УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАСТИНЫ ДИСПЕРГАТОРА И СПОСОБ РАЗМАЛЫВАНИЯ БУМАГИ
DEVICE FOR PLATE OF DISPERSER AND METHOD OF GRINDING PAPER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к машинам-диспергаторам для преобразования бумаги в пульпу и, в частности, к пластинам для машин-диспергаторов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существует требование переработки для повторного использования бумаги и упаковочных материалов для уменьшения объема отходов и повторного использования ценных природных ресурсов. Утилизированную бумагу и упаковочные материалы подвергают переработке в нескольких технологических процессах для удаления краски, тонера и других загрязнителей, таких как клей и пластики, которые обычно входят в состав использованной бумаги и упаковочных материалов. Клей, пластики и другие аналогичные загрязнители специалисты в данной области техники в общем относят к "налипающим частицам". Требуется удалять краску, тонер и налипающие частицы до ввода перерабатываемой бумаги и упаковочных материалов, например, в бумагоделательную машину.
Если налипающие частицы надлежащим образом не удалить, налипающие частицы могут налипать на детали бумагоделательной машины и создавать дыры или слабые места в восстановленной бумаге, образованной из перерабатываемой бумаги и упаковочного материала. Кроме того, остаточные частицы краски и тонера могут появляться в качестве дефектов поверхности в восстановленной бумаге. Дефекты поверхности, в общем, уменьшают ценность восстановленной бумаги.
Диспергатор, который также называют измельчителем, является машиной, перерабатывающей утилизированную бумагу и упаковочный материал для использования в изготовлении бумаги или других продуктов. Диспергаторы помогают удалять краску, тонер и налипающие частицы с волокон и уменьшают крупность налипающих частиц в утилизированной бумаге и материале.
Обычный диспергатор включает в себя диск вращающегося ротора, противоположный диску стационарного статора. Каждый диск обычно включает в себя сборку из сегментов пластин в форме секторов, расположенных по кругу для образования пластины и установленных на дисковое основание, создающую диспергирующий диск. Сегменты пластин в форме секторов могут иметь форму, аналогичную усеченному клину, образованному меньшим сектором или кругом. Лицевая поверхность каждой пластины, обращенная к лицевой поверхности противоположной пластины, обычно включает в себя пирамиды или зубья, расположенные рядами, проходящими, в общем, по окружности пластины. Проходящие по окружности ряды зубьев или пирамид на одной пластине перекрещиваются, например чередуются, перемежаются или вставляются в шахматном порядке, между рядами зубьев или пирамид на противоположных пластинах способом, обеспечивающим совместную работу. Ряды располагаются по радиусам, что обеспечивает рядам пирамид или зубьев на пластинах, установленных на дисковом основании ротора и статора, пересечение плоскости между дисками. Данная плоскость может проходить параллельно лицевой поверхности дисков.
Пересечение плоскости рядами зубьев и/или пирамид улучшает воздействие зубьев и пирамид на волокна перерабатываемой бумаги и упаковочного материала, перемещающихся от центра диска статора к периферии дисков. Конструктивное исполнение пирамид или зубьев пластины диспергатора называется "рисунками перекрещивающихся зубьев". Данные зубья и пирамиды являются, в общем, частью отливки диска в целом, сегментов диска, конуса или сегментов конуса. Поэтому данные зубья и пирамиды обычно формируются, когда отливается исходный диск, сегмент диска, конус или сегмент конуса. Данные зубья и пирамиды также проходят наружу от лицевой поверхности каждой пластины. Промежуток, т.е. просвет между пирамидами или зубьями ротора и статора, обычно имеет величину в диапазоне 1-6 миллиметров (мм). Промежуток, в общем, имеет форму зигзага, образованного перекрещивающимися рядами зубьев противоположных пластин. Обычная пластина диспергатора описана в патенте U.S. 7172148.
Промежуток в обычном конструктивном исполнении пластины диспергатора с перекрещивающимися зубьями обеспечивает формирование относительно толстой подушки волокна между противоположными лицевыми поверхностями пластин ротора и статора. Зубья и пирамиды воздействуют на волокна в подушке. В диспергаторе волокна перерабатываемой бумаги или упаковочного материала не режутся или размалываются. Волокна значительно и попеременно изгибаются благодаря действию перекрещивающих рисунков зубьев или пирамид на противоположных лицевых поверхностях пластин диспергатора. Данное действие разрушает налипающие частицы, измельчая их. Измельченные налипающие частицы могут собирать мелкие частицы волокна, которые дополнительно пассивируются как более мелкие частицы.
Альтернативно, в обычном диспергаторе используются конические поверхности, а не плоские поверхности дисков. Вращающийся ротор является конусом, имеющим наружные поверхности с зубьями. Статор является стационарным и имеет коническую форму с внутренней поверхностью с рядами зубьев или пирамид. Внутренние лицевые поверхности обращены к наружным поверхностям ротора так, что ряды зубьев или пирамид на статоре перекрещиваются, становятся в шахматном порядке с рядами зубьев или пирамид на роторе, обеспечивая совместную работу. Зубья и пирамиды являются частью всей отливки конуса или сегмента конуса. Поэтому данные зубья и пирамиды обычно формуют, когда отливают заготовку конуса или сегмент конуса.
В отличие от перерабатываемой бумаги и упаковочного материала первичная пульпа для бумаги и упаковочных материалов на бумажной основе обычно формируется или вырабатывается с использованием механического рафинера. Механические рафинеры могут содержать пластины рафинера в виде сегментов с круговым расположением, образующих пластину; пластины обычно устанавливают на дисковые основания на противоположных дисках. Диски могут быть плоскими (планарными) или коническими. Противоположные пластины, установленные на противоположных дисках, могут обе вращаться, или одна пластина может быть стационарной, а другая может вращаться.
