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技術 精製機内のブレードギャップを調整するためのアレンジメント及び方法

出願人 バルメットテクノロジーズオサケユキチュア
発明者 ユハアロネン
出願日 2020年12月11日 (11ヶ月経過) 出願番号 2020-205534
公開日 2021年6月24日 (5ヶ月経過) 公開番号 2021-096250
状態 未査定
技術分野 機械的振動・音波の測定
主要キーワード 振動ベース 振動測定センサ 放出チャンバ 円錐状構造 ボールねじアクチュエータ 上昇角 ブレード要素 回転子ブレード
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年6月24日)のものです。
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図面 (4)

課題

精製機内のブレードギャップを正確に調整することが可能なアレンジメントを提供する。

解決手段

精製機(1)内のブレードギャップ(12)を調整するためのアレンジメント及び方法であって、アレンジメントは、精製要素(3、4、6、7)間のブレードギャップ(12)を調整するために精製機(1)の少なくとも1つの精製要素(3、4、6、7)を精製機(1)の少なくとも1つの他の精製要素(3、4、6、7)に対して動かすように構成可能な少なくとも1つのローディング装置(16)と、動作中の精製機(1)の振動を測定するための少なくとも1つの振動測定装置(20)と、精製機(1)の測定された振動に基づいて、少なくとも1つの精製要素(3、4、6、7)を少なくとも1つの他の精製要素(3、4、6、7)に対して動かすよう少なくとも1つのローディング装置(16)を制御することにより、精製要素(3、4、6、7)間のブレードギャップ(12)を調整するように構成可能な少なくとも1つの制御ユニット(21)とを含む。

概要

背景

精製機、例えばリグノセルロース含有繊維材料を精製するための精製機は、向かい合って配置された複数の精製要素を含む。通常、リグノセルロース含有繊維材料を精製するための精製機は、向かい合って配置された2つの精製要素を含み、そのうちの一方は固定精製要素であり、他方は固定精製要素に対して回転するように配置された回転可能な精製要素である。向かい合った精製要素の間には自由距離、即ち、精製チャンバ又はブレードギャップがあり、精製されるべきリグノセルロース含有繊維材料が精製チャンバ又はブレードギャップ内に供給される。ブレードギャップ内では、リグノセルロース含有繊維材料は、精製要素の精製面(refining surfaces)の特性及び精製機の動作特徴、例えば回転可能な精製要素の回転速度及び/又はブレードギャップ内で広がる圧力によって決定される精製効果を受ける。

概要

精製機内のブレードギャップを正確に調整することが可能なアレンジメントを提供する。 精製機(1)内のブレードギャップ(12)を調整するためのアレンジメント及び方法であって、アレンジメントは、精製要素(3、4、6、7)間のブレードギャップ(12)を調整するために精製機(1)の少なくとも1つの精製要素(3、4、6、7)を精製機(1)の少なくとも1つの他の精製要素(3、4、6、7)に対して動かすように構成可能な少なくとも1つのローディング装置(16)と、動作中の精製機(1)の振動を測定するための少なくとも1つの振動測定装置(20)と、精製機(1)の測定された振動に基づいて、少なくとも1つの精製要素(3、4、6、7)を少なくとも1つの他の精製要素(3、4、6、7)に対して動かすよう少なくとも1つのローディング装置(16)を制御することにより、精製要素(3、4、6、7)間のブレードギャップ(12)を調整するように構成可能な少なくとも1つの制御ユニット(21)とを含む。

目的

本発明の目的は、精製機内のブレードギャップを調整するための新たなアレンジメント及び方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

精製機内のブレードギャップを調整するためのアレンジメントであって、当該アレンジメントは、前記精製機の少なくとも1つの精製要素と前記精製機の少なくとも1つの他の精製要素との間のブレードギャップを調整するために、該少なくとも1つの精製要素を該少なくとも1つの他の精製要素に対して動かすように構成された少なくとも1つのローディング装置と、動作中の前記精製機の振動を測定するための少なくとも1つの振動測定装置と、前記精製機の測定された振動に基づいて、前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素に対して動かすよう前記少なくとも1つのローディング装置を制御することにより、前記少なくとも1つの精製要素と前記少なくとも1つの他の精製要素との間の前記ブレードギャップを調整するように構成可能な少なくとも1つの制御ユニットと、を含み、前記少なくとも1つの制御ユニットは、前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素の方に動かすよう前記少なくとも1つのローディング装置を制御することと、前記精製機の測定された振動を表す振動測定信号を前記振動測定装置から受信することと、受信した前記振動測定信号を前記精製機の振動について設定可能な条件と比較することと、前記精製機の振動について設定可能な前記条件を満たす前記振動測定信号に対応して、設定可能な距離に従い前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素から離すよう前記少なくとも1つのローディング装置を制御することと、を行うよう構成可能であり、前記少なくとも1つの制御ユニットは、前記精製機の振動について設定可能な前記条件を満たした前記振動測定信号に対応して前記少なくとも1つの精製要素が前記少なくとも1つの他の精製要素から離された後に、設定可能な時間間隔で、設定可能な距離に従い前記少なくとも1つの精製要素が前記少なくとも1つの他の精製要素の方に周期的に動かされるよう前記少なくとも1つのローディング装置を制御するように構成可能である、アレンジメント。

