用于精磨纤维材料的精磨机及方法

专利名称：用于精磨纤维材料的精磨机及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于精磨纤维材料的精磨机，该精磨机包括至少一个第一精磨表 面和至少一个第二精磨表面，第一精磨表面和第二精磨表面以第一精磨表面与第二精磨表 面之间形成精磨室的方式被设置为至少部分大体上相对，待纤维分离的材料被设置为供给 到该精磨室；第一精磨表面和第二精磨表面中的至少任一个被设置为相对于相对的精磨表 面移动，并且第一精磨表面和第二精磨表面包括刮刀杆和位于刮刀杆之间的刮刀槽。本发明还涉及一种用于精磨纤维材料的方法，该方法包括利用精磨机精磨纤维材 料，该精磨机包括至少一个第一精磨表面和至少一个第二精磨表面，第一精磨表面和第二 精磨表面以如下方式被设置为彼此至少部分大体相对使得第一精磨表面与第二精磨表面 之间形成精磨室，待纤维分离的材料被供给到该精磨室内；并且其中第一精磨表面和第二 精磨表面中的至少任一个被设置为相对于相对的精磨表面移动；而且其中第一精磨表面和 第二精磨表面包括刮刀杆和位于刮刀杆之间的刮刀槽。本发明还涉及一种旨在用于精磨纤维材料的精磨机的刮刀段，该刮刀段包括具有 刮刀杆和位于刮刀杆之间的刮刀槽的精磨表面。
背景技术：
用于处理纤维材料的精磨机通常包括两个、可能甚至更多的大体相对的精磨表 面，在这些精磨表面之间有精磨室，待精磨的纤维材料被供给到精磨室。这些精磨表面中的 至少一个被设置为相对于相对的精磨表面移动。精磨表面可由一个整体结构形成或者可由 彼此相邻地设置的多个精磨表面段形成，由此各个精磨表面段的精磨表面形成一个均勻的 精磨表面。精磨表面还可包括特定的刮刀杆(即杆)和位于刮刀杆之间的刮刀槽(即槽)， 由此，在相对的精磨表面的刮刀杆之间的纤维材料受到精磨，并且待精磨的纤维材料和已 被精磨的纤维材料能够在刮刀杆之间的刮刀槽中的精磨表面上移动。另一方面，精磨表面 可包括凸部和位于这些凸部之间的凹部。精磨表面的刮刀杆和刮刀槽或精磨表面的凸部和 凹部可由精磨表面的基体材料或不同的材料制成。凸部还可由通过先前公知的方式附接到 精磨表面的陶瓷磨料(ceramic grit)形成。精磨表面(即刮刀表面)还可由各个薄层形 成，这些薄层被设置成彼此相邻或彼此相距一定距离、并被固定以形成精磨表面。精磨表面 还可包括非常众多的小凸部和位于这些小凸部之间的凹部，在此情况下，精磨机依据研磨 原理工作。精磨室是形成于定子的精磨表面与转子的精磨表面之间并执行精磨的空间。在精 磨表面与正在被精磨的材料之间的摩擦力的作用下，通过精磨表面的相互挤压和运动执行 精磨；另一方面，在正在被精磨的材料内的摩擦力的作用下执行精磨。在转子的精磨表面与 定子的精磨表面之间，由转子的精磨表面以及位于转子之间的定子的精磨表面构成的表面 区域(surface area)是精磨区域(refining area)；在精磨室中的转子的精磨表面与定子 的精磨表面之间，在精磨区域内执行精磨。在精磨面区域附近，定子与转子的精磨表面之间 的最短距离是刮刀间隙。
为了提高精磨机的产量，重要的是能够将待精磨的纤维材料有效地引导到相对的 精磨表面之间进行精磨。同时必然重要的是，使已被充分精磨的材料能够以已被精磨的材 料不会堵塞精磨表面之间的精磨室并由此不会降低精磨机产量的方式从精磨表面之间排 出。具体地，在包括刮刀杆以及位于刮刀杆之间的刮刀槽的精磨表面上，通过在刮刀槽的底 部设置迫使正在被精磨的材料离开刮刀槽底部并移动到相对的精磨表面之间的特殊阻挡 件，可将纤维材料更有效地引导到相对的刮刀杆之间。然而，阻挡件的作用是局部的，且因 此而不能充分地有益于精磨表面的整个面积。阻挡件还使精磨表面的液压容量(hydraulic capacity)大幅减小。通过改变刮刀槽底部的高度和/或刮刀槽的容积，还能够尝试促使正在被精磨的 材料在相对的精磨表面之间移动，并由此使精磨更有效。另外，通过使刮刀杆倾斜，还能够 尝试影响正在被精磨的材料的流动，并由此促使正在被精磨的材料在相对的刮刀杆之间穿 过。然而，所有这些方案的问题在于这些方案无法大幅改进使正在被精磨的材料进 入精磨室内的引导技术，而同时不降低精磨机的产量。

发明内容
本发明的目的是提供一种新型的精磨机和方法，其中，正在被精磨的材料的流动 被更有效地引导到相对的精磨表面之间的精磨室和刮刀间隙内，由此还使精磨机的工作更 有效。本发明的精磨机的特征在于，第一精磨表面具有贯穿第一精磨表面设置的细长开 口，而正在被精磨的纤维材料被设置为经由上述开口供给到精磨机的精磨室内；和/或第 二精磨表面具有贯穿第二精磨表面设置的细长开口，已在精磨室中被精磨的纤维材料被设 置为从精磨室经由上述开口排出；以及，贯穿精磨表面设置的开口，横向于第一和/或第二 精磨表面上的精磨表面的刮刀杆和刮刀槽以一角度被设置。本发明的方法的特征在于，使待精磨的纤维材料经由贯穿第一精磨表面设置的细 长开口供给到精磨机的精磨表面之间的精磨室内；和/或使已被精磨的纤维材料从精磨室 经由贯穿第二精磨表面设置的细长开口排出，并且贯穿第一和/或第二精磨表面设置的细 长开口横向于精磨表面的刮刀杆和刮刀槽以一角度被设置。本发明的刮刀段的特征在于，刮刀段的精磨表面具有细长开口 ；所述细长开口是 贯穿精磨表面设置的，并横向于精磨表面的刮刀杆和刮刀槽以一角度被设置。用于精磨纤维材料的精磨机包括至少一个第一精磨表面和至少一个第二精磨表 面，第一精磨表面和第二精磨表面以如下方式被设置为彼此至少部分大体相对使得第一 精磨表面与第二精磨表面之间形成精磨室，待纤维分离的材料被供给到精磨室内；并且至 少第一精磨表面或第二精磨表面被设置为相对于相对的精磨表面移动。第一精磨表面和第 二精磨表面包括刮刀杆和位于刮刀杆之间的刮刀槽。此外，精磨机的第一精磨表面具有贯 穿第一精磨表面设置的细长开口，待精磨的纤维材料被设置为经由上述开口被供给到精磨 室内；和/或第二精磨表面具有贯穿第二精磨表面设置的细长开口，已在精磨室中被精磨 的纤维材料被设置为从精磨室经由上述开口排出。此外，贯穿精磨表面设置的细长开口横 向于第一和/或第二精磨表面上的精磨表面的刮刀杆和刮刀槽以一角度被设置。