Механические рафинеры в отличие от диспергаторов размалывают лигноцеллюлозный материал, такой как древесная стружка, древесная пульпа или другой целлюлозный материал, разделяя волокна в лигноцеллюлозном материале. Пластины рафинера обычно имеют лицевую сторону с рисунком ножей и канавок, расположенных в одном или нескольких размалывающих полях. Ножи имеют верхние части, обработанные на станке с особо высокой точностью. Подаваемый лигноцеллюлозный материал, такой как древесная стружка или другой целлюлозный материал, перемещается через промежуток между верхними частями ножей на противоположных пластинах на противоположных дисках. Промежуток обычно составляет меньше 1 мм. Размалывание происходит, когда подаваемый материал проходит, в общем, радиально в направлении от осевой линии через промежуток между противоположными дисками, вращающимися относительно друг друга. Подаваемый материал размалывается при перемещении радиально от осевой линии через небольшой промежуток между дисками и при воздействии на него, когда противоположные ножи скрещиваются друг с другом. Подаваемый материал также перемещается радиально от осевой линии через канавки, проходящие радиально между ножами. Когда материал перемещается от внутреннего участка дисков к наружной зоне дисков, скрещивание ножей обеспечивает подготовку и резку подаваемого материала.
Рисунки ножей и канавок пластин рафинера и возникающие воздействия вследствие скрещивания ножей приспособлены для размалывания лигноцеллюлозного материала. Преимуществом дисков в обычном механическом рафинере является высокое сжатие, которое диски могут передавать на материал в рафинере вследствие небольшого промежутка (обычно меньше 1 мм) и скрещивания ножей, приводящее в результате к развитию улучшенных свойств проклейки волокон.
Вместе с тем, рисунки ножей и канавок пластин рафинера, установленных на дисках обычного механического рафинера, мало подходят для переработки вторичной бумаги и упаковочного материала, в частности, вследствие присутствия краски и налипающих частиц. Для удаления налипающих частиц диспергаторы требуют образования толстой подушки волокна между пластинами; требуемая толстая подушка волокна не получается с помощью обычных рисунков ножей и канавок. Обычные рисунки ножей и канавок часто создают относительно равномерно распределенную тонкую подушку волокна в промежутке. Толстая подушка волокна требуется ввиду диспергирующего действия перекрещивающихся пирамид или канавок. Ножи обычной пластины механического рафинера мало подходят для создания толстой подушки волокна, требуемой для оптимального диспергирования. Кроме того, частота, с которой ножи скрещиваются в типичном или обычном механическом рафинере, должна быть слишком высокой для адекватного разделения налипающих частиц.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во многих применениях установлена необходимость объединения дисперсии, т.е. измельчения красок, тонеров и налипающих частиц, и механического размалывания, т.е. подготовки волокна в той же машине. Как пластины диспергатора, так и пластины рафинера мало подходят для эффективного выполнения обеих задач. Разработана пластина для достижения наилучшей комбинации дисперсии и размалывания в одной операции на одной машине.
Предложены пластины для диспергатора для удаления загрязнителей, например налипающих частиц, из перерабатываемой бумаги и упаковочных волокнистых материалов, также обеспечивающие размалывание волокнистого материала. Данные пластины составлены из последовательности сегментов пластины, расположенных смежно друг с другом для образования пластины; при этом пластина устанавливается на диск. Диски могут быть плоскими (планарными) или коническими. Лицевые поверхности пластин включают в себя ряды ножей, имеющих плоские верхние поверхности, а не зубья пирамидальной формы обычных пластин диспергатора. Плоские верхние поверхности могут фрезероваться, шлифоваться или проходить иную обработку на станке с созданием точного профиля, который обеспечивает работу с весьма точным и регулируемым относительным положением между рабочими поверхностями ножей ротора и статора. Верхние поверхности ножей не должны перекрещиваться, как в обычных пластинах для диспергаторов. Узкий промежуток, например порядка 1 миллиметра (мм), может существовать между верхними поверхностями противоположных ножей, при этом промежуток является параллельным верхним поверхностям пластин и дисков или конусов.
Предложен компоновочный узел диспергатора, содержащий: противоположные группы сегментов пластин двойного действия, где каждый сегмент пластины двойного действия в противоположных группах сегментов пластин двойного действия содержит лицевую поверхность с рядами чередующихся ножей и канавок двойного действия, где каждый нож двойного действия имеет плоскую верхнюю поверхность, и каждый ряд чередующихся ножей и канавок двойного действия разделен кольцевыми перемычками, расположенными по существу с фиксированным радиальным местоположением на лицевой поверхности каждого противоположного сегмента пластины двойного действия, при этом число сменяющих друг друга ножей и канавок двойного действия увеличивается по мере прохождения рядов сменяющих друг друга ножей и канавок двойного действия в радиальном направлении вдоль лицевой поверхности, и противоположные группы сегментов пластин двойного действия располагаются так, что кольцевые перемычки на одном сегменте пластины двойного действия совмещаются с рядом ножей и канавок двойного действия на противоположном сегменте пластины двойного действия; и при этом канавки образуют путь в виде серпантина, проходящий радиально между противоположными группами сегментов пластин двойного действия.
