用于精磨机的刀片元件的制作方法

本发明涉及一种用于精磨纤维材料的精磨机的刀片元件，该刀片元件包括：内边缘和外边缘；多个第一刀片杆(bladebar，刀片条)和处于这些第一刀片杆之间的多个第一刀片槽，这些第一刀片杆和第一刀片槽朝向刀片元件的外边缘延伸；以及位于第一刀片杆的顶表面处的第二刀片杆和处于这些第二刀片杆之间的多个第二刀片槽，第二刀片杆和第二刀片槽至少部分地横向于第一刀片杆，由此第二刀片杆和第二刀片槽在第一刀片杆的方向上交替分布。

本发明还涉及一种用于精磨纤维材料的精磨机。

背景技术：

在wo专利公开文本2012/101331a1中给出了上文披露的刀片元件的示例。

这种类型的刀片元件的问题是刀片杆在外边缘附近的磨损率比内边缘附近更高，这是由于外边缘附近的圆周速度比内边缘附近更高，因为影响刀片杆的磨损率的剪切力取决于圆周速度和精磨机的相对的精磨元件之间的刀片间隙的宽度。刀片杆在外边缘附近的磨损率可为内边缘附近的磨损率的两倍。外边缘附近的较高的磨损率可导致内边缘附近的刀片杆发生接触，造成纤维切割并且使精磨机中的振动水平增大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于精磨纤维材料的精磨机的新颖的刀片元件。

根据本发明的刀片元件的特征在于，位于刀片元件的外端部上的第二刀片杆中的至少一些第二刀片杆具有这样一宽度：该宽度大于位于刀片元件的内端部上的第二刀片杆的宽度，并且/或者该宽度沿朝向刀片元件的外边缘的方向增大。

根据本发明的精磨机的特征在于，该精磨机包括至少一个如权利要求1到13中任一项所述的刀片元件。

位于靠近刀片元件的外边缘的第二刀片杆中的至少一些第二刀片杆的宽度的尺寸被设定为大于位于更为靠近刀片元件的内边缘的第二刀片杆的宽度，并且/或者位于靠近刀片元件的外边缘的第二刀片杆中的至少一些第二刀片杆的宽度沿朝向刀片元件的外边缘的方向增大，即沿其纵向方向增大。靠近刀片元件的外边缘的、较宽的第二刀片杆提供了提高的耐磨性，或者换言之，补偿了在精磨机工作期间靠近刀片元件的外边缘出现的磨损率增大。

根据刀片元件的一实施例，第二刀片杆和第二刀片槽至少部分地横向于第一刀片杆，由此这些第二刀片杆和这些第二刀片槽在第一刀片杆的方向上交替布置。

根据刀片元件的一实施例，基本上所有位于刀片元件的外端部上的第二刀片杆的宽度沿朝向刀片元件的外边缘的方向增大。

根据刀片元件的一实施例，位于刀片元件的内端部上的第二刀片杆中的至少一些第二刀片杆的宽度沿朝向刀片元件的外边缘的方向增大。

根据刀片元件的一实施例，基本上所有位于刀片元件的内端部上的第二刀片杆的宽度沿朝向刀片元件的外边缘的方向增大。

根据刀片元件的一实施例，第二刀片杆在其朝向刀片元件的外边缘的纵向方向上的宽度增加量为10％-50％，优选地为30％-40％。

根据刀片元件的一实施例，第二刀片杆的宽度被设置成以如下方式朝向刀片元件的外边缘增大：位于更为靠近刀片元件的外边缘处的第二刀片杆的宽度大于位于更为远离刀片元件的外边缘处的第二刀片杆的宽度。

根据刀片元件的一实施例，第二刀片杆的宽度被设置成以如下方式逐步(阶梯式地)增大：相邻的第二刀片杆的组之内的第二刀片杆的宽度是相等的，但在位于更靠近刀片元件的外边缘处的那种组之内的第二刀片杆的宽度最大。

根据刀片元件的一实施例，第二刀片杆的宽度被设置成以如下方式朝向刀片元件的外边缘连续地增大：沿第一刀片杆朝向刀片元件的外边缘的方向，下一个第二刀片杆的宽度大于前一个第二刀片杆的宽度。

