分段式转子端盖组件的制作方法
【专利说明】分段式转子端盖组件
交叉相关申请
[0001 ]本申请是正式申请，要求2014年11月19日提交的美国临时专利申请62/081,818的优先权，该临时申请以参考方式结合在此。
技术领域
[0002]本发明总体涉及配置用于处理木质纤维素材料的精磨机，更具体是涉及精磨机内的转子端盖。
【背景技术】
[0003]机械制浆、分散和中密度纤维板(“MDF”)处理涉及旋转的盘或锥体之间的木质纤维素材料的机械处理。贯穿整个申请，“精磨机”应该理解为机械精磨机、分散机或构造成用具有研磨表面的精磨机板分离开、展开和切断木质纤维素材料中纤维的其它装置。
[0004]精磨机广义上分成盘式精磨机和锥形精磨机。盘式精磨机包括单盘精磨机、双盘精磨机和单动三盘精磨机(twin refiner)。双盘精磨机又称作“反向旋转精磨机”。单盘精磨机一般具有放置在静止的静盘对面的一个转盘。双盘精磨机一般具有沿相反方向旋转的两个相对的盘。单动三盘精磨机典型地使用布置在两个静盘之间的一个旋转的双面盘。锥形精磨机使用嵌套的截头圆锥体来展开、分离和切断木质纤维素材料。一些锥形精磨机包括平坦的精磨区域，然后是锥形精磨区域，而一些锥形精磨机只包括锥形段，使得木质纤维素材料的展开、分离和切断基本全部发生在锥形段。
[0005]精磨机典型地具有安装在两个或多个盘或锥体上的精磨机板。精磨机板通常具有一个研磨表面，研磨表面包括条脊和沟槽模式、交叉齿模式或两者的组合。精磨机板的研磨表面通常适于处理木质纤维或其它木质纤维素材料来形成纸浆。研磨间隙将在相对设置的盘或锥体上相对布置的研磨表面分开。在一个机械制浆的精磨机中，研磨间隙典型地具有小于一毫米(“mm”)的宽度。在机械分散机中，研磨间隙的宽度可以是从Imm到大约6mm范围内。
[0006]盘式精磨机通常在相对盘中的一个的中心开有喂料口。在单盘式精磨机中，喂料口典型地贯穿定子的中心。在运转中，转子通常以每分钟转数(rpm) 1200到1800快速旋转。操作者将木质纤维素喂入材料通过喂料口注入，木质纤维素材料迅速接触在旋转转子中心的转子端盖。当木质纤维素喂入材料接触转子端盖时，在转子端盖上宽大的条脊将木质纤维素喂入材料抛入研磨间隙中，这样，转子端盖也被称作“抛射机(flinger)”。
[0007]沿转子径向长度的高离心力迫使木质纤维素材料通过研磨间隙并允许精磨机板的研磨表面来分离、展开和切断木质纤维素纤维。分离、展开和切断木质纤维素纤维能产生蒸汽，随着时间推移蒸汽会促使研磨表面腐蚀。单向穿过精磨机之后，木质纤维素材料通常在精磨机板的外径处流出研磨间隙。一旦木质纤维素材料从研磨间隙排出，就会被收集用于进一步加工，还可以包括附加的研磨通道。
[0008]随着时间的推移，长期暴露给木质纤维素喂入材料会磨掉转子端盖的宽大条脊。木质纤维素材料中的污染物，诸如砂子、石头和混凝土块、泥土、金属碎肩和其它粗糙的生物材料也能加速转子端盖的磨损。大的污染物，如金属片或混凝土能避开转子端盖块并不对称地磨损转子端盖。转子端盖磨损，特别是不均匀磨损会扰乱木质纤维素材料进入研磨间隙的速度，最终会导致精磨机不稳定，降低研磨产量和纤维质量。
[0009]为避免这些问题，操作者通常按照保养周期计划来停用机械纸浆精磨机并评估磨损。如果转子端盖彻底蚀薄，操作者可以按规定更换。停工期根据精磨机的型号变化，但停工期通常从三到十二个小时，且需要几个工人和重型设备来处理磨损的转子端盖。
[0010]转子端盖通常由钢材或其它耐磨材料浇铸而成。转子端盖可以具有不同重量。大型转子端盖重量可以超过100公斤(“kg”)。更换转子端盖(除了最轻的转子端盖)时，操作者典型地使用桥式吊车、叉车和类似的重型设备。重型设备增加了维修时间、成本和人员受伤的危险。
[0011]端盖定位成质量围绕转子旋转中心均匀分布且在转子运转期间经历一致的离心力被称作“导正的(piloted)”转子端盖。如果转子端盖被不正确的导正，转子端盖的不均匀重量分布和不平衡的物理力能产生振动并加速转子轴磨损。不正确的导正还可以增加相对布置的精磨机板在运行期间相互接触的危险，从而预测精磨机板强烈失稳、潜在危害人员并损坏周围的设备。
[0012]更换转子端盖所需的时间以及与维护期间相关的时间和财务成本一起造成生产损失。结果，操作者可能延迟更换转子端盖并超过转子端盖使用寿命继续使用转子端盖。延误的维护能导致机械精磨机性能低效(如来源于不均匀的转子端盖磨损)，造成安全风险，增加能量损耗并影响纤维质量。
[0013]综上所述，对于移除和更换磨损的转子端盖同时提高操作人员安全条件而言，减少维护时间是长期的迫切需要。
【发明内容】