Ножи с плоскими верхними поверхностями, называемые "ножами двойного действия", представляют способ объединения в изделии двойного действия свойств обычных пластин рафинера и обычных пластин диспергатора. Ножи двойного действия на одной пластине двойного действия располагаются в рядах, смещенных относительно рядов ножей двойного действия на противоположной пластине двойного действия. Данные пластины двойного действия можно устанавливать на диск или конус диспергирующей машины. Ножи двойного действия в каждом ряду располагаются по существу на одинаковых радиальных расстояниях на пластине двойного действия. Переходная зона кольцевых перемычек может располагаться между рядами ножей двойного действия. Перемычки могут располагаться ниже поверхности или на поверхности перемычек и проходить от одной стороны сегмента пластины двойного действия до другой стороны сегмента пластины двойного действия. Когда сегменты пластин двойного действия устанавливаются на диск, перемычки образуют кольцевую полосу между рядами ножей двойного действия. Ряд ножей двойного действия может выставляться для обращения кольцевой перемычки к точке между следующими один за другим рядами ножей двойного действия на противоположном диске или конусе. Кольцевые перемычки можно также использовать для отклонения потока перерабатываемой бумаги, и поэтому их можно называть "отклонителями потока". Ножи двойного действия в каждом ряду могут располагаться по существу параллельно друг другу и иметь канавки между ножами, причем канавки, параллельные ножам. Данные канавки, в общем, имеют ширину между тремя и десятью мм.
Обработка на станке верхних поверхностей ножей двойного действия обеспечивает точность по высоте ножей и гарантирует расположение верхних поверхностей в одной плоскости. Вследствие единообразия верхних поверхностей промежуток между противоположными пластинами двойного действия может быть узким и одинаковым по всей площади. Верхние поверхности зубьев или пирамид обычных пластин диспергатора выполняют при отливке пластины в целом. Отливка не обеспечивает единообразия рабочих поверхностей зубьев или пирамид, которое можно получить станочной обработкой поверхностей в ножах для пластин двойного действия. Возможность использования малых промежутков между пластинами двойного действия с ножами двойного действия может обеспечить требуемое размалывание перерабатываемой бумаги и упаковочных материалов. Дополнительно, по существу, кольцевые перемычки, располагающиеся, по существу, на местах с постоянным радиальным расстоянием на переходах между каждым рядом ножей двойного действия, могут обеспечивать наращивание толстой подушки волокна на данных местах. Данная толстая подушка волокна образуется, поскольку кольцевые перемычки вдавливают весь материал в промежуток на радиальной площадке кольцевой перемычки. Кольцевые перемычки на переходах между рядами ножей двойного действия создают путь в виде серпантина для волоконного материала, проходящего через промежуток. Кольцевые перемычки разделяют ряды ножей двойного действия. Наличие кольцевых перемычек по существу с фиксированным радиальным местоположением на пластинах двойного действия обуславливает большое скопление волокон на данных местах, которое создает толстую подушку волокна, требуемую для высокой эффективности хода дисперсии. Толстая подушка волокна, созданная кольцевыми перемычками, на одной пластине располагается по существу против середины ряда ножей двойного действия противоположной пластины, таким образом, образуется путь в виде серпантина для перемещения волоконного материала через диспергатор.
Благодаря созданию пластины с ножами, имеющими плоскую верхнюю поверхность, и кольцевыми перемычками на пластине с ножами и канавками, создающими путь в виде серпантина с большим локализованным скоплением волокон (на радиальных площадках в форме перемычек) и с точной шлифовкой поверхностей на ножах, пластины двойного действия можно эксплуатировать с гораздо более тесными промежутками и с большими локализованными скоплениями волокон, что обеспечивает подходящую дисперсию, проходящую через толстую подушку волокна, и подходящее размалывание, проходящее в небольшом регулируемом промежутке, обеспечивающем высокое сжатие подушки волокна.
Ножи двойного действия пластин двойного действия для диска или конуса диспергатора обеспечивают требуемое разделение налипающих частиц и загрязнителей из подаваемого материала. Смещающиеся ряды ножей двойного действия образуют путь потока в форме серпантина для подаваемого материала, так что толстая подушка волоконного материала бумаги и упаковочного материала повторного использования может формироваться в местах, где такой материал выдавливается от одного диска через промежуток и к противоположному диску. Деформирование и изгиб волоконного материала при его радиальном перемещении через путь потока в форме серпантина, которое включает в себя перемещение над кольцевыми перемычками между рядами ножей двойного действия и между ножами двойного действия, обуславливают удаление налипающих частиц, находящихся в подаваемом материале, из подаваемого материала и их диспергирование в волоконный материал. Дополнительно, плоские поверхности с режущими кромками на универсальных ножах обеспечивают подготовку волокна, например упрочнение и резку волокна.
Пластина двойного действия с ножами двойного действия может являться компоновочным узлом сегментов пластин двойного действия в виде секторов и может устанавливаться последовательно бок о бок на диске или конусе основания для образования круглой дисковой или конической поверхности. В некоторых вариантах осуществления пластины двойного действия могут быть кольцевыми, круглыми или полукруглыми. Лицевая поверхность пластины двойного действия или сегмента пластины двойного действия, установленной на диске или конусе, может включать в себя радиально внутри зону подачи, смежную с входом материала, самым ближним к внутренней периферии пластины или сегмента пластины. Данная лицевая поверхность может включать в себя зону переработки между зоной подачи и внешней периферией сегмента пластины двойного действия или пластины двойного действия. Зона переработки имеет кольцевой рисунок или кольцевое поле ножей и канавок двойного действия. Зона переработки может проходить от зоны подачи радиально на расстояние, составляющее по меньшей мере пятьдесят процентов (50%) или по меньшей мере семьдесят процентов (70%) расстояния между концом зоны подачи и внешней периферией сегмента пластины двойного действия или пластины двойного действия. В радиальном направлении наружу от рисунка или поля ножей двойного действия может располагаться другой рисунок или поле ножей двойного действия, или зубьев, или пирамид, обычных для пластин диспергатора. Дополнительное поле (поля) или рисунок (рисунки) ножей, зубьев или пирамид могут являться обычными рисунками ножей и канавок рафинера, которые не перекрещиваются, перекрещивающимися ножами двойного действия или обычными зубьями или пирамидами диспергатора. Например, если требуется значительно увеличенная дисперсия в дополнение к размалыванию и дисперсии, обеспечиваемой зоной переработки, по меньшей мере один рисунок или поле обычных зубьев или пирамид диспергатора может добавляться на оставшихся 50% радиального расстояния лицевой поверхности пластин двойного действия или сегментов пластины, не занятой зоной подачи и зоной переработки. Если требуется относительно небольшая величина дополнительного размалывания, например, по меньшей мере один дополнительный рисунок ножей и канавок может добавляться на оставшихся 30% радиального расстояния лицевой поверхности пластин двойного действия или сегментов пластины, не занятой зоной подачи и зоной переработки.
