CN102635012B - 纤维预处理装置 - Google Patents

Abstract

一种纤维预处理装置，包括腔体、螺旋机构、卷曲机构、挡料盘、传动轴及动力源。腔体上具有进料口及出料阀门，出料阀门设置预定的压力值，当腔体内的压力大于该预定的压力值时，出料阀门打开，以供纤维泻出。螺旋机构套设于传动轴上用于将从进料口进入的纤维推进腔室内。卷曲机构具有若干第一刀盘，其以非垂直于传动轴的方式套设固定在传动轴上以对螺旋机构推进的纤维进行搓揉、挤压以及卷曲，同时对纤维进行二次推进。挡料盘用于阻挡经过卷曲的纤维，以使腔室内压力上升。动力源用于提供螺旋机构及卷曲机构所需的动力。通过本发明的纤维预处理装置预处理后，可以有效地改变自然纤维的结构特性，使其制成的纸产品的松厚度和吸水性能都有很大提高。

Description

纤维预处理装置

技术领域

本发明涉及一种纤维预处理装置，特别涉及一种对作为造纸原料的纤维进行曲卷的预处理装置。

背景技术

近几十年来，我国经济水平有着飞跃性的发展，人民群众对生活用纸的需求不仅越来越多，也越来越高。目前我国对生活用纸需求的增长速度远高于世界平均水平，由此对资源的保护和合理利用构成一个巨大的压力。如果处理不当，不仅不能够有效地满足社会需要，也会对自然资源造成很大的损害。

合理地利用自然资源，改善纸的生产技术一直是世界范围内的重要研究课题。目前，国内外对于如何改善自然纤维的特性，在满足消费者的基本需求的前提下，通过减少对原浆料及化学药品的需求来降低成本，减少对环境的损害等方面的研究很活跃。但是，业内实用的纤维预处理技术还仅限于机械磨浆。对纤维进行预处理从而改善纸产品的特性，进而减少对化学药品的依赖的研究相对而言具有较大的发挥空间。

发明内容

本发明提供一种纤维预处理装置，通过该装置，可以对纸产品特别是生活用纸的原料纤维作曲卷的预处理。

一种纤维预处理装置，包括：

腔体，腔体内设有腔室，腔室具有供纤维进入的进料口及供纤维泄出的出料阀门，出料阀门设置预定的压力值，当腔室内的压力大于该预定的压力值时，出料阀门打开，以供纤维泻出；

传动轴，其具有传动端及连接端，所述传动端位于所述腔室内；

螺旋机构，其套设于所述传动轴的传动端并与所述进料口相邻，所述螺旋机构用于将从进料口进入的纤维推进所述腔室内；

卷曲机构，其套设于所述传动轴的传动端并与所述螺旋机构相邻，所述卷曲机构包括若干第一刀盘，所述若干第一刀盘以非垂直于所述传动轴的方式倾斜套设固定在所述传动轴的传动端，以使所述第一刀盘通过转动来对所述螺旋机构推进的纤维进行搓揉、挤压以及卷曲，同时对经过搓揉、挤压以及卷曲处理的纤维进行二次推进以使纤维向所述出料阀门前进；

挡料盘，设置在腔室内并位于所述出料阀门的远离进料口的一端，用于阻挡经由所述螺旋机构及卷曲机构处理后的纤维，以使所述腔室内的压力上升；以及

第一动力源，其与所述传动轴的连接端相连接，用于提供螺旋机构及卷曲机构所需的动力；

固定在腔体上且朝向腔室内倾斜延伸的若干多棱刀，每两个相邻的第一刀盘之间至少设置有两个多棱刀，在纤维沿该传动轴的轴向直线前进的方向上，相邻两个多棱刀的朝向纤维前进方向的侧面为斜面以在纤维前进方向上形成一个进口小、出口大的纤维进出通道。

通过本发明的纤维预处理装置预处理后，可以有效地改变自然纤维的结构特性，使其制成的纸产品的松厚度和吸水性能都有很大提高。由此可以减少造纸生产过程对化学药品的依赖，也可以在相同的纸产品特性条件下减少自然浆料的使用。对于制造业而言，有效地降低了成本；对于社会和环境而言，亦有着非常积极的正面作用。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明一实施例的纤维预处理装置的剖视示意图，其包括传动轴、第一刀盘及多棱刀。

