РАФИНЕР С СПИРАЛЬНЫМ ВХОДОМ И ДВОЙНЫМ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫМ ВЫХОДОМ
REFINER WITH SCROLL INLET DOUBLE TANGENTIAL OUTLET

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к рафинеру для размола волокнистой суспензии и, более конкретно, к рафинеру, включающему в себя входные и выходные конструкции, которые обеспечивают лучшие показатели работы.
Рафинеры для волокнистой суспензии используются для улучшения волокон с целью увеличения их площади поверхности и степени фибриллирования, а также для отрезки волокон с целью уменьшения их длины. Под размолом низкой концентрации обычно понимают размол лигноцеллюлозного материала, когда в рафинер подается нагнетаемая под давлением суспензия, имеющая концентрацию волокон порядка 2-5%. Современные технологии накачки позволяют нагнетать суспензии с концентрацией волокон до порядка 16% (иногда называемой «средняя концентрация»). В рафинерах такого типа регулирование потока осуществляется на выходе машины с помощью единственного дроссельного клапана в единственной выходной линии. Такое регулирование отличается от так называемых рафинеров высокой концентрации, где подача дозируется устройством, расположенным выше по потоку относительно рафинера.
Стандартные двухзонные рафинеры имеют общий выход из обеих зон размола и, тем самым, малое различие в ширине ножей пластин рафинера между двумя зонами или в других факторах, которые могут изменить относительную нагнетательную способность каждой зоны. Результатом этого может быть то, что в одну зону попадет больше половины общего потока, поданного к рафинеру, это далее приведет к неравномерному размолу в двух зонах, так как усилие в зонах и прилагаемая мощность равны. Другой недостаток состоит в том, что зона с более низким потоком будет иметь меньший рабочий зазор и, тем самым, иметь большую вероятность контакта пластин друг с другом и больший износ поверхностей размалывающих пластин. Указанная проблема неравномерного потока особенно ощутима при потоках материалов, которые соответствуют минимальной объемной производительности машины, где может быть желательным вмешательство из-за более низкой интенсивности размола, имеющейся при более низких потоках.
Стандартные рафинеры дополнительно требуют наличия пространства между входом и размалывающей поверхностью с целью ускорения суспензии для ее обработки. Данное требуемое пространство уменьшает эффективную рабочую область машины.
Сущность изобретения
Было бы желательно ускорять входящий поток более близко к расположению вращающихся пластин рафинера. Также было бы желательно распределять входящий поток таким образом, чтобы он более равномерно распределялся по кругу вокруг внутренней периферии зоны размола. Также было бы желательно придать выходу рафинера такую конфигурацию, при которой бы для выгрузки потока суспензии требовалось минимальное ускорение
В примерном варианте воплощения рафинер для волокнистой суспензии включает в себя корпус, ротор, прикрепленный к валу, причем ротор размещен внутри корпуса и имеет возможность вращения с помощью вала ротора, и первое множество размалывающих поверхностей, прикрепленных к ротору, и второе множество размалывающих поверхностей, обращенных к первому множеству размалывающих поверхностей и закрепленных в корпусе. Входной корпус, состоящий из входной пластины, осевого цилиндра и спирального входного отверстия для каждого из множеств размалывающих поверхностей, направляет волокнистую суспензию к набору обращенных друг к другу первых и вторых размалывающих поверхностей и придает вращательное движение волокнистой суспензии. Входной осевой цилиндр предпочтительно имеет, по существу, круглую форму, причем спиральное входное отверстие расположено тангенциально относительно центра входной пластины. Входной корпус может включать в себя спиральный канал, проходящий от входного отверстия к центру входной пластины. В этом случае центр входной пластины формирует осевой канал, который направляет волокнистую суспензию к размалывающим поверхностям.
Рафинер может включать в себя первый набор первых и вторых размалывающих поверхностей на одной стороне корпуса и второй набор первых и вторых размалывающих поверхностей на противоположной стороне корпуса, причем рафинер включает в себя пару входных пластин, по одной с каждой стороны корпуса. При этом корпус может включать в себя пару выходных каналов, по одному на каждой стороне корпуса, причем выходные каналы размещены таким образом, чтобы принимать поток от размалывающих поверхностей. Выходные каналы предпочтительно имеют такую конфигурацию, чтобы минимизировать негативное воздействие на корпус, вызываемое выгрузкой потока. В этой связи пара выходных каналов могут иметь равный объем. В одном варианте конструкции корпус включает в себя, по существу, круглый корпус, расположенный так, чтобы окружать размалывающие поверхности, причем выходные каналы сформированы вдоль внешней периферии, по существу, круглого корпуса.
В другом примерном варианте воплощения входная пластина рафинера для волокнистой суспензии включает в себя входное отверстие, которое придает вращательное движение волокнистой суспензии.
В еще одном примерном варианте воплощения корпус рафинера для волокнистой суспензии включает в себя пару выходных каналов, по одному с каждой стороны корпуса, причем выходные каналы имеют такую конфигурацию, чтобы минимизировать негативное воздействие на корпус, вызываемое выгрузкой размолотой суспензии.
