CN101358434A - 机械制浆方法及机械制浆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械制浆方法和机械制浆装置，利用高速运动的工作头来赋予植物纤维原料极大的线速度而相互碰撞或直接同工作齿相碰撞，碰撞后的植物纤维原料吸收能量而分丝，植物纤维原料吸收能量的大小与单个独立原料组份的质量成正比，与该原料组份的线速度的平方成正比。随着单个组份质量的下降，线速度逐渐提高以维持能量不变或逐渐提高能量值。所述工作头的齿顶间和各自齿间的距离大于或等于该处物料三维尺寸中的最大值，可防止植物纤维原料受到剪切、摩擦和挤压这些会破坏纤维长度的机械作用的存在。

Description

机械制浆方法及机械制浆装置

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种机械制浆的方法，还涉及实现该制浆方法的机械制浆装置。

背景技术

传统机械制浆装置如专利号为97214188.X的专利，系采用螺旋挤压的方法来分丝植物纤维，它的缺点是由于纤维与纤维之间及单根纤维内部的受力尽管比较均匀，但受力的大小非常难以控制而造成分丝要么不足，要么破坏纤维；而且强烈的机械摩擦作用会使大量机械能直接转变成热能而使动力消耗大大提高；其次巨大的轴向力使得设备的造价高。

再例如现有技术的盘磨制浆机，其盘磨的结构如附图4所示，盘磨的表面设有齿纹和沟槽，以产生足够的摩擦力。它的工作原理是利用两盘磨和植物纤维原料之间的摩擦，将植物纤维原料逐步地分解成越来越小的粒子，并最后成为纤维；这种制浆机械的缺点是：植物纤维原料会受到摩擦和挤压等破坏纤维长度的机械作用，制浆效率和质量大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止植物纤维原料受到剪切、摩擦和挤压，保持纤维长度的机械制浆方法。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种实现上述机械制浆方法的机械制浆装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：机械制浆方法，包括以下步骤：利用高速旋转的工作头上的工作齿来赋予植物纤维原料足够的线速度而相互碰撞，或使植物纤维原料直接同另一工作齿相碰撞，破坏纤维同纤维之间的结合力，碰撞后的植物纤维原料吸收能量而分丝，随着单个植物纤维原料组份质量的下降，线速度逐渐提高以维持能量不变或逐渐提高能量值，保证纤维的进一步分丝。

作为对上述方案的改进，为了防止植物纤维原料受到剪切、摩擦和挤压这些会破坏纤维长度的机械作用的存在，相邻工作齿之间的工作间隙应大于或等于植物纤维原料在该处的三维尺寸中的最大值，保证植物纤维原料在工作齿之间发生足够的碰撞。

作为优选的技术方案，所述工作头运动的最大线速度≥150m/s。

实现上述机械制浆方法的机械制浆装置，包括壳体及动力装置，所述壳体上设置有进料口和出料口，所述壳体内安装有相对旋转的两工作头，所述两工作头之间具有供原料通过的工作间隙，所述两工作头朝向工作间隙的表面分别设有多个与植物纤维原料碰撞的工作齿，所述工作齿具有倾斜的推料面，所述工作齿的高度大于或等于20mm，所述工作齿之间的间隙大于或等于所述工作齿的高度。

