751, 751'. В отображенном варианте выполнения, множество первых 751 концов меньше, чем вторых 752 концов, что, таким образом, желательно, предотвращает попадание лигноцеллюлозного сырья 747 в канал 750 для воды, позволяя избыточной воде 754 попадать в канал 750 для воды.
[0081] На ФИГ.7C показаны примерные вторые 752 концы каналов 750 для воды. Вторые 752 концы каналов 750 для воды могут иметь форму, отличную от формы первых 751 концов каналов 750 для воды, независимо от того, сосредоточены ли каналы 750 для воды вдоль радиальной протяженности RL основания 709. В вариантах выполнения, в которых одиночный первый 751 конец канала для воды выровнен с одиночным вторым 752 концом канала для воды, изготовитель может создать канал 750 для воды путем рассверливания основания 709 переменного профиля основания 710. В качестве альтернативы, изготовитель может выбрать использование технологии аддитивного производства, такой как технология трехмерной («3D») печати, для создания каналов 750 для воды. Считается, что дополнительное изготовление может быть желательным, в частности, для создания каналов 750 для воды, ограниченных основанием 709, как разъяснено на ФИГ.6, 7A, 7B, и 7C.
b
b
b
[0082] ФИГ.8 представляет собой перспективное изображение примерного сегмента 805 разрывающих ножей. Из этого перспективного изображения более четко видно, что переменный профиль основания 810 отбрасывает сырье 847 от передней 819 поверхности к противоположному сегменту 405' размалывающего диска (ФИГ.4B). Каналы 850 для воды, напротив, позволяют избыточной воде 845 проходить через переменный профиль основания 810, не проходя через зазор 449 к противоположному сегменту 405' размалывающего диска.
[0083] Заявленные технологии трехмерной печати включают в себя селективное лазерное спекание (selective laser sintering, «SLS»), прямое лазерное спекание металла (direct metal laser sintering, «DMLS») электронно-лучевое плавление (electron beam melting, «EBM»), разбрызгивание связующего вещества (binder jetting, «BJ») и разбрызгивание материала (material jetting, «MJ»)/литье воска.
[0084] В SLS-технологии, производители направляют лазер (обычно импульсный лазер) на источник порошкового материала, подвергаемого спеканию, для селективного объединения небольших частиц металла в массу, которая имеет желаемую форму поперечного сечения для конечного продукта. Спеченный порошковый материал может представлять собой однокомпонентный порошок или многокомпонентный порошок, содержащий полимер. Когда компонент представляет собой полимер, лазер обычно расплавляет полимер до клея, окружающего твердые компоненты, собранные вместе. Путем дополнения дополнительных слоев спеченного порошкового материала и повторяющегося процесса селективного плавления для конструирования последующих поперечных слоев желаемого продукта, производители могут использовать SLS-технологию для изготовления завершенного сегмента размалывающего диска, как описано в настоящем документе, либо пресс-формы или компонента пресс-формы для литья примерного сегмента размалывающего диска. По завершении процесса конструирования, производители могут использовать вакуум для удаления избытка спеченного порошка.
[0085] DMLS-технология напоминает SLS-технологию, за исключением того, что порошок представляет собой металл или сплав металла желаемого продукта, и лазер полностью расплавляет порошок, а не расплавляет лишь связующее. То есть, лазер селективно расплавляет металлический порошок для конструирования желаемого продукта с течением времени.
[0086] EBM-технология аналогична способу DMLS, за исключением того, что производители в качестве первичного источника энергии используют электронный пучок, а не лазер.
