CN103531073B - 一种实验室用加热式双板挤浆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验室用加热式双板挤浆装置，其包括双板挤浆主体、控温测压仪、称量器，双板挤浆主体与控温测压仪连接，称量器设置在双板挤浆主体下方，其中双板挤浆主体包括钢化玻璃罩、三脚拉马、螺杆、拉马固定器、基座、支撑杆、压板、滤板，使用该装置时，装填浆料，安置仪器，调节装置水平，通过中波红外加热器、控温测压仪调节挤浆时浆料温度，待浆料温度达到预设，实施挤浆操作，称量器可快速称量挤出废液质量，使用本发明进行实验室挤浆操作，简单易行，容易实现自动化，同时可控制浆料温度并测定挤浆时浆料所受压力，满足不同实验条件下的挤浆操作，实验效率高，操作稳定，数据精准；适用于实验室进行模拟工业挤浆实验。
Description
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域，尤其涉及一种实验室用加热式双板挤浆装置。
背景技术
在制浆造纸领域，为使废液和纸浆纤维分离，通常会采用过滤、挤压、扩散或置换等洗涤方式完成。洗涤的目的是尽可能地将纤维与废液分离，得到洁净的纸浆；废液提取的目的是为废液回收再利用做准备，以获得经济和环境效益。目前浆料洗涤及废液提取设备和流程都依此设计。
由于涉及浆料洗涤设备复杂，成本较高，在实验室难以模拟工业上对浆料的洗涤过程，目前实验室没有一套行之有效的实验装置完成工业挤浆模拟实验，只能以简单的抽滤、挤压替代，远不能满足实验室的精度要求。采用这种手自一体加热式双板挤浆装置可以模拟工业高浓洗浆设备----网式挤浆机的常温及加热洗浆过程，保证实验数据的精确性，为网式挤浆机工艺的优化控制和效能的提高提供科学依据。
发明内容
本发明的内容在于解决实验室难以模拟工业洗浆过程的问题，提供了一种快速、准确的实验室用加热式双板挤浆装置，以供制浆造纸技术研究使用。
本发明实验室加热式双板挤浆装置包括双板挤浆主体、控温测压仪7、称量器，双板挤浆主体与控温测压仪7连接，称量器设置在双板挤浆主体下方，其中双板挤浆主体包括防护罩1、三脚拉马2、螺杆3、拉马固定器4、基座5、支撑杆8、压板10、滤板18，滤板18设置在基座5的中部，压板10设置在滤板18的上方，压板10上设置带有凹槽22的垫片11，螺杆3设置在三脚拉马2上并可通过旋转将其顶端嵌入凹槽22中，可卡紧装填浆料后的压板10和滤板18，并使三脚拉马2固定压板10与滤板18时准确找出中心点，防止挤压时受力不均，螺杆3损坏，垫片11可防止螺杆3在挤压时，压板10仅一点受力，压强过大造成压板受损形变，凹槽22可固定螺杆顶端，防止挤压过程中螺杆3滑动；基座5上带有拉马卡槽21，三脚拉马2的三个支脚可嵌入拉马卡槽21中；基座5和滤板18上分别装有内部相互连通的温度压力感应器，防护罩1内设置有中波红外加热器14，可对浆料进行加热处理，中波红外加热器14与基座5上的温度感应孔19连接，温度感应孔19与基座5、滤板18上的温度压力感应器内部连通，可接受温度压力感应器对浆料温度的反馈；控温测压仪7连接基座5上的温度压力感应器，能实时观察、记录挤浆过程中压力温度变化；防护罩1设置在基座5上，防护罩1上带有固定器留孔15和螺杆留孔16，拉马固定器4穿过固定器留孔15固定三脚拉马2，挤浆实验中，可一手转动螺杆3，一手握拉马固定器4稳定装置，防止在实验中装置移动，螺杆3穿过防护罩1顶端的螺杆留孔16，支撑杆8设置在基座5下部。
本发明中所述基座5上设置有水平仪13，支撑杆8上带有地脚螺栓9，调校水平是为挤浆装置在挤压时，滤板浆料的承压一致，防止滤板18形变和浆料受力不均；以便适应不同的工作环境。