作为优选的技术方案，所述工作齿的截面呈近似的直角三角形，所述直角三角形斜边所处的面为推料面，所述推料面位于所述工作齿前面的迎料面。

作为优选的技术方案，所述工作头的工作齿之间的距离沿所述工作间隙的进料端至出料端逐渐减小。

作为对上述技术方案的改进，靠近所述工作间隙进料端工作头之间的齿间距离为20mm-100mm，靠近所述工作间隙出料端工作头之间的齿间距离为2mm-20mm。

作为优选的技术方案，所述两工作头包括转动的动工作头和固定在所述壳体上的定工作头。

作为优选的技术方案，所述两工作头包括转向相反的两个动工作头。

作为优选的技术方案，所述两工作头的工作齿分别深入到对方的齿间间隙内，且互不干涉。

作为优选的技术方案，所述两工作头的工作齿相对设置，所述两工作头的工作齿的齿顶保持一定距离。

作为优选的技术方案，所述两工作头中至少一个工作头上设有调整两工作头之间间隙的间隙调整装置。

作为优选的技术方案，所述两工作头为圆盘式，工作齿设置在相互靠近的圆盘表面上。

作为优选的技术方案，所述两工作头包括圆锥式工作头和套在所述圆锥式工作头上的锥筒式工作头，工作齿设置在相互靠近的圆锥表面上。

作为优选的技术方案，所述两工作头包括圆柱式工作头和套在所述圆柱式工作头上的圆筒式工作头，工作齿设置在相互靠近的圆周表面上。

本发明系采用高速运动的工作头来赋予植物纤维原料极大的线速度而相互碰撞或直接同工作齿相碰撞，碰撞后的植物纤维原料吸收能量而分丝，植物纤维原料吸收能量的大小与单个独立原料组份的质量成正比，与该原料组份的线速度的平方成正比。随着单个组份质量的下降，线速度逐渐提高以维持能量不变或逐渐提高能量值。所述工作头的齿顶间和各自齿间的距离大于或等于该处物料三维尺寸中的最大值，可防止植物纤维原料受到剪切、摩擦和挤压这些会破坏纤维长度的机械作用的存在。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一定工作头的结构原理图，图中箭头方向表示工作头相对转动方向；

图3是本发明实施例一动工作头的结构原理图，图中箭头方向表示工作头转动方向；

图4是图2中工作齿的A-A向剖视图，图中箭头方向表示工作齿相对前进方向；

图5是本发明实施例一工作头的配合示意图；

图6是本发明实施例二定工作头的结构原理图，图中箭头方向表示工作头相对转动方向；

图7是本发明实施例二动工作头的结构原理图，图中箭头方向表示工作头转动方向；

图8是本发明实施例二工作头的配合示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，机械制浆装置，包括壳体1及动力装置3，所述壳体1上设置有进料口11和出料口12，所述进料通道上设有螺旋进料装置4，所述螺旋进料装置4由进料电机5通过变速装置6带动旋转，所述壳体1内安装有相对转动的两工作头21、22，所述工作头21为固定在所述壳体1上的定工作头，所述工作头22为动工作头并有动力装置3驱动，本实施例中所述动力装置3为电动机。所述两工作头21、22之间具有供原料通过的工作间隙23，所述两工作头21、22朝向工作间隙23的表面分别设有多个与植物纤维原料碰撞的工作齿21a、22a，所述工作齿21a、22a形状相同且都具有倾斜的推料面。本实施例中，所述两工作头21、22为圆盘式，其工作齿设置在相互靠近的圆盘表面上。

所述进料口11连通至所述工作间隙23的进料端，该进料端设置在所述工作头21的中心，所述出料口12连通至所述工作间隙23的出料端，所述工作头21、22的工作齿21a、22a之间的距离沿所述工作间隙23的进料端至出料端逐渐减小。为了防止植物纤维原料受到剪切、摩擦和挤压这些会破坏纤维长度的机械作用的存在，所述工作头21、22的齿顶间和各自齿间的距离大于或等于该处物料三维尺寸中的最大值。根据植物纤维原料的长度，本实施例靠近所述工作间隙23进料端工作头之间的齿间距离为20mm-100mm，靠近所述工作间隙23出料端工作头之间的齿间距离为2mm-20mm。

如图4所示，本实施例中所述工作齿21a、22a的截面呈近似的直角三角形，所述直角三角形斜边所处的面为推料面，所述推料面位于所述工作齿前面的迎料面，所述推料面的作用是一方面将植物纤维原料推离工作头，给植物纤维原料一个较大的线速度；另一方面与其它工作齿推出的具有一定线速度的植物纤维原料碰撞，使植物纤维原料分丝。

如图2、图3所示，本实施例中所述工作头21、22的工作齿21a、22a之间的距离沿所述工作间隙23的进料端至出料端逐渐减小。靠近所述工作间隙23进料端的齿间距离为20mm-100mm，靠近所述工作间隙23出料端的齿间距离为2mm-20mm。

如图5所示，所述两工作头21、22的工作齿相对设置，所述两工作头21、22的工作齿的齿顶保持一定距离。

所述两工作头21、22离其轴线最远点的相对运动的最大线速度≥100m/s，而所述两工作头21、22离其轴线最远点的相对运动的最大线速度≥150m/s时，效果更佳。

本实施例中，所述两工作头21、22中至少一个工作头上设有调整两工作头之间间隙的间隙调整装置，间隙调整装置可以采用公知的垫片调整方式或液压调整方式，在此不再赘述。

本实施例的工作原理是利用碰撞会保护纤维长度的原理：众所周知，植物纤维原料系由单根纤维组成，单根纤维同单根纤维之间的结合力小于单根纤维内部微细纤维间的结合力，即小于单根纤维内部结合力，植物纤维原料之间相互碰撞或同工作齿碰撞时由于几乎属完全非弹性碰撞，受碰撞组份的内部各部位吸收的能量基本一致。这样，就可只破坏纤维同纤维之间的结合力而不破坏单根纤维。