請求項2

前記少なくとも1つの制御ユニットは、前記少なくとも1つの精製要素と前記少なくとも1つの他の精製要素とが互いに接触するまで前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素の方に動かすよう前記少なくとも1つのローディング装置を制御するように構成可能であり、前記接触に対応して、前記少なくとも1つの制御ユニットは、前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素から離すよう前記少なくとも1つのローディング装置を制御するように構成されている、請求項1に記載のアレンジメント。

請求項3

前記アレンジメントは、前記少なくとも1つの精製要素の前記少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を表す位置測定信号を提供するための位置測定装置を含み、前記少なくとも1つの制御ユニットは、前記位置測定装置から位置測定信号を受信することと、前記位置測定信号に基づいて、前記少なくとも1つの精製要素の前記少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を制御することと、を行うように構成可能である、請求項1又は2に記載のアレンジメント。

請求項4

前記ローディング装置は少なくとも1つのサーボモータを含み、該サーボモータは、該サーボモータのシャフト回転位置を測定するための位置測定装置を含み、前記少なくとも1つの制御ユニットは、前記サーボモータのシャフトの測定された回転位置を表す位置測定信号を前記位置測定装置から受信することと、前記サーボモータのシャフトの測定された回転位置と、前記少なくとも1つの精製要素及び前記サーボモータのシャフトの連結に基づいて、前記少なくとも1つの精製要素の前記少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を決定することと、前記位置測定信号に基づいて、前記少なくとも1つの精製要素の前記少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を制御することと、を行うように構成可能である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のアレンジメント。

請求項5

前記振動測定装置は、前記精製機のフレーム構造に取り付け可能に構成された振動測定センサである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のアレンジメント。

請求項6

前記少なくとも1つのローディング装置により動かされる前記少なくとも1つの精製要素は、前記精製機の回転子である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のアレンジメント。

請求項7

精製機内のブレードギャップを調整するための方法であって、当該方法は、少なくとも1つの精製要素を少なくとも1つの他の精製要素の方に動かすステップと、動作中の前記精製機の振動を測定するステップと、動作中の前記精製機の振動を表す振動測定信号を、前記精製機の振動について設定可能な条件と比較するステップと、前記精製機の測定された振動に基づいて、前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素に対して動かすこと及び前記精製機の振動について設定可能な条件を満たす振動測定信号に対応する設定可能な距離に従い前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素から離すことにより、前記少なくとも1つの精製要素と前記少なくとも1つの他の精製要素との間のブレードギャップを調整するステップと、前記精製機の振動について設定可能な前記条件を満たす振動測定信号に対応して前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素から離した後に、設定可能な時間間隔で、設定可能な距離に従い前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素の方に周期的に動かすステップと、を含む方法。

請求項8

前記少なくとも1つの精製要素と前記少なくとも1つの他の精製要素とが互いに接触するまで前記少なくとも1つの精製要素を前記少なくとも1つの他の精製要素の方に動かすステップであって、前記接触に対応して、前記少なくとも1つの精製要素が前記少なくとも1つの他の精製要素から離される、ステップ、を含む、請求項7に記載の方法。

請求項9

前記少なくとも1つの精製要素の前記少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を表す位置測定信号を提供するステップと、前記位置測定信号に基づいて、前記少なくとも1つの精製要素の前記少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を制御するステップと、を含む、請求項7に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は精製機(refiner)に関する。とりわけ、本発明は、精製機内で実質的に向かい合って配置された精製要素(refining elements)間のブレードギャップ(blade gap)のサイズの調整に関する。

背景技術

0002

精製機、例えばリグノセルロース含有繊維材料を精製するための精製機は、向かい合って配置された複数の精製要素を含む。通常、リグノセルロース含有繊維材料を精製するための精製機は、向かい合って配置された2つの精製要素を含み、そのうちの一方は固定精製要素であり、他方は固定精製要素に対して回転するように配置された回転可能な精製要素である。向かい合った精製要素の間には自由距離、即ち、精製チャンバ又はブレードギャップがあり、精製されるべきリグノセルロース含有繊維材料が精製チャンバ又はブレードギャップ内に供給される。ブレードギャップ内では、リグノセルロース含有繊維材料は、精製要素の精製面(refining surfaces)の特性及び精製機の動作特徴、例えば回転可能な精製要素の回転速度及び/又はブレードギャップ内で広がる圧力によって決定される精製効果を受ける。