因此，精磨室是形成于定子的精磨表面与转子的精磨表面之间并执行精磨的空 间。在转子的精磨表面和定子的精磨表面之间，由转子的精磨表面和定子的精磨表面构成 的表面区域为精磨区域；在精磨室中的转子的精磨表面与定子的精磨表面之间，在精磨区 域内执行精磨。在本说明书和权利要求书的上下文中，术语“刮刀杆”还表示前述的凸部，而且术 语“刮刀槽”还表示所述凸部之间的凹部。通过使待精磨的纤维材料经由第一精磨表面供给到精磨室内，和/或通过使已被 精磨的纤维材料从精磨室经由与第一精磨表面大体相对的第二精磨表面排出，能够比以前 更有效和均勻地将纤维材料供给到精磨室内，使得正在被精磨的纤维材料的分布更均勻， 而这又提高了精磨的效率，并由此还提高了精磨机的性能。同时，通过使贯穿精磨表面设置 的开口成为细长的，并将所述开口横向于精磨表面的刮刀杆和刮刀槽以一定角度被设置， 可根据先前公知的方案的精磨机进一步提高精磨机的效率。根据本发明的一个实施例，第一精磨机表面被设置为形成精磨机的运动的精磨表 面，第二精磨表面被设置为形成精磨机的固定的精磨表面。根据本发明的一个实施例，第一精磨机表面被设置为形成精磨机的固定的精磨表 面，第二精磨表面被设置为形成精磨机的运动的精磨表面。当运动的精磨表面被设置为内精磨表面时(可能出现在圆柱精磨机和圆锥精磨 机中)，通过材料流中的离心力来提供泵送效应，这种泵送效应改进了待精磨的纤维材料到 精磨室内的运送。可通过在形成开口之前将开口或结构加以定向，或通过与流体相关的设 计，来进一步增大或减小泵送效应，这是因为运动的精磨表面中的促使材料流动的开口的 壁在材料流中沿着壁的法线方向产生力。当运动的精磨表面被设置为外精磨表面时，能够 通过将开口加以定向，以相应的方式影响经由开口的流动。在圆盘精磨机的情况下，还可通 过将开口沿径向定向到至少一定程度，利用离心来力改进经由运动的精磨表面中的开口的 流动。固定的精磨表面不能借助离心力产生流动，但借助经由开口壁传递到材料流的力，通 过将开口加以定向，可略微地或大幅地减小穿过固定的精磨表面的流动。根据本发明的第三实施例，精磨室的精磨区域的表面积至少是运动的精磨表面的 表面积的70%，这进一步了提高精磨机的效率。根据本发明的第四实施例，贯穿精磨表面设置的所述开口的表面积与精磨表面的 总面积之比的范围优选为5%到70%，更优选为7%到55%，且最优选为10%到40%。根据本发明的第五实施例，细长开口被设置为相对于精磨表面的刮刀杆和刮刀槽 的角度为5到90度，优选为25到80度，且更优选为50到70度。


将参照附图更详细地描述本发明的一些实施例，在附图中图1示意性示出了圆锥精磨机的侧视剖面图；图2以轴测法示意性示出了圆锥形精磨表面；图3示意性示出了第二圆锥精磨机的侧视剖面图；图4示意性示出了第三圆锥精磨机的侧视剖面图；图5示意性示出了圆柱精磨机的侧视剖面图6示意性示出了圆盘精磨机的侧视剖面图；图7示意性示出了第二圆锥形精磨表面的侧视图；图8示意性示出了图7的精磨表面的局部剖视图；图9示意性示出了第三圆锥形精磨表面的侧视图；图10示意性示出了图9的精磨表面的局部剖视图；图11示意性示出了第四圆锥形精磨表面的侧视图；图12示意性示出了图11的精磨表面的局部剖视图；图13示意性示出了第五圆锥形精磨表面的侧视图；图14以轴测法示意性示出了图13的精磨表面；图15从侧向示意性示出了适于圆锥精磨机的精磨表面的刮刀段的侧视图；图16示意性示出了图15的刮刀段的精磨表面的局部剖视图；图17示意性示出了第六圆锥形精磨表面的侧视图；以及图18示意性示出了图17的精磨表面的局部剖视图。在附图中，为了清楚起见，简要示出了本发明的一些实施例。在附图中，相似的部 件用相同的附图标记表示。
具体实施例方式图1示意性示出了圆锥精磨机1的侧视剖面图，圆锥精磨机1用于精磨纤维材料， 例如用于制造纸张或纸板的纤维材料。图2依次示意性和以轴测法示出了在根据图1的精 磨机中的圆锥形精磨表面，该圆锥形精磨表面可用作诸如转子的精磨表面并且还可用作定 子的精磨表面。当在精磨表面中有刮刀杆以及位于刮刀杆之间的刮刀槽时，刮刀杆和刮刀 槽必然被设置在执行纤维材料的精磨处理的精磨表面(即刮刀表面)上。图1所示精磨机 1包括精磨机1的框架2、及静止的固定的精磨构件3 (即定子3)，精磨构件3被支撑于框架 2并设有定子3的精磨表面4。如图2更具体示出的，精磨表面4具有刮刀杆5以及位于刮 刀杆之间的刮刀槽6。精磨机1还具有精磨构件9 ；精磨构件9被设置为通过轴7和以示例 方式高度示意性地示出的马达8，而例如沿箭头A的方向旋转；而且由于精磨构件9旋转运 动，所以该精磨构件还可称作精磨机1的转子9。