CN103938474B - 一种实验室用碎筛浆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室用碎筛浆装置，其包括碎浆筛浆主体、进样装置、机架、放料装置、变速器、静刀式浆浓测定仪、温度探棒，碎浆筛浆主体固定在机架上，进样装置设置在碎浆筛浆主体上并与其连通，温度探棒设置在碎浆筛浆主体内；本发明解决了传统实验室难以模拟工业上废纸回收制浆的连续多段碎浆、筛浆的问题，在浆料碎解后通过该设备直接进行筛浆，通过切换盘切换碎浆和筛浆的功能，本发明能够准确帮助实验人员模拟高浓碎浆、筛浆连续生产的实验，使用该设备进行实验室对废纸浆处理可以减少实验的操作步骤，采用本设备在浆料碎解、筛选、净化的工艺多段模拟对于工业生产上具有很大的指导意义，从经济、节能、环保的角度来看都到达了预期效果。

Description

一种实验室用碎筛浆装置

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水力碎浆筛浆一体设备。

背景技术

废纸是重要的可再生资源，它的回收利用是解决造纸工业面临的原料短缺、能源紧张和污染严重等三大问题的有效解决途径。近年来，世界各国高度重视二次纤维的回收再利用，废纸的回收率和利用率逐年增长，随着废纸处理技术的不断改进和完善，利用废纸浆制成的二次纤维产品的产量和品种也逐年增加。我国以废纸为原料生产包装纸和新闻纸的产能增长在世界尤为瞩目。在废纸纸浆流程中，碎解废纸使其纤维分离是废纸制浆的第一步，通常会采用碎解、剪切、筛分等方式完成。碎解的目的是使废纸浆板或纸屑离解，使原先交织成纸页的纤维在大限度地离解成单根纤维而又最大限度的保持纤维的原有形态和强度；筛分主要用于碎解后的粗选，去除浆料中的浆团及其杂物，尽量减少处理过程中纤维损失，并为纸浆的抄纸做前期准备，以获得质量合格的产品。

在常规的工业生产流程中碎浆和筛浆是采用不同的设备在不同的工段完成，废纸在碎解及筛选两工段能耗较大，这不仅增加了生产运行成本，而且由于操作步骤较为繁琐，废纸浆的二次纤维在工段切换时会有难以避免的损失。主流的制浆造纸工艺设备的设计和优化都是本着高效、低能耗，低成本的理念。由于涉及废纸浆碎解筛分的设备复杂，成本较高，在实验室难以模拟工业上碎浆、筛浆连续生产的过程，只能在纸浆碎解后，由人工转移到相应的筛选设备再进行筛分，这种操作会带来一定量的纤维损失；在实验室条件下，废纸在碎解时的浆浓无法实时监测，只能通过碎浆前计算定量加入的废纸和水得到，计算结果与真实浆浓存在偏差。使用本发明——实验室碎、筛浆一体设备不但可以模拟工业上的连续生产，在线监测浆浓，降低实验操作的难度，确保实验数据精准，亦可为制浆造纸中多段工艺的合并、优化及节能提供可靠的科学依据。