[0087] В BJ-технологии, по загрузке порошка перемещается головка струйной печати и селективно осаждает адгезив или другое связующее в порошковый слой в форме поперечного сечения конечного продукта. После осаждения слоя связующего, осаждают дополнительный слой порошка, и печатающая головка продолжает печатать следующую поперечную форму. Таким путем производители могут сконструировать трехмерный продукт из загрузки порошка. Предполагается, что производители могут использовать BJ-способ для печати песчаной формы, имеющей твердые завитки, где примерные каналы 750 для воды могут находиться на завершенном сегменте 705 размалывающего диска. Производители затем могут ввести расплавленный металл в песчаную форму, для создания примерного сегмента 705 размалывающего диска. Сразу после охлаждения песчаной формы, производители могут физически разбить ее на составляющие, обнажая сегмент 705 размалывающего диска. Если какой-либо оставшийся песок займет подповерхностный 750 канал для воды, производители могут химически растворить связующее и выдуть или подвергнуть откачать полученный свободный песок.
[0088] Следует понимать, что сочетания вариантов выполнения, раскрытых в настоящем документе, включая сочетания вариантов выполнения описан применительно к ФИГ.2A, 2B, 2C, 2D, 3A, 3B, 4A, 4B, 5, 6A, 6B, 7A, 7B, и 8, рассматриваются как находящиеся в рамках объема данного раскрытия.
[0089] Примерный способ изготовления сегмента размалывающего диска, имеющего канал для воды, расположенный между узкой стороной и размалывающей секцией размалывающего диска рафинера, имеющего переменный профиль основания, содержит: использование технологии аддитивного производства для создания канала для воды в переменном профиле основания, причем канал для воды, имеющий первый конец, расположен ближе к узкой стороне, чем второй конец, причем канал для воды расположен в основании ниже передней поверхности. Примерный способ изготовления может дополнительно содержать использование технологии аддитивного производства для создания канала для воды в основании, без ее просверливания. В примерном способе изготовления, технология аддитивного производства может быть выбрана из группы, состоящей из: селективного лазерного спекания, селективного лазерного плавления, электронно-лучевого плавления, разбрызгивания связующего вещества и разбрызгивания материала.
[0090] Дополнительно примерный способ изготовления сегмента размалывающего диска, имеющего канал для воды, расположенный между узкой стороной и размалывающей секцией размалывающего диска рафинера, имеющего переменный профиль основания, содержит: использование дополнительного способа изготовления для печати песчаной формы для сегмента размалывающего диска, причем песчаная форма имеет области, образующие пустоту в форме сегмента размалывающего диска, имеющего переменный профиль основания, и при этом песчаная форма имеет выступ, простирающийся в область пустоты, которая будет задавать переменное основание, причем выступ выполнен с возможностью образования канала для воды, при заливке сегмента размалывающего диска в форму; и извлечение выступа из отлитого сегмента размалывающего диска, с образованием канала для воды.
[0091] Примерный сегмент размалывающего диска для механического рафинера содержит: основание, имеющее: радиальную протяженность, узкую сторону, расположенную на первом конце радиальной протяженности, широкую сторону, расположенную на втором конце радиальной протяженности, причем широкая сторона расположена радиально удаленно от узкой стороны вдоль радиальной протяженности, причем широкая сторона больше по ширине, чем узкая сторона, причем первая боковая сторона простирается между узкой стороной и широкой стороной вдоль радиальной протяженности, вторая боковая сторона простирается между узкой стороной и широкой стороной вдоль радиальной протяженности, причем вторая боковая сторона расположена удаленно от первой боковой стороны, а задняя поверхность расположена напротив передней поверхности вдоль толщины, причем задняя поверхность и передняя поверхность простираются между широкой стороной, узкой стороной, первой боковой стороной и второй боковой стороной, причем передняя поверхность дополнительно содержит область, имеющую множество чередующихся разрывающих ножей и широких канавок, причем разрывающие ножи зацепляются с основанием, и при этом соседние разрывающие ножи и основание образуют широкий канавка между соседними разрывающими ножами, причем основание дополнительно содержит переменный профиль основания, расположенный между широкой стороной и узкой стороной, причем переменный профиль основания содержит: желоб в первом радиальном положении на передней поверхности, соседний гребень во втором радиальном положении на передней поверхности, причем передняя поверхность соединяет желоб и соседний гребень, и при этом основание дополнительно содержит канал для воды, имеющий первый конец, расположенный ближе к узкой стороне, чем второй конец.