本发明中所述称量器为带托盘17的电子天平6，托盘17位于滤板18下方且直径大于滤板18，挤浆时废液透过滤孔12流入托盘17，电子天平6称量，可快速准确称量废液质量，无废液转移操作，减小废液损失，使实验数据精准。
本发明中所述中波红外加热器14包括中波辐射源23、红外加热单管24、温度探棒25、保险管26、陶瓷支撑元件27，中波辐射源23和红外加热单管24设置在陶瓷支撑元件27（内含控温元件）上，红外加热单管24设置在中波辐射源23两侧，保险管26与中波辐射源23连接，保险管26可在中波红外加热器14工作异常时及时断电保护中波辐射源23不被损坏，温度探棒25设置在陶瓷支撑元件27端部并安装在温度感应孔19中，并通过温度感应孔19与温度压力感应器连接，以便完成不同实验条件下对浆料洗涤时的控温测压。
通过防护罩1内螺杆3旋转挤压压板10和嵌入基座5的滤板18之间的浆料完成挤浆过程，挤压出的废液透过滤孔19流入托盘17内，利用电子天平6称量废液。
本发明采用人工动力机构，通过套筒扳手旋拧三脚拉马中心螺杆，达到挤压压板和滤板之间的浆料，挤出浆中黑液的目的，手动套筒扳手可用小型伺服电机取代，实现自动传动，用于满足不同的实验需求。
本发明装置防护罩1采用透明钢化玻璃罩，可以直观地进行实验操作；拉马固定器4与固定器留孔15、三脚拉马2间，螺杆3与螺杆留口16间有硅胶垫片；钢化玻璃罩1与基座5接触面上有橡胶垫圈14；三脚拉马2与拉马卡槽21接触面有硅胶垫保护，可降低设备在传动过程中机械摩擦力，保护防护罩1及拉马固定器4不受磨损，并使装置有一定的保温、密封性，减少热量损失，降低液体蒸发量；基座5形状为一同心圆环，中心用于放置滤板18，小环边缘设有固定角度的三个拉马卡槽21，用于稳定三脚拉马2。
本发明中基座5、滤板18、防护罩1、三脚拉马2均可拆卸，方便浆料装填及设备清洗。
本发明较现有技术相比，具有优点及效益：
本发明解决了传统实验室难以模拟工业洗浆的问题，设计了实验室小型手自一体可加热式双板挤浆装置，此挤浆装置适用于高浓挤浆，进浆浓度8%-12%，出浆浓度35%-45%，一段黑液提取率在65%以上，这与工业上高浓洗涤设备——双网挤浆机进浆浓度8%-10%，出浆浓度25%-40%基本吻合，故本挤浆装置能够方便，准确帮助实验人员模拟高浓洗浆实验，使用装置进行实验室挤浆操作，简单易行，容易实现自动化，同时可控制浆料温度并测定挤浆时浆料所受压力，满足不同实验条件下的挤浆操作，实验效率高，操作稳定，数据精准，适用于实验室进行模拟工业挤浆实验；采用本发明模拟工业挤浆机进行挤浆实验，通过进出浆料浓度可计算黑液提取率，可由此准确推算工业置换洗浆中，洗涤浆料的最小用水量，降低工业洗浆的无效用水，亦可减少后续黑液碱回收工段能耗；测定挤出黑液的可溶性固形物去除率，可由此推算工业置换洗浆中固形物含量及COD去除率。在浆料洗涤、筛选、净化，制浆废液回收与利用的工艺参数确定及设备选取上有指导意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明电子天平结构示意图；
图4为本发明中压板、滤板、基座放大结构示意图；
图5为本发明中波红外加热器结构示意图；
图6为本发明中波红外加热器和钢化玻璃罩结构示意图；
图7为本发明中中波红外加热器及基座结构示意图；
图中：1是防护罩，2是三脚拉马，3是螺杆，4是拉马固定器，5是基座，6是电子天平，7是控温测压仪，8是支撑杆，9是地脚螺栓，10是压板，11是垫片，12是滤孔，13是水平仪，14是中波红外加热器，15是拉马固定器留孔，16是螺杆留孔，17是托盘，18是滤板，19是温度感应孔，20是滤板上的温度压力感应器，21是拉马卡槽，22是凹槽，23是中波辐射源，24是红外加热单管，25是温度探棒，26是保险管，27是陶瓷支撑元件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的技术内容不限于所属范围。
