CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a sectores de refino destinados a ser usados en discos de refinación de máquinas refinadoras para refinar materiales fibrosos lignocelulósicos y otros materiales naturales o sintéticos. La invención se refiere de una manera más precisa, a un sector de refino y a un método de fabricación del mismo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente una máquina refinadora de material fibroso lignocelulósicos y otros materiales naturales o sintéticos consta de dos discos de refinación opuestos que giran uno con respecto a otro, de los que uno o ambos son giratorios. En los discos de refinación están dispuestos un pluralidad de sectores de refino que cuentan con una superficie con un diseño de barras y acanaladuras intermedias. Los discos de refinación están colocados de manera que los sectores de refino forman un intersticio de refinación, a través del cual el material fibrosos está destinado a pasar hacia fuera desde dentro de los discos de refinación, por Io que Ia desintegración de Ia fibra se lleva a cabo por las barras de los sectores de refino. Dichas barras pueden ser de varios diseños y, por tanto, pueden ser continuas o discontinuas y son de altura uniforme o variable. En Ia mayoría de casos se pueden usar barras dentadas.

El material fibroso se desfibra primero en el intersticio de refinación entre las superficies de refinado, es decir, las fibras son liberadas, Io que tiene lugar en Ia porción interior del intersticio de refinación en Ia que Ia distancia entre las superficies de

refinación es Ia mayor de todas. A continuación, el intersticio de refinación se estrecha hacia fuera de manera que se obtiene Ia refinación deseada del material fibroso. Para producir esta refinación se requieren grandes cantidades de energía.

Las superficies de refinación se forman de diferentes maneras, que dependen del grado de refinación deseado y por tanto de Ia calidad de pasta deseada. La calidad de pasta está también afectada por otros factores, por ejemplo tamaño del intersticio de refinación, contenido de liquido en el material fibroso, velocidad de alimentación, temperatura, etcétera.

La apariencia de las superficies de refinación es de gran importancia, especialmente en relación a Ia longitud de Ia fibra del material refinado. Con una orientación sustancialmente radial de las barras en las superficie de refinación, se obtiene en Ia pasta una gran proporción de fibras largas y bien desfibradas. Esto se puede explicar por el hecho de que el material fibroso se orienta por si mismo en el intersticio de refinación con Ia dirección de fibra esencialmente en paralelo a los bordes de Ia barra. Por esa razón, el desfibrado y refinación tienen lugar porque el material fibroso rueda sustancialmente entre las barras sobre superficies de refinación opuestas, por Io que las fibras se liberan y se desfibrilan en todo su longitud. Este tipo de pasta cobra alta resistencia y por tanto es particularmente usada, por ejemplo para papel de imprenta. El consumo energético en Ia fabricación de este tipo de pasta es relativamente alto.

Con una orientación oblicua de las barras respecto al radio, decrece Ia proporción de fibras largas en Ia pasta, porque en este caso los bordes de las barras ejercen un efecto de corte en el material fibroso. Al mismo tiempo que aumenta el efecto de corte, disminuye el efecto de fibrilización. Las propiedades de resistencia de este tipo de pasta

son ciertamente más bajas, pero Ia pasta es particularmente adecuada para Ia fabricación de calidades de papel fino.

El ángulo de inclinación de Ia barra también es importante par al alimentación del material a través del intersticio de refinación. Cuando las barras tienen un ángulo de inclinación oblicua y exteriormente hacia atrás en el sentido del giro del disco, se obtiene una acción de bombeo hacia fuera, mientras que en un ángulo de inclinación en el sentido opuesto produce un efecto de frenado. Así, el tiempo de estancia del material en el intersticio de refinación está afectado por el ángulo de inclinación de las barras y Ia localización de las mismas ya sea para efecto de bombeo o de refinación.

Ejemplos de discos de refinación o de sus sectores de refino que son conocidos actualmente, son descritos por IMiIs Virving en Ia patentes europeas EP-0,611,599 y EP- 0,702,597;Anders Hawen, et al. en Ia patente europea EP-0,633,813; Per Frober, et al. en Ia patente europea EP-0, 767,706; NiIs Virving, et al. en Ia patente europea EP- 0,958,058; y John B. Matthew en las patentes de los Estados Unidos de América US- 5,740,972, US-5,921,486 y US-5,954,283.