発明が解決しようとする課題

0003

リグノセルロース含有繊維材料の通常の精製において、繊維材料繊維長に対して実質的に影響を及ぼすことなく、すなわち繊維長に実質的に影響を及ぼさすことなく又は繊維を短く切断することなしに繊維の特性に影響を与えることを意図している。したがって、この種の精製用途においては、ブレードギャップの調整は、従来、精製機の主モータ電力制御に基づいてきた。しかしながら、精製機の主モータの電力制御は、とりわけ繊維長に影響を与えることを意図する、すなわち繊維を切断して長さを短くするような、非常に正確な一定のブレードギャップが不可欠な用途、例えばミクロフィブリルセルロースMFC)又はナノフィブリルセルロースの製造等の精製用途では適用可能ではない。

0004

本発明の目的は、精製機内のブレードギャップを調整するための新たなアレンジメント及び方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、独立請求項の特徴によって特徴付けられる。

0006

本発明は、動作中の精製機の振動を測定し、測定した精製機の振動に基づいて少なくとも1つの精製要素を少なくとも1つの他の精製要素に対して動かすことにより精製機の精製要素間のブレードギャップを調整するという考えに基づく。

0007

本発明の利点は、非常に妥当な数の異なる装置を含むアレンジメントにより、ブレードギャップのサイズが非常に正確に調整され得ることである。

0008

本発明の一部の実施形態は従属請求項にて開示されている。

図面の簡単な説明

0009

以下では、添付の図面を参照しながら、好ましい実施形態により本発明をより詳細に説明する。
図1は、精製機内のブレードギャップを調整するためのアレンジメントを概略的に示す。
図2は、精製機内のブレードギャップを調整するための方法を概略的に示す。
図3は、精製機内のブレードギャップを調整するための別の方法を概略的に示す。 分かりやすくするために、図面は、本発明の一部の実施形態を簡略化したものを示す。同様の参照番号は図中の同様の要素を示す。

実施例

0010

図1は、円錐形の精製機1を部分的に断面で示した非常に概略的な側面図である。精製機1は、リグノセルロースを含有する木質系繊維材料を精製するのに利用され得る。精製機1は、精製機の半径方向Rに示すように直径がより小さい第1の端部Eaと、直径がより大きい第2の端部Ebとを有する。

0011

精製機1は、精製機1の第1の端部Eaの方を向いた第1の端部と、精製機1の第2の端部Ebの方を向いた第2の端部とを有する固定精製要素3、すなわち固定子3を含む。分かりやすくするために、固定子3の第1の端部を示すためにも参照符号Eaを用い、固定子3の第2の端部を示すためにも参照符号Ebを用いている。固定子3は精製機1のフレーム構造2に支持される。精製機1のフレーム構造2は図1においてかなり簡略化して示している。

0012

固定子3は、精製面を有する少なくとも1つの固定子ブレード要素4を含む。そのため、固定子ブレード要素4は固定子3において、固定子3により精製すべき材料に対して精製効果を与える精製要素を形成する。そのため、固定子3は、固定子3の完全な精製面5を提供する単一の固定子ブレード要素を含み得る。通常、固定子3は2つ以上のセグメント様の固定子ブレード要素を含み、それらが共に固定子3の完全な精製面5を形成する。通常、各固定子ブレード要素4の精製面、すなわち固定子3の精製面5は、ブレードバーと、ブレードバーの間のブレード溝とを当業者に知られた形で含む。固定子3の精製面5のブレードバー及びブレード溝は、図1を分かりやすくするために図示していない。図1の実施形態では、固定子ブレード要素4は、固定子ブレード要素4を貫通する開口4aをさらに含む。

0013

精製機1は、精製機1の第1の端部Eaの方を向いた第1の端部と、精製機1の第2の端部Ebの方を向いた第2の端部とを有する回転可能な精製要素6、すなわち回転子6をさらに含む。したがって、分かりやすくするために、回転子6の第1の端部を示すためにも参照記号Eaを用い、回転子6の第2の端部を示すためにも参照記号Ebを用いている。

0014

回転子6は、精製面を有する少なくとも1つの回転子ブレード要素7を含む。そのため、回転子ブレード要素7は回転子6において、回転子6により精製すべき材料に精製効果を与える精製要素を提供する。そのため、回転子6は、回転子6の完全な精製面8を提供する単一の回転子ブレード要素を含み得る。通常、回転子6は2つ以上のセグメント様の回転子ブレード要素を含み、それらが共に回転子6の完全な精製面8を形成する。通常、各回転子ブレード要素7の精製面、すなわち回転子6の精製面8は、ブレードバーと、ブレードバーの間のブレード溝とを当業者に知られた形で含む。回転子6の精製面8のブレードバー及びブレード溝は、図1を分かりやすくするために図示していない。図1の実施形態では、回転子ブレード要素7は、回転子ブレード要素7を貫通する開口6aをさらに含む。

