专利名称：用于生产机械纤维的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过使用了至少一个磨浆机的磨浆工艺来生产热机械纤维。
本发明还涉及用于实施该方法的设备。
在磨浆工艺中，将木材以木片的形式与水一起输送到磨浆机的定子和转子之间的狭窄间隙内。该间隙的截面从磨浆机的中心朝向外周边收窄。转子和定子的表面具有杆件，这些杆件带有用于将木材粉碎成纤维的刀口。在木片通过磨浆机的期间，木片产生纤维分离和细纤维化。磨浆可在一个磨浆机中进行，或者在后续磨浆机中继续进行。
木片被供应到磨浆机的中心，首先撞击到粉碎杆的刀口上，并被粉碎成碎片。这些碎片的磨浆始于当碎片相互撞击以及与磨浆机的转子和定子的刀口撞击时。离心力驱使这种粗糙的木材和纤维混合物沿径向方向向外进入到定子和转子磨片之间的磨盘间隙中，该间隙会变得更小。转子、定子以及纤维之间的相互作用使纤维材料产生纤维分离和细纤维化，形成最终的游离度等级。纤维和转子杆件刀口之间的碰撞、纤维之间的碰撞、纤维和弧形表面之间的摩擦以及在纤维相中的内部摩擦消耗了大量的能量。这些能量转化成热能，其提高了水和纤维的温度，从而使水汽化成蒸汽。这些蒸汽对磨盘间隙内的纤维流动具有强烈的影响。取决于磨浆机之前和之后的压力状况，一些蒸汽作为回流蒸汽而朝向木片进料口流动，而另一些蒸汽与纤维流一起向前流动。由于较窄的磨盘间隙限制了蒸汽流，因此磨盘间隙内的压力和温度会比磨浆机机壳或进料口中的压力和温度高得多。磨浆工艺中的热能改变了木材和纤维的流变性质，并且对纤维的最终质量有重要的影响。
在磨浆工艺中常常采用两个串联的磨浆机。在这种工艺中，一旦精制的粗纤维与蒸汽一起从第一磨浆机中出来，就利用蒸汽和木片的排出速度来向第二磨浆机输送纤维。由于在第一磨浆机中有大量的蒸汽产生，因此必须要在向第二磨浆机输送木片之前将过量的蒸汽从流体中除去。因此，第一磨浆机的流出物被引入到旋风分离器中，在那里将过量的蒸汽分离出来。可将分离出的蒸汽输送到第一磨浆级中。来自旋风分离器的经纤维分离的纤维输送到第二磨浆机中，在那里将其进一步磨浆到最终的游离度。经过第二磨浆机之后，将纤维和蒸汽的混合物输送到第二旋风分离器中，以便分离蒸汽和纤维。
对于所生产的每吨纤维来说，此类工艺需要大量的能量。磨浆机中蒸汽的产生是能量需求量增加的一个因素。在磨浆机内的定子和转子之间，或者在尤其是从第一磨浆机的转子到第二磨浆机的转子之间需要蒸汽来输送精制纤维。在目前的工艺中，需要大量的蒸汽来输送纤维。在将纤维流输送到第二磨浆机中之前，必须要将这种额外的蒸汽从纤维流中除去。还需要蒸汽或水来冷却由于磨浆机磨片之间的摩擦而被加热的纤维。如果纤维的浓度不合适，那么物质在磨浆机中的停留时间会变得更长，物质会过热并变暗。更长的滞留时间还会改变纤维的磨浆结果和质量。
在传统工艺中，蒸汽在磨浆级之间从纤维中分离出来。通常将这些蒸汽用在造纸机中，因此，在第一级磨浆机机壳以及第二级磨浆机进料口处需要很高的压力。
本发明的目的是提供一种用于生产热机械纤维的方法以及设备，其与先前类似类型的生产相比每吨所需的能量更少。
本发明基于下述概念，将至少两个磨浆机组合在一起，以便先将木片、水和蒸汽的混合物输送到第一磨浆机中，在那里将木片粉碎，然后将来自第一磨浆机的物质流输送到第二磨浆机中，以将纤维粉碎到最终的游离度等级。至少在第一磨浆机中通过磨浆机转子的旋转能量来将蒸汽和纤维的物质流向前输送，以便基本上不发生蒸汽回流。将离开第一磨浆机的物质流全部输送到第二磨浆机中，而且在第二磨浆机之前没有蒸汽从物质流中分离出来。
更具体地说，根据本发明的磨浆方法的特征如权利要求1中的特征部分所述。
实施该方法的设备的特征如权利要求9中的特征部分所述。
本发明可提供明显的优点。
本发明最大的优点是降低了用于生产纤维所需的能量总量。另外，通过采用根据本发明的工艺条件，可以改变或者能够改变所生产纤维的性质，例如颜色和纤维长度。这样是否会带来纤维质量的改善取决于制造最终纸制品所希望有的性能。由于不同种类的产品需要纤维的不同性能，因此根据本发明制出的纤维可能更适合于一些产品而非另一些产品，因此质量的提高视纸的等级而定。然而，本发明提供了用于控制纤维的滞留时间以及其它工艺参数的增大的可能性，从而可以根据特定的要求来更加精确地制造纤维，从而提高质量。