根据刀片元件的一实施例，介于位于刀片元件的外端部上的第二刀片杆与位于刀片元件的内端部上的第二刀片杆之间的那些第二刀片杆的宽度增加量为10％-100％，优选地为10％到50％，更优选地为30％到40％。

根据刀片元件的一实施例，该刀片元件是用于盘式精磨机的平面状刀片元件，且第二刀片杆的宽度的增加量为0.5mm到0.7mm。

根据刀片元件的一实施例，位于靠近刀片元件的内边缘处的第二刀片杆的宽度为1mm-2mm，而位于靠近刀片元件的外边缘处的第二刀片杆的宽度为1.5mm-2.7mm。

根据刀片元件的一实施例，该刀片元件是用于锥形精磨机的锥形(圆锥形)刀片元件，且第二刀片杆的宽度增加量为0.1mm到0.3mm。

根据刀片元件的一实施例，位于靠近刀片元件的内边缘处的第二刀片杆的宽度被设置为在1.3mm和1.4mm之间变化，而位于靠近刀片元件的外边缘处的第二刀片杆的宽度被设置为在1.5mm和1.7mm之间变化。

附图说明

以下将参照附图，借助优选实施例来更详细地描述本发明，在附图中：

图1是盘式精磨机的示意性剖面侧视图；

图2是锥形精磨机的示意性剖面侧视图；

图3是平面状刀片元件的示意图；以及

图4是图3的平面状刀片元件的一部分的示意图。

为清晰起见，附图以简化方式示出了本发明的一些实施例。在附图中相似的附图标记标示相似的元件。

具体实施方式

图1示意性地示出盘式精磨机10的剖面侧视图。图1的盘式精磨机10包括盘状的第一精磨元件1和盘状的第二精磨元件2。第一精磨元件1包括第一精磨表面1’，而第二精磨元件2包括第二精磨表面2’。第一精磨元件1和第二精磨元件2被设置为彼此同轴，使得第一精磨表面1’和第二精磨表面2’将大致彼此相对。在图1的盘式精磨机10中，第一精磨元件1被设置为能通过轴3来旋转，例如沿图1中示意性示出的箭头r的方向旋转，第一精磨元件1从而构成盘式精磨机10的转子1。为清晰起见，图1没有示出用于旋转第一精磨元件1的电机，该电机可通过对于本领域技术人员而言显而易见的方式来实施。此外，在图1的盘式精磨机10中，第二精磨元件2被固定地支撑在盘式精磨机10的框架结构4上，第二精磨元件2从而构成精磨机10的定子2。这样，当精磨机10工作时，随着第一精磨元件1旋转，第一精磨表面1’和第二精磨表面2’被布置为相对于彼此移动。图1还示出加载装置5，该加载装置被联接而通过轴3作用于第一精磨元件1，使得第一精磨元件1可被朝向第二精磨元件2转移或者从第二精磨元件2移离(如箭头s示意性地示出的那样)，以便调整第一精磨元件1与第二精磨元件2之间的间隙6，即刀片间隙6。

在图1的盘式精磨机10中，要进行纤维分离(defibrated)或精磨的纤维质、含木质纤维素的材料可通过位于第二精磨元件2中央的开口7被供给到位于精磨表面1’、2’之间的刀片间隙6中，且在该刀片间隙处被纤维分离并被精磨，同时材料中含有的水分蒸发。要进行纤维分离的材料还可通过在第一精磨表面1’和/或第二精磨表面2’中的多个开口而被供给到刀片间隙6中，为清晰起见，图1中没有示出这些开口。纤维分离后的材料从刀片间隙6的外边缘离开刀片间隙6到达精磨机10的精磨室8，进而通过排出通道9离开精磨室8。在一些盘式精磨机中，要进行纤维分离的材料可通过设置在第一精磨表面1’或第二精磨表面2’中的多个开口供给到刀片间隙6中，而已经过纤维分离的材料可通过设置在相对的精磨表面中的多个开口而被排出刀片间隙6，为清晰起见，这些开口未在图1中示出。