Канавки на сегментах пластин двойного действия или пластине двойного действия диска или конуса статора между ножами двойного действия могут являться относительно широкими, например 3-10 мм или больше или 5-7 мм в ширину. Например, если требуется увеличение части энергии, направленной на размалывание, можно использовать более узкие ножи в диапазоне от 3 мм до 5 мм. Если, например, требуется увеличение части энергии, направленной на диспергирование, можно использовать более широкие ножи в диапазоне от 6 мм до 10 мм. Ширина канавок между ножами двойного действия пластины двойного действия в диске или конусе ротора может быть аналогичной ширине канавок в противоположных рисунках или полях пластины двойного действия на диске статора. Канавки пластины двойного действия, установленной на диск или конус статора, могут иметь глубину меньше, чем у противоположных канавок на пластине двойного действия, установленной на диске или конусе ротора. Широкие и неглубокие канавки на пластине двойного действия, установленной на диске статора, с меньшей вероятностью заполняются и блокируются волокнами. Имеется требование предотвращать застревание волокон в канавках пластин двойного действия на диске или конусе статора, поскольку застрявшие волокна становятся темнее и, когда отделяются, влияют на качество пульпы, выпускаемой из диспергатора.
Поскольку пластины двойного действия, установленные на диске или конусе ротора, имеют самоочищающее действие, в некоторых вариантах осуществления могут требоваться более узкие канавки между рядами ножей в пластине двойного действия диска или конуса ротора в сравнении с диском или конусом статора.
Ширина индивидуальных ножей двойного действия на сегментах пластин двойного действия на дисках или конусах как ротора, так и статора может быть аналогичной или по существу одинаковой с шириной канавок между ножами двойного действия или немного меньше ширины канавок между ножами двойного действия. Для каждого из ножей двойного действия могут требоваться профили от низа канавки до верхней части плоской поверхности ножей двойного действия, улучшающие проход потока волокна к промежутку между дисками. Например, наклон на каждом ноже двойного действия в сегменте пластины двойного действия статора или ротора может быть полезным для уменьшения дросселирования потока подаваемого материала.
Число ножей должно обычно увеличиваться в направлении от самого внутреннего ряда ножей двойного действия к самым наружным рядам ножей двойного действия на пластине двойного действия. Указанное обеспечивает увеличение количества ввода энергии к периферии пластин двойного действия. Количество ножей должно в идеале увеличиваться на каждой переходной кольцевой перемычке, но возможно его увеличение только один раз, два раза или только на конкретных переходных кольцевых перемычках. Увеличение числа ножей обычно получают уменьшением ширины канавок, разделяющих ножи двойного действия, уменьшением ширины ножей двойного действия или с помощью комбинации того и другого.
Другие варианты выполнения пластин двойного действия или сегментов пластин двойного действия диспергатора могут иметь одну или несколько узких канавок, мини-канавки в верхней поверхности, поверхности верхней части по меньшей мере одного из ножей двойного действия (мини-канавки для обычной пластины рафинера располагаются, как показано в US 5893525) для создания большего числа кромок, полезных для получения требуемой комбинации диспергирования и размалывания.
Форма канавок в рядах ножей двойного действия может изменяться от ряда к ряду. Потенциально подходящие формы канавок включают в себя канавки с гладкими закругленными сторонами с плоским дном (полуцилиндрическая форма); непрерывно наклонные синусоидальные; коробчатой формы с прямолинейными сторонами, которые могут быть наклонными, или с наклонными и вертикальными или горизонтальными участками, с плоским прямым дном. Данные рисунки обеспечивают нужный поток материала от ввода к периферии пластин двойного действия, создающие надлежащие условия для создания радиально локализованных значительных скоплений пульпы, создающих, в свою очередь, идеальные условия для дисперсии и возможность эксплуатации с промежутком, который достаточно мал для обеспечения требуемого размалывания.
Предложен компоновочный узел из противоположных дисков или конусов для диспергатора, в котором каждый диск или конус имеет установленную на нем пластину или группу сегментов пластины, содержащих лицевую поверхность на одной пластине, или группу сегментов пластины, противоположных лицевой поверхности, на другой пластине или группе сегментов пластины, причем лицевая поверхность включает в себя ряды ножей и канавок, где каждый нож имеет плоскую верхнюю поверхность, и кольцевые перемычки между рядами ножей, причем канавки образуют путь в виде серпантина, проходящий радиально между противоположными пластинами или группой сегментов пластины на противоположных дисках или конусах, при этом перемычки, разделяющие ряды ножей, располагаются по существу с фиксированным радиальным местоположением; и противоположная пластина или группа сегментов пластины располагаются так, что кольцевые перемычки на одной пластине или группе сегментов пластины обращены приблизительно к середине ряда ножей на противоположной пластине или группе сегментов пластины.
