具有v形齒的齒形精磨機板的製作方法

2023-04-29 06:05:56 2

專利名稱：具有v形齒的齒形精磨機板的製作方法
技術領域：
本申請總體上涉及用於從纖維材料上移除汙染物的精磨機，所述纖維材料比如回 收或再生紙以及包裝材料。具體地，本發明涉及位於精磨機板上的齒，尤其涉及所述齒的前 導側壁表面和前導邊緣。
背景技術：
精磨機板用於將機械功傳遞在纖維材料上。具有齒的精磨機板(與具有道的板對 照)通常用在其任務為在添加或不添加化學製劑的情況下對纖維材料進行疏解、分散或混 合的精磨機上。文中所披露的精磨機板一般適用於所有齒形板，其中所述齒形板專用於分 散機以及用於一般精磨機。分散工藝過程主要用在去墨系統，以再生用過的紙和紙板，從而作為用於生產新 紙或紙板的原材料而得以重新使用。分散工藝過程用以除去纖維中的墨，分散墨和汙垢顆 粒的尺寸使其減小到有利尺寸、以在後續階段將其移除，另外，使顆粒尺寸減小到在可視檢 測尺寸之下。分散機還用以破壞掉粘性物、塗層顆粒以及蠟(統稱為「顆粒物」)，其中所述 顆粒物經常存在於送進淨化機的纖維材料中。通過分散機將顆粒從纖維中移除，使其夾帶 在纖維材料的懸浮體以及流過精磨機的液體中，同時由於顆粒漂浮或從懸浮體中被衝洗出 從而從懸浮體中移出。另外，分散機還可用以對纖維進行機械處理，以保持或改進纖維的強 度並且將漂白化學製劑與纖維漿體混合在一起。通常具有兩類用在回收纖維材料上的機械分散機揉搓機和旋轉盤。本披露集中 於具有齒形精磨機板的盤式分散機板。盤式分散機類似於漿本披露集中於具有齒形精磨機 板的盤式分散機板。盤式分散機類似於漿體或碎屑精磨機。精磨機盤通常具有安裝在其上 的環形板或配置成一圓形盤的一系列板節段。在盤式分散機中，使用進料螺杆將漿體送進 精磨機的中心，並且向外圍移動穿過分散區域，其中所述分散區域為旋轉(轉子)盤和靜止 (定子)盤之間的間隙，另外，漿體在盤的外周處從分散區域吐出。盤式分散機的一般構型為兩個面向彼此的圓形盤，其中一個盤(轉子)以通常達 ISOOrpm的速度以及有可能更高的速度旋轉。另一盤則靜止不動(定子)。可供選擇地，兩 個盤可沿相反的方向同時旋轉。在每一個盤面上，安裝有具有齒(也稱為椎體)的板，其中所述齒安裝成切向排。 板可以是單個環形板或安裝在盤上的一系列環形的板節段。每一齒排通常處於始於盤中心 的同一徑向線上。當轉子和定子盤彼此相對位於精磨機或分散機中時，轉子和定子齒交錯 插置。轉子和定子齒排橫穿位於盤之間的分散區域平面。在交錯插置的齒排之間形成有通 道。通道界定了盤之間的分散區域。
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當纖維漿體移動穿過連續的轉子和定子齒排時，漿體交替在轉子和定子齒之間流 動。漿體從盤的中心入口移動到位於盤的外圓周處的外周出口。當纖維從轉子齒流動到 定子齒以及從定子齒流動到轉子齒時，由於轉子齒排在定子齒排之間旋轉而使纖維受到衝 撞。轉子和定子齒之間的空隙通常大約為1到12mm(毫米)。纖維並未由於齒的衝撞而受 到切割，而只是受到嚴重和交替的揉曲。纖維所受到的衝撞使纖維的墨和色劑顆粒物斷碎 而變成更小的顆粒物，並且使纖維的粘性顆粒物斷碎。通常有兩類板用在盤式分散機上(1)具有嚙合齒形模式的椎體設計(也稱為齒 設計)以及(2)精磨機道設計。