CN1013594B - 捣碎纤维材料的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种在纤维材料通过两个捣碎元件的工作表面之间时对其进行多次机械性压榨而将其捣碎的方法，两捣碎元件作同步而反相的振动。实施该方法的装置有其工作表面形成捣碎区的两个捣碎元件，捣碎元件上装有偏心块。装置上有使其动力平衡的机构，该机构可以是由第二捣碎元件和偏心块组成，但也可以是其重量及是由两个捣碎元件的重量关系或确定的第二捣碎元件。

Description

本发明涉及对随后用于制取纤维半成品的各种纤维材料例如木材刨花进行机械加工的领域。

本发明最适宜于用在纸浆及制纸企业中制造纸张及厚纸板，用植物性及动物性纤维原料制造饲料添加物，在木质和纤维木质的水解生产部门中加工下脚料，以及为生物化学加工业及发酵业准备含蛋白质的原料。

在对纤维材料如木材的刨花进行机械加工时，为了获得制取纸张及硬纸板用的高质量原料，必须把纤维材料分离成单根纤维，并使其柔软而富有弹性。上述的加工可以在带刃的园盘或园锥式粉碎机上进行，也可以在离心粉碎机上进行。

在带刃的园盘或园锥式粉碎机上进行加工时，被粉碎的原材料要经受元件的撞击、剁碎、搓捻及研磨等各种不同性质的作用。纤维在上述作用下会产生变形而损伤和截断以致使得到的原料是短纤维的，因而不能保证由此而制出高质量的产品。

在按照离心粉碎机的作用原理进行工作的装置对纤维材料进行加工就是当材料在具有平坦表面的捣碎元件间通过时，对它们进行机械性压榨。这种方式的加工过程中的捣碎元件不会对被加工材料产生在带刃的粉碎机上所产生的那种有害作用。因此减少了对纤维的伤损和断裂，从而提高了加工出来的原材料的质量。

在纤维材料（刨花）通过捣碎元件表面之间的过程中、对材料进行机械性压榨这一方法是已知的（见SUA412808）。用这种方法制得的纤维物质可用作造纸张和厚纸板的原料。

实现这已知方法的装置具有垂直安装的呈转筒状的第一捣碎元件，在第一捣碎元件内装呈转子状的第二捣碎元件。在转子园周的凹槽内装有滚子，滚子的成型母线与筒壁接触。在此装置的工作过程中，纤维材料（刨花）在通过滚子与筒壁间的缝隙时经受多次机械性压榨。

但是，在上述装上用上述方法捣碎的产品质量还不够高。滚子相对转筒壁的滑动，滚子的磨损，以及滚子被刨花卡住等现象均会使刨花受到砍剁作用而使纤维断裂，故用这种纤维制作的纸的质量也不够高。

还有一种在纤维材料通过2个粉碎元件工作面之间时对该纤维材料进行多次机械性压榨以捣碎纤维材料的方法，当材料从这两个捣碎元件间通过时，使其中的一个捣碎元件相对另一个进行振动（见SU1044700）。

实现上述方法的装置（SOA937578）有两个捣碎元件，它们的工作表面形成捣碎区。其的一个捣碎元件就是外壳，它用减振器连接在支座上。外壳中装有带偏心块的传动轴。第二捣碎元件做成转子并安装在外壳内部的立轴上。外壳和转子的安装方式使彼此之间可以产生相对位移。

在这种结构中，转子相对外壳来说是被动的元件，它在外壳作用下引起的振动是强迫振动。这种振动的频率和外壳振动的频率不同，而且它们间的相位也不一致。这是由两个捣碎元件间的相对运动不可调整这一特性决定的。因此捣碎元件对材料的压榨也是在各种不同的压力下进行的。在有些情况下这种压力可能会高于允许的压力，这就会引起被加工材料的纤维断裂，从而使加工出来的材料质量降低。在另一些情况下，该压力又可能低于最佳压力值，因而不可能保证对材 料的必要的捣碎效果。这样就会要求对原材料进行第二次加工，从而使生产率降低。

本发明的基本任务是创立一种利用发生相对位移的两个捣碎元件来捣碎纤维材料的方法及装置。在这种方法和装置中的两个捣碎元件之间的联系和它们的结构能保证在加工过程中以与最佳压力值相等或近似的压力对纤维材料进行多次机械性压榨，因而该方法及其装置能改善所加工的产品的质量，并且还可提高其生产率。

