專利名稱：集成紙漿和具有集成驅(qū)動及控制裝置的加工機械以及其使用方法
在加工紙漿的領(lǐng)域內(nèi)，或者使用已使用過的紙產(chǎn)品的再生紙漿，或者使用蒸煮木屑的回收紙漿。這些加工機械和電動機驅(qū)動系統(tǒng)在世紀(jì)開始時變化很小。這就是說，例如紙漿的篩分和勻化裝置主要包括傳統(tǒng)的裝有框架的轉(zhuǎn)動部件，轉(zhuǎn)動部件支承在自身的機械支承軸承上，和設(shè)有驅(qū)動該轉(zhuǎn)動部件的外部軸。通常，這種紙漿加工機械包括(但不局限于)勻化器、紙漿壓力篩等，需要通過直接連接軸或皮帶連接電動機對這種轉(zhuǎn)動部件施加大功率。通常已知這種布局固有地低效的、且昂貴和具有潛在的危險，至少由于有以下的原因1．需要四組或更多組支承軸承以及相關(guān)的軸承支承結(jié)構(gòu)，通常至少兩組用于轉(zhuǎn)動部件和兩組用于電動機的電樞。
2．許多紙漿加工機械要求加工的紙漿或其他材料進(jìn)入相對中心位置和在加工中隨后沿相對徑向向外的方向移動。這樣的機械極為有利，因為可將被加工的材料沿軸向帶入，以便均勻分布，但在大多數(shù)現(xiàn)有設(shè)備的設(shè)計中不能實現(xiàn)，因為事實上轉(zhuǎn)子軸為實心，而且位于軸線上，因而要求進(jìn)入的材料不在軸向進(jìn)入。這樣沒有必要地造成較大的復(fù)雜性。
3．由于在許多情況下加工材料不能在轉(zhuǎn)動軸線方向進(jìn)入，這樣就需要在轉(zhuǎn)動部件上設(shè)置開口，使材料可以在平衡狀態(tài)下供給至轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的兩個或多個工作部件。例如，在勻化器內(nèi)，材料必須通過為此目的設(shè)置在中心勻化盤上的徑向偏心開口流動至中心勻化盤的較遠(yuǎn)的面。
4．單獨的驅(qū)動電動機要求外部或敞開的連接軸、滑輪、皮帶和類似部件，它們?nèi)恳笞o罩以防止可能的傷害，以及要求密封以隔斷被加工材料與外部轉(zhuǎn)動部件的接觸。
紙加工機械轉(zhuǎn)動部件的這種結(jié)構(gòu)支承布局不允許或不容易調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動部件的相對位置，例如，在紙漿勻化器內(nèi)轉(zhuǎn)動部件可制成錐形，以及碎化器的間隙僅能人工調(diào)節(jié)，沿非轉(zhuǎn)動部件的軸向位置進(jìn)行校正。對盤式勻化器也是這樣，其勻化紙儲料用的徑向轉(zhuǎn)子位于相對的一對靜子元件的平板之間。在這種情況下，實踐中按需要設(shè)置輔助系統(tǒng)來移動靜子元件，而轉(zhuǎn)子保留在轉(zhuǎn)動支承機構(gòu)上固定的或非控制平面內(nèi)懸浮狀態(tài)。
建立集成的紙漿加工機械進(jìn)一步的障礙是這樣的事實，傳統(tǒng)設(shè)計的驅(qū)動電動機是用于一般用途的，電動機制造商并不熟悉紙漿加工工業(yè)的特點或特殊要求，與此類似，紙漿加工機械的設(shè)計是基于這樣的企圖和理解，這種機械將由單獨設(shè)計的電動機驅(qū)動。這些情況使得把電動機驅(qū)動裝置及紙漿加工轉(zhuǎn)動機械固有的普通功能集成起來的機遇很小。
本發(fā)明是對現(xiàn)有轉(zhuǎn)動的紙漿加工機械的改進(jìn)。它設(shè)計用于紙漿和造紙工業(yè)，其設(shè)備現(xiàn)在混合使用潤滑油或潤滑脂潤滑的轉(zhuǎn)動部件和外部驅(qū)動電動機。本發(fā)明將變速電動機與紙漿或造紙設(shè)備的結(jié)構(gòu)集成，此集成使用磁性軸承系統(tǒng)來支承電動機和紙漿處理設(shè)備的轉(zhuǎn)動部件，以及在一些情況下集成紙漿處理和驅(qū)動力矩或功率的功能。
在一種優(yōu)選的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子懸浮在磁性軸承上，以及轉(zhuǎn)子和軸承可以部分或全部浸入或半浸入被處理的液體中。軸承使電動機的轉(zhuǎn)子浮起和控制在轉(zhuǎn)子的軌道和位置。轉(zhuǎn)子本身成為或直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件。轉(zhuǎn)子和軸承均可用加工的液體冷卻。
更具體地說，使用了磁性軸承和集成的變速電動機，例如，帶開關(guān)的磁阻電動機。磁性軸承和電動機的控制裝置可以自身集成在整個裝置的普通控制系統(tǒng)內(nèi)。
借助將電動機轉(zhuǎn)子與加工轉(zhuǎn)子的集成，以及使用可能的磁性軸承控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子的位置可以被磁力軸承系統(tǒng)控制以改進(jìn)加工設(shè)備的性能，以及提供在設(shè)備內(nèi)轉(zhuǎn)子位置的精確調(diào)節(jié)，在以往設(shè)備中不具備這種能力。該系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是現(xiàn)在電動機的轉(zhuǎn)子成為紙漿內(nèi)系統(tǒng)的集成部分，以及允許取消外部轉(zhuǎn)動組件。這樣一來就可以得到完全封閉的系統(tǒng)。