图2示意性地示出了锥形精磨机11的剖面侧视图。图2的锥形精磨机11包括与图2的盘式精磨机10对应的部件，主要区别仅在于锥形精磨机11中锥形的精磨元件的形状。要进行纤维分离或精磨的纤维质、含木质纤维素的材料可通过位于第二精磨元件2中央的开口7被供给到精磨表面1’和2’之间的刀片间隙6，在该刀片间隙处被纤维分离和精磨，同时材料中含有的水分蒸发。纤维分离后的材料从刀片间隙6的外边缘离开刀片间隙6到达精磨机11的精磨室8，进而通过排出通道9离开精磨室8。在一些锥形精磨机中，要进行纤维分离的材料可通过设置在第一精磨表面1’或第二精磨表面2’中的多个开口被供给到刀片间隙6中，而已经过纤维分离的材料可通过设置在相对的精磨表面中的多个开口被排出刀片间隙6，为清晰起见，这些开口未在图2中示出。

图3示出了沿刀片元件12的精磨表面12’的方向上观看到的平面状或盘状刀片元件12的示意图。图3的刀片元件12是旨在提供盘式精磨机10的第一精磨元件1或第二精磨元件2的一部分的刀片部段，由此刀片元件12的精磨表面12’提供了第一精磨元件1的精磨表面1’的一部分或者第二精磨元件2的精磨表面2’的一部分，且可通过将所示的多个刀片部段布置为彼此相邻来提供精磨元件1、2的完整精磨表面1’、2’。图4是图3的平面状刀片元件的一部分的放大示意图。

图3的刀片元件12包括第一边缘13或内边缘13或内周部13，其在盘式精磨机10中朝向精磨机10的中心。在锥形精磨机11中，锥形刀片元件的内边缘朝向锥形精磨机11的直径较小的端部。刀片元件12的内边缘13提供刀片元件12的供给边缘，待精磨的材料通过该供给边缘被供给到刀片间隙6中，除非其经由穿过刀片元件12设置的开口被供给到刀片间隙6中。刀片元件12还包括第二边缘14或外边缘14或外周部14，其在盘式精磨机10中朝向精磨机10的外缘。在锥形精磨机11中，锥形刀片元件的外边缘朝向锥形精磨机11的直径较大的端部。刀片元件12的外边缘14提供刀片元件12的排出边缘，已被精磨的材料通过该排出边缘被排出刀片间隙6，除非其经由穿过刀片元件12设置的开口被供给到刀片间隙6中。此外，刀片元件12具有第一侧边缘15和第二侧边缘16。刀片元件12借助诸如螺栓之类的紧固装置而被紧固到相应的精磨元件，该紧固装置通过紧固孔17插入。

刀片元件12包括朝向刀片元件12的外边缘14延伸的多个第一刀片杆18，或者换言之，这些第一刀片杆18在从内边缘13朝向外边缘14的方向上延伸或伸展或行进。第一刀片杆18在该第一刀片杆18的每个特定点处的方向被限定为第一刀片杆18的中心线的方向，或更确切而言为第一刀片杆18在该第一刀片杆18的该特定点处的中心线的切线方向。刀片元件12还包括位于这些第一刀片杆18之间的第一刀片槽19，第一刀片槽19用于将待精磨的材料以及已精磨的材料朝向刀片元件12的外边缘14输送。在图3的刀片元件12的实施例中，第一刀片槽19并不被设置成到达刀片元件12的外边缘14，由此可以说这些第一刀片杆18在刀片元件12的外边缘14处联合在一起。

在第一刀片杆18的顶表面处，刀片元件12还包括多个第二刀片杆20(即微杆)以及位于其间的多个第二刀片槽21(即微槽)。第二刀片杆20和第二刀片槽21被设置在第一刀片杆18的顶表面处，使其沿至少部分地横向于第一刀片杆18的方向的方向布置、延伸、行进或伸展，或者换言之，第二刀片杆20和第二刀片槽21被设置成沿偏离第一刀片杆18的方向的方向布置、延伸、行进或运行。因此，第二刀片杆20和第二刀片槽21被设置在第一刀片杆18的顶表面，使得第二刀片杆20与第二刀片槽21在第一刀片杆18的延伸方向上交替。第一刀片杆18、第一刀片槽19、第二刀片杆20及第二刀片槽21共同提供刀片元件12的精磨表面12’。

