带有锥形条带式喂入装置的盘磨机 【发明背景】
本发明涉及一种在超热和超压状态下，对高浓度的本质纤维素木屑或类似材料进行纤维分离的精磨机，更具体地说，涉及将木屑喂入到该精磨机的一个或多个旋转圆盘中。
对于一种盘磨机的旋转盘来说，针对在超热及超压状态下喂入木屑所存在的困难，从而已经采用了种种不同的措施，其中包括在一圆筒形传送器的壳体内，采用一种螺旋条带式喂入器，将之与旋转圆盘同轴进行安装，其中的一个例子如美国专利5,076,892(授予Fisher等人)所述，其中的条带喂入组件不仅仅朝精磨机圆盘转送木屑材料，同时还允许回流蒸汽的共轴分离，该蒸汽是在精磨过程中于圆盘中产生的，在有些情况下，该条带喂入器是不受圆盘的主驱动轴驱动的，而有些情况下，它又是与该驱动轴共同转动的。
当木屑朝着旋转圆盘的入口区域沿轴向进行输送时，木屑受到一种非常大的离心力，它迫使木屑沿径向压在传送器的壳体上。其轴向分力是将材料送向圆盘中的主要作用力，而其数值又是非常之小的。虽然螺旋条带本身的形状可以提供一种用于运送木屑的轴向分力，但是最好能有一种方便的方式对木屑提供一种附加的轴向力，以便克服增大地回流蒸汽压力，这种力产生于设计人员所制造的大功率精磨机中。
发明概述
因此，本发明的一个目的便是为高浓度精磨机提供一种改进型条带式喂入装置，与已知的条带式喂入装置相比，它可以沿传送方向产生更大的作用力。
就本发明的广义而言，这一目的是这样实现的：放置一个细长的芯部，它具有第一端部和第二端部，以及一根螺旋形环绕的条带，它被支承着沿纵向延伸，而且与芯部保持一定间距。沿着芯部朝向第一端的方向，条带所围成的螺旋圈的直径逐渐增大。一个包括一锥体部的喂入壳体紧紧地环绕在条带周围，它还具有一个开口，通过该开口，木屑可以被送入条带上。
在本发明的一个具体实施例中，上述目的是通过这样一个喂给机构来实现的，它包括一个细长的芯部，该芯部具有一段锥形部，锥形部的大直径端与旋转圆盘的毂相连接，而其小直径端则与毂相对置。一条螺旋条带由芯部支承着并沿其纵向延伸。条带形成若干个圆圈。在朝向芯部大直径的方向上，圆圈的直径逐渐增大，这样便在条带与芯部之间形成了一个送料通道。
在优选实施例中，一台高浓度精磨机包括一个旋转圆盘，它具有一个工作面，该工作面包括一个位于径向内侧的第一入口表面和一个位于径向外侧的第一研磨表面。一个第二入口表面与第一入口表面相并置，从而构成了一个带有入口部的入口间隙。第二研磨表面与第一研磨表面相并置，从而形成了一个研磨间隙，它从入口间隙大致沿径向向外延伸。一根轴与圆盘相接，以便使圆盘绕一旋转轴旋转。一个喂入机构被支承着以便绕旋转轴旋转，从而朝着圆盘的表面运送木屑，使之进入入口间隙内。该喂入机构包括一根大致呈螺旋状的条带，它形成了若干个螺旋圈，这些圈的直径逐渐增大，从而使直径最大的一圈位于入口间隙的进口处。喂入机构是整个喂入组件的一部分，喂入组件还包括一个锥形腔室，它紧紧地环绕在锥形条带的周围。还有一些装置用来在压力状态下接收来自于精磨机外部的喂入材料，并将这些喂入的材料通过喂入腔室而送到喂入机构的条带上去。
喂入机构最好与圆盘的毂相连接，以便与之共同旋转，即用同一根驱动轴对圆盘和喂入机构同时进行驱动，其转速最好为1500转/分或更大。