本发明提出的任务的解决方法是：当纤维材料在两个捣碎元件的工作表面间通过期间对材料进行多次机械性压榨以捣碎纤维材料。其中第一个捣碎元件相对第二捣碎元件进行振动，并使第二捣碎元件作与第一捣碎元件同步而反相的振动。

本发明所提出的任务也可用下述装置来完成。该捣碎材料的装置有一外壳，有用减震器连接在支座上的两个捣碎元件。这些捣碎元件的工作表面构成工作区，两个捣碎元件的安置方式使彼此间可产生相对位移，而且在第一捣碎元件上配备有驱动偏心块，而将第二捣碎元件作为该装置的动力平衡手段。

在该装置中把第二捣碎元件作为它的动力平衡手段，由于能保证第二捣碎元件能作与第一捣碎元件同步而反相的振动，这样就能在两个捣碎元件之间产生振幅和频率都恒定的振动，从而也就确保了纤维材料在加工过程中经受的多次机械性压榨每次都具有相等或近似于最佳值的压力。这样就能改善加工产品的质量并提高装置的生产率。

为此，在本装置的第一个实施例中，在第二捣碎元件上配备了偏心块，该偏心块安装得与第一捣碎元件的偏心块反相，并使之与一个驱动装置相联结。该偏心块与第一个捣碎元件的偏心块作同步旋转。

在第二捣碎元件上的偏心块相对第一捣碎元件上的偏心块的反相安装使第二捣碎元件可以作起到此装置的动力平衡机构的作用。因此，此捣碎装置在整体上是动力平衡的。

装置上的动力平衡结构保证了在运转期间该装置的两个捣碎元件间的反相性质。

在具有外壳和转子及立轴的装置中，也可以把通过减震器安装在支座的外壳作为第一捣碎元件，而把转子及立轴作为第二捣碎元件。第二捣碎元件的偏心块就装在转子的立轴上，而且它的运动与外壳的偏心块的运动相关联。

上述装置最适用于要求粉碎得很细的情况，例如适用于在加工纤维素物质时使用。

也可以在一个捣碎元件上在与偏心块反相的位置上设置一个限止两个捣碎元件相对振动的振幅的限止器。限止器安装在第二捣碎元件偏心块的同一高度位置上。而且上述限幅器在垂直于立轴轴线方向上的离开第二捣碎元件偏心块的距离要小于两个捣碎元件的工作面表面之间的距离。

当进入捣碎区里的被加工材料很少或根本本没有被加工材料时，上述结构的限止捣碎元件间相对振动的振幅限止器能够防止两个捣碎元件互相碰撞，这样就能提高装置的工作可靠性及其使用寿命。

按照本装置的另一个实施例，它具有一个机架，通过弹性元件在机架上安装有两个制成板状的捣碎元件，而且该机架通过减震器与支座连接。

这种结构的装置适用于加工含有大块的材料，因为原料可以从装料斗直接落入捣碎区。

根据本装置的另一个实施例，它具有作为第二捣碎元件的外壳，该外壳通过减震器安装在支座上。该装置的捣碎元件的重量和减震器的刚度最好能符合下列关系式：

(M+m)/(M·m) ＜K (I)/(C) 且M＞m （1）

式中：

M-第二捣碎元件的质量，千克

m-第二捣碎元件的质量，千克

C-减震器的刚度，千克/厘米²

K-（0.3～1.0）×10^-5-根据偏心块的旋转速度而确定的系数，厘米²

发明人已经确定，当第二捣碎元件的重量M符合上述关系式时，整个装置处于动力平衡状态，同时两个捣碎元件作同步而反相的振动。

由于无需为保证两个捣碎元件的同步位移而在设计时增加结构元件，故本装置的上述实施方案在结构更为简单。

也可以将上述配备有偏心块的第一捣碎元件做成板状，用铰链连接在外壳内的悬架上，且还附加配一个偏心块，所附加的偏心块的旋转轴线与第一偏心块的旋转轴线及悬架的轴线位于同一平面中。而且这两个偏心块和它们的驱动装置联接成彼此可向相反方向作同步旋转。而且两个偏心块中的一个根据另一个偏心块的迴转轴线固定即彼此处于相反方向的安装位置，这两个偏心块的运动是反相的。

