PLACAS DE REFINADOR DOTADAS DE BARRAS DE ELEVADA RESISTENCIA Y GRAN RENDIMIENTO.

Placas de refinador dotadas de barras de elevada resistencia y gran rendimiento. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a discos de refino y segmentos de placa para los mismos, y más en particular a la forma de las barras y las ranuras que definen los elementos de refino de los discos o segmentos. Los segmentos de placa pueden utilizarse, por ejemplo, en máquinas de refino para dispersar, descascarillar y refinar todas las gamas de consistencia (HiCo, LoCo y MC) de material lignocelulósico. Además, la invención puede aplicarse a diversas formas de refinador, por ejemplo refinadores de disco, refinadores cónicos, refinadores de disco doble, refinadores cónicos dobles, refinadores cilíndricos y refinadores cilíndricos dobles. El material lignocelulósico, por ejemplo virutas de madera, serrín y otro material fibroso vegetal o de madera, se refina por medio de refinadores mecánicos que separan las fibras de la red de fibras que forman el material. Los refinadores de disco para el material lignocelulósico están dotados de discos de refino o segmentos de discos que se disponen de modo que formen un disco. Los discos se denominan también placas. El refinador posee dos discos opuestos, de manera que un disco gira en relación con el otro. El material fibroso que debe refinarse fluye a través de una entrada central de uno de los discos y hasta el interior de un orificio entre los dos discos refinadores. A medida que giran uno o ambos discos, fuerzas centrífugas mueven el material radialmente hacia el exterior a través del orificio y al exterior de la periferia radial del disco. Las superficies opuestas de los discos incluyen secciones anulares que tienen barras y ranuras. Las ranuras proporcionan pasos a través de los cuales el material se mueve en un plano radial entre las superficies del disco. El material también se aleja del plano radial desde las ranuras y sobre las barras. A medida que el material se mueve sobre las barras, entra en un orificio de refino entre barras entrecruzadas de los discos opuestos. El cruce de las barras aplica fuerzas al material en el orificio de refino, que actúan para separar las fibras del material y provocar la deformación plástica de las paredes de las citadas fibras. La aplicación repetida de fuerzas en el orificio de refino refina el material en una pasta de fibras separadas y refinadas. A medida que cruza los bordes de ataque de las barras, el material es grapado entre las barras. El grapado se refiere a las fuerzas aplicadas al material fibroso por las caras y los bordes de ataque de las barras entrecruzadas opuestas, a medida que se superponen las caras y los bordes de ataque. Esta superposición forma un ángulo instantáneo de cruce que tiene una influencia esencial sobre el grapado del material y/o la capacidad de cobertura de los bordes de ataque de las barras. La FIGURA 1 muestra en sección transversal algunas barras 10 y ranuras 12 de una placa clásica 14 de refinador de elevado rendimiento y baja consistencia. Estas barras 10 presentan normalmente una elevada ratio entre la altura de la barra y su anchura, y tienen un ángulo de inclinación lateral de cero o prácticamente cero. El ángulo de inclinación lateral es el ángulo entre la cara de ataque o de salida (pared lateral) 16 de una barra, y una línea 18 paralela a un eje de la placa. La placa 14 de refinador puede estar formada por una única aleación, por ejemplo del grupo de aleación del acero inoxidable 17-4PH. Las placas de refinador realizadas con la aleación 17-4PH tienden a tener ratios entre la altura de la barra y su anchura que son mayores que las placas de refinador formadas de otras aleaciones de metal. Estas grandes ratios tienen como resultado barras estrechas y esquinas agudas en las raíces de las barras. Las placas formadas de la aleación 17-4PH tienden a tener una elevada resistencia y dar como resultado barras que no son propensas al fallo. El ángulo de inclinación lateral de cero grados, barras estrechas y ranuras profundas de las placas clásicas de gran rendimiento pueden tener como resultado tensiones excesivas e insostenibles en la raíz 20 de las barras. Si la placa está formada por materiales distintos del grupo de la aleación 17-4PH, puede ocurrir el fallo de la barra, por ejemplo el cizallamiento de las barras en la raíz. Las placas formadas por la aleación 17-4PH de alta resistencia tienden a tener un excesivo desgaste y vidas útiles cortas cuando son sometidas a un entorno abrasivo de refino. Las placas de refinador formadas de aleaciones distintas de 17-4PH tienden a tener diseños de configuración de barra y ranura limitados por la fragilidad del material de aleación utilizado. Debido a las excesivas tensiones sobre las barras altas y estrechas, las placas que tienen diseños clásicos de barra y ranura de gran rendimiento no pueden ser realizadas convenientemente de material de acero inoxidable de elevada resistencia al desgaste. El acero inoxidable con buenas características de desgate se ha utilizado para formar diseños de placa de refinador menos exigentes. Pero se han realizado intentos sin éxito para desarrollar aleaciones que combinen la rigidez de las aleaciones 17-4PH con la resistencia al desgaste de otras aleaciones de acero inoxidable. A pesar de los esfuerzos para encontrar o desarrollar aleaciones adecuadas, los diseños de placa de refinador de gran rendimiento continúan rompiéndose cuando están formados por materiales (distintos de 17- 4PH) que tienen un potencial inadecuado de absorción de la energía. 