已經開發出新穎的用於精磨機板的椎體齒設計，並且披露 於本申請中。圖la、lb和Ic所示為具有傳統齒模式的示例性椎體板節段。在名稱為「Grooved Pyramid Disperger Plate」的共同持有的美國專利申請公開第2005/0194482號中，顯示出 增強型示例性椎體齒形板節段。對於椎體板情形，纖維物料受到徑向推動而穿過形成在位 於相對板上的齒之間的小通道，如圖Ic所示。漿狀纖維在流動穿過分散機時經受高剪切， 如衝撞，這是由於強的纖維對纖維以及纖維對板的摩擦所造成。參照圖la、Ib和lc，精磨機或分散機10包括分散機板14、15，所述分散機板14、15 可各自緊固到相對的分散機盤12、13的其中一個盤的盤面上。在圖Ic中僅顯示出盤12、13 的一部分，盤12、13各自具有中心軸線19、徑向線32和大體為圓形的外周，其中所述盤12、 13繞著所述中心軸線19旋轉。可將板分成節段或不分。分成節段的板為通常安裝在分散機盤上的、一系列環形 的板節段。不分節段的板則為單件環形板。板節段14用在轉子盤12上，而板節段15則用 在定子盤13上。轉子板節段14以環形排布方式接附到轉子盤12的盤面上從而形成板。可 通過任何便利或傳統方式將節段緊固到盤上，比如通過穿過鑽孔17的螺栓(未示出)。按 並排方式配置分散機板節段14、15，以形成接附到每一個盤12、13的盤面上的板。每一分散機板節段14、15具有朝著其所接附的盤的中心19的內邊緣22以及位 於其盤外周的附近的外邊緣24。每一板節段14、15在其基面上具有椎體或齒28的同心排 26。轉子盤12及其板節段14的旋轉使得離心力施加到進行精磨的材料上，如纖維，從而造 成材料從板的內邊緣22徑向向外移動到板的外邊緣24。進行精磨的材料主要移動穿過通 道30，所述通道30形成在相對的板節段14、15的鄰近的齒28之間的分散區域。進行精磨 的材料從分散區域徑向流出，進入到精磨機10的外殼31中。同心的齒排26各自位於離盤中心19的同一徑向距離處(見徑向線32)，並且被配 置成互相嚙合，從而使得轉子和定子齒28能夠橫穿盤之間的平面。當轉子齒28移到靠近 定子齒28時，從定子的中心流動到盤的外周的纖維受到衝撞。轉子齒28和定子齒28之間 的通道空隙大約在1到12mm，從而使得當纖維在轉子盤12上的齒和定子盤13上的齒之間 的通道流動時，纖維並未受到切割或夾縮，而只是受到嚴重以及可供選擇的揉曲。纖維的揉 曲過程使纖維上的墨和色劑顆粒物斷碎而變成較小的顆粒物，並且使纖維上的粘性顆粒物 斷碎。圖2a和2b所示分別為用在分散工藝過程中的標準齒的幾何構造體34的頂視圖 和側視立體圖。齒34具有椎體設計，包括朝著齒的頂部38呈錐形的直立側壁36。側壁為 平面形及平坦狀。傳統型齒的側壁各自大體上平行於板的徑向線。
分散機板的主要任務在於在纖維穿過盤之間的通道期間，將能量脈衝(衝撞)傳 輸到纖維上。廣泛得到認可的齒形板一般結合有方形椎體齒幾何構造，其中在邊緣長度以 及齒的布置方面具有變化，以獲得所想要的結果。穿過位於板上的通道的精磨材料會侵蝕齒。由於轉子板的旋轉，每一齒具有面向 漿體流的前導邊緣。前導邊緣由前齒表面和前導側壁的相交部位構成。在傳統型齒中，齒 側壁為平面形即平坦狀。此外，傳統型齒的側壁和前表面的轉角通常為90度。齒的前導邊 緣磨損，並且由於受到侵蝕變成滾圓。通常由於分散機的齒變成滾圓，對漿體進行分散或精磨的效率喪失，以及喪失進 給漿體、使其穿過精磨或分散區域的性能，從而需要對分散板進行更換。齒的滾圓化經常導 致將分散機或精磨機從生產線上拆下，以更換板節段。這一點降低了分散機和精磨機的效 率。長久以來渴望獲得這麼一種齒設計，其該齒設計可延長板節段的使用壽命，並且降低齒 的磨損。