本发明利用高速旋转的工作头上的工作齿来赋予植物纤维原料足够的线速度而相互碰撞，或使植物纤维原料直接同另一工作齿相碰撞，破坏纤维同纤维之间的结合力，碰撞后的植物纤维原料吸收能量而分丝，随着单个植物纤维原料组份质量的下降，线速度逐渐提高以维持能量不变或逐渐提高能量值，保证纤维的进一步分丝。

为了防止植物纤维原料受到剪切、摩擦和挤压这些会破坏纤维长度的机械作用的存在，相邻工作齿之间的工作间隙应大于或等于植物纤维原料在该处的三维尺寸中的最大值，保证植物纤维原料在工作齿之间发生足够的碰撞。

实施例二：

本实施例和实施例一的结构和工作原理基本相同，不同之处在于：如图6、图7和图8所示，所述两工作头21、22的工作齿的部分分别深入到对方的齿间间隙内，且互不干涉。

作为本领域的普通工程技术人员，从上述两个实施例中可以得到多项技术启示，例如：

所述两工作头21、22包括转向相反的两个动工作头。

所述两工作头21、22包括圆锥式工作头和套在所述圆锥式工作头上的锥筒式工作头，其工作齿设置在相互靠近的圆锥表面上。

所述两工作头21、22包括圆柱式工作头和套在所述圆柱式工作头上的圆筒式工作头，工作齿设置在相互靠近的圆周表面上。

等等，以上技术方案也应在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.机械制浆方法，其特征在于：包括以下步骤

利用高速旋转的工作头上的工作齿来赋予植物纤维原料足够的线速度而相互碰撞，或使植物纤维原料直接同另一工作齿相碰撞，破坏纤维同纤维之间的结合力，碰撞后的植物纤维原料吸收能量而分丝，随着单个植物纤维原料组份质量的下降，线速度逐渐提高以维持能量不变或逐渐提高能量值，保证纤维的进一步分丝。

2.如权利要求1所述的机械制浆方法，其特征在于：为了防止植物纤维原料受到剪切、摩擦和挤压这些会破坏纤维长度的机械作用的存在，相邻工作齿之间的工作间隙应大于或等于植物纤维原料在该处的三维尺寸中的最大值，保证植物纤维原料在工作齿之间发生足够的碰撞。

3.如权利要求1所述的机械制浆方法，其特征在于：所述工作头运动的最大线速度≥150m/s。

4.实现如权利要求1所述机械制浆方法的机械制浆装置，其特征在于：包括壳体(1)及动力装置(3)，所述壳体(1)上设置有进料口(11)和出料口(12)，所述壳体(1)内安装有相对旋转的两工作头(21、22)，所述两工作头(21、22)之间具有供原料通过的工作间隙(23)，所述两工作头(21、22)朝向工作间隙(23)的表面分别设有多个与植物纤维原料碰撞的工作齿(21a、22a)，所述工作齿(21a、22a)具有倾斜的推料面，所述工作齿(21a、22a)的高度大于或等于20mm，所述工作齿(21a、22a)之间的间隙大于或等于所述工作齿(21a、22a)的高度。

5.如权利要求4所述的机械制浆装置，其特征在于：所述工作齿(21a、22a)的截面呈近似的直角三角形，所述直角三角形斜边所处的面为推料面，所述推料面位于所述工作齿前面的迎料面。

6.如权利要求4所述的机械制浆装置，其特征在于：所述工作头(21、22)的工作齿(21a、22a)之间的距离沿所述工作间隙(23)的进料端至出料端逐渐减小。

7.如权利要求6所述的机械制浆装置，其特征在于：靠近所述工作间隙(23)进料端工作头之间的齿间距离为20mm-100mm，靠近所述工作间隙(23)出料端工作头之间的齿间距离为2mm-20mm。

8.如权利要求4所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)包括转动的动工作头和固定在所述壳体(1)上的定工作头。

9.如权利要求4所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)包括转向相反的两个动工作头。

10.如权利要求4所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)的工作齿分别深入到对方的齿间间隙内，且互不干涉。

11.如权利要求4所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)的工作齿相对设置，所述两工作头(21、22)的工作齿的齿顶保持一定距离。

12.如权利要求4所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)中至少一个工作头上设有调整两工作头之间间隙的间隙调整装置。

13.如权利要求4至12任一权利要求所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)为圆盘式，工作齿设置在相互靠近的圆盘表面上。

14.如权利要求4至12任一权利要求所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)包括圆锥式工作头和套在所述圆锥式工作头上的锥筒式工作头，工作齿设置在相互靠近的圆锥表面上。

15.如权利要求4至12任一权利要求所述的机械制浆装置，其特征在于：所述两工作头(21、22)包括圆柱式工作头和套在所述圆柱式工作头上的圆筒式工作头，工作齿设置在相互靠近的圆周表面上。

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