上述装置的结构是最简单的。

由于有两个相互位置按照上述方式布置的偏心块。他们的离心力的相互抵消而使装置在垂直方向上保持动力平衡。

也可以把配备偏心块的第一捣碎元件通过弹性元件安装在第二捣碎元件上，并且还给定一个附加偏心块。同时两个偏心块相对捣碎元件的垂直轴线成对称布置，并和它们的驱动装置联接成按相反的方向作同步旋转。而且，其中的一个偏心块按另一个的轴线定位即使它们按相反的方向布置，两个偏心块的运动是反相的。

这种结构适合于在高温和高压下加工纤维材料的情况下使用。由于偏心块离捣碎区较远，故可确保它不会过热。由于在这种结构中不存在活动密封问题，这样就能保证该装置可在高压下正常工作。

因为有了其相互位置如上述方式安置的两个偏心块，通过这两个离心块的离心力的相互抵消就可使该装置在水平方向上保证动力平衡。

下面参照对附图的详细说明介绍体现本发明的实施例。

图1是按照本发明的、在两个捣碎元件上带有偏心块的捣碎纤维材料的装置。

图2是部份剖开的，在做成板状的两个捣碎元件上带有偏心块的改进型实施例的轴侧图。

图3是用轴侧图表示的、部份剖开的、在一个捣碎元件上带有偏心块的改进型实施例。

图4是另一个在一个捣碎元件上带有偏心块的改进型实施例剖面图。

由于上述方法是在装置工作过程中实现的，所以对上述的方法说明是在描述装置的工作过程中进行的。

捣碎纤维材料的装置具有第一捣碎元件1（图1）和第二捣碎元件2，它们相应的工作表面3和4构成了捣碎工作区5。同时也是外壳的第一捣碎元件1通过减震器7安装在支座6上。外壳上装有装料 斗8及卸料斗9。

作成转子形状的第二捣碎元件2固定在立轴10上，而立轴10又悬挂在外壳内的球铰11上。

第一捣碎元件1具有固定在传动轴13上的偏心块12，而且第一捣碎元件就安装在轴13的轴承14上。传动轴13通过弹性联轴节15三角皮带16与驱动装置-电动机17相连。

在第二捣碎元件2上也配备有设置在轴10的轴承19上的偏心块18，该偏心块18与第一捣碎元件上的偏心块成反相安装。

偏心块12和18之间在运动学上是相关联的。（为不使附图过于复杂而没有在附图中表示这两个偏心块之间的相互关系。）这种运动学上的关联可以用例如可以用偏心块的一定形状和它们的相互位置来保证。

在第二捣碎元件2（转子）上，在一个与偏心块18反相的位置上固定着一个限止捣碎元件1和2的相对振动的振幅的限止器20，限止器20制成半环状。限止器20和偏心块18安装在同一高度上，而且在垂直于立轴10的轴线方向上离偏心块18的距离小于捣碎元件1和2的相应工作表面3和4之间的距离。

图2表示捣碎纤维材料用的装置的实施例，在此实施例中，捣碎元件1和2都做成板状并固定在机架21上。偏心块12和18分别安装在上述板状捣碎元件上。机架21通过减震器7安装在支座6上。捣碎元件1和2借助弹性元件22（扭杆）悬挂在机架21上。扭杆22的端部用卡板23固定在机架21上。两个捣碎元件1和2用卡板24固定在扭杆22上。

捣碎元件1和2在机架上的分别固定可以使原料能够毫无阻碍地 直接送入捣碎区5，这样就有可能使该装置加工大块的原料。

两个偏心块12和18均装在轴13上，传动轴13则通过弹性联轴节15和振动装置-电动机17联接在一起。

图3是另一个实施例，其中第二个捣碎元件是外壳2，它借助于减震器安装在支座6上。

带有偏心块12的第一捣碎元件1做成板状并用铰接的方式安装在外壳2内的悬架25上，并且还装有附加偏心块26，偏心块26的旋转轴线和偏心块12的旋转轴线及悬架25的轴线位于同一平面内。

偏心块12和26分别安装在两根传动轴13上。轴13中的一根通过弹性联轴节（为避免附图过于繁杂而未表示该联轴节）与驱动装置-电动机17相联接。两根轴13间装有使它们同步旋转的装置-齿轮传动装置27保证了它们能以相同的速度，但都朝不同的方向转动。并且两个偏心块安装在各自轴上的相对位置是相对的，使它们转动时一直处在反相的位置上。