發明內容
已經開發出一種具有齒的齒形精磨機板，所述齒具有前導側壁，其中，位於齒的徑 向最靠內部分上的側壁表面與位於齒的徑向最靠外部分上的前導側壁表面形成一角度。位 於前導側壁上的該角度可由V形側壁表面、曲線形側壁表面或其他側壁表面構成，其中所 述表面在表面的徑向靠內部分與表面的徑向靠外部分之間形成一角度。側壁表面的徑向靠內部分和徑向靠外部分之間的角度可處於170度到75度的範 圍之中，更加優選為處於165度到90度之間。此外，側壁表面的角度導致側壁表面部分相 對於板的徑向線形成有角度。優選地，側壁表面部分相對於徑向線形成處於0度到60度範 圍之中的角度，並且優選地，角度範圍為5度到45度。披露了一種精磨機板，包括大體呈平面的表面，其具有同心配置在板上的環形齒 排，另外，所述齒排的其中至少一排包括其前導邊緣轉角角度小於90度的齒。前導邊緣轉 角角度由每一齒的前表面和齒的前導側壁構成。前導側壁和前表面之間的內角即為前導邊 緣轉角角度。前導側壁面向板的旋轉方向。前齒表面可大體上切向於其位於板上的齒排。前導側壁(至少鄰近前導轉角的側壁的徑向靠內部分)相對於板的徑向線形成一 0度到60度的角度，並且可處於5度到45度的狹窄的角度範圍中。前導側壁還可具有徑向 靠外部分，所述徑向靠外部分沿著與板的旋轉方向相反的方向歪斜。此外，前導側壁可形成 V形，其中，徑向靠內表面具有形成前導轉角的邊緣。V形角度可以處於170度到75度的範 圍之中，並且可處於165度到90度的更加狹窄的範圍之中。齒的拖尾側壁(與前導側壁相對)可以對稱於前導側壁，如包括V形，使得鄰近齒 的拖尾側壁和前導側壁之間的間隙大體上能夠沿著兩個齒的長度方向保持恆定。此外，徑 向外齒排可包括這樣的齒，所述齒具有垂直於板的基部的後壁以及具有從基部向上傾斜的前壁。在另一實施方式中，分散機板可包括同心配置的齒排；所述齒各自包括前導側 壁，所述前導側壁面向所述板或另一板的旋轉方向，其中所述另一板相對於所述板旋轉，另 外，前導側壁包括V形體，其包括具有前導邊緣的徑向靠內部位以及包括沿著與盤的旋轉 相反的方向、相對於盤的徑向線歪斜的徑向靠外部位。V形體的角度處於170度到75度的範圍之中，並且可處於165度到120度的更加狹窄的範圍之中。前導邊緣可以由齒的前表 面和前導側壁的相交部位構成，其中，前表面和前導側壁之間的角度處於0度到60度的範 圍之中，或者處於5度到45度的更加狹窄的範圍之中。已經開發出一種通過相對的盤、對漿狀材料進行精磨的方法，包括進給漿狀材料 到所述盤的其中至少一個盤的入口，其中，入口位於中心軸線入口處或其附近；相對於另一 盤旋轉其中一個盤，同時漿狀材料由於離心力而在盤之間移動；通過使所述材料經受衝撞 而對漿狀材料進行精磨，其中所述衝撞由位於旋轉盤上的齒排與位於另一盤上的齒排的齧 合而造成，其中，精磨工藝過程進一步包括進給漿體到位於所述盤上的連續齒排中，其中， 位於所述盤的其中至少一個盤上的齒排的其中至少一排齒排包括這樣的齒，即所述齒具有 由前齒表面和前導側壁構成的前導邊緣轉角、且其間的角度小於90度。所述方法可進一步 包括通過前導側壁的徑向靠外表面使漿體偏轉穿過位於所述盤的其中至少一個盤上的齒 排的其中至少一排齒排，其中所述徑向靠外表面沿著與盤的旋轉方向相反的方向歪斜。此 外，前導側壁可形成V形體，其中，側壁的徑向靠內邊緣即為前導邊緣轉角。