[0014]通过使用分段式转子端盖组件，使由传统精磨机转子端盖引起的人员安全风险和生产损失问题得以缓解，分段式转子端盖组件包括位于定位在转子端盖区段后方的端盖区段定位架，其中，每个转子端盖区段由端盖区段定位架定位，端盖区段定位架能沿转子旋转中心被导正，端盖区段定位架具有固定装置，构造成在端盖区段内径和外径之间的中间直径处或转子端盖区段的外径处导正转子端盖区段。
[0015]本发明使用分段式转子端盖组件，其构造成定位转子端盖区段，从而使转子端盖区段抵抗转子旋转的离心力(如圆周运动转子承受的惯性)。高稠度精磨机通常具有能在1200到10rpm运行的转子，而分段式转子端盖优选构造成承受转子圆周运动产生的相当高的惯性。在传统单片转子端盖设计中，如果传统转子端盖在转子正中心通过一个销被合适地导正，则通常极少考虑惯性。如果传统单片转子端盖由钢材或其它工业通用的材料制成，材料的结构完整性通常提供足够的的向心力来抵消转子运转的离心力。也就是说，如果单片转子端盖质量围绕转子旋转中心均匀分布，那么离心力和向心力抵消，从而平衡单片转子端盖。
[0016]示例的转子端盖区段典型地具有几何环带扇形和环形截头下部分，这样，环带扇形不会结束在尖楔处。当操作者将多个精磨机板区段直接或间接固定到转子上并紧靠其它转子端盖区段时，多个转子端盖区段典型地形成环。在其它示例性实施例中，分段式转子端盖组件还包括布置在端盖区段定位架中心的中心端盖区段。在其它示例性实施例中，可以提供多个中心端盖区段。包括中心端盖区段的示例转子端盖区段和端盖区段定位架可以由不锈钢或能承受与粗糙的木质纤维素喂入材料和腐蚀蒸汽频繁接触的其它材料制成。
[0017]将单片转子端盖分段排除了单片转子端盖的结构稳定性，创建了多个重心并打破了转子端盖系统的平衡。虽然存在这个事实，申请人还是决定将转子端盖分段，而不是试图在旋转中心导正转子端盖区段，反而在转子端盖区段的一中间直径提供导正装置。在其它示例性实施例中，转子端盖区段可以在转子端盖区段外径处被导正。如果转子端盖区段被不合适地导正，转子旋转运动产生的惯性可以导致转子端盖区段从转子旋转中心径向朝外移动，这将会引起振动，导致转子端盖区段进入研磨间隙，或者以其它方式妨碍精磨机的功會K。
[0018]为了解决这个问题，申请人提供了分段式转子端盖组件，其包括优选围绕转子被导正的端盖区段定位架。端盖区段定位架通常是圆形或环形。端盖区段定位架的前侧具有固定装置，构造成结合在转子端盖区段的后侧的定位装置，特别是在转子圆周运动期间。在这种情况下，端盖区段定位架可以定位且提供足够的向心力，来平衡转子圆周运动期间转子端盖区段的惯性且导正转子端盖区段。
[0019]在一个实施例中，端盖区段定位架具有固定装置，构造成在转子端盖区段外径处导正转子端盖区段。在另一个实施例中，端盖区段定位架具有固定装置，构造成在转子端盖区段外径和中心直径之间的中间直径处导正转子端盖区段。在另一个示例实施例中，端盖区段定位架包括固定装置，构造成在转子端盖区段的中心直径和内径之间的一中间直径处导正转子端盖区段。
[0020]固定装置可以是挡缘、台阶、凸起、夹具、销、齿或其它类似的为端盖区段导正的固定装置。在一些实施例中，固定装置是挡缘，定位装置可以定位缘，构造成将转子端盖组件定位在由一个或多个挡缘限定的凹形空间内，并在转子圆周运动期间结合挡缘。在这种情况下，挡缘和定位缘将转子端盖区段定位在转子端盖定位架上，并提供向心力来抵消转子圆周运动时转子端盖区段承受的惯性，从而导正转子端盖区段。在一些实施例中，固定装置是阻挡台阶，定位装置可以是与阻挡台阶结合的定位台阶。在一些实施例中，固定装置是夹具，定位装置可以是与夹具互锁的一个或多个凸起。在一些实施例中，定位装置是销，固定装置可以是接受销的孔。在一些实施例何总个，固定装置是齿，定位装置可以是与齿啮合和互锁的缺口。在一些实施例中，固定装置为导正端盖区段的其它固定装置，而定位装置是结合固定装置的其它定位装置，固定装置提供向心力，足以抵消转子圆周运动导致的转子端盖区段的惯性，这样，固定装置和定位装置在转子圆周运动期间将转子端盖区段定位在端盖区段定位架上。
[0021 ]应该理解，在一些实施例中，凸缘、台阶、夹具、销、齿或类似互锁机构设置在转子端盖区段上，端盖区段定位架上的固定装置与转子端盖区段上的互锁机构互锁，反之亦然。还应该理解，凸缘、台阶、夹具、销、齿或类似互锁机构可以单独使用或与这里公开的互锁机构组合使用。另外，在些其它示例性实施例中，包括互锁机构(如夹具和一个或多个与夹具互锁的凸起)的互锁元件可以布置在转子端盖区段、中心端盖区段、端盖区段定位架或这些的组合上。布置在端盖区段上的互锁机构的互锁元件被称作“端盖区段互锁元件”，布置在端盖区段定位架上的互锁机构的互锁元件被称作“定位架互锁元件”，而布置在中心端盖区段上的互锁机