CN102677502A - 植物纤维的连续式蒸汽爆破装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，包括依次连接的料筒、传动机构和驱动机构，料筒上设有进料口和出料口；料筒内设有位于同一水平面上的三根螺杆，相邻螺杆在径向上相互啮合，每根螺杆上靠近进料口一端的横截面积大于靠近出料口一端的横截面积；所述驱动机构与螺杆连接，驱动相邻螺杆以相反方向旋转。本发明可以实现物料的连续性蒸汽爆破，且具有设备结构简单，造价低廉，蒸汽爆破效果好，产量高的优点。

Description

植物纤维的连续式蒸汽爆破装置
技术领域
本发明涉及一种生物质预处理过程中的蒸汽爆破装置，特别涉及植物纤维的连续式蒸汽爆破装置。
背景技术
许多生产都要对生物质进行预处理，比如造纸制浆、发酵生产酒精、人造板、纤维板以及木塑复合材料的制备等。植物纤维的预处理通常包括物理方法、化学方法和生物方法等。蒸汽爆破处理法属于物理方法中的一种，该方法的优点是处理过程中不需要添加任何化学药剂，成本低，不会对环境产生污染。
随着科技的发展，蒸汽爆破设备也不断的改进和完善，蒸汽爆破设备的形式主要包括间歇式和连续式两种。间歇式处理具有设备简单，成本较低的特点，适合于实验室和小型工厂的原料处理，但相对处理的效率低于连续式处理。连续式处理的处理能力较大，效率更高，适合大型工业应用。但连续式处理的设备较少，设备价格昂贵。另外现有的连续式蒸汽爆破设备所用蒸汽均需由其它辅助设备提供。这就要求除蒸爆设备本身外，还要配备辅助设备，从而提高了蒸汽爆破处理的总成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种植物纤维预处理过程中的蒸汽爆破装置，可以实现物料的连续性蒸汽爆破，且设备结构简单，造价低廉，蒸汽爆破效果好，产量高。
植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，包括料筒、传动机构和驱动机构，料筒上设有进料口和出料口；料筒内设有三根螺杆，相邻螺杆在径向上相互啮合，每根螺杆上靠近进料口一端的横截面积大于靠近出料口一端的横截面积；所述驱动机构通过传动机构与螺杆连接，驱动相邻螺杆以相反方向旋转。
每根螺杆可分为三段，其中靠近进料口的一段螺杆的螺槽深度保持不变，螺距从靠近进料口端开始逐渐变小；中间一段螺杆的螺距保持不变，螺槽深度从靠近出料口端开始逐渐变深；靠近出料口的一段螺杆的螺距及螺槽深度均保持不变。
所述三根螺杆位于同一水平面上。
螺杆靠近出料口的一端设有轴承；主轴靠近皮带轮的一端设有轴承。
所述传动机构包括皮带轮、分别与三根螺杆连接的三根轴；位于中间位置的轴设有中间主齿轮，所述中间主齿轮与皮带轮连接；位于两侧位置上的轴分别设有一个与中间齿轮啮合的从动齿轮。
所述出料口垂直向下。
所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，还包括温度传感器，设于料筒内靠近出料口的一端。
每根螺杆靠近出料口的一端设有轴向的中心孔，在螺杆的末端安装有双通道旋转接头，所述双通道旋转接头与螺杆螺纹连接；双通道旋转接头的中心管安装于螺杆中心孔内，中心管的外径比中心孔的内径小；中心孔内径与中心管外径之间的空间构成介质流通的第一通道；中心管内部构成介质流通的第二通道。
所述介质为冷却介质或者加热介质。
本发明通过驱动螺杆高速旋转，相邻螺杆的旋转方向相反，推动植物纤维前进，并逐渐被压，该过程中由于植物纤维之间、植物纤维和螺杆、料筒之间的摩擦，植物纤维温度升高，当植物纤维到达出料口时，处于高温高压状态，由于植物纤维本身含有一定量水分，当植物纤维从出料口中连续泄出时，植物纤维内部的高温高压水瞬时释出，产生巨大的爆破力，从而破坏植物纤维的束状组织结构，实现植物纤维细胞的离解。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、采用在径向上相互啮合的三个螺杆输送物料，正位移输送能力强，使本发明具有强混合能力和高效输送能力，且被加工的物料不易滞留，出口不易堵塞，能实行自清洁，一般不需专门进行清理。
2、螺杆设计采用连续渐变的压缩比，使压力的建立平缓稳定，有效解决设备的闷车问题。
3、螺杆采用两端支承方式，保证相邻两根螺杆作异向旋转运动时压延力较大的情况下，螺杆不与料筒壁接触，减少料筒、螺杆的磨损。
4、增加双通道旋转接头，可通过加热或冷却介质，针对不同物料提供加热或冷却功能，调节物料加工过程中的温度，控制物料爆破效果。
附图说明
图1是本发明植物纤维的连续式蒸汽爆破装置的俯视图。
图2是图1的A--A剖视图。