本实验室加热式双板挤浆装置包括双板挤浆主体、控温测压仪7、称量器，双板挤浆主体与控温测压仪7连接，称量器设置在双板挤浆主体下方，其中双板挤浆主体包括钢化玻璃罩1、三脚拉马2、螺杆3、拉马固定器4、基座5、支撑杆8、圆盘压板10、滤板18，滤板18设置在基座5的中部，压板10设置在滤板18的上方，压板10上设置带有凹槽22的垫片11，螺杆3设置在三脚拉马2上并可通过旋转将其顶端嵌入凹槽22中，可卡紧装填浆料后的压板10和滤板18，并使三脚拉马2固定压板10与滤板18时准确找出中心点，防止挤压时受力不均，螺杆3损坏，垫片11可防止螺杆在挤压时，压板10仅一点受力，压强过大造成压板受损形变，凹槽22可固定螺杆3顶端，防止挤压过程中螺杆3滑动；基座5上带有拉马卡槽21，三脚拉马2的三个支脚可嵌入拉马卡槽21中，基座5、滤板18上分别装有内部连通的温度压力感应器，钢化玻璃罩1内设置有中波红外加热器14，中波红外加热器14与基座5上的温度感应孔19连接，温度感应孔19与基座5上的温度压力感应器、滤板18上的温度压力感应器20内部连通，可接受温度压力感应器对浆料温度的反馈；控温测压仪7连接基座5上的温度压力感应器，钢化玻璃罩1设置在基座5上，钢化玻璃罩1上带有固定器留孔15和螺杆留孔16，拉马固定器4穿过固定器留孔15固定三脚拉马2，挤浆实验中，可一手转动螺杆3，一手握拉马固定器4稳定装置，防止在实验中装置移动，螺杆3穿过钢化玻璃罩1顶端的螺杆留孔16，支撑杆8设置在基座5下部。
其中基座5上设置有水平仪13，支撑杆8上带有地脚螺栓9，调校水平是为挤浆装置在挤压时，滤板18上浆料承压一致，防止滤板18形变和浆料受力不均；电子天平6准确称重；并能适应不同的工作环境；称量器为带托盘17的电子天平6，托盘位于滤板18下方，挤浆时废液透过滤孔12流入托盘17，电子天平6称量；中波红外加热器14包括中波辐射源23、红外加热单管24、温度探棒25、保险管26、陶瓷支撑元件27，中波辐射源23和红外加热单管24设置在陶瓷支撑元件27（内含控温元件）上，红外加热单管24设置在中波辐射源23两侧，保险管26与中波辐射源23连接，保险管26可在中波红外加热器14工作异常时及时断电保护中波辐射源23不被损坏，温度探棒25设置在陶瓷支撑元件27端部并安装在温度感应孔19中，并通过温度感应孔19与温度压力感应器连接，以便完成不同实验条件下对浆料洗涤时的控温测压；拉马固定器4与固定器留孔15、三脚拉马2间，螺杆3与螺杆留口16间有硅胶垫片；钢化玻璃罩1与基座5接触面上有橡胶垫圈14；三脚拉马2与拉马卡槽21接触面有硅胶垫保护，可降低设备在传动过程中机械摩擦力，保护钢化玻璃罩1及拉马固定器4不受磨损，并使装置有一定的保温、密封性，减少热量损失，降低液体蒸发量；基座5形状为一同心圆环，中心用于放置滤板18（见图1-7）。
模拟网式挤浆机实验时，先测定待挤浆料水分含量（即浆浓），将已知浆浓的浆料平铺于滤布上并包好，置于圆盘压板10和滤板18之间，三脚拉马2卡住圆盘压板10和滤板18，旋拧螺杆3使螺杆3顶端顶入垫片11的凹槽22内，再将三脚拉马2的三个支脚嵌入基座5的拉马卡槽21内，滤板18和基座5上的温度压力感应器相互连接；中波红外加热器14通过温度探棒25、温度感应孔19与基座5上的温度压力感应器连通，可进行负反馈传热；放置好仪器，看基座5上水平仪13内水泡是否在中心位置，若在中心位置，则进行下一步；若不在，则需调校水平，通过四个支撑杆8下的地脚螺栓9调节，直到水平仪13中水泡在中心点位置；然后装好防护罩1和拉马固定器4；手动旋拧螺杆3，通过螺杆3、压板10和滤板18的相互挤压，达到挤出废液的目的；带托盘17的电子天平6位于滤板18下，托盘17收集废液，实时显示废液质量；控温测压仪7经连接线连接基座5上的温度压力感应器，可监控嵌入基座5的滤板18上浆料的温度及板间挤浆压力，浆料的温度通过滤板18上的温度压力感应器20、基座5上的温度压力感应器、温度感应孔19、温度探棒25反馈给中波红外加热器14的陶瓷支撑元件27中的控温元件，由此控制红外加热单管24的内部热源中波辐射源23的加热方式（加热或保温）。