喂入机构最好包括一个带有锥部的芯子，锥部直径的增大与条带圈直径的增大成比例，这样便形成了一个大致为环形的通道，其横断面的流通面积大致是均匀的，但是，朝向圆盘入口间隙的方向上，通道的外直径是渐增的。当木屑沿条带被运送时，离心力将迫使木屑压向条带的外直径，并顶靠着喂入腔体。随着条带直径的增大，离心力也一并增大。但是，由于受条带呈锥形的影响，一个附加的轴向分力将会产生，它将迫使纤维朝着入口间隙的方向运动，并最终抵达精磨机的圆盘。这一附加的轴向力产生于锥形的形状，它与高速条带喂入装置的已知作用力相作合，强化了将木屑送入入口间隙内的能力，在这同时使回流蒸汽得以分离出。如同传统的条带喂入装置，回流蒸汽是离开圆盘沿着喂入组件通道的内径部分流出来的。
与该实施例有关的本发明的另一个显著的优点是允许蒸汽直接从条带喂入壳体沿精磨机的轴向向外析出，在该实施例中，喂入组件是从圆盘毂中悬臂式支承着的。而且由驱动圆盘的主驱动轴进行驱动。在该喂入组件的排汽端可以设置一些径向叶片，以便强化纤维与排出蒸汽的分离效果。这些分离出的纤维然后被重新送入精磨区。
本发明所适用的增强传送区域同样可以适用于在常压下进行作业的精磨机。
附图简述
通过以下参照附图对本发明的优选实施例所作的说明，本发明的上述目的和他目的及其优点将会被更加明了，附图中：
图1是包括本发明优选实施例的一台高浓度盘磨机的剖面示意图；
图2是本发明的改进型喂入组件的一幅透视图，该组件被用于图1所示的精磨机中；
图3是一条曲线，它描述了本发明锥形条带式喂给器对传送力所作的改进。
优选实施例的详述
图1和图2分别表示了一台盘磨机10及其局部的放大透视图，该机器可以在超热及超压的状态下对高浓度的木屑及类似材料进行分离。旋转盘12具有一个工作面14，它可以包含若干用现有技术已知的方式结合到该旋转盘上的板块。工作面14具有一个位于径向内侧的第一入口表面16以及一个位于径向外侧的第一研磨表面18，表面16和18皆随该圆盘一起旋转。第二入口表面20与第一入口表面16相并置，从而形成了一个入口间隙22，该间隙具有一个入口部24。第二研磨表面26与第一研磨表面18相对合，由此形成了一个研磨间隙28，它构成了一个由入口间隙22大致沿径向向外延伸的精磨区域。
在所述的实施例中，第二入口表面20及第二研磨表面都被静态支承在压力壳体30内，而圆盘12则在该壳体内旋转。一根轴32与该圆盘相连，以便使该圆盘绕一旋转轴线34旋转，就此而论，上述盘磨机的特点可以如图中所示出的，也可以如现有技术中各种其他类型的已商业化了的盘磨机。
根据本发明，有一个喂入机构36被支承着，可以绕转轴34旋转，以便在压力状态下，朝圆盘12的表面14输送木屑，并使之进入入口间隙22内。该喂入机构包括一条大致呈螺旋状的条带32，它具有若干个螺旋圈40，从该喂入机构远离圆盘表面14处的一端42，到该喂入机构靠近圆盘表面14处的另一端44，螺旋圈的直径逐渐增大。直径最大的一圈40′，其周边位于入口间隙22的入口处24。
该喂入机构具有一个沿轴向延伸的芯部48，它最好含有一个圆锥体50，沿着从一端42向另一端44的方向，其直径渐增，其增长的比例最好与螺旋圈40的直径增大比例相同。凭借支柱39，将螺旋带38间隙式地固定到芯部48上。
喂入壳体54也大致为锥形，它环绕着带圈40，只是与喂入管56相接的开口部46除外。喂入管56形成了一个喂入通道57，以便沿着与该喂入组件的转轴相垂直的方向将木屑送入螺旋圈内。在该喂入组件的锥形部50与螺旋圈40的外直径之间形成一个间隙(它大致沿喂入壳体54的内表面延伸)，该间隙基本上是一个环形通道55，沿旋转轴34看去，该通道具有一个大致相同的流通横截面。但是，朝图1和2的右侧看，该通道55的外直径渐增，当木屑由喂入通道57被送入该喂入组件36内时，受该旋转喂入组件离心力的影响，木屑将会压靠在螺旋圈40外直径处的喂入壳体54上。在传统的条带式喂料机构中，由于条带螺旋构形的影响，虽然也存在着一些轴向力的分量，但本发明沿传送方向增大了条带的直径，这样就沿传送方向逐渐增大了对单位体积木屑的传送力。