最好使用帶開關(guān)的磁阻電動機技術(shù)。這種轉(zhuǎn)子不復(fù)雜而且重量輕。其電流開關(guān)電路可靠。這種轉(zhuǎn)子不使用繞組或永久磁鐵。速度和轉(zhuǎn)動可以用電動機控制器迅速控制，從而改進(jìn)了效率和提供了高的開始力矩。因此，紙漿處理系統(tǒng)具有精確變速控制的優(yōu)點，它使加工過程最佳化和節(jié)省能源、紙漿質(zhì)量最佳化和大大節(jié)約安裝費用、重量、占地面積以及安全可靠。
另一重大的優(yōu)點在于將加工機械的控制和電動機的控制組合在一起，產(chǎn)品的質(zhì)量可以用計算機程序更充分地控制。
本發(fā)明的另一目的和優(yōu)點是在使用時轉(zhuǎn)動和非轉(zhuǎn)動部件相互不接觸，從而降低了部件的磨損和功率損失。利用率和循環(huán)工作時間達(dá)到最大。
產(chǎn)品，例如紙漿的質(zhì)量可以提高，并且在設(shè)備的整個壽命期內(nèi)可保持轉(zhuǎn)子和靜子元件之間的重要尺寸關(guān)系，因此，如果要求，性能可保持為恒定的。可以發(fā)展算法以改進(jìn)設(shè)備性能，其中專門的程序化的轉(zhuǎn)子軌道比現(xiàn)在對普通軸承要求的單轉(zhuǎn)動面上工作更為有利。
本發(fā)明集成概念的另一重要優(yōu)點是這樣的事實，轉(zhuǎn)子本身可制成空心的，以形成軸向管路供紙漿懸浮液流動。雖然轉(zhuǎn)子可以集成或驅(qū)動單獨的紙漿處理部件(例如勻化器盤或轉(zhuǎn)動的篩元件)，但空心的轉(zhuǎn)子可以大大簡化紙漿至轉(zhuǎn)子工作部分的應(yīng)用，并降低反向壓力和減少壓力降。此外，整臺設(shè)備可以集成為這樣一種方式，它可以迅速和簡便地安裝到現(xiàn)有流程的生產(chǎn)線上。
使用帶開關(guān)的磁阻電動機提供了降低噪音的可能性，而且，這種電動機設(shè)計可以很快地改變轉(zhuǎn)速，這樣就能降低這種設(shè)備現(xiàn)在產(chǎn)生的高頻噪音。
此外，帶開關(guān)的磁阻電動機比復(fù)雜的感應(yīng)電動機更可靠，易于起動和提供較大的開始扭矩。高的開始扭矩意味該電動機可以關(guān)閉和重新起動，而不需要沖洗轉(zhuǎn)子。如上所述，帶開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)子和靜子的結(jié)構(gòu)非常簡單，不容易損壞，以及在集成系統(tǒng)內(nèi)自身可靠，使轉(zhuǎn)子，甚至靜子可以接觸加工的液體。
消除了帶有潤滑油/潤滑脂轉(zhuǎn)動部件的普通軸密封就消除了維護問題，因為普通的設(shè)備會由于水和/或紙漿污染物通過密封和進(jìn)入軸承而損壞。
組件的集成消除了為了安全目的現(xiàn)有類型組件的防護需要，防止了暴露的皮帶和滑輪在高速和高功率下工作，以及從根本上減少了這些部件的維護需要。雖然以前使用直接柔性連接，但是現(xiàn)在這些連接被取消，因此不需要維護或防護。
對于使用者的全部安裝和生產(chǎn)費用得到降低，這是因為占地面積減少，復(fù)雜性降低和重量減輕，以及全密封裝置的靈活性。
通過以下說明、附圖和權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點顯而易見，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明具有集成的電動機的紙漿勻化器的切去一部分的透視圖；圖2是通過圖1勻化器的轉(zhuǎn)子和靜子部分的縱剖面圖；圖3是沿圖2直線3-3的橫剖面圖，示出磁極和磁性支承軸承的位置；圖4是沿圖2直線4-4的另一剖面圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的集成的壓力篩的剖面圖。
根據(jù)本發(fā)明的集成的封閉式紙漿勻化器在圖1中的標(biāo)號為10。勻化器10的某些原理和優(yōu)點列于本發(fā)明人同時待審的申請中(U.S.新型申請09/169,914，要求U.S.臨時申請60/061,491，在1997年10月9日申請)，該兩文件結(jié)合作為本發(fā)明的參考，它們涉及磁性軸承上勻化器軸的支承。此外，還涉及紙漿勻化器，包括徑向位置的盤式勻化器板(帶桿和帶槽的)。還可參考下列美國專利中普通盤式勻化器的結(jié)構(gòu)和工作，例如US2,666,368；US3,506,199；US2,986,434和US4,171,101。