图2为图1所示的传动轴、第一刀盘及多棱刀的位置关系示意图。

图3为本发明一实施例的纤维预处理装置中的第一刀盘的立体示意图。

图4为本发明一实施例的纤维预处理装置中的第二刀盘的立体示意图。

图5为图1所示的纤维预处理装置沿垂直于传动轴的轴线方向的截面图。

图6至图8为本发明一实施例的纤维预处理装置中的多棱刀的各方向视图。

图9为图1所示的传动轴、第一刀盘及多棱刀在另一个角度的位置关系示意图。

图10为本发明一实施例的纤维预处理装置中的进料机构的示意图。

图11为图10中的进料机构的铰龙体的主视示意图。

图12为图10的左视图。

主要元件符号说明

腔体                10

腔室                100

座体                101、723

进料口              11

出料阀门            12

压力测量仪          13

温度测量仪          14

盖体                15

开口                150

轴承座              16

多棱刀              17

柄部                171

刃部                172

固定孔              173

侧面                174

螺旋机构            20

轴套                21

叶片                22、76

卷曲机构            30

第一刀盘            31

键槽                310、320

第一固定座          311

刀臂                313

第二刀盘            32

第二固定座          321

肋片                322

出料板              323

挡料盘              40

传动轴              50

连接端              51

传动端              52

第一动力源          60

进料机构            70

铰龙体              72

进料斗              720

出料口              721

铰龙轴心            74

挡料板              740

第二动力源          78

机架                80

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参考图1，本发明一实施例的纤维预处理装置包括腔体10，螺旋机构20，卷曲机构30，挡料盘40，传动轴50及第一动力源60。

腔体10内设有腔室100，腔体10上具有供造纸用的纤维原料进入的进料口11及供纤维泻出的出料阀门12，出料阀门12设置预定的压力值，当腔室100内的压力大于该预定的压力值时，出料阀门12打开，以供纤维泻出。

螺旋机构20设置在腔室100内并与进料口11相邻，用于将从进料口11进入的纤维推进腔室100内。

卷曲机构30设置在腔室100内并与所述螺旋机构20相邻。所述卷曲机构30包括套设固定在所述传动轴50上的若干第一刀盘31，所述若干第一刀盘31相互基本平行，且相对所述传动轴50倾斜设置。也就是说，各第一刀盘31均以非垂直于所述传动轴50的方式倾斜套设固定在所述传动轴50上。所述若干第一刀盘31通过转动对所述螺旋机构20推进的纤维进行揉搓、挤压以及卷曲，同时所述第一刀盘31以非垂直于所述传动轴50的方式倾斜套设固定在所述传动轴50上的结构还会使所述第一刀盘31在转动时能够对经过搓揉、挤压以及卷曲处理的纤维进行二次推进，以使纤维在所述腔室100内向着出料阀门12的方向前进。

挡料盘40设置在腔室100内，并位于所述出料阀门12的远离进料口11的一端，用于阻挡经由所述螺旋机构20及卷曲机构30处理后的纤维，以使腔室100内的压力上升。

传动轴50连接螺旋机构20、卷曲机构30以及第一动力源60，将动力传输至螺旋机构20与卷曲机构30。传动轴50包括设置在腔体10外的连接端51及延伸至腔体10内的传动端52。螺旋机构20及卷曲机构30均设置在该传动端52上。