精磨机1的转子9包括本体10以及转子 9的精磨表面11，精磨表面11由刮刀杆5和刮刀槽6组成。在图1的实施例中，转子9的 本体10的大部分具有中空结构，因而在转子9的本体10内有大量的敞开空间。精磨机1 还可包括加载件，为了清楚起见，图1中未示出加载件，加载件可用于使附接到轴7的转子 如箭头B示意性所示地前后移动，以调节精磨室12的尺寸、及定子3的精磨表面4与转子 9的精磨表面11之间的刮刀间隙。待精磨的纤维材料以箭头C所示出的方式，经由供给开口 13或供给通道被供给到 精磨机1内。被供给到精磨机1内的纤维材料的大部分以箭头D所示出的方式，经由贯穿 转子9的精磨表面11而形成的开口 14，流到位于转子9的精磨表面11与定子3的精磨表 面4之间的精磨室12 ；在精磨室12中精磨纤维材料。依次地，已被精磨的纤维材料能够经 由定子3的精磨表面4中的开口 15，流入位于精磨机1的框架2与定子3之间的中间空间 16内；已被精磨的纤维材料如箭头E示意性所示，从中间空间16经由排放通道17或排放 开口排出精磨机1。由于精磨机1的转子9与框架2之间的空间未完全封闭，所以如图1所示，被供给到精磨机1内的部分纤维材料可从精磨室12的右端如箭头F所示转移到精磨室 12内。如图1所示，已被精磨的纤维材料还可从精磨室12的左端离开精磨室12，从精磨室 12的左端连通到位于精磨机1的框架2与定子3之间的中间空间16。在图1的实施例中，运动的精磨构件9(即转子9)的精磨表面11构成精磨机的 第一精磨表面，并且贯穿转子9的精磨表面11形成的开口 14构成贯穿第一精磨表面形成 的第一开口，待精磨的材料经由第一开口而被供给到位于精磨机的精磨表面之间的精磨室 中。而且，在图1的实施例中，固定的精磨构件3(即定子3)的精磨表面4构成精磨机的第 二精磨表面，并且贯穿定子3的精磨表面4形成的开口 15构成贯穿第二精磨表面形成的第 二开口，在精磨室12中被精磨的纤维材料从精磨室经由第二开口排出。另外，在图1的实 施例中，定子3的精磨表面4和转子9的精磨表面11均大体围绕整个圆锥形圆周延伸，精 磨表面4、11之间的精磨区域的表面积为可运动地设置的精磨表面(即转子9)的表面积的 至少70%，这使得精磨更有效。然而，精磨表面4、11，更具体地说定子3的精磨表面4不需 要围绕整个圆锥形圆周延伸；而当定子3的精磨表面4与转子9的精磨表面11之间的表面 积是转子9的精磨表面11的表面积的至少70 %、优选为至少85 %、最优选为100 %时，还可 实现更有效的精磨。精磨表面之间的精磨区域的表面积还可小于可运动地设置的精磨表面 的表面积的70%。贯穿定子3的精磨表面4形成的开口 15和贯穿转子9的精磨表面11形成的开口 14可形成为仅贯穿精磨表面上的刮刀杆5，仅贯穿精磨表面上的刮刀槽6，或者贯穿精磨表 面上的刮刀杆5和刮刀槽6 二者。在图1的实施例中，由于在转子9的精磨表面11上的开 口 14，所以待精磨的纤维材料可被有效地供给到精磨表面之间的精磨室内，由此可比以前 更有效地精磨纤维材料。另外，由于在转子9的精磨表面11上的开口 14，所以待精磨的纤 维材料还可以比以前更均勻地供给到精磨室12内，使得将在精磨室12中被精磨的纤维材 料比以前更均勻地分布，而这又提高了精磨的效率并由此提高了精磨机的性能。由于在精 磨机1的定子3的精磨表面4上的开口 15，所以已被精磨的纸浆能够比以前更有效地转移 出精磨室12，从而减小了堵塞精磨表面4的风险并且还改进了精磨机的运转。当从一个开口的边缘到最近的第二开口的距离(即没有开口的空间的度量值)小 于200mm时，转子或定子的精磨表面设有开口。更优选地，从一个开口的边缘到另一开口的 边缘的距离小于100mm。更优选地，从一个开口的边缘到另一开口的边缘的距离小于50mm。由于在限定精磨室的两个精磨表面上均有开口，所以优良的产量主要受开口的总 面积影响。当开口被设置成彼此间距离足够时，能够改进精磨结果，这意味着待精磨的纤 维材料在被排出之前在精磨室中停留更长的时间并经受精磨处理，从而获得优良的纸浆质 量。另一方面，当开口被密集设置时，待精磨的纤维材料被有效地直接引导到每个刮刀杆进 行精磨，并且精磨刮刀被有效地用于精磨处理。当以高通过流量使用开口密集设置的精磨 机时，产量高且精磨有效。通过减小通过流量或产量，可使精磨时间更长，而且带有密集设 置的开口的刮刀在精磨室中提供充分的停留时间和优良的纸浆质量。图3示意性示出了用于精磨纤维材料的另一圆锥精磨机1的侧视剖面图。图3所 示圆锥精磨机ι与图ι所示圆锥精磨机的不同之处在于图3所示精磨机的锥形结构的倾 斜方向与图1所示精磨机的锥形结构的倾斜方向相反；换言之，在图3的精磨机中，圆锥精 磨机的较大直径端被定向为远离待精磨的材料的供给方向；而在图1所示精磨机中，精磨机的较大直径端被定向为朝向待精磨的材料的供给方向。另外，图3所示精磨机的转子9 的本体10在结构上比图1所示精磨机的转子9的本体10更厚重或密实，由此，与图1的精 磨机相比，在图3的精磨机中转子9的精磨表面11下方的敞开空间更小。另外，图3所示 精磨机的运转与图1所示精磨机的运转对应。图4示意性示出了用于精磨纤维材料的第三圆锥精磨机1的侧视剖面图。图3中 示出的圆锥精磨机的基本结构对应于图3的精磨机的结构；但与图3的精磨机相比，图4的 精磨机以相反的方式运转。