使用磁性軸承支承轉(zhuǎn)動部件，例如電動機或其他裝置內(nèi)的轉(zhuǎn)子也是技術(shù)熟練人員理解的。這種軸承可以支承軸有高至5°的運動。這種軸承可以用于徑向支承、推力或兩者兼顧。它們通常結(jié)合著傳感裝置，用以經(jīng)常測量轉(zhuǎn)動和非轉(zhuǎn)動軸承部件的位置?？刂茝较蛄屯屏Φ拇判暂S承示于US5,114,924和5,386,166，該兩文件此處列出供參考。在轉(zhuǎn)動元件具有2°的運動自由度的情形下，用來測量被支承物體與靜子之間距離的控制信號可以是施加在線圈上的控制信號，這些線圈工作使軸承轉(zhuǎn)子相對于軸承靜子定位，如US5,565,722所示，該文件此處列出供參考。另一些專利示出磁性軸承的控制系統(tǒng)，例如US5,530,306和5,347,190，該兩文件此處列出供參考。
優(yōu)選的驅(qū)動電動機基于帶開關(guān)的磁阻原理工作。帶開關(guān)的磁阻電動機是優(yōu)選的，但在本發(fā)明較廣泛的目的范圍內(nèi)可使用普通的(變速或常速)感應(yīng)式驅(qū)動電動機或纏繞的線性或牽引式轉(zhuǎn)子。帶開關(guān)的磁阻電動機的優(yōu)點在前面已經(jīng)敘述，技術(shù)熟練人員不難熟悉這種電動機，其電控制裝置示于US4,348,619；4,253,058；5,469,039和5,548,173，這些文件此處列出供參考。帶開關(guān)的磁阻電動機具有轉(zhuǎn)子設(shè)計簡單的優(yōu)點，但在某些情況下，永久磁鐵轉(zhuǎn)子電動機可能更優(yōu)選，如US4,306,164和5,717,316所示。
勻化器10的結(jié)構(gòu)示于圖1～4?？梢悦靼祝@種結(jié)構(gòu)一般沿其中間面和中央軸線對稱，以及圖2的剖面圖示出勻化器在其一端重復(fù)勻化器相對的另一端，其不同之處在于勻化器可能僅在一端供給準(zhǔn)備勻化的造紙原料的懸浮液。
在圖1～4的勻化器的實施例中，帶開關(guān)的磁阻電動機被集成在盤式勻化器中，因此沒有任何外部轉(zhuǎn)動部件?，F(xiàn)在，帶開關(guān)的磁阻電動機最好使用下列供應(yīng)商Switched Reluctance Devices Ltd.Harrogate,U.K.提供的。如圖所示，電動機靜子11具有一組等間距的電動機磁極12，圖1示出2個部分切割的磁極12。在圖4的剖面圖中，4個磁極12被空氣隙或非磁性隔片13隔開。如前所述，帶開關(guān)的磁阻電動機可以具有多于4個磁極，例如6個或更多，但在圖中為了說明目的僅示出4個靜子磁極。應(yīng)該理解，靜子磁極12配備或具有線圈以激勵相對的磁極對，但為了清晰起見，圖中未示出線圈。
在靜子11內(nèi)安裝轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子15，它也具有4個磁極16，被非磁性部分17隔開。在此集成的結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子最好濕運轉(zhuǎn)，即在造紙原料懸浮液內(nèi)運轉(zhuǎn)。因為通常希望隔斷靜子11的線圈接觸液體，如圖2所示，使用不透水的非磁性護板18隔斷靜子11和轉(zhuǎn)子15。
為了轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子15安裝時使轉(zhuǎn)子的兩端裝在磁性軸承上。為此目的，轉(zhuǎn)子在其縱剖面上兩端呈啞鈴形，兩遠(yuǎn)端比在中部在靜子磁極處的直徑稍大。轉(zhuǎn)子的這種放大使得在其角一端形成相對的錐形斜面，在它的上面安裝磁性軸承23的轉(zhuǎn)子部件22。靜子部件24安裝在護板18的干燥側(cè)，雖然在本發(fā)明的范圍內(nèi)磁性軸承對的兩面都可以在加工液體中運轉(zhuǎn)。如圖3所示，靜子部件被空氣隙或非磁性隔片25隔開，如圖3所示。
4個電磁鐵23以相差90°關(guān)系放置在轉(zhuǎn)子15的每個放大端，如圖3所示。借助相對于轉(zhuǎn)子上錐形表面安裝電磁鐵23可以起到軸向和徑向推動的功能，以及可以使轉(zhuǎn)子在電動機10內(nèi)有高至5°的運動。
電動機殼體10在其相對的兩端限定一對實質(zhì)上相同的勻化器艙35，每端各一個(見圖2)。轉(zhuǎn)子15的兩端各有徑向端面40。端面40支承在其上轉(zhuǎn)動的勻化器盤或板41，每個勻化器艙35內(nèi)有一個勻化器盤或板41。
勻化器艙35被端板43封閉，并且每個端板43支承在艙內(nèi)與轉(zhuǎn)動板41處于相對關(guān)系的非轉(zhuǎn)動勻化器板45。非轉(zhuǎn)動勻化器板45的軸向位置可以借助微調(diào)電動機48在相關(guān)的端板43上調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生勻化器板相對面之間可調(diào)間隙的勻化器空隙。應(yīng)該理解，勻化器板可以具有技術(shù)中已知的桿和槽的形狀。還應(yīng)該理解，勻化器板41和45可設(shè)計成可拆的單獨的板，按圓周排列，如現(xiàn)有技術(shù)中已知那樣(如圖1所示)。