第一动力源60与传动轴50的连接端51相连，以通过该传动轴50带动位于所述腔室100内的螺旋机构20及卷曲机构30转动。

工作时，纤维从进料口11处进入腔室100后，螺旋机构20可沿着图1中的由右向左的方向将纤维推进腔室100，并到达卷曲机构30的位置，从而使卷曲机构30对纤维进行搅拌。在搅拌的过程中，纤维受到卷曲机构30的第一刀盘31的拉扯、揉搓、挤压作用而产生卷曲效果。另外，由于所述第一刀盘31相对传动轴50倾斜设置，因此，所述第一刀盘31在对纤维进行拉扯、揉搓、挤压的同时，还会给予纤维一定的推动力，以促使纤维继续向前运动，这样可以有效的避免纤维在卷曲过程中由于推动力不足而造成阻塞腔室100的情况发生。随着后续的纤维被所述螺旋机构20不断的送入腔室100内，纤维会在所述螺旋机构20以及卷曲机构30的推动下沿着腔室100继续向前移动，当纤维到达挡料盘40后，由于受到挡料盘40的阻挡，纤维开始在腔室100内累积，在纤维不断累积的过程中，所述卷曲机构30的第一刀盘31会持续不断的对纤维进行拉扯、揉搓、挤压来使纤维产生卷曲效果。随着纤维不断的累积以及卷曲机构30不断的搅拌纤维，整个腔室100内的压力会不断的上升，可以理解的，由于存在在机械搅拌等因素，在压力不断上升的过程中，腔室100内的温度也在不断的升高，当腔室100中的压力升高到大于出料阀门12预定的压力值时，出料阀门12就会打开，以使完成卷曲处理的纤维从腔体10泻出。

通过经由本发明提供的纤维预处理装置处理过的纤维，与没有经过曲卷处理的纤维相比，在造纸过程中有几个显著的优点：

第一，脱水性大大改善，此举可使纸机的速度增加，提升劳动生产率，或在相同生产速度的情况下，降低干燥纸幅所需要的能源。经过验证，干燥所需的能耗可降低30％甚至更多。

第二，纸张的松厚度(厚度除于单位面积内纸的克重)有明显提升，此举会改善纸张的吸水性能，对于生活用纸而言，这就意味着可以用相对少的纤维(自然资源)达到相同的产品性能。经过验证，纸张的松厚度可提高15％甚至更多，同时对于纸张的强度影响却很小。

第三，纸张的结构性柔软度得到改善，此意味着生产出来的纸张具有更好的手感，容易被消费者接受。

此外，与传统的用于再生纤维脱墨的混炼(Kneading)相比，本发明的纤维预处理装置能使纤维卷曲，且采用本发明的纤维预处理装置可以不需要阻垢分散剂等化药，再者本发明的纤维预处理装置能耗更小。

下文将结合其他视图对本发明作进一步的说明。

请再次参考图1，该腔体10优选呈圆筒状，进料口11及出料阀门12分别设置在腔体10的上下两侧。进料口11及出料阀门12在腔体10的轴向上有一定间距，从而保证纤维在腔室100内有一定的卷曲时间和空间。进料口11可设置在例如是图1所示的腔体10的右上侧，而出料阀门12可设置在例如是靠近腔体10的左下侧的部位。

在一实施例中，还可在腔体10上设置压力测量仪13和温度测量仪14，用于测量腔室100内的压力和温度。该腔体10上对应卷曲机构30的部位设有一开口150，开口150上设置盖体15，所述压力测量仪13和温度测量仪14设置在该盖体15上。此外，还可设置一个控制箱(图未示)，该控制箱可用于控制腔体10外的第一动力源60，也可显示第一动力源60的相关工作状态。同时控制箱也可用于显示压力测量仪13和温度测量仪14的工作状态。

腔体10外还可设置轴承座16等结构以支撑、固定传动轴50。腔体10的底部还可设置座体101等结构，该纤维预处理装置可借由座体101固定在机架80等特定的位置处。

该螺旋机构20包括固定在传动轴50的传动端52上的轴套21及由轴套21延伸出的叶片22。轴套21可通过键的方式在传动轴50的圆周方向上固定。通过对叶片22的正确设置，可使螺旋机构20在转动时，将纤维从进料口11推进至腔室100内的卷曲机构30处。

请同时参考图2至图4，在该卷曲机构30中，每一个第一刀盘31均包括固定在传动轴50的传动端52上的第一固定座311及由第一固定座311上延伸而出的若干刀臂313。