这意味着在图4所示精磨机中，用于将纤维材料供给到精磨机 内的供给通道13或供给开口被设置在精磨机1的外圆周上，且用于从精磨机中移除已被精 磨的材料的排放开口 17或排放通道被设置在精磨机1的中段的一位置，图3的精磨机在该 位置包括用于将待精磨的纤维材料供给到精磨机内的供给开口 13或供给通道。因此在图 4的精磨机中，待精磨的纤维材料首先经由精磨机1的供给通道13或供给开口被供给到位 于精磨机1的框架2与定子3之间的中间空间16内，待精磨的材料从中间空间经由精磨机 的定子3的精磨表面4中的开口 15流入精磨室12内。已被精磨的材料的大部分经由转子 9的精磨表面11中的开口 14排出精磨室12 ；少量的已被精磨的材料可在精磨机1的转子 9与框架2之间，从精磨室12的位于图4中右手侧的端部作为泄漏流而排出。在图4的实施例中，运动的精磨构件9(即转子9)的精磨表面11构成精磨机的第 二精磨表面，并且贯穿转子9的精磨表面11形成的开口 14构成贯穿第二精磨表面形成的 第二开口，在精磨室12中被精磨的纤维材料经由第二开口排出精磨室。此外，在图4的实 施例中，固定的精磨构件3 (即定子3)的精磨表面4构成精磨机的第一精磨表面，并且贯穿 定子3的精磨表面4形成的开口 15构成贯穿第一精磨表面形成的第一开口，待精磨的材料 经由第一开口被供给到位于精磨机的精磨表面之间的精磨室内。另外，在图4的实施例中， 定子3的精磨表面4和转子9的精磨表面11大体围绕整个圆锥形圆周延伸，精磨表面4、11 之间的精磨区域的表面积大于可运动地设置的精磨表面(即转子9)的表面积的70%。图5示意性示出了圆柱精磨机18的侧视剖面图，圆柱精磨机18用于精磨纤维材 料，例如用于制造纸张或纸板的材料。图5所示的精磨机18包括框架2和静止的固定的精 磨构件3 (即定子3)，精磨构件3被支撑到精磨机18的框架2并设有定子3的精磨表面4。 该精磨表面还具有刮刀杆和位于刮刀杆之间的刮刀槽。精磨机18还具有精磨构件9 ；精磨 构件9被设置为通过轴7和以示例方式高度示意性地示出的马达8，而例如沿箭头A的方向 旋转；而且由于精磨构件9旋转运动，所以该精磨构件还可称作精磨机18的转子9。精磨 机18的转子9包括本体10以及由刮刀杆5和刮刀槽6组成的精磨表面11。在图5的实施 例中，转子9的本体10的大部分具有中空结构，因而在转子9的本体10内有大量的敞开空 间。精磨机18还可包括调节结构，该调节结构用于沿箭头B示意性示出的方向，调节位于 定子3的精磨表面4与转子9的精磨表面11之间的精磨室12的尺寸。可通过以先前公知 的方式调节至少一个精磨表面与另一精磨表面之间的距离来执行上述调节。通过诸如螺栓 或楔块机构或液压加载机构来执行调节。待精磨的纤维材料以箭头C所示意性示出的方式，经由供给开口 13或供给通道被 供给到精磨机18内。被供给到精磨机18内的纤维材料的大部分以箭头D所示出的方式， 经由贯穿转子9的精磨表面11而形成的开口 14流到精磨室12 ；在精磨室12中精磨纤维 材料。依次地，已被精磨的纤维材料能够经由定子3的精磨表面4中的开口 15，流入位于精磨机18的框架2与定子3之间的中间空间16内；已被精磨的纤维材料如箭头E示意性所 示，从中间空间16经由排放通道17或排放开口排出精磨机18。由于精磨机18的转子9与框架2之间的空间未完全封闭，所以如图5所示，被供 给到精磨机18内的部分纤维材料可从精磨室的左端如箭头F所示转移到精磨室12内。如 图5所示，已被精磨的纤维材料还可从精磨室12的右端离开精磨室12，从精磨室12的右端 连通到位于精磨机1的框架2与定子3之间的中间空间16。在图5的实施例中，运动的精磨构件9(即转子9)的精磨表面11构成精磨机的第 一精磨表面，并且贯穿转子9的精磨表面11形成的开口 14构成贯穿第一精磨表面形成的 第一开口，待精磨的纤维材料经由第一开口而被供给到位于精磨机的精磨表面之间的精磨 室内。此外，在图5的实施例中，固定的精磨构件3(即定子幻的精磨表面4构成精磨机的 第二精磨表面，并且贯穿定子3的精磨表面4形成的开口 15构成贯穿第二精磨表面形成的 第二开口，在精磨室12中被精磨的纤维材料从精磨室经由第二开口排出。另外，在图5的 实施例中，定子3的精磨表面4和转子9的精磨表面11均大体围绕整个圆锥形圆周延伸， 精磨表面4、11之间的精磨室12的精磨区域的表面积大于可运动地设置的精磨表面(即转 子9)的精磨表面的表面积的70%，这使得精磨更有效。按照与以上关于圆锥精磨机所述内容对应的方式，在圆柱精磨机中，纤维材料到 圆柱精磨机18的供给还可被设置为使得待精磨的纤维材料经由定子3的精磨表面4中 的开口 15移动到精磨室12，并且已被精磨的纤维材料从精磨室12经由转子9的精磨表面 11中的开口 14排出。在此情况下，用于将待精磨的纤维材料供给到精磨机内的供给通道或 供给开口以及用于使已被精磨的纤维材料从精磨机中排出的排放通道或排放开口相互交 换位置。运动的精磨构件9 (即转子9)的精磨表面11随后将构成精磨机的第二精磨表面， 而贯穿转子9的精磨表面11形成的开口 14则构成贯穿第二精磨表面形成的第二开口，已 被精磨的纤维材料从精磨室12经由第二开口排出。因此，固定的精磨构件3 (即定子3)的 精磨表面4将构成精磨机的第一精磨表面，贯穿定子3的精磨表面4形成的开口 15将构成 贯穿第一精磨表面形成的第一开口，待精磨的纤维材料将经由第一开口被供给到精磨室12 内。图6示意性示出了圆盘精磨机19的侧视剖面图，圆盘精磨机19用于精磨纤维材 料，例如用于制造纸张或纸板的材料。