Los discos de refinación y sectores de refino conocidos, así como los descritos en los documentos anteriores, están formados a fin de producir propiedades deseadas de Ia pasta. Esto implica en muchos caso que se deban de hacer compromisos respecto al diseño de las superficies de refinación con objeto de producir un equilibrio adecuado entre fibrilización y corte de las fibras y entre Ia alimentación y frenado, respectivamente. Por

Io que a partir de estas limitaciones, entonces es necesario ofrecer un sector de refino y un método de fabricación del mismo, que permitan formar un disco de refinación para producir una pasta óptima y que al mismo tiempo minimicen el consumo de energía y

provoquen un menor desgaste de las barras, tal que estos sectores de refino cumplan los diferentes requerimientos de Ia industria sin tener que estar limitados a tener varios tipos de sectores de refino para específicos propósitos de producción.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

En vista de Io anteriormente descrito y con el propósito de dar solución a las limitantes encontradas. Es objeto de Ia invención ofrecer un sector de refino para disco de refinación de una máquina refinadora de material fibroso, el sector de refino está formado por dos o más secciones de refino adyacentes en dirección radial para realizar una o más etapas de trabajo de refinación, tal que cada una de las secciones de refino está formada por una o varias porciones de refino que incluyen una pluralidad de barras y acanaladuras; y uno o más canales de remoción entre secciones de refino adyacentes.

Es también objeto de Ia invención ofrecer un modelo de sección de refino cambiable para formar un molde refractario de fundición de un sector de refino para disco de refinación, el modelo de sección de refino está formado por uno o varios grupos de barras y acanaladuras; y uno o más canales entre Io grupos de barras y acanaladuras adyacentes.

Otro objeto de Ia invención es ofrecer un método para fabricar sectores de refino para disco de refinación, el método inicia al determinar una o más etapas de trabajo de refinación a ser realizado por el sector de refino; continuando con Ia selección de uno o más modelos de secciones de refino cambiables para formar un molde refractario de fundición del sector de refino con los modelos de secciones de refino cambiables

seleccionados; y así hacer Ia pieza de fundición del sector de refino a partir del molde refractario.

Finalmente es también objeto de Ia invención un disco de refinación para máquina refinadora de material fibroso, el disco de refinación está formado por dos o más coronas de refino generalmente circulares para una o más etapas de trabajo de refinación, en donde cada una de las coronas de refino incluyen una o varias porciones de refino, caracterizadas por incluir una pluralidad de barras y acanaladuras; y uno o más canales de remoción entre coronas de refino adyacentes.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS

Los detalles característicos de Ia invención, se describen en los siguientes párrafos en conjunto con las figuras que Io acompañan, los cuales son con el propósito de definir al invento pero sin limitar el alcance de éste.

Figura 1 ilustra una vista esquemática de un sector de refino de acuerdo al invento.

Figuras 2A, 2B y 2C ilustran los modelos de secciones de refino para fabricar un sector de refino. La Figura 2A es una vista superior de modelos de secciones de refino cambiables; Ia Figura 2B es una vista en corte lateral de los modelos de secciones de refino y de una placa de moldeo y Ia Figura 2C es una vista superior de Ia placa de moldeo con los modelos de secciones de refino y el modelo posterior.

Figuras 3A y 3B ¡lustra dos discos de refinación cooperantes en una máquina de refinación de acuerdo al invento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Con referencia a Ia Figura 1, que muestra una vista esquemática de un sector de refino de acuerdo al invento. El sector de refino 10, para usarse en un disco de refinación de una máquina refinadora de material fibroso, está formado por dos o más secciones de refino. En este caso Ia Figura 1 muestra dos secciones de refino 20 y 30 adyacentes en dirección radial y separadas entre sí por un canal para remoción 40. A su vez cada una de las secciones de refino 20 y 30 están divididas en una o más porciones de refinación 50, tal que las porciones de refinación 50 adyacentes dentro de Ia misma sección de refino 20 o 30 están separadas por canales de distribución 60.

Cada una de las porciones de refino 50 dentro de una misma sección de refino 20 o 30 está formada por una pluralidad de barras 70 y acanaladuras 80 cuyo ancho, profundidad y ángulo de inclinación es sustancialmente el mismo. Las barras 70 de Ia sección de refino 20, que estará más cerca al centro del disco de refinación (no mostrado), parten de un extremo o entrada ascendente 90 en forma generalmente triangular; mientras que las barras 70, de cada porción de refino 50, que se encuentran adyacentes a los canales de distribución 60 tienen un inicio triangular.