По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления лицевые поверхности противоположных пластин или сегментов пластины делятся по меньшей мере на одну зону подачи, зону переработки, плоскую поверхность между внутренней периферией и наружной периферией пластины или сегмента пластины.
По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления ряды ножей и канавок двойного действия, установленные радиально снаружи на пластине или сегменте пластины, могут иметь канавки, которые уже канавок в рядах ножей и канавок двойного действия, расположенных радиально внутри пластины или сегмента пластины. Пластина или сегменты пластины могут устанавливаться на диск или конус.
В некоторых вариантах осуществления может также требоваться радиус конца ряда ножей двойного действия на лицевой стороне одного из пластин или сегментов пластины, установленных на диск или конус, подходящий для совмещения с радиусом центра ряда ножей двойного действия на противоположной пластине или сегменте пластины, установленном на противоположном диске или конусе.
Для некоторых вариантов осуществления кольцевые перемычки между рядами ножей и канавок на одном сегменте пластины могут совмещаться с нижней точкой канавок ряда ножей и канавок двойного действия на противоположных пластинах или сегментах пластин, установленных на противоположных дисках или конусах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изложенное выше должно стать яснее из следующего более конкретного описания являющихся примерами вариантов осуществления изобретения, показанных на прилагаемых чертежах, где аналогичные позиции относятся к одинаковым частям на разных фигурах. Чертежи выполнены без соблюдения масштаба для фокусирования внимания на иллюстрационных вариантах осуществления раскрываемого устройства.
На фиг.1 показана лицевая сторона сегмента пластины двойного действия для диска статора.
На фиг.2 показана лицевая сторона сегмента пластины двойного действия для диска ротора.
На фиг.3 показано сечение противоположных дисков статора и ротора с рисунком канавок полуцилиндрической формы.
На фиг.4 показано сечение противоположных дисков статора и ротора с рисунком канавок синусоидальной формы.
На фиг.5 показано сечение противоположных дисков статора и ротора с модифицированным рисунком канавок коробчатой формы.
На фиг.6 показано сечение противоположных конусов, используемых в коническом рафинере с рисунком канавок синусоидальной формы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Необходимость объединения функций диспергирования и размалывания для утилизации и повторного использования бумаги и других упаковочных материалов выдвигает уникальные требования для дисков и конусов диспергаторов. Новые пластины или сегменты пластин для установки на диски и конусы ротора и статора предложены и разработаны для преодоления недостатков использования как обычных размалывающих пластин, установленных на размалывающий диск или конус, так и обычных диспергирующих пластин, установленных на обычный диспергирующий диск или конус для получения требуемого разделения краски и других загрязнителей, и обеспечивают требуемое размалывание повторно используемого материала.
На фиг.1 показан сегмент 100 пластины двойного действия статора (сегмент пластины двойного действия для установки на диск статора), подходящий как для выполнения диспергирования, так и размалывания. Сегмент 100 пластины двойного действия статора имеет зону 110 подачи, начинающуюся на внутреннем участке или внутренней периферии 150 сегмента 100 пластины двойного действия статора, и зону 180 переработки, проходящую радиально от осевой линии зоны 110 подачи. Зона 110 подачи состоит из длинных ножей 112 и длинных канавок 114, которые расположены между ножами и образованы ими, выполненных с возможностью приема подаваемого материала и проталкивания его в зону 180 переработки.
Зона 180 переработки включает в себя рисунок рядов 120 ножей 140 двойного действия (напоминающих индивидуальные зубья обычной пластины диспергатора). Следующие один за другим кольцевые ряды 120 ножей 140 двойного действия разделены кольцевыми перемычками 199. Ножи 140 двойного действия ориентированы по существу радиально, но могут отклоняться от линии радиуса на несколько градусов, например 2, 5 или 10 градусов или больше. Ножи 140 двойного действия в каждом ряду 120 по существу параллельны друг другу и разделены канавками 130, которые могут иметь ширину, аналогичную ширине каждого ножа 140 двойного действия, или быть шире или уже ножей 140 двойного действия.
На фиг.1 показана зона 180 переработки, проходящая в последовательности рядов 120 от радиально наружной кромки зоны 110 подачи до наружного участка или наружной периферии 160 сегмента 100 пластины двойного действия статора. В другом варианте осуществления зона 180 переработки (или по меньшей мере рисунки ножей 140 двойного действия) как сегмента пластины ротора, так и статора может не доходить до наружной периферии 160 сегмента 100 пластины двойного действия статора и может проходить только половину расстояния между наружной периферией 160 и зоной 110 подачи. Ряды ножей радиально дальше от осевой линии ножей 140 двойного действия могут соответствовать ножам обычных пластин рафинера или зубьям или пирамидам обычных пластин диспергатора. Также плоская зона (не показано на фиг.1) может располагаться между наружной кромкой зоны 180 переработки и наружной периферией 160 сегмента 100 пластины двойного действия статора. Ряды 120 ножей 140 двойного действия разделены кольцевыми перемычками 199. Кольцевые перемычки 199 между рядами 120 ножей 140 двойного действия, проходящие от одной стороны 101 сегмента 100 пластины двойного действия статора до противоположной стороны 102 сегмента 100 пластины двойного действия статора, образуют кольцо, когда индивидуальные сегменты 100 пластины двойного действия статора установлены на диск (как диски ротора, так и статора) для образования пластины двойного действия статора. Данные кольцевые перемычки 199 обеспечивают четкое разделение между рядами 120 ножей 140 двойного действия и служат для выдавливания материала из канавок 130 и в промежуток, образованный между дисками ротора и статора по существу с фиксированным радиальным местоположением. Выдавливание материала из канавок 130 и в промежуток обуславливает скопление требуемой толстой подушки волокна в промежутке между дисками. Именно возможность образования толстой подушки волокна с использованием плоской верхней части ножей и узкого промежутка между дисками отличает варианты осуществления данного изобретения от обычных пластин диспергатора или рафинера. В некоторых вариантах осуществления кольцевые перемычки могут располагаться несколько ниже поверхности пластин в некоторых или всех радиальных местоположениях.