0015

回転子6は、少なくとも1つの回転子ブレード要素7が支持される回転子フレームの少なくとも一部を形成するハブ9を含む。図1では、ハブ9をかなり簡略化して示す。回転子6のハブ9はシャフト10に接続され、シャフト10が延びる方向は精製機1の軸方向を形成し、図1において矢印Aで概略的に示す。シャフト10は精製機1の主モータ11に接続されている。主モータ11はシャフト10を回転させるように配置され、シャフト10により回転子6は例えば図1の矢印RDで示す回転方向に回転させられる。精製機1の他のパーツに鑑みた場合、主モータ11のサイズは図1においてかなり小さくなっている。

0016

固定子3と回転子6とは、固定子3と回転子6との間に精製チャンバ12が、すなわちブレードギャップ12が存在するように互いに対して実質的に向かい合って配置されている。精製チャンバ12又はブレードギャップ12は、繊維材料が精製される容積を形成する。図1において、精製機1の他の構成要素に対するブレードギャップ12のサイズは誇張されている。向かい合う固定子3と回転子6との間の自由距離Dはブレードギャップ12のサイズを示す。ブレードギャップ12内で精製すべき繊維材料にもたらされる精製効果は、固定子3と回転子6との間の距離Dを調整することにより、すなわち、精製チャンバ12又はブレードギャップ12のサイズを調整することにより調整され得る。

0017

精製機1は、精製機1の第1の端部Eaに第1の供給通路13をさらに含み、回転子6の第1の端部Eaの側の回転子6の内部容積によって提供される第1の供給チャンバ6’内に矢印FM1で概略的に示す第1の繊維材料の留分(fibre material fraction)が第1の供給通路13を介して供給される。精製機1は、精製機1の第2の端部Ebに第2の供給通路14をさらに含み、回転子6の第2の端部Ebの側の回転子6の内部容積により提供される第2の供給チャンバ6’’内に矢印FM2で概略的に示す第2の繊維材料の留分が第2の供給通路14を介して供給される。第1の繊維材料の留分FM1及び第2の繊維材料の留分FM2は同じ又は異なる品質のものであり得る。

0018

図1の精製機1の動作は以下の通りである。

0019

第1の繊維材料の留分FM1は第1の供給通路13を介して第1の供給チャンバ6’に供給され、さらに、第1の供給チャンバ6’にある開口6aを介してブレードギャップ12内に供給される。第1の繊維材料の留分FM1は、回転子6が回転された場合に精製される。第2の繊維材料の留分FM2は第2の供給通路14を介して第2の供給チャンバ6’’に供給され、さらに、第2の供給チャンバ6’’にある開口6aを介してブレードギャップ12内に供給され、そこで第2の繊維材料の留分FM1が精製される。そのため、開口6aは第1の供給チャンバ6’及び第2の供給チャンバ6’’をブレードギャップ12に接続する。そのため、第1の繊維材料の留分FM1及び第2の繊維材料の留分FMは、回転子6が回転された場合に、固定子3及び回転子6の精製面5、8によって提供される精製効果をブレードギャップ12内で受ける。ブレードギャップ12内で精製された第1の繊維材料の留分FM1及び第2の繊維材料の留分FMは、固定子ブレード要素4の開口4aを通してブレードギャップ12から、固定子ブレード要素4の後ろ放出チャンバ15内に放出される。そのため、開口4aはブレードギャップ12を放出チャンバ15に接続する。ブレードギャップ12内への及びブレードギャップ12外への第1の繊維材料の留分FM1及び第2の繊維材料の留分FM2の流れは、それぞれの矢印FM1及びFM2で概略的に示す。参照符号FM1+FM2で示す矢印で概略的に示すように、精製された第1の繊維材料の留分FM1及び第2の繊維材料の留分FM2は、さらなる処理のために放出通路16を介して放出チャンバ15から精製機1外へと放出される。繊維材料の留分FM1及びFM2が受ける精製効果は、固定子3と回転子6との間の距離Dを調整することにより、すなわち精製チャンバ12又はブレードギャップ12のサイズを調整することにより調整され得る。

0020

図1は、固定子3と回転子6との間の距離Dを調整するために、すなわち精製チャンバ12又はブレードギャップ12のサイズを調整するために、矢印ADで概略的に示すように回転子6を軸方向Aに前後に動かすため精製機1のシャフト10に連結され得るローディング装置(loading device)16を概略的に示す。