刀片元件12或刀片元件12的精磨表面12’在从内边缘13朝向外边缘14的方向上包括两个接连的刀片元件部分或区域，即位于刀片元件12的内边缘13侧上的内端部12a或内端区域12a以及位于刀片元件12的外边缘14侧上的外端部12b或外端区域12b，两者被由虚线绘制并以附图标记dl标示的假想分隔线分开。因此，刀片元件12的外端部12b意指刀片元件12的径向最外部分或区域。其覆盖了从连续的或不间断的第二刀片杆20的起始处直至刀片元件12的外边缘14的径向距离，使得外端部12b包括所有延伸到刀片元件12的外边缘14的那些第二刀片杆20的整个长度。内端部12a或外端部12b的外侧区域覆盖刀片元件12的微槽区域的其余部分，因此，位于该其余部分的第二刀片杆20无一延伸到外边缘14。换言之，分隔线dl因此将刀片元件12或刀片元件12的精磨表面12’以如下方式分成两部分：外端区域12b包括所有的连续延伸到或达到刀片元件12的外边缘14的第二刀片杆20，而内端区域12b则不包括延伸到或达到刀片元件12的外边缘14的第二刀片杆20。

在图3和图4中公开的实施例中，基本上所有的位于刀片元件12的外端部12b上并延伸到或达到刀片元件12的外边缘14的第二刀片杆20的宽度在朝向刀片元件12的外边缘14的方向上增大，即在其纵向方向上朝向刀片元件12的外边缘14增大。“基本上所有”意指能够实现如稍后更详细地披露的方案的减少磨损、延长使用寿命等方面的优点的这种第二刀片杆20的数量。在实践中，这意味着在外边缘区域12b上并且一直延伸到外边缘14的第二刀片杆20的大多数(如果不是所有)，即至少50％、优选为75％-100％，更优选为90％或更多的第二刀片杆20具有朝向外边缘14增大的宽度。在第二刀片杆20的宽度下方可通过附图标记w概括地标示。在刀片元件12的外端部12b中，并未延伸到或达到刀片元件12的外边缘14的那些第二刀片杆20的宽度w可保持恒定，或者可沿着朝向刀片元件12的外边缘14的方向增大。位于刀片元件12的内端部12a上第二刀片杆20的宽度也可保持基本上恒定，或者可在其纵向方向上朝着刀片元件12的外边缘14增大。

在图4中进一步示出上文披露的特征，根据该特征，位于刀片元件12的外端部12b上并延伸到或达到刀片元件12的外边缘14的第二刀片杆20的宽度w在朝向刀片元件12的外边缘14的方向上增大，图4是图3的元件12的一部分的放大示意图。图4示出了具有第一端20’和第二端20”的第二刀片杆20，其中第二刀片杆20的第一端20’指向刀片元件12的内边缘13，而第二刀片杆20的第二端20”指向刀片元件12的外边缘14。从图4能够看出，第二刀片杆20的宽度被设置成在第二刀片杆20的纵向方向上朝着刀片元件12的外边缘14增大，从而在第二刀片杆20的第二端20”处第二刀片杆20的宽度w20”大于在第二刀片杆20的第一端20’处第二刀片杆20的宽度w20’。

第二刀片杆20的宽度在其纵向方向上朝向刀片元件12的外边缘14的增加量可例如为10％到50％，优选地为30％到40％。

备选地，或者除了位于刀片元件12的外端部12b上的那些第二刀片杆20中的至少一些第二刀片杆的宽度在朝向刀片元件12的外边缘14的方向上增大这一特征之外，刀片元件12可包括这样一特征：根据该特征，位于刀片元件12的外端部12b上的那些第二刀片杆20中的至少一些第二刀片杆的宽度大于位于刀片元件12的内端部12a上的第二刀片杆20的宽度。下面将特别地参照图3更详细地说明刀片元件12的这一特征。

在所公开的刀片元件12中，位于刀片元件12的外端部12b的第二刀片杆20的宽度wb大于位于刀片元件12的内端部12a的第二刀片杆20的宽度wa。第二刀片杆20的宽度wa、wb被确定为第二刀片杆20在横向于(垂直于)该第二刀片杆在第一刀片杆18的顶表面处延伸或行进方向的方向上的尺寸。如果第二刀片杆20在其长度方向上具有恒定的宽度，则第二刀片杆20的宽度wa、wb相当于该恒定宽度的值。或者，如果第二刀片杆20的宽度朝向刀片元件12的外边缘14增大，则第二刀片杆20的宽度wa、wb对应于第二刀片杆20的宽度的平均值，即在第二刀片杆20的第二端20”处的第二刀片杆20的宽度w20”与在第二刀片杆20的第一端20’处的第二刀片杆20的宽度w20’的平均值。这样，第二刀片杆20的宽度被设置成在从刀片元件12的内边缘13朝向刀片元件12的外边缘14的方向上增大，使得位于刀片元件12的外端部12b上的第二刀片杆20的宽度大于位于刀片元件12.18的内端部12a上的第二刀片杆20的宽度。