所述第一固定座311上开设键槽310，可利用键，例如平键，将第一刀盘31在传动轴50的周向上固定并用于传递动力。

刀臂313呈弧形。刀臂313的厚度d在朝远离第一固定座311的方向逐渐缩小。刀臂313的高度h以不与腔体10的内壁发生干涉为前提，优选可设置刀臂313的高度h使得刀臂313与腔体10的内壁之间的间距在2-50mm之间。相邻第一刀盘31的刀臂313在传动轴50的轴向上相互间隔设置。本实施例中相邻第一刀盘31的第一固定座311相互贴设，而采用设置第一刀盘31的刀臂313在传动轴50的轴向上的宽度小于第一固定座311在传动轴50轴向上的宽度的方式，使得相邻第一刀盘31的刀臂313在传动轴50的轴向上相互间隔一段距离。在一些实施例中还可设置相邻第一刀盘31的刀臂313在传动轴50的轴向上相互错开，即刀臂313在轴向上不同线，此种设置可更有利于纤维的卷曲。

进一步的，在本实施方式中，所述卷曲机构30还包括一个固定在传动轴50上的第二刀盘32。所述第二刀盘32的位置对应腔体10的出料阀门12。所述第二刀盘32包括第二固定座321及由第二固定座321延伸出的若干出料板323。

第二固定座321上亦开设键槽320，可利用键将第二刀盘32在传动轴50的周向上固定并用于传递动力。

出料板323用于在出料阀门12打开时，辅助纤维从腔室100内泻出。该第二刀盘32还包括由第二固定座321延伸而出的若干肋片322，每一肋片322与对应的出料板323相连，且肋片322在传动轴50的轴向上的宽度小于出料板323在传动轴50的轴向上的宽度。

请一并参见图2及图5至图8所示，在本实施方式中，所述纤维预处理装置还包括若干多棱刀17，所述多棱刀17设置在该腔体10上并向腔室100内延伸。该多棱刀17呈若干排设置，每排多棱刀17沿该传动轴50的轴向与所述第一刀盘31相互间隔设置，也即相邻的两个多棱刀17之间设有一个第一刀盘31。

如图5所示，在本实施方式中，该多棱刀17呈四排设置，并沿着该腔体10的圆周方向均匀分布。优选的，每一个多棱刀17的延伸方向均指向该传动轴50的轴心。更进一步的，与所述卷曲机构30的第一刀盘31的倾斜方向相一致的，每一个多棱刀17亦相对所述传动轴50倾斜设置在所述腔体10上。

在本发明中，多棱刀17的延伸长度可视具体需求变更，但应保证不与传动轴50及固定在传动轴50上的卷曲机构30发生干涉。

请同时参考图6、图7、图8，其中图7是图6的左视图，图8是图7的左视图，每一多棱刀17包括柄部171和由柄部171延伸出的刃部172。柄部171上开设若干固定孔173供固定件(未标示)穿设以将多棱刀17固定在腔体10上。刃部172呈多棱柱状，且尺寸由连接柄部171的一端向自由端逐渐缩小。刃部172可用于对纤维的搓揉、挤压、卷曲。在其他实施例中，刃部172亦可呈三棱柱等其他形状，且尺寸也可均一，只要可发挥搓揉、挤压、卷曲的功效即可。

通过在腔体10上设置朝向腔室100内延伸的该多棱刀17，至少可以起到以下两方面的作用：(1)进入腔室100内的纤维在经过卷曲机构30的第一个第一刀盘31的拉扯、揉搓、挤压下会变成较密实的纤维团，这样的纤维团如果直接进入下一个第一刀盘31进行揉搓及挤压，就会导致部分纤维不能够得到充分的拉扯及揉搓，影响了纤维的卷曲效果，将该多棱刀17设置于两个相邻的第一刀盘31之间后，当纤维团经过两个相邻的第一刀盘31之间时，纤维团会在该多棱刀17处分离，从而以比较蓬松的状态进入到下一个第一刀盘31，这样在下一个第一刀盘31处，大部分的纤维就能够得到充分的拉扯、揉搓及挤压，从而提高了纤维的整体卷曲效果；(2)纤维在经过第一个第一刀盘31的揉搓处理后，其首先会进入到该第一刀盘31与下一个第一刀盘31之间的间隙内，而在该相邻两个第一刀盘31的间隙内，纤维一般只是在推动力的作用下向下一个第一刀盘31前进，也就是说，在相邻两个第一刀盘31之间，纤维受到拉扯、揉搓以及挤压等作用会很小，而将该多棱刀17设置于相邻两个第一刀盘31之间后，由于多棱刀17的存在使得相邻两个第一刀盘31之间的间隙空间变小，这样当纤维在进入到相邻两个第一刀盘31之间的间隙后，其受到的挤压作用就更明显，同时在挤压力的作用下，多棱刀17会对经过其周围的纤维进行拉扯、揉搓，从而使纤维在相邻两个第一刀盘31的间隙内依然可以受到挤压、拉扯及揉搓而发生卷曲，从而提升了整个纤维预处理装置的卷曲效率。