纤维在磨浆机中的平均滞留时间比在已知系统中的要短，而且还降低了峰值温度。温度水平的变动也更小。因此，使纤维变暗的危险更小，并且有可能生产出更亮的纤维。可自由地选择来自上一级机壳到下一级的压力，以便增强纤维的性能。更低的操作压力可降低机器的应力，从而可将设备的轴承、框架以及其它部分设计为用于较低的负荷。不需要提供水或蒸汽来用于调节磨浆机内的温度，而且在磨浆机中不会产生蒸汽。
通过下文的具体描述并结合附图
，可以清楚本发明的目的和特点。然而，应当理解的是，附图只是用于说明的目的，而不作为对本发明范围的限制，本发明的范围应当参考所附的权利要求。
附图显示了纤维生产线的主要部分。生产线中的第一设备是贮料仓1，预加工过的木片便输送到其中。在贮料仓1的底部设有螺旋进料器2，其用于将木片从贮料仓1中移出并将其输送到生产线中。生产线中的下一个设备是第一磨浆机3，木片通过第二螺旋进料器4而输送到其中。由电动机5带动磨浆机的转子旋转，从而驱动磨浆机3。转子相对于静止的定子来工作，已精制的木片在定子和转子的间隙内运动。转子的旋转作用力将木片和蒸汽的混合物推进到间隙中，在输送木片时未在间隙上使用超压。因此，不需要有额外的蒸汽，并且混合物的浓度可保持为最佳。
通过转子的作用力来将蒸汽和已精制过一次的纤维的混合物从第一磨浆机3输送到第二磨浆机7的进料管线6中。由电动机8来驱动第二磨浆机。离开第一磨浆机3的所有物质体积均进入到第二磨浆机7中，在那里将纤维磨浆成所需的最终游离度。与在第一磨浆机中类似，磨浆机转子的旋转作用力驱使纤维/蒸汽混合物朝向磨浆机的周边运动，在那里混合物经由出口管线9而离开。离开第一磨浆机3的所有物质体积均输送到第二磨浆机中。由于只靠磨浆机的旋转作用力来输送纤维物质，并且在磨浆机中不需要额外的蒸汽来在磨浆机中产生差压以输送纤维，因此可以实现这种情况。这样，在磨浆机之间就不需要进行蒸汽的分离，而且离开第一磨浆机的纤维/蒸汽混合物的浓度适合于输送到第二磨浆机中。最后，离开第二磨浆机的物质流输送到旋风分离器10中，在那里使蒸汽和纤维分开，并由螺旋进料器11来进一步输送纤维。从纤维中分离出的蒸汽经回流管线12回到第一磨浆机3中，或者通过线路13引导至一些其它的应用中。
本发明的一个重要特征是，纤维/蒸汽混合物的从第一磨浆机的出口到第二磨浆机的进料口以及最后到第二磨浆机的定子和转子的间隙处的路径的截面在其整个路径长度上没有扩大。如果需要提高混合物的速度，可将该路径的截面制成是减少的。第二磨浆机7的进料管线6上的压力是恒定的，并可通过减小进料通道的截面来提供所有可能需要的加速。物质流的速度不应在磨浆机的进料管线内降低。这涉及到纤维的平均滞留时间或物质流的平均速度，这是因为对于流动的较小部分来说，速度或滞留时间在工艺的不同部分中会有很大的变化。在磨浆机之间不需要任何送料器。
另一个特征是，在磨浆机中基本上没有蒸汽产生。形成纤维运送介质所需的所有蒸汽被输送到第一磨浆机中，并且可向磨浆机中加入非常少量的水，以便使所形成蒸汽的主要部分是来自木片湿气的蒸发。为此，只有少量的磨浆机能量转化成可形成蒸汽的热量。由于在第一磨浆机中基本上没有形成额外的蒸汽，所以在磨浆机之间不需要用于蒸汽分离的旋风分离器。由于在磨浆级之间没有旋风分离器的存在，因此纤维的滞留时间是使用了旋风分离器的工艺中的滞留时间的50％。显然，如果在该工艺中没有加入水来控制磨浆机的能量平衡，例如对工艺进行冷却，那么必须以一些其它方式来控制工艺的能量平衡。根据本发明，这是通过使用可在工艺中输送物质流的磨浆转子的抽吸作用来实现的。由于可用磨浆机的旋转能量来加工纤维以及输送蒸汽/纤维混合物，因此在工艺中不需要通过供应大量的水来冷却磨浆机。由于对于输送纤维来说只需要磨浆机上的较小差压，因此对于任何其它的目的来说不需要产生蒸汽。可自由地选择从上一级机壳到下一级的压力，以便增强纤维性能。在磨浆机中没有或只有很少蒸汽回流是工艺正确操作的指示。
上面的例子描述了采用两个磨浆级的方法。显然，如果需要的话，磨浆级的数量可以更多。因此，可在该工艺中的任何位置设置根据本发明的两个连续的磨浆级。还可以通过一个双级磨浆机来实现本发明，其中磨浆级设置成根据本发明来进行工作。有三种主要类型的高浓度磨浆机单磨盘型、双磨盘型以及锥形磨盘型。在MetsoPaper公司的典型磨浆机中，锥形磨浆区跟随在平板磨浆区之后。