0021

図1のローディング装置16は、図1に示すように、回転子6のシャフト10に直接又は連結要素19を介して間接的に連結された作動装置17を含む。作動装置17は、作動装置17の動作に応じて、固定子3と回転子6との間の距離Dを小さくするために、すなわち、ブレードギャップ12のサイズを小さくするために、回転子6を精製機1の第1の端部Eaの方に動かすか又は固定子3と回転子6との間の距離Dを大きくするために、すなわち、ブレードギャップ12のサイズを大きくするために、精製機1の第2の端部Ebの方に動かすように構成されている。作動装置17は、例えば、ボールねじアクチュエータ又は遊星ねじアクチュエータ等の作動シリンダであり得る。回転子6のシャフト10の代わりに、作動装置17、ひいてはローディング装置16は、何らかの他の手段により回転子10に接続されるように配置され得る。

0022

図1のローディング装置16は、さらに、回転子6の動きを制御するために作動装置17の動作を制御するために、作動装置17に接続されるか又は作動装置17に連結して配置される調整装置18をさらに含む。調整装置18は、固定子3と回転子6との間の距離Dを小さくするために回転子6を精製機1の第1の端部Eaの方に動かすか又は固定子3と回転子6との間の距離Dを大きくするために回転子6を精製機1の第2の端部Ebの方に動かすよう作動シリンダ17を動作させるように構成されている。

0023

従来、ブレードギャップの調整は精製機1の主モータ11の電力制御に基づくものであった。その理由は、通常の精製では、繊維長に実質的に影響を及ぼすことなく又は繊維を短く切断することなく、リグノセルロース含有繊維材料内の繊維の特性のみに影響を与えることを意図したものだからである。しかしながら、精製機1の主モータ11の電力制御は、繊維を切断して長さを短くすることにより繊維長に影響を及ぼすことを意図し、正確で一定なブレードギャップが望ましい精製用途には適用可能でない。この種の精製用途の例としては、例えば、マイクロフィブリルセルロース(MFC)又はナノフィブリルセルロース(NFC)の製造が挙げられる。

0024

本明細書で開示する解決策によれば、精製機内のブレードギャップを調整するためのアレンジメントは、精製要素間のブレードギャップを調整するために、精製機の少なくとも1つの精製要素を、精製機の精製要素の少なくとも1つの他の精製要素に対して動かすように構成された少なくとも1つのローディング装置と、動作中の精製機の、すなわち運転中の精製機の振動を測定するための少なくとも1つの振動測定装置と、測定した精製機の振動に基づいて少なくとも1つのローディング装置を制御することにより少なくとも1つの精製要素を少なくとも1つの他の精製要素に対して動かすことにより精製要素間のブレードギャップを調整するように構成可能な少なくとも1つの制御ユニットとを含む。

0025

図1の実施形態を参照して、精製機1内のブレードギャップ12を調整するためのアレンジメントは、固定子3に対して回転子6を動かすために回転子6に連結されたローディング装置16を含み、ローディング装置16は、矢印ADで概略的に示すように、軸方向Aに回転子6を前後に動かすことができる。

0026

図1のアレンジメントは、動作中の精製機1の振動を測定するための振動測定装置20をさらに含む。加速度センサ等の振動測定センサであり得る振動測定装置20は、図1に示すように、精製機1のフレーム構造2等の精製機1の非可動部に配置されることが好ましい。一実施形態によれば、振動測定装置20は、精製機1の供給端ケーシングにおける固定子ブレード要素の固定点に配置され、係る固定点は振動測定装置20のための強固な場所を提供する。

0027

図1のアレンジメントは、測定した精製機1の振動に基づいてローディング装置16を制御して回転子6を固定子3に対して動かすことにより向かい合って配置された精製要素3、6の間のブレードギャップ12を調整するように構成可能な制御ユニット21をさらに含む。制御ユニット21からローディング装置16への、とりわけローディング装置16の調整装置18への制御信号を矢印CO−16で概略的に示す。

0028

アレンジメントの一実施形態によれば、少なくとも1つの制御ユニットは、少なくとも1つのローディング装置を制御して少なくとも1つの精製要素を少なくとも1つの他の精製要素に方に動かし、振動測定装置から、測定された精製機の振動を表す振動測定信号を受信し、受信した振動測定信号を精製機の振動について設定可能な条件と比較し、精製機の振動について設定可能な条件を満たす振動測定信号に対応する設定可能な距離に従って、少なくとも1つの精製要素を少なくとも1つの他の精製要素から離すよう制御するように構成可能である。