这一效果可以从图3中看出，各图表示出了由于圆周作用力，试图将木屑沿径向外推的，作用在木屑上的理论分离力与图1及2中的喂入条带长度的百分数之间的关系线。图中还表示了一条有关传送力的类似关系线，即传送力与轴向间的关系，虽然沿该条带式喂入器长度方向其分离力与传送力之间的比保持大致不变，但本发明通过提高绝对传送力的数值而获得了明显的优点。其比值取决于锥角的大小。沿喂入器的长度方向，其传送力由重力的139倍增至233倍，并且该力是对传统的圆形螺旋螺纹片所产生的传送力的一个补充。
在所述的实施例中，圆盘12是借助于一个毂或毂部52而与轴32相连接的，而且其喂入机构是沿着旋转轴从毂中悬臂式伸出来的，这样，条带便在圆盘轴的带动下以与圆盘相同的速度旋转，例如1800转/分，在更为现代化的设计中，其速率高达2400转/分。螺旋圈40′的外径部分若对着通向入口间隙22的进口部位24，离心作用力将有力地向外推动木屑，使之进入间隙内。在研磨间隙28内(即精磨区)的精磨作用会产生一些蒸汽，其中的一部分将从圆盘中沿径向向外流动，而其中的另一部分将会回流到入口间隙22之外。这些回流的蒸汽将沿着通道55的径向内部区域顺远离圆盘12的方向被抽出，并且将通过喂入壳体腔54中的共轴线蒸汽排放管道58而排出精磨机。喂入机构36将与这种回流蒸汽相反向右方输送木屑，将它们送往40′的部位，在此处通过离心力将木屑送入进口24并被入口间隙22截获。
由于芯部48或者其延伸部分与毂52之间存在着螺栓连接74，使得喂入组件36与圆盘毂52之间形成一种紧密配合的关系，从而有利于上述作用的实现。在如图所示的单盘磨机中，最好轴32的一端60紧固在毂52上，而远离圆盘表面的另一端62适合于作旋转驱动。壳体前壁部30′最好装有静止板64，66，它们分别形成了第二入口表面和第二研磨表面。直径最大的螺旋圈的外周40′正好位于板64的下方，并与之有一定间隙，从而确保在通向入口间隙的进口处24的木屑保持径向运动的状态。
喂入组件36的蒸汽排放端42包括一个叶轮68或类似装置，它具有多个径向叶片70，该装置至少局部位于排放通道58内。叶片70从芯部48沿径向伸出，它最好位于至少一个螺旋圈40之内。叶片将影响回流蒸汽中所夹带的纤维，使之朝着喂入腔作径向运动，以便将木屑重新送往入口间隙22内。芯部48最好还包括一个大致呈圆筒形的部分72，它从锥体部轴向伸出，叶片与之相连接。芯部本身，具体说是锥体部具有一个大直径端76，它配有用来将该大直径端与毂52相连接的装置，例如螺栓74。
该精磨机10的其他方面可以与传统的机器相同。一框架100环绕着外壳30，一个增强结构102环绕着喂入组件。在框架100的内部，外壳30的外部，存在着一些部件，它们用来实现一台高浓度精磨机的普通功能。例如，标号106为一密封件，它可防止壳体内的高压沿轴12流露到腔体内。一止推轴承装置108消除任何不稳定状态，这种不稳定可能来自于圆盘表面14处所进行的精磨作用。这种功能也可以存在于相同的整体安排之内，它被用于对板块的位移进行控制，如标号110所示，由此可以根据被精磨的木屑的类型，或者欲达到的具体参数指标即精制纸浆的特性对研磨间隙28进行调节。至少需要一个轴承，如标号112所示。
对于本领域的普通技术人员来说是很容易理解的，上述的发明也可用于对附图所示的类型之外的其他各种精磨机。例如，在一个替换实施例中，条带机构可以不受主驱动轴的驱动，而由一台专用的外部马达来驱动。还应当理解，如上所述，所谓的“锥形”一词应包括“截头圆锥形”在内。