El sector de refino 10 al estar formado por dos o más secciones de refino 20 y 30 cuenta con al menos una doble acción o etapa de trabajo de refinación a realizar durante el proceso de refinación del material fibroso. Por Io que Ia profundidad y el ángulo de inclinación de las barras 70 y acanaladuras 80 de porciones de refino 50 adyacentes en

dirección radial entre las secciones de refino 20 y 30, son generalmente los mismos; mientras que el ancho de las barras 70 y acanaladuras 80 no necesariamente debe ser igual. Es decir, el sector de refino 10 puede contar con una sección de refino 20 cuyas barras 70 y acanaladuras 80 pueden tener un ancho igual o diferente que el ancho que las barras 70 y acanaladuras 80 de Ia otra sección de refino 30, esto con el propósito de que las secciones de refino 20 y 30 realicen una etapa de trabajo de refinación diferente en el material fibroso dentro del proceso de refinación. Por ejemplo, en el caso que el ancho de Ia barras 70 y acanaladuras 80 de Ia sección de refino 20 sea mayor que el ancho de las barras 70 y acanaladuras 80 de Ia sección de refino 30, Ia sección de refino 20 realiza el trabajo de corte y un primer trabajo de desfibrado del material fibroso; mientras que Ia sección de refino 30 realiza el trabajo de desfibrado final y disminuye el efecto de corte.

Otros ejemplos de Io anterior son que el sector de refino 10 puede tener una primera sección de refino 20 para realizar una etapa de corte combinada con una segunda sección de refino 30 para realizar a Ia vez una etapa de desfibrado; o un sector de refino 10 que tenga una primera sección de refino 20 para realizar una etapa de corte y desfibrado combinada con una segunda sección de refino 30 para realizar un segunda etapa de desfibrado más fino; o un sector de refino 10 que tenga una primera sección de refino 20 para realizar Ia etapa de corte combinada con segunda sección de refino 30 para realizar una primera etapa de desfibrado combinada a su vez con una tercera sección de refino (no mostrada) que realice una segunda etapa de desfibrado final.

Las entradas ascendentes 90 de cada una de las barras 70 de Ia sección de refino 20 permiten que Ia pasta de material fibroso entrante, que proviene del centro de Ia maquina refinadora (no mostrada), se distribuya entre todas las porciones de refino 50;

mientras que los canales de distribución 60 van redistribuyendo Ia pasta de material fibroso entre las barras 70 y acanaladuras 80 de cada porciones de refino 50 a medida que Ia pasta va fluyendo hacia fuera de Ia sección de refino 20.

El canal de remoción 40 optimiza Ia remoción de Ia pasta al permitir remover Ia pasta de material fibroso que no se pudo remover dentro de una etapa de trabajo de refinación llevado a cabo en un sección de refino previa, a fin de que esta pasta sea aprovechada en Ia siguiente etapa de trabajo de refinación a ser llevada por Ia siguiente sección de refino y así sucesivamente conforme Ia pasta avanza entre las secciones de refino. Este canal de remoción 40 en conjunto con los canales de distribución 60 de Ia siguiente sección de refino permiten que Ia pasta de material fibroso, que proviene de Ia sección de refino previa, sea distribuida entre las porciones de refino 50 y entre sus barras 70 y acanaladuras 80 para una siguiente etapa de trabajo de refinación a medida que Ia pasta fluye hacia fuera de Ia siguiente sección de refino.

Cabe mencionar que el sector de refino 10 puede estar hecho en una sola pieza de fundición o por piezas de fundición separadas, que podrían ser las secciones de refino 20 y 30, que se colocan en forma adyacente para formar el mencionado sector. El sector de refino 10 también cuenta con medios de sujeción como agujeros pasantes 100 para birlos dispuestos y distribuidos en las secciones de refino 20 y 30, tal que el sector de refino 10 se pueda sujetar al disco de refinación.

Cambiando ahora a las Figuras 2A, 2B y 2C. La Figura 2A ilustra modelos de secciones de refino 120 y 130 cambiables para formar un molde refractario de fundición de un sector de refino. Cada modelo de sección de refino está formados por uno o varios grupos de barras y acanaladuras 150 y uno o más canales 160 entre Io grupos de barras

y acanaladuras adyacentes, que permiten formar el molde para las barras 70 y acanaladuras 80 y el molde de los canales de distribución 60 de un sector de refino respectivamente.