На фиг.2 показан сегмент 200 пластины двойного действия с возможностью диспергирования и размалывания. Участки сегмента 200 пластины двойного действия ротора, аналогичные сегменту 100 пластины двойного действия статора, показанной на фиг.1, обозначены аналогичными позициями.
Сегмент 200 пластины двойного действия ротора показан с зоной 210 подачи, начинающейся на внутреннем участке или внутренней периферии 250 сегмента 200 пластины двойного действия ротора, и зоной 280 переработки. Зона 210 подачи состоит из длинных ножей 212 и длинных канавок 214 или имеет любой другой подходящий рисунок, обеспечивающий прием подаваемого материала и проталкивание его в зону 280 переработки.
Зона 280 переработки образована индивидуальными ножами 240 двойного действия в рядах 220, разделенных канавками 230. Ножи 240 двойного действия ориентированы по существу радиально и могут выполняться отклоненными, как рассмотрено выше для отклоненных ножей 140 двойного действия на сегменте 100 пластины двойного действия статора фиг.1. Ножи 240 двойного действия также выполнены в общем параллельными. Аналогично сегменту 100 пластины двойного действия статора согласно фиг.1, ряды 220 ножей 240 двойного действия сегмента 200 пластины ротора разделены кольцевыми перемычками 299. Кольцевые перемычки 299 между рядами 220 ножей 240 двойного действия, проходящие от одной стороны 201 сегмента 200 пластины двойного действия ротора до противоположной стороны 202 сегмента 200 пластины двойного действия ротора, образуют кольца, когда индивидуальные сегменты 200 пластины двойного действия ротора установлены на диск для образования пластины двойного действия ротора. Данные кольцевые перемычки 299 обеспечивают четкое разделение между рядами 220 ножей 240 двойного действия и служат для выдавливания материала из канавок 230 и в промежуток, образованный между дисками ротора и статора по существу с фиксированным радиальным местоположением. Выдавливание материала из канавок 230 и в промежуток обуславливает скопление требуемой толстой подушки волокна в промежутке между дисками. Именно возможность образования толстой подушки волокна с использованием плоской верхней части ножей и узкого промежутка между дисками отличает варианты осуществления данного изобретения от обычных пластин диспергатора или рафинера. В некоторых вариантах осуществления кольцевые перемычки могут располагаться несколько ниже поверхности пластин в некоторых или всех радиальных местоположениях.
На фиг.2 показана зона 280 переработки, проходящая в последовательности рядов 220 от конца зоны 210 подачи до наружного участка или наружной периферии 260 сегмента 200 пластины двойного действия ротора. Как рассмотрено выше, ряды 220 ножей 240 двойного действия могут не проходить до наружной периферии 260 сегмента 200 пластины двойного действия ротора, и другие ряды ножей или плоская поверхность (не показано) могут располагаться радиально снаружи от зоны 280 переработки.
На фиг.3 показано сечение сегмента 100 пластины двойного действия статора и сегмента 200 пластины двойного действия ротора, собранных в диспергаторе 300 и имеющих противоположные лицевые поверхности, разделенные узким промежутком, например, меньше 1 мм или 2-3 мм или меньше 6 мм. Канавки 322 полуцилиндрической формы (с сечением полукруглой формы) между рядами ножей двойного действия образованы наклонными поверхностями канавок на любом из концов каждого ряда ножей двойного действия. Канавки 322 полуцилиндрической формы образованы наклонными сторонами 325 в следующих один за другим рядах и кольцевыми плоскими поверхностями 315, разделяющие следующие один за другим ряды. Между ножами показаны образованные наклонными сторонами 325 кольцевые перемычки 399. Данные кольцевые перемычки 399 обеспечивают четкое разделение между рядами ножей двойного действия и служат для выдавливания материала из канавок 322 полуцилиндрической формы и в промежуток, образованный между дисками ротора и статора по существу с фиксированным радиальным местоположением. Выдавливание материала из канавок 322 полуцилиндрической формы и в промежуток обуславливает скопление требуемой толстой подушки волокна материала в промежутке между дисками.
По ширине канавка 322 полуцилиндрической формы проходит между верхними частями смежных кольцевых перемычек 399. Противоположные сегмент 100 пластины двойного действия статора и сегмент 200 пластины двойного действия ротора имеют формы канавок (канавки 322 полуцилиндрической формы), которые когда соединяются, образуют рисунок в виде серпантина, напоминающий последовательность противоположных полуцилиндров, проходящих радиально.