图6所示的精磨机19包括精磨机19的框架2和静 止的固定的精磨构件3即定子3，精磨构件3被支撑于框架2并设有定子3的精磨表面4。 该精磨表面具有刮刀杆和位于刮刀杆之间的刮刀槽。精磨机19还具有精磨构件9 ；精磨构 件9被设置为通过轴7和以示例方式极其示意性地示出的马达8，而例如沿箭头A的方向 旋转；而且由于精磨构件9旋转运动，所以该精磨构件还可称作精磨机19的转子9。转子 9包括本体10以及转子9的由刮刀杆和刮刀槽组成的精磨表面11。在图6的实施例中，转 子9的部分的本体10具有中空结构，因而在转子9的精磨表面11的后方具有大量的敞开 空间。精磨机19还可包括加载件，为了清楚起见，图6中未示出加载件，加载件可用于使附 接到轴7的转子如箭头B示意性所示地前后移动，以调节定子3的精磨表面4与转子9的 精磨表面11之间的精磨室12的尺寸。待精磨的纤维材料以箭头C所示意性示出的方式，经由供给开口 13或供给通道13 被供给到精磨机19内。被供给到精磨机19内的纤维材料的大部分以箭头D示出的方式，经由贯穿转子9的精磨表面11形成的开口 14流到精磨室12内；在精磨室12中精磨纤维 材料。依次地，已被精磨的纤维材料能够经由定子3的精磨表面4中的开口 15，流入位于精 磨机19的框架2与定子3之间的中间空间16内；已被精磨的纤维材料如箭头E示意性所 示，从中间空间16经由排放通道17或排放开口排出精磨机1。已被精磨的纤维材料还可从 精磨表面4、11的外圆周离开精磨室12，从精磨表面4、11的外圆周还连接到位于精磨机19 的框架2与定子3之间的中间空间16。通过保护性结构20防止待精磨的并且从供给开口 13被供给到精磨机内的纤维材料直接转移到精磨室12。在图6的实施例中，运动的精磨构件9 (即转子9)的精磨表面11构成精磨机的第 一精磨表面，并且贯穿转子9的精磨表面11形成的开口 14构成贯穿第一精磨表面形成的 第一开口，待精磨的材料经由第一开口被供给到位于精磨机的精磨表面之间的精磨室中。 而且，在图6的实施例中，固定的精磨构件3 (即定子3)的精磨表面4构成精磨机的第二精 磨表面，并且贯穿定子3的精磨表面4形成的开口 15构成贯穿第二精磨表面形成的第二开 口，在精磨室12中被精磨的纤维材料从精磨室经由第二开口排出。另外，在图5的实施例 中，定子3的精磨表面4和转子9的精磨表面11均大体围绕整个圆盘形圆周延伸，精磨表 面4、11之间的精磨室12的精磨区域的表面积大于可运动地设置的精磨表面(即转子9) 的精磨表面的表面积的70%，由此使精磨更有效。如上面关于圆锥精磨机和圆柱精磨机所描述的，在圆盘精磨机中，纤维材料到圆 盘精磨机19内的供给也可按如下方式设置使待精磨的纤维材料被供给到中间空间16内， 并从中间空间16经由定子3的精磨表面4上的开口 15流入精磨室12内。已被精磨的材 料可依次地从精磨室12经由转子9的精磨表面11上的开口 14排出。在此情况下，用于将 待精磨的纤维材料供给到精磨机19内的供给开口 13或供给通道13以及用于使已被精磨 的纤维材料从精磨机19中排出的排放通道17或排放开口相互交换位置。运动的精磨构件 9 (即转子9)的精磨表面11随后将构成精磨机的第二精磨表面，而贯穿转子9的精磨表面 11形成的开口 14则构成贯穿第二精磨表面形成的第二开口，已被精磨的纤维材料从精磨 表面之间的精磨室经由第二开口排出。因此，固定的精磨构件3(即定子3)的精磨表面4 将构成精磨机的第一精磨表面，贯穿定子3的精磨表面4形成的开口 15将构成贯穿第一精 磨表面形成的第一开口，待精磨的纤维材料将经由第一开口被供给到精磨室12内。通过使待精磨的纤维材料流经精磨表面并通过使已被精磨的纤维材料经由相对 的精磨表面排出，能够避免或减小待精磨的纤维材料以及已被精磨的纤维材料沿精磨表面 的方向流动，由此减小精磨机中的压力损失。由此还确保了待精磨的纤维材料从纤维材料 的供给端经由精磨室流到纤维材料的排出端，这意味着将精磨比以前更大量的纤维。通过 待精磨的纤维材料的供给速度和运动的精磨表面的速度能够影响精磨的程度，即使得纤维 受到多大程度的精磨。正因为由于上述解决方案，纤维材料流动比以前更有效地被导引到精磨室，所以 正在被处理的纤维以比以前更均勻的方式得到处理。另外，在包括刮刀杆和刮刀槽的精磨 表面中，可以更有效地利用精磨表面进行精磨，其结果是需要较少数量的刮刀杆和刮刀槽 或者总长度较短的刮刀杆和刮刀槽，由此可减小精磨机的尺寸。借助这种解决方案，还可在 精磨室中实现比以前更连续的纤维流动，由此使得精磨表面更多地作用于纤维而更少地作 用于相对的精磨表面，这反过来又减小了刮刀的磨损。