圖Ia和Ib分別為傳統上用在盤式分散機中的錐體齒形板節段的正視圖和側視 圖；圖Ic為其間具有間隙的定子和轉子分散機板的局部側剖視圖；圖2a和2b分別為用於分散機板節段的傳統型齒的幾何構造的俯視圖和側立體 圖；圖3a和3b分別為用於分散機板節段的呈角度的齒的俯視圖和側立體圖；圖4a和4b分別為具有雙角度的齒的分散機轉子板節段的正平面圖和側剖視圖；圖5a和5b為具有雙角度的齒的分散機定子板節段的正平面圖和側剖視圖。
具體實施例方式已經開發出一種新穎的用於齒形精磨機板的齒的配置方式，其中，所述齒具有側 壁，所述側壁角度偏斜而形成V形。V形齒具有雙角度幾何構造。特別地，至少一齒的一前 導側壁的表面具有一內部部分，該內部部分相對於徑向靠外部分形成一角度。對於任何類 型帶有齒的分散機和精磨機板節段，可將V形應用到的板節段的齒上。可將V形側壁應用 到位於分散機或精磨機中的轉子和定子板節段的其中任一個或全部兩個板節段的齒上。在 一優選實施方式中，轉子和定子板節段均包括帶有V形側壁的齒。圖3a和3b所示分別為呈角度的定子齒40的頂視圖和側視立體圖，其中所述齒的 側部角度偏斜而形成V形。至少齒40的前導側壁42具有V型幾何構造。拖尾側壁43可 具有V形。儘管所示的側壁42、43為朝著齒的頂部46呈錐形，但是不必非要將齒構造成從 基部到其頂部呈錐形，優選方案也可以是從基部到頂部不呈錐形。齒的底部48位於板的基 部上。齒的前壁50徑向面朝內，而齒的後壁52則徑向面朝外。前壁和後壁可各自大體上 垂直於板的徑向線。前壁和後壁也可朝著齒的頂部傾斜。每一 V形齒具有前導側壁42，其由於轉子板的旋轉而面向漿體流。前導側壁具有 內表面54，其位於外表面56的徑向靠內之處。前導側壁內外表面並非呈平面，而是一同形
6成V形角度，該角度優選為處於170度到75度的範圍之中，更加優選地為處於165度到120 度的範圍之中。根據分散和進料的需要對V形前導壁42的角度進行選擇。優選地，相對 (拖尾)側壁43也具有反向V形，其形成一與前導側壁成互補的角度，比如角度為從190度 到285度。一排具有互補前導和拖尾側壁的齒可在齒之間具有恆定的寬度間隙。可供選擇地，拖尾側壁可具有呈凸形輪廓的側壁，如連續彎曲的鼓起輪廓，並且具 有與凸形輪廓(呈腸形輪廓的連續彎曲形狀)的前導側壁的角度成互補的角度。一排具有 凹形前導側壁和凸形拖尾側壁的齒(其中前導側壁和拖尾側壁的角度互補)可在成排的齒 之間具有恆定的寬度間隙。拖尾側壁43可具有或可不具有類似於前導側壁42的表面幾何構造。前導側壁的 表面輪廓不需與拖尾側壁的表面輪廓成互補。例如，拖尾側壁可呈完全平面及平直形。此 外，所有齒的全部兩個前導側壁和拖尾側壁上的凹形表面輪廓使得板能夠在兩個旋轉方向 上等效運轉，從而提供了可反轉的板。此外，V形前導側壁從前導邊緣到徑向靠外邊緣可具有彎曲的杯形。側壁的角度 從前導邊緣到徑向靠外邊緣應當變化至少10度。