Как показано на фиг.3, когда сегменты 100, 200 пластины двойного действия статора и ротора установлены на диски основания противоположно друг другу, канавки противоположных сегментов 100, 200 пластины двойного действия статора и ротора перекрываются так, что вдоль поверхности сегментов 100, 200 пластины двойного действия статора и ротора проходит открытая область, образованная канавками по длине (радиально) зоны переработки и окружности круговой сборки сегментов 100, 200 пластины двойного действия статора и ротора. Для зоны переработки, где используются сегменты пластин двойного действия, сечение каждой канавки 322 полуцилиндрической формы на сегменте 100 пластины двойного действия статора перекрывает две канавки 322 полуцилиндрической формы противоположного сегмента 200 пластины двойного действия ротора, и наоборот, сечение каждой канавки 322 полуцилиндрической формы на сегменте 200 пластины двойного действия ротора перекрывает две канавки 322 полуцилиндрической формы противоположного сегмента 100 пластины двойного действия статора. Иначе говоря, края канавок на одном сегменте пластины двойного действия (статора или ротора) попадают по существу вблизи середины канавок противоположного сегмента пластины двойного действия (статора или ротора). Конфигурация кольцевых перемычек 399 и канавок 322 полуцилиндрической формы противоположных пластин создает в результате напорный режим прохода пульпы по серпантину вперед и назад между противоположными дисками, причем такой путь является, в некоторой степени, аналогичным пути потока пульпы через перекрещивающиеся зубья или пирамиды обычного диспергатора. В некоторых вариантах осуществления некоторые или все кольцевые перемычки могут располагаться на высоте несколько ниже плоскости поверхности ножей двойного действия.
На фиг.4 показано сечение диспергатора 400, где сегмент 100 пластины двойного действия статора и сегмент 200 пластины двойного действия ротора имеют канавки 435 синусоидальной формы, когда сегменты 100, 200 пластин двойного действия (статора и ротора) располагаются противоположно друг другу с противоположными лицевыми поверхностями, разделенными узким промежутком, таким как меньше 1 мм или 2-3 мм или меньше 6 мм. Позиции 100, 200 обозначают сегмент пластины двойного действия статора и сегмент пластины двойного действия ротора соответственно. Канавки 435 синусоидальной формы между рядами ножей двойного действия образованы наклонными поверхностями канавок на любом из концов каждого ряда ножей двойного действия. В данном варианте осуществления канавки 435 синусоидальной формы противоположных сегментов 100, 200 пластин двойного действия (статора и ротора) образуют рисунок в виде серпантина, проходящий в радиальном направлении. На фиг.4 канавки проходят по существу непрерывно, так что наклонные канавки 435 синусоидальной формы имеют наклонные линии. Когда сегменты 100, 200 пластин двойного действия статора и ротора устанавливаются в данное положение, канавки перекрываются так, что вдоль поверхности сегментов пластины двойного действия статора и ротора открытая область, канавка, проходит по всей длине зоны переработки. Для зоны переработки, где используются сегменты пластин двойного действия, каждое сечение канавки 435 синусоидальной формы на сегменте 100 пластины двойного действия статора перекрывает две канавки 435 синусоидальной формы противоположного сегмента 200 пластины двойного действия ротора, и наоборот, каждое сечение канавки 435 синусоидальной формы на сегменте 200 пластины двойного действия ротора перекрывает две канавки 435 синусоидальной формы противоположного сегмента 100 пластины двойного действия статора. Иначе говоря, края канавок на одном сегменте пластины двойного действия (статора или ротора) попадают по существу вблизи середины канавок противоположного сегмента пластины двойного действия (статора или ротора). Конфигурации кольцевых перемычек 499 и канавок 435 синусоидальной формы противоположных пластин создают в результате напорный режим прохода пульпы по серпантину вперед и назад между противоположными дисками, и такой путь является, в некоторой степени, аналогичным пути потока пульпы через перекрещивающиеся зубья или пирамиды обычного диспергатора.
Как и на фиг.3, в варианте осуществления фиг.4 показаны кольцевые перемычки 499 между ножами, образованными канавками 435 синусоидальной формы. Данные кольцевые перемычки 499 обеспечивают четкое разделение между рядами ножей двойного действия и служат для выдавливания материала из канавок 435 синусоидальной формы и в промежуток, образованный между дисками ротора и статора по существу с фиксированным радиальным местоположением. Выдавливание материала из канавок 435 синусоидальной формы и в промежуток обуславливает скопление требуемой толстой подушки волокна материала в промежутке между дисками. В некоторых вариантах осуществления некоторые или все кольцевые перемычки могут располагаться на высоте несколько ниже плоскости поверхности ножей двойного действия.
На фиг.5 показано сечение диспергатора 500, где сегмент 100 пластины двойного действия статора и сегмент 200 пластины двойного действия ротора, собранные в диспергатор 500, имеют противоположные лицевые поверхности, образующие промежуток, например, меньше 1 мм или 2-3 мм или меньше 6 мм, и имеют модифицированные канавки коробчатой формы, когда находятся в соединенном положении. В одном иллюстративном варианте осуществления промежутки в 1-2 мм могут требоваться, когда требуется высокая сила сжатия для увеличенного размалывания перерабатываемой бумаги или упаковочного материала при соблюдении баланса с диспергированием. Промежутки в 3-6 мм, например, могут требоваться, когда требуется увеличенная дисперсия и уменьшенное размалывание. Промежутки меньше 1 мм, например, могут требоваться, когда требуется увеличенное размалывание и уменьшенное диспергирование.