В еще одном примерном варианте воплощения способ размола волокнистой суспензии в рафинере включает в себя этапы, на которых пропускают волокнистую суспензию через пару отверстий входной пластины; ускоряют и придают вращательное движение волокнистой суспензии с помощью входного корпуса; направляют ускоренную и имеющую вращательное движение волокнистую суспензию к множеству размалывающих поверхностей; и размалывают волокнистую суспензию размалывающими поверхностями.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты и преимущества настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид в разрезе рафинера;
Фиг.2 - вид в перспективе входной пластины;
Фиг.3 - вид в перспективе корпуса рафинера;
Фиг.4 иллюстрирует стандартную входную пластину.
Подробное описание изобретения
Необходимо понимать, что настоящее изобретение применимо к ряду рафинеров для механической обработки суспензии волокнистого материала, где машина имеет, по меньшей мере, две зоны размола, расположенные, по существу, симметрично с обеих сторон вертикальной плоскости, перпендикулярной валу рафинера. Рафинер 10 такого типа показан на фиг.1. Корпус (кожух) 12 имеет, по существу, плоский ротор 14, расположенный в нем, при этом на роторе установлена первая кольцевая пластина, формирующая первую размалывающую поверхность 16, и вторая кольцевая пластина, формирующая вторую размалывающую поверхность 18, каждая из которых обращена (противостоит) к третьей и четвертой размалывающим поверхностям 68, 60 соответственно. Вал 22 идет в горизонтальном направлении вдоль оси 24 вращения, и приводится в движение на одном или обоих его концах (не показаны) обычным образом. Рафинер на фиг.1, удовлетворяя во всех отношениях раскрываемому изобретению, является симметричным относительно плоскости 20, и поэтому любая описанная здесь конструкция, с одной из сторон плоскости, имеет аналогичную конструкцию с другой стороны плоскости.
С каждой стороны плоскости 20 имеется входная пластина 26. Входные пластины 26 направляют волокнистую суспензию к размалывающим поверхностям 16, 18 и противостоящим им размалывающим поверхностям 68, 60. На фиг.2 представлен вид в перспективе входной пластины 26. Как показано на чертеже, входная пластина имеет, по существу, круглую форму. В отличие от входной пластины стандартной конструкции входная пластина 26, описываемая здесь, включает в себя входное отверстие 28, которое расположено тангенциально относительно центра входной пластины 26. В стандартной же конструкции, показанной на фиг.4, входное отверстие О выровнено по центру С входной пластины. Входное отверстие 28, описываемое здесь, смещено от центра вдоль касательной к круглому профилю входной пластины. Канал 30, имеющий спиральную или витую форму, идет от входного отверстия 28 к центру входной пластины 26. Витой канал 30 служит для ускорения волокнистой суспензии и придания ей вращательного движения. Центр входной пластины 26 формирует осевой канал 32, который направляет ускоренную и имеющую вращательное движение волокнистую суспензию к размалывающим поверхностям.
Таким образом, входные пластины 26 служат для увеличения эффективной рабочей области машины. При стандартной конструкции требуется пространство для ускорения волокнистой массы до достижения ею размалывающих поверхностей. С помощью входного отверстия 28, расположенного на касательной к входной пластине 26, в сочетании с витым каналом 30, входная пластина 26 придает центробежное ускорение и вращательное движение суспензии, тем самым улучшая показатели работы рафинера.
Как показано на фиг.1 и фиг.3, корпус 12 включает в себя, по существу, круглый корпус 34, который окружает ротор и размалывающие поверхности в сборе. Круглый корпус 34 включает в себя пару выходных каналов 36, 38, по одному с каждой стороны корпуса 12. Выходные каналы 36, 38 сформированы вдоль внешней периферии, по существу, круглого корпуса 34. Выходные каналы 36, 38 принимают поток от размалывающих поверхностей по касательной и направляют поток вдоль внешней периферии, по существу, круглого корпуса 34 к паре выходных патрубков 40, 42. Выходные каналы 36, 38 и выходные патрубки 40, 42 предпочтительно имеют, по существу, равный объем, чтобы минимизировать негативное воздействие на корпус, вызываемое выгрузкой потока. Кроме того, тангенциальное расположение выходных каналов 36, 38 и выходных патрубков 40, 42 дополнительно минимизирует негативное воздействие на машину от выходящего потока. Если конструкция машины может поддерживать равные силы на противоположных сторонах, показатели работы машины могут быть максимально увеличены.
При конструкции и работе описываемого здесь рафинера парная конструкция входной пластины служит для максимизации доступной длины кромки и дополнительно удерживает скорости входного потока волокнистой массы в определенных границах, находясь при этом в пределах рациональной геометрии. Кроме того, парные входы предохраняют от возможного поперечного обезвоживания через отверстия в дисковом роторе. Тангенциальная конструкция входа способствует оптимизации течения волокнистой массы к внутреннему диаметру без повторного ускорения волокнистой массы и потенциального обезвоживания. Кроме того, при такой конструкции расположение спирального входа данной геометрической формы в двух плоскостях позволяет обеспечить пространство, необходимое, чтобы усилить держатель пластины для небольших прогибов. Тангенциальная и круговая конструкция выхода способствует равновесию сил на противоположных сторонах корпуса, тем самым улучшая показатели работы рафинера.
Хотя изобретение было описано для полагаемых в настоящее время наиболее практичных и предпочтительных вариантов воплощения, необходимо понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами воплощения, а наоборот, оно предназначено покрывать различные модификации и эквивалентные устройства, находящиеся в пределах сущности и объема формулы изобретения.