发明内容

本发明在于解决实验室多段碎解、筛分的问题，提供了一种快速、准确的实验室用水力碎筛浆一体设备，使实验简便、数据精准、易实现自动化，以供制浆造纸技术研究使用。

本发明实验室用水力碎筛浆一体装置包括碎浆筛浆主体、进样装置3、机架4、放料装置5、变速器6、静刀式浆浓测定仪8、温度探棒10，碎浆筛浆主体固定在机架4上，进样装置3设置在碎浆筛浆主体上并与其连通，温度探棒10设置在碎浆筛浆主体内；其中碎浆筛浆主体包括槽体1、槽体盖2、筛板9、切换盘12、转子13、加热圈14，槽体1由下槽体15、上槽体16组成，上槽体16壁外设置有保温层，加热圈14设置在保温层与上槽体壁之间，并紧贴上槽体壁，用于碎浆时需要加热的浆料；筛板9置于上槽体16与下槽体15之间，转子13包括刀片29、中心轴30，刀片29固定在中心轴30上，切换盘12设置在转子13的中心轴30上，切换盘12位于筛板9和转子13的刀片之间，槽体盖2通过转动扣19与上槽体16连接，槽体盖2上开有浆浓测杆进口21、进水口24、温度探棒进口，温度探棒10通过温度探棒进口设置在碎浆筛浆主体内，进样装置3连接在槽体盖上，进水口用于筛浆时直接通水；变速器6置于机架4横梁上并通过皮带与中心轴30连接，放料装置5通过可动螺母连接到下槽体15上，静刀式浆浓测定仪升降杆36通过浆浓测杆进口21升入槽体16内，机架4底部设置有水平仪11，防止主体机高速运转条件下发生震动。

本发明中所述进样装置3上设有手动切纸刀23，手动切纸刀包括手柄40、刀框41、切纸刀片42，手柄40与切纸刀片42连接，切纸刀片42设置在刀框41内并通过手柄在刀框内滑动，刀框41固定在进样装置的中部，进样装置3的进样口处设有磁铁；该切纸刀以满足不同大小的纸张进样，在废纸进口处设有四边形磁铁，防止铁钉或铁屑等杂物进入主体机。

本发明中所述切换盘12包括上转盘27、下转盘26、空心环28、空心轴43，上转盘27固定在空心环28上，空心环28设置在中心轴30上并通过气动阀39实现旋转和固定，下转盘26固定在空心轴43上端，空心轴43下端固定在槽体1底部，起到支撑和固定下转盘26的作用，空心轴43设置在中心轴30外；切换盘12的直径等于上槽体内直径，并将整个上槽体分为两部分，通过控制气动阀，上转盘27可转动，可实现上转盘90°的旋转，当上转盘与下转盘重合时，整个切换盘12呈打开状态；不重合时呈关闭状态。

本发明中所述上转盘27和下转盘26为夹角90°的两对扇形转盘。

本发明中所述筛板9由两个半圆板组成，两个半圆板通过筛板连接螺栓33连接，其中心设置有轴孔34，中心轴30穿过轴孔34，筛板9上开有粗渣出口31和筛孔32，筛孔的孔径根据浆料性质选择，一般为0.2或0.4cm。

本发明中所述静刀式浆浓测定仪8由弯刀35、升降杆36、浆浓检测变送器37等组成，弯刀35通过升降杆36与浆浓检测变送器37连接；弯刀的主要作用是将浆料的浓度转化为与之成比例的摩擦力并传送给浆浓检测变送器，升降杆36可以上下滑动，主要起到测定时伸入浆料，不需测定时提起，防止碎解时摩擦力过大对其损坏；静刀式浆浓测定仪为常规市售产品。

本发明中所述上槽体16与下槽体15通过加紧螺栓17连接，便于筛板的安装和拆卸，槽体盖2上开有钢化玻璃孔25，钢化玻璃孔用于主体机工作时观察槽体内部的运行状态；上槽体16与槽体盖2以及下槽体15与上槽体16之间都设有密封圈22来实现设备的密封性。