[0092] Примерный вариант выполнения может дополнительно содержать сравнительную глубину канала, в котором высота между желобом и соседним гребнем переменного профиля основания представляет собой «полую высоту профиля выпуклости», и в котором сравнительная глубина канала составляет от половины высоты профиля выпуклости до полной высоты профиля выпуклости.
[0093] В примерном варианте выполнения, сегмент размалывающего диска может иметь первый конец канала для воды, который имеет ширину первого конца 2-5 миллиметров.
[0094] В примерном варианте выполнения, сегмент размалывающего диска может иметь первый конец канала для воды, имеющий первую ширину, второй конец канала для воды, имеющий первую ширину, в котором вторая ширина больше, чем первая ширина. В примерном варианте выполнения, боковые стенки основания стенки простираются линейно от первого конца до второго конца. В еще одном примерном варианте выполнения, первый конец канала для воды имеет первую высоту, второй конец канала для воды имеет вторую высоту, в котором вторая высота больше, чем первая высота.
[0095] Сегмент размалывающего диска может иметь один или более каналов для воды, расположенных в основании. Первый конец канала для воды может иметь форму, выбранную из группы, состоящей из: круга, овала, многоугольника, четырехугольника и скругленного прямоугольника. Примерный каналы для воды могут быть объединены вдоль радиальной протяженности сегмента размалывающего диска так, чтобы объединенный канал для воды имел больше первых концов, чем вторых концов.
[0096] Сегмент размалывающего диска, имеющего примерный канал для воды, может иметь канал для воды, который дополнительно содержит желоб канала для воды в первом радиальном положении на дне канала и соседний гребень канала для воды во втором радиальном положении на дне канала, причем дно канала соединяет желоб канала для воды и соседний гребень канала для воды по прямой линии, или по вогнутой, выпуклой или сигмовидной кривой.
[0097] Переменный профиль основания примерных сегментов размалывающего диска может образовывать форму поперечной волны. В еще одних примерных вариантах выполнения, дно канала для воды образует форму поперечной волны.
[0098] Примерный канал для воды дополнительно может дополнительно содержать множество желобов канала для воды, расположенных поочередно с множеством гребней канала для воды, где каждый гребень канала для воды соседствует по меньшей мере с одним желобом канала для воды.
[0099] Примерный сегмент размалывающего диска, имеющего переменный профиль основания, может иметь переменный профиль основания, который дополнительно содержит множество желобов, расположенных поочередно с множеством гребней, где каждый гребень соседствует по меньшей мере с одним желобом.
[00100] Примерный канал для воды задается основанием. Основание может задавать канал для воды с дном канала и удаленно расположенными боковыми стенками основания, причем стенки простираются между первым концом канала для воды и вторым концом канала для воды, причем дно канала расположено в основании ниже передней поверхности сегмента размалывающего диска.