这种解决方案还允许待纤维分离的材料的流动沿精磨表面的平面方向或者说切 面方向减小，因此精磨表面的设计可主要集中于优化对纤维的精磨效果，因为精磨表面在 运输待精磨的纤维材料和已被精磨的纤维材料方面的重要性较小。因此，可将纤维材料在 精磨表面上的移动设置成压力损失比以前更小、并设置在精磨机的更大的供给通道和排出 通道中，由此减小精磨机中的动力损失。形成于精磨表面中的开口 14和开口 15的形状、尺 寸和方向以及开口的表面积与精磨表面的总面积之比可通过多种不同的方式变化。在图2 的实施例中，开口 14是细长的并相对于刮刀杆和刮刀槽的延伸方向基本沿横向被定向。然 而，开口举例来说还可为圆形或椭圆形或呈不同的多边形形状。另外，开口的延伸方向可完 全平行于刮刀杆5和刮刀槽6、垂直于刮刀杆和刮刀槽的方向、或者处于上述这两个方向之 间的任意角度方向。开口的尺寸或表面积可通过不同方式变化。可有大量的较小开口或少 量的较大开口。开口的总面积与精磨表面的表面积之比可通过多种不同的方式变化，并优 选处于5 %到70 %的范围，更优选处于7 %到55 %的范围，最优选处于10 %到40 %的范围。 在固定的精磨表面和运动精磨表面中，开口的所有上述特性还可相互不同。图17和图18 示出了开口 14为圆形的精磨表面。图7至图12示意性示出了一些带有细长开口 14的圆锥形精磨表面。细长开口指 的是可被认为具有特定的纵向方向的开口，所述纵向方向亦即这样的方向在该方向上开 口的的边缘之间的距离大于在相对于该方向大体沿横向的方向上开口的边缘之间的距离。 在图7和图8的实施例中，细长开口大体平行于精磨表面的中心轴线或轴线延伸。在图9和 图10的实施例中，细长开口以相对于精磨表面的中心轴线倾斜的方位延伸；而在图11和图 12的实施例中，细长开口相对于精磨表面的中心轴线基本沿横向延伸。在图7至图12中， 精磨表面被示作精磨机转子的精磨表面，但精磨表面也可为精磨机定子的精磨表面。因此，如图7和图8所示，细长开口 14可被设置为大体平行于精磨表面的中心轴 线；但通过在精磨表面上以相对于精磨机刮刀的轴线倾斜的角度形成细长开口 14并设置 这些细长开口，来实现开口的较大流动面积，可使得起精磨作用的精磨区域很大。细长开口 仅占据很小的精磨区域或者以不会削弱精磨机的效率的方式占据精磨区域。具有细长开口 的精磨机刮刀产生具有较大抗拉强度和抗撕裂性能的高质量纸浆。另外，在整个精磨区域 上实现均勻的材料流动。延伸穿过定子和转子的直线流动通道(即能够经由定子和转子刮 刀看到的通道)的流动截面积相对于开口的总流动面积很小，因此，待精磨的材料受到高 效的精磨处理并且不能未经精磨就大量地流过精磨机。而且，延伸穿过定子和转子的直线 流动通道的位置在精磨机工作时始终发生改变，因此整个精磨区域都被用于精磨。相对于 精磨机的轴线成角度和/或相对于精磨表面的法线方向倾斜的细长开口还可对供给到精 磨机内和/或从精磨机排出的材料产生泵送作用或替代性地产生保持作用，由此起到在必 要时沿期望的方向使得材料的运动加速或减速的作用。这种方式还能够维持正在被精磨的 纤维材料的流体态。精磨表面上的细长开口沿精磨机轴线的方向(即沿精磨表面的径向) 的角度通常优选地选择为5到40度，由此开口通常从精磨表面的供给边缘朝向精磨机的排 出边缘提供适当的泵送或保持作用。当需要较大的泵送或保持作用时，开口的方向与精磨 机轴线之间的角度选择为40度到60度。通过优选地将刮刀杆设于与开口的方向相交的 角度，则可部分地形成泵送或保持作用，由此使得刮刀杆通常依据刮刀杆的方向和转子的 旋转方向而对正在被处理的材料产生与开口相反的作用，即泵送作用或保持作用。将转子刮刀的开口和刮刀杆的定向带来的泵送或保持作用大于将定子刮刀开口定向带来的泵送 或保持作用，这是因为转子运动对正在被处理的材料产生更大的作用力。可通过以下方式 形成供给精磨表面的细长开口 使细长开口的长度包容至少两个刮刀杆和位于这两个刮刀 杆之间的刮刀槽，待精磨的纸浆在刮刀槽的泵送或保持的作用下以最佳方式分布在精磨室 中，其结果是在精磨室中受控的、选定的以及最佳的停留时间，并且已被精磨的材料随后从 刮刀间隙经由相对的精磨表面或刮刀表面中的开口排出。因此，可将细长开口设置为与精磨表面的刮刀杆和刮刀槽呈交叉的角度。因此，精 磨表面的细长开口与刮刀杆和/或刮刀槽之间的角度可例如为5到90度。优选地，该角度 为25到80度，更优选地为50到70度。当细长开口至少部分地平行于刮刀杆时，这种情况 例如发生在开口与刮刀杆成5到80度的角度并因此而不相互垂直时，力的沿刮刀杆和刮刀 槽的方向的分量作用于正在被精磨的材料从而促进正在被精磨的材料在刮刀槽中行进；但 同时开口的方向促使正在被精磨的材料处于相对的精磨表面之间，而这反过来改进了对正 在被精磨的材料的精磨效果。在开口与刮刀杆和/或刮刀槽之间的角度为50到70度的情 况下，针对正在被处理的材料的引导施力部件以非常适合的比例、沿刮刀槽的方向及在刮 刀杆之间由开口的壁和刮刀杆组成，这意味着在精磨室中形成流动区域，该流动区域能提 供质量和生产量良好的精磨效果。当在转子的精磨表面和定子的精磨表面上均有细长开口时，开口可例如沿精磨表 面的圆周的方向设置，由此可避免正被精磨的材料穿过转子和定子的精磨表面直接流动， 并且正被精磨的所有材料均被精磨达到至少一定的程度。转子精磨表面和定子精磨表面上 的开口可按以下方式设置在精磨表面上使得细长开口可在精磨表面相对时相互交叉，由 此，部分被精磨的材料能够在未受到任何精磨作用的情况下流过精磨机，根据纤维材料的 所需特性，这在某些情况下可能还是优选的。当转子精磨表面上的细长开口与刮刀杆之间 的角度为45度，并且转子精磨表面上的细长开口与刮刀杆之间的角度也为45度但处于与 转子相反的方向时，在定子的精磨表面和转子的精磨表面上交叉的细长开口之间形成的自 由空间为最小，由此转子精磨表面上的细长开口与定子精磨表面上的细长开口相互垂直。 因此，通过改变细长开口与刮刀杆之间的角度，就能够改变在定子精磨表面上的细长开口 与转子精磨表面上的细长开口之间形成的自由区域的尺寸。图13示意性示出了圆锥形精磨表面的侧视图，而图14以轴测法示意性示出了图 13的精磨表面。