0029

この実施形態によれば且つ図1の実施形態を参照して、制御ユニット21は回転子6が固定子3の方に動かされるようにローディング装置16を制御するように構成されている。それと同時に、制御ユニット21は、動作中の精製機1の振動を表す振動測定信号VMSを振動測定装置20から受信する。制御ユニット21は、振動監視ユニットと、振動測定信号VMSのための可能な増幅ユニットとを含む。制御ユニット21は、測定された振動測定信号VMSを、精製機1の振動について設定される設定可能な条件SET−Vと比較するように構成され、条件SET−Vは、精製機1の振動について設定される基準制限値を提供することを意図している。精製機1の振動について設定される条件又は基準制限値SET−Vは、振動測定信号VMSの振幅又は周波数等の振動測定信号VMSの特定の特性を表し得る。振動測定信号VMSの特性は、少なくとも固定子3と回転子6との間の距離に依存し、精製機1が動作中にあり、回転子6が固定子3に近づくと、少なくとも振動測定信号VMSの振幅が増加する傾向にある。

0030

制御ユニット21は、振動測定信号VMSが振動測定信号VMSの特性について設定された条件SET−Vに到達するまで、回転子6を固定子3の方に動かすようにローディング装置16を制御するように構成されている。精製機1の振動について設定された条件SET−Vを満たす振動測定信号VMSに対応して、制御ユニット16は、所望のブレードギャップサイズSET−D又はブレードギャップ12のサイズのための設定値SET−Dが得られるようにするために回転子6を固定子3から離すべき距離について設定される設定可能な距離SET−BWに対応する距離だけ回転子6を固定子3から離すようローディング装置16を制御するように構成されている。ローディング装置16の動作を制御するために設定された特定の制御信号CO−16は、ローディング装置16と回転子6との間の既知機械的連結により、精製機1の軸方向Aへの回転子6の特定の動作を提供するため、ブレードギャップ12のサイズ、すなわち固定子3と回転子6との間の距離Dが正確に調整され得る。

0031

アレンジメントの一実施形態によれば、少なくとも1つの制御ユニットは、精製要素が互いに接触するまで少なくとも1つの精製要素が少なくとも1つの他の精製要素の方に動かされるように少なくとも1つのローディング装置を制御するように構成可能である。

0032

この実施形態によれば、図1の実施形態を参照して、制御ユニット21は、固定子3と回転子6とが互いに接触するまで回転子6が固定子3の方に動かされるようにローディング装置16を制御するよう構成されている。回転子6の精製面8が固定子3の精製面5に接触すると、ブレードギャップ12のサイズ、すなわち回転子6の精製面8と固定子3の精製面5との間の距離Dはゼロであり、このことを、振動測定信号VMSについて設定された条件SET−Vに基づいて制御ユニット21が振動計測信号VMSから検出することができる。回転子6の精製面8と固定子3の精製面5とが互いに接触したことを示す振動測定信号VMSに対応して、制御ユニット21は、制御ユニット21において設定された所定の距離SET−BWに従って回転子6を固定子3から離すようローディング装置16を制御するように構成されている。

0033

ここで、設定可能な所定の距離SET−BWは、ブレードギャップ12のサイズのための設定値SET−Dに対応し得る。制御ユニット21は、固定子3と回転子6とが互いに接触した後にローディング装置16と回転子6との間の機械的結合を考慮して、ブレードギャップ12のサイズ、すなわち固定子3の精製面5と回転子6の精製面8との間の距離Dが、固定子3の精製面5と回転子6の精製面8との間の距離Dについて設定された設定値SET−Dに対応するように回転子6を固定子3から離すように構成されている。回転子6と固定子3とが互いに接触するまで回転子6を固定子3の方に動かし、その後に固定子3の精製面5と回転子6の精製面8との間の距離Dについて設定された設定値SET−Dに対応する距離だけ回転子6を固定子3から離すことにより、ブレードギャップ12のサイズが非常に正確に調整され得る。そのような方法の実施形態を図2で概略的に開示する。

0034

ブレードギャップ12のサイズのための設定値SET−Dは、実際の精製用途によって変化し得る。通常、設定値SET−Dは0.0005〜0.2mmであり得る。マイクロフィブリルセルロース(MFC)又はナノフィブリルセルロース(NFC)の製造の場合、ブレードギャップ12のサイズは例えば0.001〜0.02mmであり得る。

0035

アレンジメントの一実施形態によれば、少なくとも1つの制御ユニットは、精製機の振動について設定可能な条件を満たす振動測定信号に対応して少なくとも1つの精製要素が少なくとも1つの他の精製要素から離された後に、少なくとも1つの精製要素を少なくとも1つの他の精製要素の方に周期的に動かすよう少なくとも1つのローディング装置を制御するように構成可能である。

0036

この実施形態によれば、図1の実施形態を参照して、制御ユニット21は、精製機1の振動について設定された条件SET−Vを満たす振動測定信号VMSに対応して回転子6が固定子3から離された後に、回転子6が固定子3の方に戻るようにローディング装置16を制御するように構成されている。固定子3の方に回転子6を戻すことの意図は、固定子3及び回転子6の精製面5、8の摩耗に対応して、ブレードギャップ12のサイズをその設定値SET−Dで実質的に維持することである。