如同前述，轉(zhuǎn)子15為空心的，帶有由一端至另一端的中心通道50。通道50開口進(jìn)入板41的開口52，并與板45的開口53連通。開口53與一個電動機端板43上形成的帶凸緣的入口55貫通。相對的板可以是封閉的，即不帶輸入或輸出開口。當(dāng)然，相對的板也可以帶軸向設(shè)置的液體流動開口。在某些情況下，軸向液體可通過第一端板供給至第一勻化器區(qū)，然后液體流出靜子進(jìn)入第二端板以便順序由第一勻化器區(qū)流動至第二勻化器區(qū)。
此外，一個壓力傳感器或類似裝置可以設(shè)置在一個端板上，最好在第二端板處。這樣就可以測量通過轉(zhuǎn)子中心的壓力降以及作為控制器的信號，以控制流過轉(zhuǎn)子液體的壓力。
待勻化的造紙漿懸浮液被送至勻化器10的帶凸緣的入口55，在該處液流被分流，一半流動至第一對勻化器板，另一半通過轉(zhuǎn)子的軸向通道50流動至相對的勻化器艙的第二對勻化器板。每個勻化器艙35在其徑向外端開啟進(jìn)入具有共同出口60的漸開通道(如圖1所示)，均化的紙漿儲料由它排出勻化器10。雖然帶凸緣的開口55作為入口以及漸開通道連接至勻化器艙35作為出口，應(yīng)該理解，根據(jù)勻化器的用途，在適當(dāng)情形下，這些功能可以倒置。
帶有貫穿通道50的開式轉(zhuǎn)子概念消除通過在一個或多個盤板內(nèi)形成的非軸向開口供給雙盤勻化器的固有的問題。所示的結(jié)構(gòu)是完全平衡的，因為轉(zhuǎn)動盤41支承在轉(zhuǎn)子15的相對的徑向平面40上，緊鄰磁性軸承組中的一個。轉(zhuǎn)子或輔助元件可以改進(jìn)以引起對處理液體的推進(jìn)或泵送作用。應(yīng)該理解，保持至相應(yīng)的勻化器艙35的50-50的分流關(guān)系不是必須的。例如，在任何端板43上的微定位器48可以這樣控制，使借助在相應(yīng)的勻化器艙35內(nèi)產(chǎn)生不同的反向壓力來提供聯(lián)機的或主動的流量調(diào)節(jié)。以這種方式，微調(diào)節(jié)器48可用作主動的分流器，以達(dá)到最佳的或希望的結(jié)果，這時少于一半的流量進(jìn)入一對勻化器板以及多于一半的流量進(jìn)入另一對勻化器板，而這個過程同樣可以用計算機控制。除了上述微調(diào)節(jié)器外，可以使用其他直線驅(qū)動裝置，例如球螺紋驅(qū)動來調(diào)節(jié)端板的實際位置。
磁性軸承23精確地和相對于非轉(zhuǎn)動或靜子勻化器板45把整個轉(zhuǎn)動組件支承在電動機框架內(nèi)。
所示類型的磁性軸承23為錐形的磁性軸承，其供應(yīng)商為RevolveMagnetic Bearing Inc.Calgary,Canada。磁性軸承的一些軸向調(diào)節(jié)允許用來控制嚴(yán)格的勻化器間隙52，而非轉(zhuǎn)動的勻化器板45也可以由在端板43內(nèi)的單獨的致動器48定位。勻化器間隙、電動機速度以及磁性軸承信號均可由普通的控制器保證(圖中未示出)。勻化器間隙、間隙損失(磨損)以及板的偏移可以監(jiān)控和處理信號供給至控制器，如US4,820,980所示。使用磁性軸承提供主動的轉(zhuǎn)子定位和軌道軌跡的能力改進(jìn)了加工的效率。轉(zhuǎn)動部件不會相互接觸，從而減少了部件磨損和使用功率，以及增加了使用時間。紙漿的質(zhì)量可以依賴于反饋控制，以及轉(zhuǎn)子位置和軌道軌跡可用于改進(jìn)紙漿質(zhì)量。均勻性獲得改進(jìn)的原因是轉(zhuǎn)子和靜子元件之間的尺寸和關(guān)系可以在設(shè)備的整個壽命期內(nèi)保持，以補償磨損，從而使性能保持恒定。
由于帶開關(guān)的磁阻電動機可以改變速度，這種變速能力和與紙漿參數(shù)的集成變速相結(jié)合進(jìn)一步改進(jìn)了整個產(chǎn)品的均勻性。因此，速度和其他參數(shù)一起可用作紙漿質(zhì)量或能耗的控制。
集成的勻化器10可進(jìn)行起始對準(zhǔn)的過程自動化，和隨后可根據(jù)下游參數(shù)控制。取消了軸護板和潤滑油/潤滑脂轉(zhuǎn)動組件，因而不會象現(xiàn)在那樣由于密封泄漏而被水或紙漿污染使它們損壞。由于驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)子和勻化器轉(zhuǎn)動部件固定的對準(zhǔn)而使工作較平靜。沒有暴露的轉(zhuǎn)動部件。由于電動機與加工設(shè)備的集成而節(jié)省了空間和重量。相應(yīng)安裝和維護也簡化。
磁性軸承23由兩個部件組成，一個是轉(zhuǎn)動的和一個是靜止的?？梢允褂脝为毜膹较蚝洼S向推力軸承代替相互對立的傾斜軸承支承。所示的這種布局結(jié)合了徑向和軸向推力，允許對準(zhǔn)及控制軌道軌跡。雖然示出磁性軸承用的4個周邊位置，最少僅需這樣3點，第4點用于提供更大的穩(wěn)定性和控制。磁性軸承的一個或兩個部件可以浸入加工液體中以簡化設(shè)計或為了冷卻目的。