当位于刀片元件12的外端部12b上的第二刀片杆20中的至少一些第二刀片杆的宽度朝向刀片元件12的外边缘14增大时，以及/或者当位于刀片元件12的外端部12b上的至少一些第二刀片杆20的宽度的尺寸被设定为大于位于刀片元件12的内端部12a上的第二刀片杆20的宽度时，靠近刀片元件12的外边缘14的第二刀片杆20提供了更高的耐磨性，或者换言之，补偿了在精磨机的工作期间出现在靠近刀片元件12的外边缘14处的磨损率增大。这就进而使得刀片间隙6的轮廓的形状可基本上保持不变，由此在相对的精磨元件中的刀片杆之间的接触状况与现有技术的刀片元件相比更不易受影响，在现有技术中靠近刀片元件的外边缘的第二刀片杆的宽度等于或小于靠近刀片元件的内边缘的那些第二刀片杆的宽度。因此，本文提出的方案提供了与先前的刀片元件相比更长的使用寿命。现在，通过磨损的刀片元件还可避免精磨机的振动水平的增大。此外，由于借助所公开的方案，还可以省去刀片元件的锥形磨削(tapergrinding，圆锥面刃磨)，目前使用这种锥形磨削来提供刀片间隙的轮廓，从而对于盘式精磨机而言，与精磨元件的中心附近的刀片间隙相比，在靠近精磨元件的外缘处刀片间隙减小，而对于锥形精磨机而言，较大直径端附近的刀片间隙要小于较小直径端附近的刀片间隙。因此，在本说明书中公开的方案中，则通过考虑靠近盘式精磨机中的精磨元件的外周及靠近锥形精磨机中直径较大的端部的那些刀片杆的磨损增大，从而不再有必要进行上述的锥形磨削。

为了补偿刀片元件12的精磨表面12’的开口面积和液压容量的要求，第二刀片槽21的宽度在靠近刀片元件12的内边缘13之处可大于靠近刀片元件12的外边缘14之处(的宽度)。

根据一实施例，第二刀片杆20的宽度可被设置成以如下方式在从刀片元件12的内边缘13朝向刀片元件12的外边缘14的方向上逐步(阶梯式地)增大：在一组相邻的第二刀片杆20之中这些第二刀片杆20具有相等的宽度，但是位于更靠近刀片元件12的外边缘15处的一组相邻的第二刀片杆20中的第二刀片杆20的宽度大于位于更远离刀片元件12的外边缘14处的另一组或其它组的相邻的第二刀片杆20(的宽度)。在图3中进一步阐明了该实施例，其中附图标记23指的是一组相邻的第二刀片杆20，在该组23中的所有第二刀片杆20具有宽度wb，而附图标记22指的是另一组相邻的第二刀片杆20，该组22更为远离刀片元件12的外边缘14，且在该组22中的所有的第二刀片杆20具有宽度wa，宽度wa小于宽度wb。在图3中，属于相邻的第二刀片杆20的组22、23的这些第二刀片杆20被以虚线示例性地示出。

根据一个实施例，相邻的第二刀片杆20的宽度可被设置成朝向刀片元件12的外边缘14连续地增大，使得在第一刀片杆18朝向刀片元件12的外边缘14的方向上，或者换言之在从刀片元件12的内边缘13朝向刀片元件12的外边缘14的方向上，下一个第二刀片杆20的宽度大于前一个的第二刀片杆20的宽度。

根据一个实施例，沿着第一刀片杆18的延伸部或扩展(reach)(即处于刀片元件12的内端部12a与刀片元件12的外端部12b之间)的第二刀片杆20的宽度增加量为10％-100％，优选地为10％-50％，更优选地为30％-40％。