图3是图2的区域IV的局部放大图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本发明植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，包括依次连接的料筒、传动机构和驱动机构。如图1和图2所示，料筒14上设有进料口18和出料口模15，进料口18上设有料斗13；料筒14内设有位于同一水平面上的三根螺杆，出料口模15上的出料口19垂直向下，连续式蒸汽爆破装置沿螺杆径向出料。三根螺杆的几何形状参数相同，相邻螺杆在径向上相互啮合，但相邻螺杆的螺旋的旋转方向不同，螺杆旋转的方向也不同。每根螺杆靠近进料口一端的横截面积大于靠近出料口一端的横截面积，并且具有连续渐变的压缩比。传动机构包括皮带轮1、与皮带轮1连接的主轴3、分别位于主轴两侧的侧轴4、侧轴10；主轴3的一端与位于中间位置的螺杆7连接，另一端与皮带轮连接，主轴3上设有中间主齿轮5；侧轴4、侧轴10分别与螺杆8、螺杆12连接，侧轴4、侧轴10上分别设有与中间主齿轮5啮合的传动齿轮6、传动齿轮11。在三根螺杆靠近出料口的一端设有轴承9；在主轴3靠近皮带轮1的一端设有轴承2。
如图1和图2所示，每根螺杆分为三段，其中靠近进料口的一段螺杆(图1和图2中的I段)的螺槽深度保持不变，螺距从靠近进料口端开始逐渐变小；中间一段螺杆(图1和图2中的II段)的螺距保持不变，螺槽深度从靠近出料口端开始逐渐变深；靠近出料口的一段螺杆(图1和图2中的III段)的螺距及螺槽深度均保持不变。
如图2(区域IV)和图3所示，每根螺杆靠近出料口的一端设有轴向的中心孔23，在螺杆的末端安装有双通道旋转接头21，所述双通道旋转接头与螺杆螺纹连接；双通道旋转接头的中心管22安装于螺杆中心孔23内，中心管22的外径比螺杆中心孔23的内径小；螺杆中心孔23内径与中心管22外径之间的空间构成介质流通的第一通道；中心管22内部构成介质流通的第二通道。冷却或加热介质从入口20进入系统，按照图中箭头所示方向流动，从出口24流出系统。料筒内靠近出料口的一端还设有温度传感器16，通过温度传传感器检查温度，在必要时控制冷却或加热介质在通道内循环流动，从而冷却或加热物料，实现温度控制。
植物纤维的连续式蒸汽爆破装置的工作过程如下：植物纤维从进料口进入料筒内部，驱动机构通过传动机构驱动螺杆高速旋转，相邻螺杆的旋转方向相反，推动植物纤维前进，并逐渐被压，该过程中由于植物纤维之间、植物纤维和螺杆、料筒之间的摩擦，植物纤维温度升高。当植物纤维到达出料口时，处于高压状态，且温度升高到一定程度。由于物料本身含有一定量水分，当植物纤维从出料口中连续泄出时，植物纤维内部的高温高压水瞬时释出，产生巨大的爆破力，从而破坏植物纤维的束状组织结构，实现植物纤维细胞的离解。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，如三根螺杆可成“品”字形排列、出料口可位于料筒的轴向上等，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，包括料筒、传动机构和驱动机构，料筒上设有进料口和出料口；料筒内设有三根螺杆，相邻螺杆在径向上相互啮合，每根螺杆上靠近进料口一端的横截面积大于靠近出料口一端的横截面积；所述驱动机构通过传动机构与螺杆连接，驱动相邻螺杆以相反方向旋转。
2.根据权利要求1所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，每根螺杆分为三段，其中靠近进料口的一段螺杆的螺槽深度保持不变，螺距从靠近进料口端开始逐渐变小；中间一段螺杆的螺距保持不变，螺槽深度从靠近出料口端开始逐渐变深；靠近出料口的一段螺杆的螺距及螺槽深度均保持不变。
3.根据权利要求1所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，所述三根螺杆位于同一水平面上。
4.根据权利要求1所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，螺杆靠近出料口的一端设有轴承；主轴靠近皮带轮的一端设有轴承。
5.根据权利要求1～4任一项所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，所述传动机构包括皮带轮、分别与三根螺杆连接的三根轴；位于中间位置的轴设有中间主齿轮，所述中间主齿轮与皮带轮连接；位于两侧位置上的轴分别设有一个与中间齿轮啮合的从动齿轮。
6.根据权利要求5所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，所述出料口垂直向下。
7.根据权利要求5所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，还包括温度传感器，设于料筒内靠近出料口的一端。
8.根据权利要求5所述的植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，每根螺杆靠近出料口的一端设有轴向的中心孔，在螺杆的末端安装有双通道旋转接头，所述双通道旋转接头与螺杆螺纹连接；双通道旋转接头的中心管安装于螺杆中心孔内，中心管的外径比中心孔的内径小；中心孔内径与中心管外径之间的空间构成介质流通的第一通道；中心管内部构成介质流通的第二通道。
9.根据权利要求8所述植物纤维的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，所述介质为冷却介质或者加热介质。
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