圖5示出另一種形式的紙漿加工機械，其驅(qū)動電動機可以集成在系統(tǒng)內(nèi)以提供緊湊的聯(lián)機的處理器。圖5中使用帶開關(guān)的磁阻電動機100，在此公開例的目的中它與圖1～4所述的驅(qū)動電動機相同。電動機100與紙漿壓力篩部分102集成，在其軸向上對準(zhǔn)，使電動機100的框架104連接至或形成壓力篩的外殼105。電動機轉(zhuǎn)子110驅(qū)動或直接連接至轉(zhuǎn)動箔112或其他紊流發(fā)生裝置，它們在靜止的圓筒形篩115內(nèi)轉(zhuǎn)動。在某些實施例中，圓筒轉(zhuǎn)動，而箔/紊流發(fā)生器是靜止的。
被篩分的紙漿懸浮液通過轉(zhuǎn)子的中心開口118沿軸向進(jìn)入。后壁或框架120在121處有凸緣用以連接供料管，使紙漿懸浮液進(jìn)入轉(zhuǎn)子。懸浮液通過轉(zhuǎn)子流動和直接排入壓力篩部分102的內(nèi)部，以便向外流動至靜止的篩115的內(nèi)表面，用以分離雜質(zhì)和按普通方式篩分。接收液流進(jìn)入靜止的篩115和篩部分102的外殼105之間的圓形室125，以及轉(zhuǎn)為軸向從共同的接收口130流出。不能通過篩分器開口或槽的廢料被收集在圓室132內(nèi)以便通過廢料口134流出。
與普通的壓力篩分筒比較，本發(fā)明實施例的簡單性非常明顯。篩分筒的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)動箔112或其他轉(zhuǎn)動的普通結(jié)構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)子110上以及被其直接驅(qū)動以及被懸浮和支承電動機轉(zhuǎn)子110的相同的軸承懸浮。雖然應(yīng)該理解，圖5聯(lián)機的集成系統(tǒng)的許多優(yōu)點也可以使用安裝在液膜或其他普通軸承上的電動機轉(zhuǎn)子達(dá)到，最好，使用圖1～4實施例中的磁性軸承。
圖5所示的系統(tǒng)還具有的優(yōu)點是轉(zhuǎn)子110在“濕態(tài)”工作，這就是說，紙漿懸浮液通過轉(zhuǎn)子流動使其冷卻以及還可繞轉(zhuǎn)子周邊流動以冷卻靜子磁極和冷卻磁性軸承。如果希望，靜子磁極和磁性軸承的靜子部分可以使用非磁性的膜片隔斷，如圖1～4實施例中所述。
不僅篩分裝置大大簡化，而且它還是可控制的，使功率和速度在廣泛的范圍內(nèi)變動以獲得最佳的篩分質(zhì)量，其原因是電動機100有寬的速度控制能力。與上述實施例的情況相同，全部轉(zhuǎn)動部件被完全封閉。
雖然上述的實施例中所示的電動機的外部(通常是指靜子)是不轉(zhuǎn)動的，但技術(shù)熟練人士可以理解，功能可以倒置，這就是說對電動機的供電可以施加在靜止的中心的靜子上，而轉(zhuǎn)子圍繞靜子轉(zhuǎn)動。這種布局是有利的，例如由于將電動機靜子和轉(zhuǎn)子放置于篩分器的內(nèi)部，在其中轉(zhuǎn)子帶動箔圍繞靜子轉(zhuǎn)動，因而降低了紙漿篩分器的軸向長度。在這種結(jié)構(gòu)中，靜子可設(shè)有軸向入口供加工液體進(jìn)入。
概括地說，本發(fā)明涉及以下方面一種改進(jìn)的加工機械，它合并了集成的驅(qū)動裝置和內(nèi)驅(qū)動電動機，沒有外部的或暴露的轉(zhuǎn)動部件。
一種供轉(zhuǎn)動加工機械用的集成的驅(qū)動電動機，這種機械具有安裝在磁性軸承上的轉(zhuǎn)動部件，以及最好使用帶開關(guān)的磁阻技術(shù)，從而允許電動機的驅(qū)動以及轉(zhuǎn)子支承用電子控制，以及允許電動機的扭矩、速度和轉(zhuǎn)子位置可根據(jù)下游加工條件來控制。
更具體地說，公開的集成的紙漿勻化器具有直接固定到電動機轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)動的勻化器板，而軌道、速度以及轉(zhuǎn)動板和靜子板之間的間隙可以用電子控制。
在加工機械內(nèi)，如上所述，加工液體可以通過或圍繞電動機轉(zhuǎn)子流動，使其冷卻，提供靜子以及磁性軸承的冷卻。借助通過轉(zhuǎn)子，加工液體可以更直接地輸送至加工設(shè)備，并且減少了復(fù)雜性和反向壓力。
造紙儲料懸浮液的壓力篩裝置具有篩和位于篩內(nèi)的轉(zhuǎn)子，在篩內(nèi)的轉(zhuǎn)子被電動機的軸向排列的轉(zhuǎn)動部件直接驅(qū)動。轉(zhuǎn)動部件可以支承在與電動機集成的磁性軸承上。轉(zhuǎn)動的電動機部件可以是空心的或具有軸向通道供加工液體流入和流出的篩。轉(zhuǎn)子可以幫助加工液體的運動。
在全部的實施例中，電動機都可使用帶開關(guān)的磁阻電動機，以及對電動機和磁性軸承都是普通的控制器，以提供實時的加工控制。還有，單獨的裝置可以使用其自己專用的控制系統(tǒng)，然后集成到一起組成共同的控制系統(tǒng)。
此外，根據(jù)本說明書公開的方法，提供了紙漿懸浮液的加工方法，它使用的紙漿加工部件可與紙漿接觸。在該系統(tǒng)中變速電動機具有靜子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在靜子內(nèi)沿縱向軸轉(zhuǎn)動安裝。轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件和轉(zhuǎn)子沿集成的共同軸結(jié)合。軸承(例如磁性軸承)沿軸和靜子設(shè)置以支承轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件和轉(zhuǎn)子。在許多情況下，如上所述，轉(zhuǎn)子軸是空心的，允許液體通過以幫助電動機冷卻和提供中心的軸向入口，供紙漿儲料供入紙漿和紙加工設(shè)備。