本发明中所述刀片29为弧形刀片，使碎浆时浆料与刀片的接触面积增大，最大限度的碎解浆料。

本发明中所述的机架4采用碳钢材料焊接而成，中间加有横梁固定，其底脚设有水平调节仪来实现调平，满足不同的实验环境。

本发明中所述的放料装置5采用可上下移动弯管并通过螺母连接而成，通过调节放料管的高低就可以实现筛浆的液位，满足不同条件下的筛浆要求。

本发明装置中还包括自动控制操作台7，其包括温度控制仪、控制转盘的调节器、变频调速器、开停机按钮等常规仪表控制器，且都采用常规方法实现连接控制；其中控制转盘的调节器，主要控制转盘12的开和闭，其实现主要通过调节器发出控制信号让气动阀实施命令，实现上转盘的转动和固定；温度控制仪主要控制加热圈14，其控制包括了温度探棒、调节器、变送器等，温度调节器的主要功能是发出信号，实现加热圈的开始或停止加热，变送器起到输送信号的作用；变频调速器主要控制变速器6的变速，变速器的速度与频率成线性关系，通过调节频率实现变速；该控制系统可以实现过程的自动化和提高实验效率，满足不同的操作条件。

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上废纸回收制浆的连续多段碎浆、筛浆的问题，设计了实验室水力碎筛浆一体设备，此设备用于高浓碎浆（浆浓10%-15%），并在浆料碎解后通过该设备直接进行筛浆，筛浆是利用杂质与纤维形状、尺寸不同的原理将废纸浆或者纸屑中的杂质除去，同时还可以筛选出合格工艺要求的纤维，通过切换盘切换碎浆和筛浆的功能，当切换盘关闭时可以进行水力碎浆，当转盘的上转盘打开时便转换至筛浆，此时的碎浆转子只需要降低转速就可以起到为筛浆提供压力的作用，故本发明能够准确帮助实验人员模拟高浓碎浆、筛浆连续生产的实验，使用该设备进行实验室对废纸浆处理可以减少实验的操作步骤，容易实现自动化。

本发明设有进样和放料装置，进样装置上的手动切纸刀可以剪切不同大小的废纸样，解决了大张废纸不能进样的问题；本发明中的静刀式浆浓测定器，可在线测定浆料浓度，有利于模拟工业上的高浓碎浆实验，此方法与常规计算调节浆浓相比，得到的实验数据误差较小；本设备可以控制浆料碎解温度，以满足不同实验条件下的碎浆操作，实验效率高，温控稳定；通过变频调节器可调节转子的转速，达到不同种类的纤维碎解、筛选时所需转速，可减小筛浆用水量。采用本发明设备在浆料碎解、筛选、净化的工艺多段模拟对于工业生产上具有很大的指导意义，从经济、节能、环保的角度来看都到达了预期效果。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的剖视结构示意图；

图3为本发明槽体连接结构示意图；

图4为本发明中的进样装置和槽体盖结构示意图；

图5为本发明中转子和切换盘结构示意图；

图6为本发明中筛板结构示意图；

图7为本发明中静刀式浆浓测定器结构示意图；

图8为本发明中加热圈结构示意图；

图9为本发明中手动切纸刀结构示意图；

图10为本发明中的轴与环套的连接示意图；

图中：1是槽体，2是槽体盖，3是进样装置，4是机架，5是放料装置，6是变速器，7是自动控制操作台，8是静刀式浆浓测定仪，9是筛板，10是温度探棒，11是水平仪，12是切换盘，13是转子，14是加热圈，15是下槽体，16是上槽体，17是加紧螺栓，18是紧扣栓，19是转动扣，20是盖体扣片，21是浆浓测杆进口，22是密封圈，23是手动切纸刀，24是进水口，25是钢化玻璃孔，26是下转盘，27是上转盘，28是空心环，29是刀片，30是中心轴，31是筛板粗渣出口，32是筛孔，33是筛板连接螺栓，34是轴孔，35是弯刀，36是升降杆，37是浆浓检测变送器，38是保温层，39是气动阀，40是刀柄，41是刀框，42是切纸刀片，43是空心轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。但本发明的使用范围不局限于所述内容。