2   La FIGURA 2 es un esquema en sección transversal de otra placa clásica 22 de refinador de gran rendimiento y baja consistencia. La sección transversal muestra las barras 24 y las ranuras 26 de la placa 22. Por ejemplo, el ángulo de inclinación lateral 28 es de cinco (5) grados, lo que se considera un ángulo de inclinación lateral grande. Los ángulos de inclinación lateral grandes tienen como resultado barras realizadas con mayor cantidad de material que las barras con ángulos de inclinación lateral menores, por ejemplo, ángulos de inclinación lateral de cinco grados. La mayor cantidad de material se debe a la amplia base de las barras. La mayor cantidad de material en las barras con mayores ángulos de inclinación lateral aumenta el momento de inercia de las barras. El material añadido de la barra y una mayor inercia aumenta la resistencia a la rotura de las barras. El ángulo de inclinación lateral más ancho disminuye también la ratio aplicable entre la altura de la barra y la anchura de la misma, y lleva así a un menor potencial de longitud del borde de la barra. Las consecuencias de una menor ratio entre altura y anchura de la barra y menores longitudes de borde son normalmente: una menor eficiencia de la energía, un desarrollo poco óptimo de la calidad de la fibra y una reducción de la capacidad hidráulica debido a la reducción no lineal del área abierta de las ranuras en el transcurso de la vida útil de la placa, provocada por ángulos de inclinación lateral grandes. Los ángulos de inclinación lateral grandes reducen también la agudeza de los bordes de ataque, lo que puede tener un impacto negativo sobre la consistencia de la calidad a lo largo de la vida útil de las placas. Hace tiempo que se siente la necesidad de placas de refinador de gran rendimiento y técnicas para diseñar placas que puedan formarse con un amplio abanico de aleaciones metálicas, por ejemplo, distintas de la aleación 17-4PH, que se utilizan normalmente en la actualidad para formar únicamente placas convencionales. Además, se siente igualmente la necesidad de placas de refinador que proporcionen tanto las características de refino que se encuentran normalmente solo en placas refinadoras de gran rendimiento y tienen una larga vida útil, a través de una resistencia mejorada al desgaste. US-A-5 181 664 describe una placa de refinador según el preámbulo de la reivindicación 1. La placa posee barras y ranuras, teniendo cada ranura la misma profundidad y estando dispuestas las paredes opuestas de las ranuras para definir un límite de ranura asimétrica, en razón de una parte de pared inclinada oblicuamente en un lado de la ranura. US-A-5 893 525 describe una placa de refinador que tiene una sección con barras y profundos canales entre las mismas. Las ranuras se proporcionan en la superficie superior de las barras y se extienden a una profundidad intermedia entre la superficie superior de la barra y la superficie de la base inferior del canal. La presente invención resuelve el problema arriba mencionado por medio de una placa de refinador según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen las realizaciones preferidas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es un esquema en sección transversal de las barras y ranuras de una placa clásica de refinador de gran rendimiento.... [Seguir leyendo]

1. Placa de refinador (30) para el refino mecánico de material lignocelulósico, la cual comprende: una superficie de refino que incluye barras (31; 32) y ranuras (34; 36), en la que las barras (31; 32) tienen cada una una sección superior (42) que incluye un borde de ataque, y una sección inferior (44) y una raíz (50) en un sustrato de la placa; la sección superior 42 de las barras (31; 32) tiene una anchura reducida y un ángulo de inclinación lateral de menos de cinco grados, siendo el ángulo de inclinación lateral el que existe entre una pared lateral de la barra y una líneas paralela a un eje de la placa, y la sección inferior (44) de las barras (31; 32) tiene una anchura mayor que la anchura lateral de la sección superior (42) y un ángulo de inclinación lateral de al menos cinco grados en al menos una pared lateral de la barra (31; 32), caracterizada porque las ranuras (34; 36) incluyen unas ranuras de poco espesor (36) y ranuras profundas (34), que alternan con las ranuras poco profundas, y teniendo las ranuras profundas (34) una sección transversal prácticamente rectangular. 2. Placa refinadora según la reivindicación 1, caracterizada porque las barras (31; 32) incluyen además un límite (KS) entre la sección superior (42) y la sección inferior (44), y porque la distancia desde la sección superior de la barra hasta el límite es de 1,2 a 1,6 veces la anchura (w) de la barra próxima al borde de ataque de la barra. 3. Placa refinadora según la reivindicación 1, caracterizada porque cada una de las barras (31; 32) tiene una primera pared lateral que se extiende dentro de la placa (30) a una mayor profundidad que una segunda pared lateral en un lado opuesto de la barra (31; 32). 4. Placa refinadora según la reivindicación 3, caracterizada porque la primera pared lateral tiene en la sección inferior (44) un ángulo de inclinación lateral de menos de dos grados. 5. Placa refinadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la barra (31; 32) tiene una primera y una segunda pared lateral, y la sección superior (42) de la barra (31; 32) tiene ángulos de inclinación lateral de menos de un grado en ambas paredes laterales, y porque la sección inferior (44) de la barra (31; 32) tiene un ángulo inclinación lateral de al menos cinco grados en la segunda pared lateral y un ángulo de inclinación lateral de menos de dos grados en la primera pared lateral. 9   REFERENCIAS CITADAS EN LA MEMORIA DESCRIPTIVA Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para comodidad del lector solamente. No forma parte del documento de la patente europea. Aun cuando se tuvo gran cuidado en cumplir las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO declina toda responsabilidad a este respecto. Documentos de patentes citados en la memoria descriptiva US 5181664 A [0011] US 5893525 A [0011]   11   12   13