在图13和图14中，精磨表面被示作精磨机转子的精磨表面，但精磨表面也 可为精磨机定子的精磨表面。在图13和图14的实施例中，精磨表面11处于相对于精磨机 的中心轴线倾斜的方位，并包括在精磨表面的圆周方向上相互分隔的杆状件或轮辋(rim)， 上述杆状件或轮辋构成精磨表面11的刮刀杆5。刮刀杆5在精磨表面11的端部被支撑于 支撑结构对或者说支撑环对。在刮刀杆5的整个长度上延伸的细长开口 14形成于刮刀杆 5之间。因此可认为在图13和图14的实施例中，细长开口 14是以如下方式在刮刀杆之 间的刮刀槽的整个长度上延伸的刮刀槽的底部被延伸穿过精磨表面11的细长开口 14完 全涵盖。在本实施例中，开口是密集设置的，因而待精磨的纤维材料被高效地直接引导到每 个刮刀杆进行精磨，由此精磨机刮刀被有效地用于精磨。在图13和图14中，构成刮刀杆的杆状件、轮辋或丝状件的截面例如可为图中所示 的矩形、正方形、三角形或某种其它截面形状。使得结构加强的支撑环可设置在结构的端部或中部区域中。该结构优选在端部通过支撑环被附接到精磨机的框架，但也可在结构的中 部通过支撑环而被附接到精磨机的框架，或利用以上这两种解决方案实现附接。丝状件优 选为以相对于中心轴线O到30度的角度设置。丝状件的宽度和丝状件之间的距离可基于 待精磨的纤维材料来适当选择。丝状件之间的开口可沿径向延伸或沿任一方向倾斜。在极 端情况下，开口(即流动通道)可在该结构的整个长度上延伸。图15示意性示出了适用于圆锥精磨机的精磨表面的刮刀段的侧视图，而图16示 意性示出了图15的刮刀段的精磨表面的局部剖视图。图15和图16所示的刮刀段适于构 成圆锥精磨机的转子的精磨表面的一部分。通过使适宜数量的图15中的刮刀段彼此相邻 地设置，来实现均勻的圆锥形精磨表面。在图15和图16的实施例中，贯穿精磨表面形成的 开口是细长形的，但还可具有其它形状，例如圆形或椭圆形或各种多边形，或者这些开口可 通过其它前述的方式实现。精磨机定子的精磨表面可相应地由刮刀段构成。由刮刀段构成 的精磨表面当然也可用于圆柱和圆锥精磨机中。还可实现下述的精磨机其中，用于将待精磨的材料供给到精磨室内或从精磨室 中排出已被精磨的纤维材料、贯穿精磨表面形成的所述开口是仅贯穿运动的精磨表面或固 定的精磨表面形成的。在附图的实施例中，开口设置在定子精磨表面和转子精磨表面两者 上，但也可仅在转子精磨表面或定子精磨表面上设有开口，在此情况下，举例来说，将待精 磨的材料供给到精磨室内可通过所述开口来进行，而将已被精磨的纤维材料排出可经由精 磨室的端部来进行，反之亦然。还可实现下述的精磨机其中，转子的刮刀表面具有细长开口，这些细长开口与刮 刀表面的刮刀杆和刮刀槽成一定角度(图7至图12和图15至图16的实施例是这种情况 的示例)；而定子的刮刀表面上的开口与刮刀杆是平行的(图13和图14的刮刀表面是这 种情况的示例)。还可实现与上述情况相反的精磨机。在某些情况下，无论其它特性如何，可利用本申请中如上所述的特性。另一方面， 还可在需要时将在本申请中所描述的特性加以结合以提供多种组合方案。附图和相关描述仅用于说明本发明的构想。可在权利要求的范围内改变本发明的 细节。在附图示出的所有实施例中，精磨机的精磨表面包括用于形成精磨表面的刮刀杆和 位于刮刀杆之间的刮刀槽；但无疑明显的是，还可以某种其它方式设置精磨机的精磨表面， 以实现对纤维材料的精磨。同样明显的是，如果精磨表面包括刮刀杆和位于刮刀杆之间的 刮刀槽，则刮刀杆的上表面(即面向相对的精磨表面的那个表面)可包括较小的刮刀杆和 位于上述刮刀杆之间的刮刀槽。同样明显的是，刮刀杆和刮刀槽可沿它们的纵向或延伸方 向以多种方式形成，例如使得刮刀杆和位于刮刀杆之间的刮刀槽为直的或弯曲的。
权利要求
1.一种用于精磨纤维材料的精磨机(1、18、19)，所述精磨机(1、18、19)包括至少一个 第一精磨表面G、ll)和至少一个第二精磨表面G、11)；所述第一精磨表面和所述第二精 磨表面以如下方式被设置为彼此至少部分大体相对使得所述第一精磨表面与所述第二精 磨表面之间形成精磨室(12)，待纤维分离的材料被设置为供给到所述精磨室内；并且至少 所述第一精磨表面G、ll)或所述第二精磨表面G、ll)被设置为相对于相对的精磨表面 (4,11)移动；而且所述第一精磨表面G、ll)和所述第二精磨表面G、ll)包括刮刀杆(5) 和位于所述刮刀杆之间的刮刀槽(6)，其特征在于，所述第一精磨表面G、ll)包括贯穿所述第一精磨表面G、ll)设置的细长开口(14、 15)，待精磨的纤维材料被设置为经由所述细长开口被供给到所述精磨机的所述精磨室 (12)内；和/或所述第二精磨表面G、ll)包括贯穿所述第二精磨表面G、ll)设置的细长 开口(14、15)，已在所述精磨室(12)中被精磨的纤维材料被设置为从所述精磨室(12)经由 所述细长开口排出；并且贯穿所述精磨表面设置的细长开口以相对于所述第一和/或第二精磨表面上的所述 精磨表面的所述刮刀杆和所述刮刀槽沿横向的角度被设置。
2.如权利要求1所述的精磨机，其特征在于，所述第一精磨表面被设置为形成所述精 磨机的运动的精磨表面(11)，而所述第二精磨表面被设置为形成所述精磨机的固定的精磨 表面(4)。
3.如权利要求1所述的精磨机，其特征在于，所述第一精磨表面被设置为形成所述精 磨机的固定的精磨表面G)，而所述第二精磨表面被设置为形成所述精磨机的运动的精磨 表面(11)。