请参阅图2及图9，由于多棱刀17的设置会使得相邻两个第一刀盘31之间的间隙空间变小，这样的设置虽然能够使得纤维在相邻两个第一刀盘31之间进一步受到挤压、拉扯及揉搓等作用而发生卷曲，但是变小的间隙空间也增大了纤维在传动轴50的轴向上直线前进的阻力，提高了纤维在相邻两个第一刀盘31之间发生阻塞的几率。因此，为了避免纤维在相邻两个第一刀盘31之间发生阻塞，优选的，在本实施方式中，在纤维沿传动轴50的轴向直线前进的方向上，使所述多棱刀17的朝向纤维沿传动轴50的轴向直线前进的方向的侧面174保持为斜面，并且使该侧面174的斜度在纤维沿传动轴50的轴向直线前进的方向上逐渐增加，以在位于同一个间隙内的两个相邻的多棱刀17之间形成一个沿纤维前进方向上的进口小、出口大的纤维进出通道，这样，可以使纤维以较慢的速度进入到两个相邻的第一刀盘31的间隙内，同时以较快的速度从该相邻两个第一刀盘31的间隙之间出来，由此可以很好的解决由于多棱刀17的设置使间隙变小后可能发生的纤维阻塞情况。

优选的，所述多棱刀17的侧面174在纤维沿传动轴50的轴向直线前进的方向上的倾角范围为5～15度。

挡料盘40位于所述出料阀门12的远离进料口11的一端，其可通过键与键槽的方向固定在传动轴50上。所述挡料盘40用于阻挡经由所述螺旋机构20及卷曲机构30处理后的纤维，以使腔室100内的压力上升。

可以理解的，所述螺旋机构20、卷曲机构30的第一刀盘31、第二刀盘32以及挡料盘40等还可借由螺母/压套等元件在传动轴50的轴向上固定。

可以理解地，螺旋机构20的叶片22的高度、第二刀盘32的出料板323的高度以及挡料盘40的半径均可参考第一刀盘31的刀臂313的高度而设定。

作为一较佳的实施例，在腔体10的进料口11处还可设置有一进料机构70。请同时参考图10、图11和图12，该进料机构70包括铰龙体72、设置在铰龙体72内的铰龙轴心74及叶片76，以及与铰龙轴心74连接的第二动力源78。所述铰龙体72上设有进料斗720及出料口721，所述出料口721与腔体10的进料口11对接。

所述铰龙轴心74上对应进料斗720及出料口721的位置处分别设有挡料板740，用于保持纤维在铰龙体72内朝正确的方向前进。

通过对叶片76的正确设置，可使铰龙轴心74在转动时，将纤维从进料斗720处送到出料口721，从而使纤维进入腔体10的进料口11以完成纤维的卷曲。

铰龙体72的底部也可设置座体723，该进料机构70也可借由座体723固定在机架80等特定的位置处。同样，控制箱也可同时用于控制和显示第二动力源78的工作状态。例如，可借由调整第一动力源60、第二动力源78的输出功率，以调整腔室100内的温度和压力的变化速度。

Claims (16)

1.一种纤维预处理装置，包括：

腔体，腔体内设有腔室，腔室具有供纤维进入的进料口及供纤维泄出的出料阀门，出料阀门设置预定的压力值，当腔室内的压力大于该预定的压力值时，出料阀门打开，以供纤维泻出；

传动轴，其具有传动端及连接端，所述传动端位于所述腔室内；

螺旋机构，其套设于所述传动轴的传动端并与所述进料口相邻，所述螺旋机构用于将从进料口进入的纤维推进所述腔室内；

卷曲机构，其套设于所述传动轴的传动端并与所述螺旋机构相邻，所述卷曲机构包括若干第一刀盘，所述若干第一刀盘以非垂直于所述传动轴的方式倾斜套设固定在所述传动轴的传动端，以使所述第一刀盘通过转动来对所述螺旋机构推进的纤维进行搓揉、挤压以及卷曲，同时对经过搓揉、挤压以及卷曲处理的纤维进行二次推进以使纤维向所述出料阀门前进；