權(quán)利要求
1．一種設(shè)備，包括電動機和軸承裝置，電動機具有靜止元件和可浸入液體的轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件，以及用以支承上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件的軸承裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于還包括可浸入液體的轉(zhuǎn)動的加工部件，設(shè)置在上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件上。
3．如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于上述電動機為變速的帶開關(guān)的磁阻電動機。
4．如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于上述軸承裝置是磁性軸承。
5．一種紙漿加工設(shè)備，包括一電動機，電動機具有靜止元件和轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件；一轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件，設(shè)置在上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件上；以及用以支承上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件以及上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件的軸承裝置。
6．如權(quán)利要求5所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于上述電動機是變速電動機以及上述軸承裝置是磁性軸承。
7．如權(quán)利要求6所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于上述靜止元件在上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件內(nèi)沿縱向軸設(shè)置，上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件是一個篩筒。
8．一種紙漿加工設(shè)備，包括一個變速電動機，電動機具有靜子和在上述靜子內(nèi)沿縱向軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子；一轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件，設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上；以及用以支承上述轉(zhuǎn)子和上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件的磁性軸承。
9．如權(quán)利要求8所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于還包括空心的轉(zhuǎn)子和空心軸的轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件，使紙漿懸浮液通過上述轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件供給。
10．如權(quán)利要求9所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于上述變速電動機是帶開關(guān)的磁阻電動機。
11．如權(quán)利要求10所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件具有勻化器盤以及上述紙漿設(shè)備是盤式勻化器。
12．如權(quán)利要求11所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件具有液體用箔以及上述紙漿設(shè)備是一個篩筒。
13．如權(quán)利要求10所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件是一個篩筒。
14．如權(quán)利要求8所述的紙漿設(shè)備，其特征在于上述轉(zhuǎn)子和上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件是集成的。