0037

アレンジメントの一実施形態によれば、制御ユニットは、設定可能な時間間隔で設定可能な距離に従って少なくとも1つの精製要素を少なくとも1つの他の精製要素の方に周期的に動かすよう少なくとも1つのローディング装置を制御するように構成可能である。

0038

この実施形態によれば、図1の実施形態を参照して、制御ユニット21は、時間間隔について設定された設定値SET−Tに従って、回転子6を固定子3の方に間欠的に動かすようにローディング装置16を制御するように構成され、その後に制御ユニット21は回転子6を固定子3の方に動かすようにローディング装置16を制御するように構成されている。設定値SET−FWは、1回で回転子6を固定子3の方にどれだけの距離動かすかを決定するように構成されている。設定値SET−FWは、時間間隔SET−Tの間の固定子3及び回転子6の精製面5、8の磨耗の量を表す。この実施形態によれば、固定子3及び回転子6の精製面5、8の摩耗を正確に補償することができ、ブレードギャップ12のサイズがその設定値SET−Dで実質的に一定に維持され得る。そのような方法の実施形態を図3で概略的に開示する。

0039

精製面の磨耗の補償のための設定値SET−FWと、各時間間隔についての設定値SET−Tは、実際の精製用途に応じて変化し得る。通常、設定値SET−FWは0.001〜0.01mmの間で変化し、時間間隔SET−Tの間の精製面の摩耗についての推定値又は経験値に基づき得る。実施に応じて、設定値SET−FWは、精製機1の軸方向Aにおける回転子6の意図した動き又はブレードギャップ12のサイズDの意図した変化を表し、後者は、制御ユニット21により、精製機1の軸方向Aにおける回転子6の特定の意図した動きに変換される。設定値SET−Tは、例えば数分〜数十時間であり得る。時折、制御ユニット21は回転子6が固定子3に接触するまで回転子6を固定子3に方に動かすようにローディング装置16を制御し、その後にブレードギャップ12のサイズについて設定された設定値SET−Dに対応する距離に従って回転子6を固定子3から離すようにローディング装置16を制御することにより、例えば、精製面の磨耗が予測した精製面の摩耗と異なることによるブレードギャップ12のサイズの起こり得る偏差を取り除く。

0040

アレンジメントの一実施形態によれば、アレンジメントは、少なくとも1つの精製要素の少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を表す位置測定信号を提供するために位置測定装置を含み、少なくとも1つの制御ユニットは位置測定装置から位置測定信号を受信し、位置測定信号に基づいて少なくとも1つの精製要素の少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を制御するように構成可能である。

0041

この実施形態によれば、図1の実施形態を参照して、アレンジメントは、回転子6の固定子3に対する位置を表す位置測定信号PMSを提供するために位置測定装置22を含む。制御ユニット21は位置測定装置22から位置測定信号PMSを受信し、さらに、位置測定信号PMSに基づいて、ローディング装置16により回転子6の固定子3に対する位置を制御するように構成されている。この実施形態によれば、回転子6の固定子3に対する位置は、位置測定信号PMSが回転子6の固定子3に対する位置についてのフィードバック信号を提供するため、正確に決定及び制御できる。

0042

アレンジメントの一実施形態によれば、ローディング装置は少なくとも1つのサーボモータを含み、少なくとも1つのサーボモータは、該サーボモータのシャフトの回転位置を測定するための位置測定装置を含み、少なくとも1つの制御ユニットは、位置測定装置から、測定したサーボモータのシャフトの回転位置を表す位置測定信号を受信して、測定したサーボモータのシャフトの回転位置及び少なくとも1つの精製要素とサーボモータのシャフトとの連結に基づいて、少なくとも1つの精製要素の少なくとも1つの他の精製素子に対する位置を決定し、さらに位置測定信号に基づいて少なくとも1つの精製要素の少なくとも1つの他の精製要素に対する位置を制御するように構成可能である。

0043

この実施形態によれば、図1の実施形態を参照して、ローディング装置16は、調整装置としてサーボモータ23を含み、サーボモータ23は、サーボモータ23のシャフト23’の回転位置を測定するための位置測定装置22を含む。制御ユニット21は、サーボモータ23のシャフト23’の測定した回転位置を表す位置測定信号PMSを位置測定装置22から受信し、サーボモータ23のシャフト23’の測定した回転位置と、回転子6とサーボモータ23のシャフト23’との機械的連結に基づいて、回転子6の固定子3に対する位置を決定するように構成されている。加えて、制御ユニット21は、位置測定信号PMSに基づいて、回転子6の固定子3に対する位置を制御するように構成されている。位置測定装置22を備えるサーボモータ23は、固定子3に対する回転子6の位置調整を非常に正確に実施することができる手段を提供する。