Para fabricar un sector de refino 10 a partir de una pieza fundición primero se determinan las etapas de trabajo de refinación a ser realizadas por el sector de refino procediéndose a seleccionar dos o más modelos de secciones de refino 120 y 130 por separado y que combinados adyacentemente en dirección radial permitan formar un molde de fundición para un sector de refino que cumplan con tales etapas de trabajo de refinación. Estos modelos de secciones de refino 120 y 130 son cambiables sobre una placa de moldeo 110, es decir que se pueden remover y ser cambiados por otros modelos de secciones de refino a fin de formar tantos moldes de fundición sean necesarios para hacer tanto sectores de refino que realicen dos o más etapas de trabajo de refinación de acuerdo a requerimientos de refinado del material fibroso requerido para una aplicación.

Como se muestra en las Figura 2A y 2B, una vez seleccionados los modelos de secciones de refino 120 y 130, estos son montados y sujetados sobre Ia placa de moldeo

110 en forma adyacente y en dirección radial, de tal forma que si los modelos de secciones de refino son montados con un separación radial entre sí, entonces se forma entre ambos modelos de secciones de refino el molde para el canal de remoción.

En otra parte de Ia misma placa de moldeo 110 o en otra placa de moldeo por separado se monta y sujeta un modelo posterior 140 de Ia sección de refino a ser fabricada.

Una vez que se tiene los modelos de las secciones de refino 120 y 140 y el modelo de posterior 140 sobre Ia placas de moldeo 110 (Figura 2C), conforme a los procedimientos conocidos en el estado de Ia técnica, se procede a formar el molde refractario de fundición con arena refractaria para posteriormente hacer Ia pieza de fundición del sector de refino al vaciar el metal fundido en el molde mencionado y finalmente retirar Ia pieza de sector de refino solidificada para proceder a su posterior proceso de rectificación.

Este método de fabricación que permite tener modelos de secciones de refino cambiables permite formar una pluralidad moldes de sectores de refino para fabricar una pluralidad de sectores de refino 10 que cubran múltiples requerimientos dentro de Ia industria, ya que permite combinar dos o más modelos de secciones de refino de igual o diferente ángulo de inclinación y ancho de las barras y acanaladuras para formar un molde de sector de refino para fabricar un sector de refino 10 que realice dos o más etapas de trabajo de refinación. Por ejemplo, en el caso que se tengan cinco modelos de secciones de refino que correspondan a Ia sección de refino 20 (ver Figura 1), cada uno con diferentes anchos de barras y acanaladuras, y cinco modelos de secciones de refino que correspondan a Ia sección de refino 30 (ver Figura 1), cada una con diferentes anchos de barras y acanaladuras, pero cuyos anchos corresponden uno a uno con los anchos de las barras y acanaladuras de los modelos de secciones de refino de Ia sección de refino 20, entonces se puede tener hasta cuarenta y cinco combinaciones posibles de formar moldes de sectores de refino para formar cuarenta y cinco sectores de refino 10 con dos o más etapas de trabajo de refinación.

El método de fabricación, de acuerdo al invento descrito, representa una ventaja sobre los métodos actuales de fabricación de sectores de refino pertenecientes al estado

de la técnica, ya que para formar cuarenta y cinco sectores de refino diferentes se requerirían de cuarenta y cinco modelos de sectores de refino diferentes con los métodos actuales; pero al emplear el método de fabricación del invento, que se base en moldes de secciones de refino cambiables, sólo se requieren diez modelo de secciones de refino por separado.

Las Figuras 3A y 3B se ilustran dos discos de refinación cooperantes en una máquina de refinación. Cada disco está formado por una serie de sectores de refino 10 tal que las secciones de refino 20 y 30 en conjunto forman al menos dos coronas de refino, generalmente de forma circular, que son adyacentes entre sí en dirección radial. En una realización del disco de refinación, este cuenta con un canal de remoción radial 40 entre las coronas de refino y una pluralidad de canales de distribución 60. Cada corona circular de refino está formada por una pluralidad de porciones de refino 50 que pueden estar separados entre sí por los canales de distribución 60 y tal que cada porción de refino 50 cuenta con una pluralidad de barras 70 y acanaladuras 80. En Ia primera corona circular de refino, las barras 70 empiezan con un extremo o entrada ascendente 90 en forma triangular.

Basado en las realizaciones descritas anteriormente, se contempla que las modificaciones de los ambientes de realización descritos, así como los ambientes de realización alternativos serán considerados evidentes para una persona experta en el arte de Ia técnica bajo Ia presente descripción. Es por Io tanto, contemplado que las reivindicaciones abarcan dichas modificaciones y alternativas que estén dentro del alcance del presente invento o sus equivalentes.