В данном варианте осуществления изобретения используются сегменты 100 пластины двойного действия статора и сегменты 200 пластины двойного действия ротора, имеющие модифицированные канавки коробчатой формы между рядами ножей двойного действия, при этом модифицированные канавки коробчатой формы образованы наклонными поверхностями канавок на любом из концов каждого ряда ножей двойного действия, которые при соединении образуют рисунок серпантина модифицированной коробчатой формы, когда сегменты пластин двойного действия (статора и ротора) обращены друг к другу. Первая сторона модифицированной канавки 545 коробчатой формы может быть прямой и почти перпендикулярной (с углом θ между 70 и 100 градусами) к поверхности сегментов пластины двойного действия (статора или ротора), а вторая сторона модифицированной канавки 555 коробчатой формы может являться линейной, состоящей из одной или нескольких частей, образующих угол β между 20 и 70 градусами с плоским прямым сечением 515 дна канавки модифицированной коробчатой формы. Когда сегменты пластин двойного действия (статора или ротора) устанавливаются в данное положение, канавки перекрываются так, что вдоль поверхности сегментов пластины двойного действия статора и ротора открытая область, канавка, проходит по всей длине зоны переработки. Для зоны переработки, где используются сегменты пластин двойного действия, каждое сечение канавки на сегменте 100 пластины двойного действия статора перекрывает две модифицированные канавки коробчатой формы противоположного сегмента 200 пластины двойного действия ротора, и наоборот, каждое сечение модифицированной канавки коробчатой формы на сегменте 200 пластины двойного действия ротора перекрывает две модифицированные канавки коробчатой формы противоположного сегмента 100 пластины двойного действия статора. Иначе говоря, края канавок на одном сегменте пластины двойного действия (статора или ротора) попадают по существу вблизи середины канавок противоположного сегмента пластины двойного действия (статора или ротора).
В дополнение, как показано на фиг.3 и 4, кольцевые перемычки 599 показаны между ножами двойного действия на каждом из сегментов 100 пластины двойного действия статора и сегментов 200 пластины двойного действия ротора. Конфигурация кольцевых перемычек 599 и модифицированных канавок коробчатой формы (которые может образовывать первая сторона 545 модифицированной канавки коробчатой формы, вторая сторона 555 модифицированной канавки коробчатой формы и плоская прямая секция 515 дна) противоположных пластин создает в результате напорный режим прохода пульпы по серпантину вперед и назад между противоположными дисками, причем такой путь является, в некоторой степени, аналогичным пути потока пульпы через перекрещивающиеся зубья или пирамиды обычного диспергатора. Данные кольцевые перемычки 599 обеспечивают четкое разделение между рядами ножей двойного действия и служат для выдавливания материала из модифицированных канавок коробчатой формы и в промежуток, образованный между дисками ротора и статора по существу с фиксированным радиальным местоположением. Выдавливание материала из модифицированных канавок коробчатой формы и в промежуток между дисками ротора и статора обуславливает скопление требуемой толстой подушки волокна материала в промежутке между дисками. В некоторых вариантах осуществления некоторые или все кольцевые перемычки могут располагаться на высоте несколько ниже плоскости поверхности ножей двойного действия.
На фиг.6 показано сечение конического диспергатора 600 с пластиной 601 двойного действия статора и пластиной 602 двойного действия ротора, установленными на конусах статора и ротора соответственно с канавками 635 синусоидальной формы. Пластина 601 двойного действия статора и пластина 602 двойного действия ротора показаны в соединенном положении в машине конического типа. В данном варианте осуществления изобретения соединяются пластина 601 двойного действия статора и пластина 602 двойного действия ротора с канавками такой формы, которые когда пластина 601 двойного действия статора и пластина 602 двойного действия ротора соединяются и обращены друг к другу, образуют рисунок синусоидального серпантина. Гладкие канавки 635 синусоидальной формы между рядами ножей двойного действия образованы наклонными поверхностями канавок на любом из концов каждого ряда ножей двойного действия. В данном варианте осуществления канавки 635 синусоидальной формы противоположных сегмента пластины 601 двойного действия статора и сегмента пластины 602 двойного действия ротора образуют рисунок в виде серпантина, проходящий в радиальном направлении. Кольцевые перемычки 699 и канавки 635 синусоидальной формы противоположных пластин создают в результате напорный режим прохода пульпы по серпантину вперед и назад между противоположными дисками, причем такой путь является, в некоторой степени, аналогичным пути потока пульпы через перекрещивающиеся зубья или пирамиды обычного диспергатора.
Данные кольцевые перемычки 699 выполняют функцию, аналогичную описанной выше и показанной на фиг.1, 2, 3, 4 и 5. Кольцевые перемычки 699 обеспечивают четкое разделение между рядами ножей двойного действия и служат для выдавливания материала из канавок 635 синусоидальной формы и в промежуток, образованный между конусами ротора и статора по существу с фиксированным радиальным местоположением. Выдавливание материала из канавок 635 синусоидальной формы и в промежуток может обуславливать скопление требуемой толстой подушки волокна материала в промежутке между конусами. В некоторых вариантах осуществления некоторые или все кольцевые перемычки могут располагаться на высоте несколько ниже плоскости поверхности ножей двойного действия.
Когда пластины двойного действия статора и ротора, установленные на конусах машины конического типа, установлены в рабочее положение, канавки перекрываются вдоль поверхности конусов (статора и ротора), и открытая область рисунка, канавка, проходит по всей длине зоны переработки. Для зоны переработки, где используются конусы (статора и ротора), каждое сечение канавки синусоидальной формы на пластине двойного действия, установленной на конусе статора, перекрывает две канавки синусоидальной формы противоположной пластины двойного действия, установленной на конусе ротора, и наоборот, каждая секция канавки синусоидальной формы на пластине двойного действия, установленной на конусе ротора, может перекрывать две канавки синусоидальной формы противоположной пластины двойного действия, установленной на конусе статора. Иначе говоря, где концы канавок на одной пластине двойного действия, установленные на конусе (статора или ротора), находятся по существу в точке вблизи середины канавки пластины двойного действия, установленной на противоположном конусе (статора или ротора). В конической машине конусы устанавливают под углом к горизонтальной плоскости центральной оси вращения 695.
Хотя показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления, различные модификации и замены можно выполнять в них без отхода от сущности и объема изобретения. Соответственно, следует понимать, что настоящее изобретение описано как пример и не в качестве ограничения.