此外，可將V形側壁的齒限定到位於轉子 或定子板上的一排或幾排齒上，或者，可使其位於轉子或定子板的所有齒排上。在轉子板上，前導側壁42的V形角度形成了面向旋轉方向57的凹形表面。優選 地，第一和第二側壁表面54、56各自形成一相對於板的徑向線的角度。優選地，所述角度所 處的方向與轉子盤的旋轉方向相反。例如，第一和第二側壁表面54、56可各自相對於徑向 線32處於0度到60度的角度(圖la)範圍中。在一優選的實施方式中，第一和第二表面 54,56可各自相對於徑向線處於0度到45度的角度範圍中。儘管第一和第二側壁表面54、 56可各自具有大小相同的角度，但是可供選擇地，其可相對於徑向線32具有不同的角度。 例如，相對於徑向線，第一側壁表面54可形成一 7. 5度的角度、而第二側壁表面56則可形 成一 35度的角度。第一表面54和徑向線之間的角度為進料角度。分散機齒40的轉角處的前導邊緣60可由第一表面(徑向靠內)54的前邊緣和前 壁50的前導邊緣構成。側壁的第一表面54和前壁50之間的角度可小於90度。例如，齒 的前導邊緣60可具有一 85度到30度的角度，其中更加優選為82. 5度到65度。與傳統分 散機齒的90度轉角對比，所述前導邊緣較為尖銳。與傳統的90度邊緣對比，隨著磨損，尖 銳的前導轉角應當更好地保持尖銳邊緣。第二表面56可具有這樣的角度和長度，使得第二表面56能夠偏轉在齒之間徑向 移動的精磨材料顆粒。所述偏轉減慢了進行精磨的材料在齒之間的徑向流動。減慢進行精 磨的材料減少了齒的前導邊緣的侵蝕，原因在於，由於減慢了進行精磨的材料而減輕了對 前導邊緣的衝撞。第二表面56的角度和長度可以為這樣，亦即使得其垂直於徑向線的長度 至少為齒和鄰近齒之間的間隙的寬度。第二表面56相對於徑向線的角度為阻滯角度。可 根據所想要的分散效果，使用進料和阻滯角度的任意組合。齒的側壁42的表面54、56之間的過渡部位62可以是尖銳轉角或者是可與齒的上 表面(如圖3b所示)具有相同寬度的倒圓，從而使得沿著齒邊緣的整個高度的角度恆定。 即便位於前導邊緣處的角度並未恆定，沿著整個側壁表面(由54、56和62共同構成)的平 滑的倒圓仍可實現尖銳前導邊緣以及阻滯表面的同樣的全部目的。所述轉子板的設計可與具有標準齒的定子板一同使用。另一方面，定子板也可具有V形側壁。對於維持更優磨損特性的工藝方法，定子設計可具有同樣的尖銳相交轉角角 度，如大於90度。相交角度為始於在齒邊緣前面延伸的切線、並回到鄰近邊緣的側壁的表 面。定子板節段可包括雙角度齒，其中所述齒具有面向旋轉的凸形側壁，從而使得位於相交 界面處的齒邊緣的角度將大於90度。大於90度的相交角度並未被看作是關於定子磨損的 問題，原因為大多情況下在定子齒上會具有邊角修圓情形。對於轉子和定子齒表面的相交 角度，有可能想要使該角度發生變化，以改進穿過轉子和定子的齒界面的進料輸送和分散 效率。圖4a和4b分別為示例性分散機轉子板節段70的正平面圖和側剖視圖，其中所述 轉子板節段70安裝在盤上、並使其與定子板相對。轉子板的旋轉方向為逆時針，由箭頭72 標不。分散機板節段70包括齒86的齒排74、76、78、80、82和84。齒排可各自處於盤的 各自徑向線88上，但是也可使其相對於徑向線歪斜。類似地，定子板(圖5a和5b)具有齒 排，當將板配置在分散機中時，所述齒排與轉子齒排交錯插置。為促進進料以及將漿體保持在分散區域內，轉子可包括至少一排分散齒86的內 排(見排74)。