因此，尽管已经针对其优选实施例来显示、说明并指出了本发明的实质上新颖的特征，然而可以理解，在不脱离本发明精神的前提下，本领域的技术人员可以在形式和细节上对本发明进行各种删节、置换和变更。例如，明显清楚的是，这些元件和/或方法步骤的大致上可实现相同结果的所有组合都属于本发明的范围内。还可以完全地预期和构思出从一个所述实施例到另一个实施例的元件置换。还应当理解，附图未按比例绘制，它们本质上只是概念性的。因此，本发明仅由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种用于使用由独立磨浆机或单个磨浆机中的组合磨浆区域所形成的至少两个磨浆级来从木片中生产纤维的方法，至少包括步骤-至少将木片和水输送到第一磨浆(3)级中，-采用所述第一磨浆(3)级来使木片纤维分离成纤维，-从所述第一磨浆(3)级中除去蒸汽和纤维的流，-将已精制纤维和蒸汽的流输送到第二磨浆(7)级中，和-从所述第二磨浆机(7)中除去纤维和蒸汽的流，其特征在于-至少在所述第一磨浆(3)级中通过磨浆机转子的旋转能量来将已精制纤维和蒸汽的混合物流向前输送，以便基本上不产生蒸汽回流，-将离开所述第一磨浆机的纤维和蒸汽混合物全部输送到所述第二磨浆机中，不从所述流体中分离出蒸汽，和-通过具有一定截面的流动路径来输送混合物，所述截面在至少所述第一磨浆(3)级的出口和所述第二磨浆级的进料口之间是恒定的或减小的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输送到第一磨浆机中并形成于其中的蒸汽形成了被精制物质的运送介质。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，纤维在所述工艺中的滞留时间小于在磨浆级之间使用了旋风分离器的相当工艺的50％。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二磨浆机(7)之后将蒸汽从纤维中分离出来，并且将至少一部分蒸汽送回到所述第一磨浆机(3)中。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，可自由地选择从上一级机壳到下一级的压力以增强纤维性能。
6.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二磨浆机(7)之后将蒸汽从纤维中分离出来，并且将该蒸汽送回到所述第一磨浆机(3)中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，保持所述物质流的介质速度在至少所述第一磨浆机(3)的出口和所述第二磨浆机的进料口之间是恒定的，或者优选是加速的。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述工艺中只对蒸汽进行一次分离。
9.一种用来从木片中生产纤维物质的设备，包括-由独立的磨浆机或单个磨浆机中的磨浆级所形成的至少两个磨浆级，-用于将木片输送到第一磨浆(3)级中的机构(4)，和-用于将离开所述第一磨浆(3)级的物质输送到第二磨浆级(7)中的机构，其特征在于，在至少所述第一磨浆(3)级的出口和所述第二磨浆级的进料口之间的流动路径的截面是恒定的，或者优选是减小的。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于从离开第二磨浆机的物质流中分离出蒸汽的旋风分离器(10)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于将从物质流分离出的至少一些蒸汽输送到所述第一磨浆机(3)中的回流管线(12)。
12.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述磨浆级由两个独立的磨浆机形成。
13.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述磨浆级由一个双级磨浆机形成。
全文摘要
本发明的目的是提供一种用于生产热机械纤维的方法及设备，其与以前类似类型的生产相比每吨所需的能量更少。本发明基于下述概念，将至少两个磨浆机组合在一起，以便先将木片、水和蒸汽的混合物输送到第一磨浆机中，在那里将木片粉碎，然后将来自第一磨浆机的物质流输送到第二磨浆机中，以将纤维粉碎到最终的游离度等级。至少在第一磨浆机中通过磨浆机转子的旋转能量来将蒸汽和纤维的物质流向前输送，以便基本上不发生蒸汽回流。将离开第一磨浆机的物质流全部输送到第二磨浆机中，而且在第二磨浆机之前没有蒸汽从物质流中分离出来。
文档编号D21B1/00GK1711392SQ200380103423
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者K·维克曼 申请人:M-真实公司