根据一实施例，该刀片元件是用于盘式精磨机10的平面状刀片元件12，且第二刀片杆20的宽度增加量可以为0.5mm到0.7mm的水平。根据一类似的实施例，位于靠近刀片元件12的内边缘13处的第二刀片杆的宽度可以在约1mm-2mm的范围内，例如为1.5mm，且该宽度直到刀片元件12的外端部12b的开始处都可保持恒定，在上述开始处，第二刀片杆的宽度逐渐增大，直到刀片元件12的外边缘14处，该宽度可介于约1.5mm-2.7mm的范围内，例如2.2mm，同时第二刀片槽21的宽度基本保持恒定。在另一示例中，第二刀片杆20的宽度从靠近刀片元件12的内边缘13的约1.5mm逐步增大到刀片元件12的外端部12b之前的约1.9mm，且在外端部12b的区域中进一步增大到2mm-3mm，优选地从约2.2mm到2.5mm。刀片元件12的外端部12b的宽度增加量为从10％到100％，优选从20％到50％。

根据一示例，刀片元件是用于锥形精磨机11的锥形刀片元件，且第二刀片杆20的宽度增加量为0.1mm到0.3mm的水平。位于靠近刀片元件的内边缘处的第二刀片杆20的宽度可被设置成例如在1.3mm到1.4mm之间变化，而位于靠近刀片元件的外边缘处的第二刀片杆20的宽度可被设置成例如在1.5mm和1.7mm之间变化。这样，根据一类似的实施例，位于靠近刀片元件的内边缘处的第二刀片杆的宽度例如可以为1.3mm，而位于靠近刀片元件的外边缘处的第二刀片杆的宽度例如可以为1.5mm。根据另一类似的实施例，位于靠近刀片元件的内边缘处的第二刀片杆的宽度例如可以为1.4mm，而位于靠近刀片元件的外边缘处的第二刀片杆的宽度例如可以为1.5mm或1.7mm。

基本上，如上文所述的相同的刀片杆和刀片槽的图案既适用于锥形刀片元件，又适用于盘状刀片元件。这样，随着仅外端部12b的区域中的各个第二刀片杆的宽度逐渐增大，以及已在内端部12b的区域中开始的(宽度)逐步增大，可产生宽度增大。由于其形状之故，在锥形刀片元件中第二刀片杆20朝向外边缘14的宽度增大通常意味着第二刀片槽21的宽度朝向刀片元件12的外边缘14减小。

图3中所示的刀片元件12的实施例是实心的或均匀的，但其也可包括延伸穿过刀片元件12的开口，由此可通过刀片元件中的这些开口提供待精磨的材料向精磨机的刀片间隙中的供给，或者还可通过刀片元件中的这些开口提供已被精磨的材料远离精磨机的刀片间隙的排放。

本文公开的刀片元件12可用于所有精磨应用中，在这些应用中，包括位于第一刀片杆18的顶表面处的第二刀片杆20以及第二刀片槽21的刀片元件结构都是适用的。可使用如本文所公开的刀片元件的非常有益的一个应用是软木精磨，因为其使得处于高精磨机负载下的纤维切割减少。另一个适合的应用领域是机械纸浆的低稠度精磨，其中有利的效果还包括减少在高精磨机负载下的纤维切割，使得由其制造的精磨材料、纸和纸板具有更高的强度。第三个适合的应用领域是硬木精磨，其中由于靠近刀片元件的外边缘的、宽度增大的第二刀片杆的较高的耐磨性，提供了比先前明显更长的刀片元件的寿命。

在上述的这些实施例中，此方案在用于提供精磨元件的完整精磨表面的一部分的刀片部段中被使用。所描述的方案也可在单独提供精磨元件的整个精磨表面的刀片元件中被使用。尽管在上述实施例中，刀片元件的特征主要与用于盘式精磨机中的盘状刀片元件关联地被描述，或者与用于锥形精磨机中的锥形刀片元件关联地被描述，但同样的精磨表面构造可被用于滚筒精磨机。为每个精磨任务特别地设计最终的精磨表面构造或图案，因此刀片杆和刀片槽的总体布局可与上文所公开的那些不同。

对本领域技术人员而言显而易见的是，随着技术的进步，本发明的构思能以多种方式来实施。本发明及其实施例并不局限于上述的示例，而是可在权利要求书的范围内变化。