4.如前述权利要求中任一项所述的精磨机，其特征在于，固定的精磨表面(4)与运动 的精磨表面(11)之间的所述精磨区域的表面积是运动的所述精磨表面(11)的表面积的至 少70%，优选为至少85%，且最优选为100%。
5.如前述权利要求中任一项所述的精磨机，其特征在于，贯穿所述精磨表面G、ll)设 置的所述开口(14、15)的表面积与所述精磨表面G、ll)的总表面积之比为5%到70%，优 选为到55%，最优选为10%到40%。
6.如前述权利要求中任一项所述的精磨机，其特征在于，贯穿所述精磨表面设置的所 述开口被设置为相对于所述精磨表面的所述刮刀杆和所述刮刀槽的角度为5到90度，优选 为25到80度，更优选为50到70度。
7.如前述权利要求中任一项所述的精磨机，其特征在于，所述精磨机为圆锥精磨机 (1)、圆柱精磨机(18)或圆盘精磨机(19)。
8.一种用于精磨纤维材料的方法，所述方法包括利用精磨机(1、18、19)精磨纤维材 料，所述精磨机(1、18、19)包括至少一个第一精磨表面G、ll)和至少一个第二精磨表面 (4,11)；所述第一精磨表面和所述第二精磨表面以如下方式被设置为彼此至少部分大体相 对使得所述第一精磨表面与所述第二精磨表面之间形成精磨室(12)，待纤维分离的材料 被设置为供给到所述精磨室内；并且至少所述第一精磨表面G、ll)或所述第二精磨表面 (4,11)被设置为相对于相对的精磨表面G、ll)移动；而且所述第一精磨表面G、ll)和所 述第二精磨表面G、ll)包括刮刀杆(5)和位于所述刮刀杆之间的刮刀槽(6)，其特征在于，使待精磨的纤维材料经由贯穿所述第一精磨表面G、ll)设置的细长开口(14、15)供给到所述精磨机(1、18、19)的所述精磨表面G、ll)之间的所述精磨室(12)内；和/或使已被精磨的纤维材料从所述精磨室(12)经由贯穿所述第二精磨表面G、ll) 设置的细长开口(14、15)排出，并且贯穿所述第一和/或第二精磨表面G、ll)设置的细长 开口(14、15)以相对于在所述精磨表面G、ll)的所述刮刀杆(5)和所述刮刀槽(6)沿横 向的角度被设置。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使待精磨的纤维材料经由贯穿运动的精磨 表面(11)设置的所述开口(14)供给到所述精磨表面G、ll)之间的所述精磨室(12)内， 并使已被精磨的纤维材料从所述精磨室(12)经由贯穿所述第二精磨表面G、ll)设置的开 口(14、15)排出。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使待精磨的纤维材料经由贯穿固定的精磨 表面(4)设置的所述开口(15)供给到所述精磨表面G、ll)之间的所述精磨室(12)内，并 使已被精磨的纤维材料从所述精磨室(12)经由贯穿运动的精磨表面(11)设置的开口(15) 排出。
11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，固定的精磨表面(4)与运动 的精磨表面(11)之间的所述精磨室(12)的表面积是所述运动的精磨表面(11)的表面积 的至少70%，优选为至少85%，最优选为100%。
12.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，贯穿所述精磨表面设置的所 述开口被设置为相对于所述精磨表面的所述刮刀杆和所述刮刀槽的角度为5到90度，优选 为25到80度，更优选为50到70度。
13.—种旨在用于精磨纤维材料的精磨机(1、18、19)的刮刀段，所述刮刀段包括具有 刮刀杆(5)和位于所述刮刀杆之间的刮刀槽(6)的精磨表面(4、11)，其特征在于，所述刮刀段的所述精磨表面G、ll)具有细长开口(14、15)，所述细长开口(14、15)贯 穿所述精磨表面G、ll)被设置，并以相对于所述精磨表面G、ll)的所述刮刀杆(5)和所 述刮刀槽(6)沿横向的角度被设置。
14.如权利要求13所述的刮刀段，其特征在于，所述刮刀段的贯穿所述精磨表面设置 的所述开口被设置为相对于所述精磨表面的所述刮刀杆和所述刮刀槽的角度为5到90度， 优选为25到80度，更优选为50到70度。
全文摘要
一种用于精磨纤维材料的精磨机(1，18，19)、方法以及用于精磨机的刮刀段。精磨机包括至少一个第一精磨表面(4，11)和至少一个第二精磨表面(4，11)，第一精磨表面和第二精磨表面以如下方式设置为彼此至少部分大体相对使得第一精磨表面和第二精磨表面之间形成精磨室(12)，待纤维分离的材料供给到精磨室内。至少第一精磨表面或第二精磨表面被设置为相对于相对的精磨表面移动。第一精磨表面包括贯穿第一精磨表面设置的细长开口(14，15)，待精磨的纤维材料设置为经由细长开口供给到精磨室内；和/或第二精磨表面包括贯穿第二精磨表面设置的细长开口(14，15)，已在精磨室中精磨的纤维材料设置为从精磨室经由细长开口排出。贯穿精磨表面设置的细长开口以相对于第一和/或第二精磨表面上的精磨表面的刮刀杆和刮刀槽沿横向的角度被设置。
文档编号D21D1/20GK102066657SQ200980122919
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月19日
发明者卡提·林德鲁斯, 约尔马·哈拉, 考科·文尼, 马尔库·帕尔塔宁 申请人:美卓造纸机械公司