[00101] Примерный механический рафинер содержит: первый размалывающий узел, имеющий центр вращения на оси и сконфигурированный для вращения вокруг оси, и второй размалывающий узел, обращенный к первому размалывающему узлу, причем каждый из первого размалывающего узла и второго размалывающего узла содержит: опорную конструкцию и множество сегментов размалывающего диска, расположенных кольцеобразно и неподвижно зацепляющихся с опорной конструкцией, причем сегменты размалывающего диска имеют: основание, содержащее: радиальную протяженность, узкую сторону, расположенную на первом конце радиальной протяженности, широкую сторону, расположенную на втором конце радиальной протяженности, причем широкая сторона расположена радиально удаленно от узкой стороны вдоль радиальной протяженности, причем широкая сторона больше по ширине, чем узкая сторона, причем первая боковая сторона простирается между узкой стороной и широкой стороной вдоль радиальной протяженности, вторая боковая сторона простирается между узкой стороной и широкой стороной вдоль радиальной протяженности, причем вторая боковая сторона расположена удаленно от первой боковой стороны, задняя поверхность расположена напротив передней поверхности, причем задняя поверхность и передняя поверхность простираются между широкой стороной, узкой стороной, первой боковой стороной и второй боковой стороной, причем задняя поверхность расположена на опорной конструкции, причем передняя поверхность дополнительно содержит область, имеющую множество чередующихся размалывающих ножей и канавок, причем размалывающие ножи зацепляются с основанием, и при этом соседние размалывающие ножи и основание образуют канавка между соседними размалывающими ножами, причем область чередующихся размалывающих ножей и канавок известна как «размалывающая секция», причем основание дополнительно содержит переменный профиль основания, расположенный между размалывающей секцией и узкой стороной, причем переменный профиль основания содержит: желоб в первом радиальном положении на передней поверхности, соседний гребень во втором радиальном положении на передней поверхности, причем передняя поверхность соединяет желоб и соседний гребень, и при этом основание дополнительно содержит канал для воды, имеющий первый конец, расположенный ближе к узкой стороне, чем второй конец.
[00102] Примерный механический рафинер может быть выбран из группы, состоящей из роторно-статорного рафинера, рафинера со встречным вращением, двухдискового рафинера, рафинера с коническим диском и конического рафинера.
[00103] Дополнительно примерный сегмент размалывающего диска для механического рафинера содержит: основание, имеющее: радиальную протяженность, узкую сторону, расположенную на первом конце радиальной протяженности; широкую сторону, расположенную на втором конце радиальной протяженности, причем широкая сторона расположена радиально удаленно от узкой стороны вдоль радиальной протяженности, причем широкая сторона больше по ширине, чем узкая сторона; первую боковую сторону, простирающуюся между узкой стороной и широкой стороной вдоль радиальной протяженности; вторую боковую сторону, простирающуюся между узкой стороной и широкой стороной вдоль радиальной протяженности, причем вторая боковая сторона расположена удаленно от первой боковой стороны; и заднюю поверхность, отделенную от передней поверхности толщиной, причем задняя поверхность и передняя поверхность простираются между широкой стороной, узкой стороной, первой боковой стороной и второй боковой стороной, причем передняя поверхность дополнительно содержит область, имеющую множество чередующихся размалывающих ножей и канавок, причем размалывающие ножи зацепляются с основанием, и при этом соседние размалывающие ножи и основание образуют канавка между соседними размалывающими ножами, причем область чередующихся размалывающих ножей и канавок известна как «размалывающая секция», причем основание дополнительно содержит переменный профиль основания, расположенный между размалывающей секцией и узкой стороной, причем переменный профиль основания содержит: желоб в первом радиальном положении на передней поверхности, соседний гребень во втором радиальном положении на передней поверхности, причем передняя поверхность соединяет желоб и соседний гребень по сигмовидной кривой, и при этом основание дополнительно содержит канал для воды, имеющий первый конец, расположенный ближе к узкой стороне, чем второй конец, причем второй конец расположен ближе к широкой стороне, причем основание задает канал для воды с дном канала и удаленно расположенными боковыми стенками основания, причем стенки простираются между первым концом канала для воды и вторым концом канала для воды, причем канал для воды расположен в основании ниже передней поверхности.
[00104] Такой примерный сегмент размалывающего диска может дополнительно содержать разрывающие ножи, расположенные между узкой стороной и размалывающей секцией, причем основание дополнительно содержит множество каналов для воды.
[00105] Тогда как изобретение было описано применительно к тому, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом выполнения, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытым вариантом выполнения, а напротив, предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных расположений, входящих в сущность и объем изобретения.