图4是另一个改进的实施例。其中第二捣碎元件2就是通过减震器7安装在支座6上的外壳。

带有偏心块12的捣碎元件通过弹性元件28（弹簧）安装在外壳2上，元件上还装有偏心块26。

所述弹簧28的刚度和长度的选定值应能确保该装置在工作过程中的两个捣碎元件1和2的相应工作表面3和4之间具有最佳的距离。

两个偏心块12和26相对捣碎元件1的垂直轴线Z成对称布置，它们都和传动装置联接，其旋转方向相反而作同步转动（图中因简化而没表示出传动装置）根据一个偏心块的轴线安置另一个偏心块的位 置，使它们处于相反的位置上，即使他们处在相反的相位上。

由于偏心块12和26距捣碎区5的距离大于上述结构的距离，这样就能可靠地保证偏心块在高温条件下加工纤维材料而不致过热。此外，在这种结构不存在活动密封问题，故能保证此装置即使在高压条件下也能正常工作。

捣碎纤维材料的装置的工作方式如下。

见图1，电动机17的扭矩通过三角皮16和弹性联轴节15传给第一捣碎元件1的偏心块12和传动轴13。偏心块12转动时产生的离心力通过轴14传给第一捣碎元件1（外壳），并迫使它进行振动。与此同时，偏心块12又将扭距传给第二捣碎元件2（转子）的偏心块18。偏心块18旋转时产生的离心力通过轴承19传给立轴10及固定在立轴10上的转子并迫使立轴10及转子相对于球铰11作园弧形振动。其振动的频率与外壳同步而位相相反。

待加工的纤维材料，例如木材刨花，通过料斗8进入捣碎区5。在重力和振动作用下的纤维材料移动过程中，经受多次压榨，施加的压榨力等于和近似于最佳压力值。由于多次压榨的结果，刨花被捣碎分解成纤维后，通过卸料斗9从装置中排出。在捣碎区5中没有初加工材料或者其数量不足时，转子的圆周振幅就会增大而引起转子和外壳的严重撞击。由于有了限止转子和外壳两者间的振动振幅的限止器20，就可以防止这种撞击。因为偏心块18压在限止器20上，这就能阻止立轴10对装置的纵轴线的进一步偏离。

在图2所示的装置工作时，捣碎元件1，2（板状）由于弹性元件22（扭杆）分别受到偏心块18和12的离心力的作用产生扭转而引起相对振动。由于机架21是通过减震器7安装在支座6上的， 而各自带有偏心块12和18的捣碎元件1和2是通过弹性元件（扭杆）22安装在机架21上的，根据众所周知的自动同步原理，上述捣碎元件1和2的振动是同步的。

被加工的材料通过料斗8直接加入捣碎区5中，并在捣碎区内经受多次压榨而被粉碎成纤维物质，并随后靠重力作用而排出该装置。

在图3所示的装置工作时，偏心块12、26旋转时产生的离心力叠加起来并传给第一捣碎元件1（板），而此板则在第二捣碎元件2的工作表面4之间的悬架25上振动。偏心块12和26转动时，由于他们的转动轴线与悬架25的轴都在同一平面内，而两个偏心块的位置是反相的即根据一个偏心块的旋转轴线安置另一个偏心块，这两个偏心块的安置位是相反的。这样就消除了偏心块12和26的离心力对悬架25的转轴的有害作用，减缓了悬架25的部件26的载荷，使装置的工作更可靠并能延长其工作寿命。

在被加工材料（木材刨花）通过料斗8进入捣碎区5，在材料在重力作用下通过捣碎区的同时经受多次压榨后变成纤维物质而通过卸料斗排出。

发明人已经确定，在上述结构中，该装置的动力平衡手段就是第二捣碎元件2，它具有重心，而第一及第二捣碎元件的重量值应满足关系式（1）。

在图4所示的结构装置工作时，两个偏心块所产生的离心力合成平行于该装置的垂直轴线的合力。在该合力的作用下，第一捣碎元件1相对第二捣碎元件2（外壳）在弹性元件28上作垂直方向的振动。