定子並未受限於用於進料的入口，而是可包括分散齒、進料入口(比如在美 國專利第6，402，071號中所披露的進料注入器)、磨碎道和其他特徵。可根據板的分散要 求，對用於特定的分散機板的上述這些特徵進行選擇。圖5a和5b分別顯示了示例性分散機板節段100的俯視圖和側剖視圖，其中所述 板節段100使用雙角度幾何構造的齒102、將其配置在齒排104、106、108、110、112和114 上。定子分散機板節段(當配置在板上時)旨在與轉子板70相對，使得轉子和定子板各自 的齒排相互嚙合。定子板100包括起到阻滯作用的、分散機齒的最外排114，以防止精磨機 外殼內部分的磨損。位於外排114上的齒的後壁可垂直於板的基部，並且不呈如同內排齒 的附近壁的錐形。阻滯角度為相對於徑向線的角度，由齒的側壁的第二部位116 (其為徑向 靠外)形成。該阻滯角度可至少與位於轉子板60上的最後齒排84的齒的阻滯角度一樣大。 定子板節段100的齒排的齒側壁的角度被顯示為類似於位於轉子板節段70上的相應的齒 排的側壁角度。然而，位於定子板節段上的側壁角度不必非要對應於轉子齒排的側壁角度。儘管已經針對目前視為最為實用和最為優選的實施方式對本發明進行了描述，但 是應可理解，本發明並未受限於所披露的實施方式，相反地，本發明旨在涵蓋包括在權利要 求的精神和範圍之內的各種修改以及等同配置方式。
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權利要求
一種分散機板，包括齒排，其特徵在於，所述齒排同心配置；位於所述齒排的其中至少一排上的齒，其包括一面向所述板或另一板的旋轉方向的前導邊緣，其中所述另一板相對於所述板旋轉；所述前導邊緣在齒的側壁和所述齒的前面部之間形成一範圍在5度到60度之間的角度。
2.根據權利要求1所述的分散機板，其特徵在於，在位於所述齒排的其中至少一排上 的所述齒中，所述前導側壁進一步包括一 V形體，該V形體包括具有前導邊緣的徑向靠內部 位，以及包括徑向靠外部位，其中所述徑向靠外部位相對於所述盤的徑向線、沿著與所述盤 的旋轉相反的方向歪斜。
3.根據權利要求2所述的分散機板，其特徵在於，所述V形體在側壁的內部位和靠外部 位之間包括一範圍在170度到75度之間的角度。
4.根據權利要求2所述的分散機板，其特徵在於，所述V形體在側壁的內部位和靠外部 位之間包括一範圍在165度到90度之間的角度。
5.根據權利要求1所述的精磨機板，其特徵在於，位於所述至少一排齒排上的所述齒 進一步包括一其表面形狀與前導側壁互補的拖尾側壁。
6.根據權利要求5所述的精磨機板，其特徵在於，所述拖尾側壁和鄰近齒的相對的前 導側壁在其之間形成一大體上恆定的間隙。
全文摘要
本發明涉及一種具有V形齒的齒形精磨機板，該精磨機板包括同心配置的齒排和位於齒排的至少一排上的齒，其包括一面向所述精磨板或另一精磨板的旋轉方向的前導邊緣，其中所述另一精磨板相對於所述精磨板旋轉；所述前導邊緣在齒的側壁和齒的前面部之間形成一範圍在5度到60度之間的角度。
文檔編號D21D1/30GK101922125SQ201010158740
公開日2010年12月22日 申請日期2006年9月1日 優先權日2006年1月9日
發明者呂可·金格拉斯, 邁克·巴西齊 申請人:安德裡茲有限公司