挡料盘，设置在腔室内并位于所述出料阀门的远离进料口的一端，用于阻挡经由所述螺旋机构及卷曲机构处理后的纤维，以使所述腔室内的压力上升；以及

第一动力源，其与所述传动轴的连接端相连接，用于提供螺旋机构及卷曲机构所需的动力；

固定在腔体上且朝向腔室内倾斜延伸的若干多棱刀，每两个相邻的第一刀盘之间至少设置有两个多棱刀，在纤维沿该传动轴的轴向直线前进的方向上，相邻两个多棱刀的朝向纤维前进方向的侧面为斜面以在纤维前进方向上形成一个进口小、出口大的纤维进出通道；

每一第一刀盘包括固定在所述传动轴的传动端上的第一固定座及由第一固定座上延伸而出的若干刀臂，所述刀臂呈弧形，且厚度在朝远离第一固定座的方向逐渐缩小。

2.如权利要求1所述的纤维预处理装置，其特征在于：相邻第一刀盘的刀臂在传动轴的轴向上相互间隔设置。

3.如权利要求2所述的纤维预处理装置，其特征在于：所述第一刀盘的刀臂在轴向上的宽度小于第一固定座在轴向上的宽度。

4.如权利要求2所述的纤维预处理装置，其特征在于：相邻第一刀盘的刀臂在传动轴的轴向上相互错开设置。

5.如权利要求1所述的纤维预处理装置，其特征在于：所述若干多棱刀的倾斜方向与所述第一刀盘的倾斜方向一致。

6.如权利要求5所述的纤维预处理装置，其特征在于：这些多棱刀呈若干排设置，且位于传动轴的不同圆周方向上。

7.如权利要求5所述的纤维预处理装置，其特征在于：所述若干多棱刀的延伸方向均指向所述传动轴的轴心。

8.如权利要求5所述的纤维预处理装置，其特征在于：每一多棱刀包括固定在所述腔体上的柄部和由柄部延伸而出并伸入所述腔室的刃部，所述刃部呈多棱柱状，且尺寸由连接柄部的一端向自由端逐渐缩小。

9.如权利要求1所述的纤维预处理装置，其特征在于：在纤维沿该传动轴的轴向直线前进的方向上，所述多棱刀的朝向纤维前进方向的侧面的倾角范围为5～15度。

10.如权利要求1所述的纤维预处理装置，其特征在于：该卷曲机构还包括固定在传动轴的传动端上的第二刀盘，该第二刀盘的位置对应腔体的出料阀门，该第二刀盘包括第二固定座及由第二固定座延伸出的若干出料板。

11.如权利要求10所述的纤维预处理装置，其特征在于：该第二刀盘还包括由第二固定座延伸而出的若干肋片，每一肋片与对应的出料板相连，且肋片在传动轴的轴向上的宽度小于出料板在传动轴的轴向上的宽度。

12.如权利要求1所述的纤维预处理装置，其特征在于：所述腔体上还设置有压力测量仪和温度测量仪，用于测量腔室内的压力和温度。

13.如权利要求12所述的纤维预处理装置，其特征在于：所述腔体上对应卷曲机构的部位设有一开口，开口上设置盖体，所述压力测量仪和温度测量仪设置在该盖体上。

14.如权利要求1或12所述的纤维预处理装置，其特征在于：所述腔体的进料口处还设置有一进料机构，该进料机构包括铰龙体、设置在铰龙体内的铰龙轴心及叶片，以及与铰龙轴心连接的第二动力源，所述铰龙体上设有进料斗及出料口，所述出料口与腔体的进料口对接。

15.如权利要求14所述的纤维预处理装置，其特征在于：所述铰龙轴心上对应进料斗及出料口的位置处分别设有挡料板，用于保持纤维在铰龙体内朝正确的方向前进。

16.如权利要求14所述的纤维预处理装置，其特征在于：还包括控制箱，用于控制、显示第一动力源、第二动力源的工作状态或者显示压力测量仪和温度测量仪的工作状态。