偏心块12、26转动时，由于它们是相对第一捣碎元件1的垂直轴线Z作对称布置的（即根据一个偏心块的轴线确定另一个偏心块 的安置位置，使两个偏心块安置在相反的位置上）因而能消除偏心块12和26在水平方向上产生的离心力对第一捣碎元件1的有害作用。

待捣碎的材料不断地通过料斗8落入捣碎区5。该纤维材料在自身重量的作用下，在震动和捣碎区5的残余压力的作用下，一面在捣碎区内移动，一面经受多次压榨，其结果是被捣成纤维状物质而从该装置排出。

跟上述的情况一样，这种结构装置的动力平衡手段也是第二捣碎元件2，其重量的选择，及第一、第二捣碎元件1及2的重量关系要满足符合上述的条件。

Claims (9)

1、一种捣碎纤维材料的方法，当纤维材料通过两个捣碎元件(1，2)相应的工作表面(3，4)之间时，对纤维材料进行多次机械性压榨而被捣碎，其中第一捣碎元件(1)把振动传给与之相对的第二捣碎元件(2)，其特征在于把和第一捣碎元件(1)的运动同步但反相的振动传给第二捣碎元件(2)。

2、一种捣碎纤维材料的装置，具有通过减震器（7）安置在支座（6）上的两个捣碎元件（1，2），捣碎元件（1，2）的相应工作表面（3，4）形成捣碎区（5），两个捣碎元件（1，2）的安装方式使之能产生相对位移，而且第一捣碎元件（1）上配置有驱动偏心块（12），其特征在于第二捣碎元件作为该装置的动力平衡装置。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，第二捣碎元件配备有偏心块（15），它安置得与第一捣碎元件（1）的偏心块（12）反相并且与一个驱动装置（17）联结，其旋转与第一捣碎元件（1）的偏心块的旋转同步，而且第二捣碎元件和其上的偏心块（18）构成该装置平衡装置。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，它具有作为第一捣碎元件的外壳（1），通过减震器（7）将外壳安置在支座（6）上;还有作为第二捣碎元件的带立柱（10）的转子（2），转子（2）安装在外壳内，第二捣碎元件（2）的偏心块（18）是被非平衡驱动地安装在转子的立柱（10）上。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，在第一捣碎元件（1）上，在与偏心块（12）的反相位置上固定有限止捣碎元件（1，2）间的相对振动的振动振幅限止器（20），限止器（20）装在与第二捣碎元件（2）的偏心块（18）的同一高度上，而且限止器（20）在垂直于立轴（10）的轴线方向上离第二捣碎元件（2）的偏心块（18）的距离小于两个捣碎元件（1，2）的工作表面（3，4）间的距离。

6、如权利要求3所述的装置，其特征在于该装置具有机架（21），在机架上通过弹性元件（22）安装有两个制成板状的捣碎元件（1，2）该机架（21）通过减震器与支座（6）相连接。

7、如权利要求2所述的装置，其特征在于，它具有作为第二捣碎元件（2）的外壳，外壳通过减震器（7）安装在支座（6）上，捣碎元件（1，2）质量和减震器（7）的刚度满足下列关系式：

式中，M-第二捣碎元件（2）的质量，千克

m-第二捣碎元件（1）的质量  千克

C-减震器（7）的刚度  千克/厘米

k（0.3～1.0）×10  根据偏心块转速确定的系数，厘米，

而且具有上述质量的第二捣碎元件（2）就是该装置的动力平衡装置。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，配备有偏心块（12）的第一捣碎元件做成板状，并用铰链连接在外壳内的悬架（25）上，并且还配备有一个附加偏心块（26），其旋转轴线和第一偏心块（12）的旋转轴及悬架（25）的轴线位于同一平面内，两个偏心块（12，26）与驱动装置的联结方式能使它们作彼此反方向但是是同步的旋转，并且两个偏心块安装在各自轴上的相对位置是相对的，使它们转动时一直处在反相的位置上。

9、如权利要求7所述的装置，其特征在于，配备有偏心块（12）的第一捣碎元件（1）通过弹性元件（28）安装在第二捣碎元件上，元件（1）上还配置有附加偏心块（26），这两个偏心块（26，12）相对第一捣碎元件（1）的垂直轴线（z）作对称布置，它们与驱动装置的联结方式使之彼此能作同步而反方向的转动，而且这两个偏心块安装在各自轴上的相对位置是相对的，使它们转动时一直处在反相的位置上。

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