15．如權(quán)利要求8所述的紙漿設(shè)備，其特征在于上述磁性軸承具有第一組磁性軸承以控制上述轉(zhuǎn)子和上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件相對于上述靜子的徑向位置。
16．如權(quán)利要求15所述的紙漿設(shè)備，其特征在于上述磁性軸承具有第二組磁性軸承以控制上述轉(zhuǎn)子和上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件沿上述縱向軸的軸向位置。
17．如權(quán)利要求8所述的紙漿加工設(shè)備，其特征在于上述轉(zhuǎn)子具有傾斜的表面，其位置鄰接上述靜子的傾斜表面，上述磁性軸承沿上述傾斜的表面定位以及控制上述轉(zhuǎn)子和上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件相對于上述靜子的軸向和徑向定位。
18．一種盤式勻化器，包括帶開關(guān)的磁阻電動機，電動機具有靜子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在上述靜子內(nèi)沿縱向軸設(shè)置，上述轉(zhuǎn)子帶有勻化器板，第二勻化器板沿上述縱向軸定位和鄰接上述第一勻化器板，以及與上述靜子和轉(zhuǎn)子協(xié)同工作的磁性軸承用以支承上述轉(zhuǎn)子。
19．如權(quán)利要求18所述的盤式勻化器，其特征在于上述第一勻化器板具有開口以及上述轉(zhuǎn)子具有空心軸以與上述第一勻化器板的開口連通來限定液體流入口用以將紙漿懸浮液供給至上述第一和第二勻化器板之間。
20．如權(quán)利要求18所述的盤式勻化器，它具有鄰接上述靜子和轉(zhuǎn)子的端板以及安裝在其上的第二勻化器板，上述盤式勻化器還具有線性移動致動元件用以選擇性地沿上述縱向軸移動上述第二勻化器板接近和離開上述第一勻化器板。
21．如權(quán)利要求18所述的盤式勻化器，其特征在于上述第一勻化器板與上述轉(zhuǎn)子的第一端面連接，上述轉(zhuǎn)子的上述第一端面在上述靜子的第一端面內(nèi)沿上述靜子的第一端面定位，上述轉(zhuǎn)子的上述第一端面與上述靜子的上述第一端面一起組成一對傾斜的表面，而上述磁性軸承沿上述傾斜的表面定位以控制上述轉(zhuǎn)子在上述靜子內(nèi)的軸向和徑向定位。
22．一種盤式勻化器，包括帶開關(guān)的磁阻電動機，電動機具有靜子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在上述靜子內(nèi)沿縱向軸設(shè)置，上述轉(zhuǎn)子具有裝著第一勻化器板的第一端和裝著第二勻化器板的第二端，第一端板與上述第一勻化器板在軸向上保持間距，以及第二端板與上述第二勻化器板在軸向上保持間距，而上述第一和第二端板與上述靜子限定了封閉的殼體，第三勻化器板安裝在上述第一端板上以及與上述第一勻化器板在軸向上保持間距，第四勻化器板安裝在上述第二端板上以及與上述第二勻化器板在軸向上保持間距，還包括與上述靜子和轉(zhuǎn)子協(xié)同工作的磁性軸承以浮動支承上述轉(zhuǎn)子的上述靜子。
23．如權(quán)利要求22所述的盤式勻化器，其特征在于上述第一端板、第二勻化器板和第一勻化器板具有開口，上述轉(zhuǎn)子具有空心軸以與上述第一和第二勻化器板及上述第一端板的開口連通來限定液體流入口用以將紙漿懸浮液供給至上述第一和第三勻化器板之間以及上述第二和第四勻化器板之間。
24．如權(quán)利要求22所述的盤式勻化器，其特征在于還包括第一線性致動器，用以選擇性地沿上述縱向軸移動上述第三勻化器板接近和離開上述第一勻化器板，以及第二線性致動器，用以選擇性地沿上述縱向軸移動上述第四勻化器板接近和離開上述第二勻化器板。
25．如權(quán)利要求22所述的盤式勻化器，其特征在于上述轉(zhuǎn)子的上述第一端沿第一傾斜面比上述靜子寬，而上述轉(zhuǎn)子的上述第二端沿第二傾斜表面比上述靜子寬，而上述磁性軸承沿上述第一和第二傾斜表面定位以控制上述轉(zhuǎn)子在上述靜子內(nèi)的軸向和徑向定位。
26．一種過篩造紙儲料流的篩，包括帶開關(guān)的磁阻電動機，電動機具有靜子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在上述靜子內(nèi)沿縱向軸設(shè)置，一個篩鄰接上述靜子和具有接收表面和液體入口表面，一個殼體圍繞上述篩，一個液體用箔裝在上述轉(zhuǎn)子上以引起造紙儲料沿上述篩的上述液體入口表面流動，一個第一收集槽與上述篩的上述接收表面連通以收集通過上述篩流動的液體，一個第二收集槽與上述篩的上述液體入口連通以收集沒有通過上述篩流動的液體，還包括與上述靜子和轉(zhuǎn)子協(xié)同工作的磁力軸承，以浮動支承上述轉(zhuǎn)子。
27．如權(quán)利要求26所述的篩，其特征在于上述轉(zhuǎn)子具有空心軸，它限定液體入口通道以便把上述造紙儲料供至上述液體用箔。