0044

上記で開示した解決策では、ブレードギャップ12のサイズは、非常に妥当な数の異なる装置を含むアレンジメントにより非常に正確に調整され得る。

0045

ブレードギャップ12のサイズの正確な調整は、ミクロフィブリルセルロース(MFC)又はナノフィブリルセルロース(NFC)の製造においてとりわけ重要である。本明細書において、「ナノフィブリルセルロース」と用語は、植物系の、とりわけ木質系の繊維材料に由来する別々のセルロースミクロフィブリル一群又はミクロフィブリルの束を意味する。ナノフィブリルセルロース(NFC)の同義語としては、例えば、ナノフィブリルセルロースナノセルロース、マイクロフィブリルセルロース、セルロースナノファイバナノスケールセルロース、マイクロフィブリル化セルロース(MFC)又はセルロースマイクロフィブリルが挙げられる。粉砕の程度に応じて、別々のセルロースミクロフィブリル又はミクロフィブリルの束の粒径は数ナノメートル(nm)又は数マイクロメートル(μm)である。別々のセルロースミクロフィブリル又はミクロフィブリルの束の平均長は例えば0.2〜200μmであり、平均直径は例えば2〜1000nmであり得る。

0046

本明細書で開示したブレードギャップのサイズを調整するためのアレンジメントは、向かい合った精製要素の間のギャップを測定することを意図する測定センサを追加で含み得る。通常、そのような測定センサは向かい合った精製要素のうちの一方に配置され、例えば、ブレードギャップのサイズの振動ベースの調整の較正に利用され得る。

0047

図1の実施形態では、精製機1は単一の固定子及び単一の回転子を含む円錐状の精製機であるが、本明細書に開示の精製機のブレードギャップを調整するための解決策は、任意の数の固定子及び/又は回転子を備える円錐状の精製機にも適用され得る。精製機の固定子及び/又は回転子の精製面は、図1に示すように開口を含むか又は精製面は、何ら開口を含まず実質的に均一であり得る。精製すべき繊維材料の供給は、精製機の一端のみで又は精製すべき繊維材料が固定精製要素の開口を介して精製機に供給される場合には精製機の一方側で行われ得る。上記から明らかなように、円錐状の精製機では、ブレードギャップを調整する場合、精製要素の動きは精製機の軸方向Aで起こり、ブレードギャップのサイズの変化は、精製要素の円錐状構造上昇角度に応じて精製機の軸方向Aと半径方向Rとの間の所定の角度で起こる。

0048

さらに、円錐状の精製機の代わりに、本明細書で開示の解決策は、精製機の半径方向に、すなわち精製機の軸方向に実質的に垂直な方向に延びるディスク状の精製要素を含むディスク状の精製機においても実施され得る。ディスク状の精製機では、ブレードギャップを調整する場合、精製要素の動き及びブレードギャップ12のサイズの変化は精製機の軸方向Aで起こる。ディスク状の精製機内で動かされる精製要素も、固定精製要素又は回転精製要素のいずれかであり得る。ディスク状の精製機も任意の数の固定子及び/又は回転子を有していてもよい。ディスク状の精製機の基本的な構造及び動作原理は精製機の分野の当業者に知られているため、本明細書ではより詳細には開示しない。

0049

さらに、円錐状の精製機及びディスク状の精製機の代わりに、本明細書で開示の解決策は、所定数円筒状の固定子及び/又は回転子を含む円筒状の精製機にも適用可能である。円筒状の精製機では、ブレードギャップの調整は通常固定子の直径を調整して行われるため、精製要素の動き及びブレードギャップのサイズの変化は精製機の半径方向Rで起こる。円筒状の精製機では、制御ユニットによってローディング装置に印加されるそれぞれの制御信号に対応して固定子の直径を変化させ、それにより固定子又は固定子ブレード要素を回転子又は回転子ブレード要素の方に動かすために、ローディング装置は固定子に作動的に接続されるように配置され得る。円筒状の精製機の基本的な構造及び動作原理も精製機の分野の当業者に知られているため、本明細書ではより詳細には開示しない。

0050

上記の実施例において、開示した精製機は、とりわけリグノセルロース含有繊維材料を精製することを意図していた。リグノセルロース含有繊維材料を精製するための精製機に加えて、本明細書で開示のブレードギャップのサイズを調整するための解決策は、鉱物天然ポリマー及び合成ポリマー炭素石炭、金属又はそれらの任意の混合物若しくは合金等の他の材料を精製することを意図した精製機にも適用され得る。

0051

技術の進歩に伴って、本発明の概念を様々な方法で実施できることは当業者にとって明らかであろう。本発明及びその実施形態は上述した例に限定されず、特許請求の範囲で変化し得る。

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