实验结束后，拆洗装置，测定结束时浆浓，通过进出浆料浓度可计算黑液提取率，可由此准确推算工业置换洗浆中，洗涤浆料的最小用水量，降低工业洗浆的无效用水，可减少后续黑液碱回收工段能耗。
例如模拟常温网式挤浆机逆流循环挤浆实验中，绝干麦草浆15g，进浆浓度10%，出浆浓度可达到35%，黑液一段提取率达到79%，三段循环挤浆黑液提取率可达到92%，一段黑液可溶性固形物含量86.30g/L，三段黑液可溶性固形物含量可降至3.95g/L，且出浆浓度高（＞30%），由此推算工业网式挤浆机最低洗涤用水量1.67m3，吨浆废液量<5m3，降低后续废液碱回收能耗；可溶性固形物含量大幅降低，黑液COD去除率增加35%，亦可降低碱回收后残余废液的生物降解压力。
Claims (6)
1.一种实验室用加热式双板挤浆装置，其特征在于：其包括双板挤浆主体、控温测压仪（7）、称量器，双板挤浆主体与控温测压仪（7）连接，称量器设置在双板挤浆主体下方，其中双板挤浆主体包括防护罩（1）、三脚拉马（2）、螺杆（3）、拉马固定器（4）、基座（5）、支撑杆（8）、压板（10）、滤板（18），滤板（18）设置在基座（5）的中部，压板（10）设置在滤板（18）的上方，压板（10）上设置带有凹槽（22）的垫片（11），螺杆（3）设置在三脚拉马（2）上并可通过旋转将其顶端嵌入凹槽（22）中，基座（5）上带有拉马卡槽（21），三脚拉马（2）的三个支脚可嵌入拉马卡槽（21）中，基座（5）和滤板（18）上分别装有相互连通的温度压力感应器，防护罩（1）内设置有中波红外加热器（14），中波红外加热器（14）与基座（5）上的温度感应孔（19）连接，温度感应孔（19）与基座（5）、滤板（18）上的温度压力感应器连通，控温测压仪（7）连接基座（5）上的温度压力感应器，防护罩（1）设置在基座（5）上，防护罩（1）上带有固定器留孔（15）和螺杆留孔（16），拉马固定器（4）穿过固定器留孔（15）可在挤浆操作中稳定三脚拉马（2），螺杆（3）穿过防护罩（1）顶端的螺杆留孔（16），支撑杆（8）设置在基座（5）下部。
2.根据权利要求1所述的实验室用加热式双板挤浆装置，其特征在于：基座（5）上设置有水平仪（13）。
3.根据权利要求1所述的实验室用加热式双板挤浆装置，其特征在于：支撑杆（8）上带有地脚螺栓（9）。
4.根据权利要求1所述的实验室用加热式双板挤浆装置，其特征在于：称量器为带托盘（17）的电子天平（6），托盘位于滤板（18）下方，其直径大于滤板（18）的直径。
5.根据权利要求1所述的实验室用加热式双板挤浆装置，其特征在于：中波红外加热器（14）包括中波辐射源（23）、红外加热单管（24）、温度探棒（25）、保险管（26）、陶瓷支撑元件（27），中波辐射源（23）和红外加热单管（24）设置在陶瓷支撑元件（27）上，红外加热单管（24）设置在中波辐射源（23）两侧，保险管（26）与中波辐射源（23）连接，温度探棒（25）设置在陶瓷支撑元件（27）端部并安装在温度感应孔（19）中，通过温度感应孔（19）与基座（5）上的温度压力感应器连接。
6.根据权利要求1所述的实验室用加热式双板挤浆装置，其特征在于：防护罩（1）为钢化玻璃罩。
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