28．如權(quán)利要求27所述的篩，其特征在于上述液體用箔與上述轉(zhuǎn)子集成，以及上述液體用箔具有孔，用于使上述造紙儲料由上述入口通道流動至上述篩的上述液體入口表面。
29．如權(quán)利要求27所述的篩，其特征在于上述磁性軸承具有設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子旁邊的徑向磁性軸承，以控制上述轉(zhuǎn)子在上述靜子內(nèi)的徑向定位，以及上述磁性軸承還具有沿上述轉(zhuǎn)子設(shè)置的軸向磁性軸承以控制上述轉(zhuǎn)子在上述靜子內(nèi)的軸向定位。
30．一種加工材料的方法，其中轉(zhuǎn)動的加工部件可與上述材料接觸，上述方法使用帶有靜止的元件和浸入液體的轉(zhuǎn)動驅(qū)動元件的電動機，以及將上述可浸入液體的轉(zhuǎn)動驅(qū)動元件和上述轉(zhuǎn)動的加工部件結(jié)合成為可浸入液體的集成的單元。
31．如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于它還包括沿上述可浸入液體的集成單元提供浸入液體的軸承。
32．如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于上述材料是液體的，以及通過計算與上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件接觸的上述液體的熱交換，對上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件冷卻。
33．一種紙漿懸浮液的加工方法，其中轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件可與上述紙漿接觸，所述的方法的改進(jìn)包括a)提供帶有靜止元件和轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件的變速電動機，b)組合上述可轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件的上述可轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件成為集成單元，以及c)提供沿上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件和上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件設(shè)置的軸承以支承在上述靜止元件內(nèi)的上述轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件。
34．如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于上述軸承是磁性軸承。
35．如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于上述變速電動機是帶開關(guān)的磁阻電動機。
36．一種紙漿懸浮液的加工方法，其中可轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件可與上述紙漿接觸，所述的方法的改進(jìn)包括a)提供包括靜子和轉(zhuǎn)子的變速電動機，轉(zhuǎn)子在上述靜子中沿縱向軸安裝，b)沿共同軸結(jié)合上述可轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件和上述轉(zhuǎn)子，以及c)提供沿上述共同軸和上述靜子設(shè)置的磁性軸承以支承上述轉(zhuǎn)動的紙漿加工部件和上述轉(zhuǎn)子。
37．如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于上述變速電動機是帶開關(guān)的磁阻電動機。
38．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于上述軸是空心的以及它還包括通過上述空心軸提供液體流動的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紙漿加工設(shè)備和方法,其中變速電動機的轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件,例如帶開關(guān)的磁阻電動機裝著轉(zhuǎn)動的紙漿加工元件(10),磁性軸承(22,24)懸浮地支承轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件(15)和配合的轉(zhuǎn)動的紙漿加工元件(41)以及控制這些元件相對于驅(qū)動元件的轉(zhuǎn)動軸的軸向和徑向定位。
文檔編號H02K5/132GK1301427SQ99806317
公開日2001年6月27日 申請日期1999年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月8日
發(fā)明者約翰·J·艾根三世, 克里斯托弗·L·戴姆勒 申請人:塞莫·布萊克·克勞森公司