实施例1：本发明实验室用水力碎筛浆一体装置包括碎浆筛浆主体、进样装置3、机架4、放料装置5、变速器6、静刀式浆浓测定仪8、温度探棒10，碎浆筛浆主体固定在机架4上，进样装置3设置在碎浆筛浆主体上并与其连通，温度探棒10设置在碎浆筛浆主体内；其中碎浆筛浆主体包括槽体1、槽体盖2、筛板9、切换盘12、转子13、加热圈14，槽体1由下槽体15、上槽体16组成，上槽体16壁外设置有保温层38，加热圈14设置在保温层38与上槽体壁之间，并紧贴上槽体壁，用于碎浆时需要加热的浆料；筛板9置于上槽体16与下槽体15之间，转子13包括中心轴30、刀片29，刀片29固定在中心轴30上，刀片29为弧形刀片，使碎浆时浆料与刀片的接触面积最大，中心轴30为实心轴；切换盘12设置在转子13的中心轴30上，切换盘12位于筛板9和转子13之间，槽体盖2通过转动扣19与上槽体16连接，槽体盖2上开有浆浓测杆进口21、进水口24、温度探棒进口，进样装置3连接在槽体盖上，进水口用于筛浆时直接通水；变速器6置于机架4横梁上并通过皮带与中心轴承30连接，输送动力；放料装置5通过可动螺母连接到下槽体15上，升降杆36通过浆浓测杆进口21可在槽体16内升降，机架4底部设置有水平仪11，防止主体机高速运转条件下发生震动。

其中进样装置3上设有手动切纸刀23以满足不同大小的纸张进样，手动切纸刀包括手柄40、刀框41、切纸刀片42，手柄40与切纸刀片42连接，切纸刀片42设置在刀框41内并通过手柄在刀框内滑动，刀框41固定在进样装置的中部，进样装置3的进样口处设有磁铁；在废纸进口处设有四边形磁铁，防止铁钉或铁屑等杂物进入主体机；剪纸完成后切纸刀片42放于刀框41内，还可让进样装置3处于关闭状态。

所述切换盘12包括上转盘27、下转盘26、空心环28、空心轴43，上转盘27固定在空心环28上，空心环28设置在中心轴30上并通过气动阀39实现旋转和固定，下转盘26固定在空心轴43上端，空心轴43下端固定在槽体1底部，起到支撑和固定下转盘26的作用，空心轴43设置在中心轴30外，上转盘27和下转盘26为夹角90°的两对扇形转盘；切换盘12的直径等于上槽体内直径，并将整个上槽体分为两部分，通过控制气动阀，上转盘27可转动，可实现上转盘90°的旋转，当上转盘与下转盘重合时，整个切换盘12呈打开状态；不重合时呈关闭状态。

所述筛板9由两个半圆板组成，两个半圆板通过筛板连接螺栓33连接，其中心设置有轴孔34，中心轴30穿过轴孔34，筛板9上开有粗渣出口31和筛孔32，筛孔的孔径为0.4cm。

所述静刀式浆浓测定仪8由弯刀35、升降杆36、浆浓检测变送器37等组成，弯刀35通过升降杆36与浆浓检测变送器37连接；弯刀的主要作用是将浆料的浓度转化为与之成比较的摩擦力并传送给浆浓检测变送器，升降杆36主要起到测定时伸入浆料，不需测定时提起，防止碎解时摩擦力过大对其损坏；静刀式浆浓测定仪为常规市售产品，型号为XDBN-1000。

上槽体16与下槽体15通过加紧螺栓17连接，便于筛板的安装和拆卸，槽体盖2上开有钢化玻璃孔25，槽体盖2上设置有盖体扣片20，并与上槽体16上的紧扣栓18相配合，钢化玻璃孔用于主体机工作时观察槽体内部的运行状态；上槽体16与槽体盖2以及下槽体15与上槽体16之间都设有密封圈22来实现设备的密封性。

本发明中所述槽体采用不锈钢材料铸成，其容积大小为10L，机架采用碳钢材料焊接而成，中间加有横梁固定，其底脚设有水平调节仪来实现调平，满足不同的实验环境；本发明中所述的放料装置5采用可上下移动弯管通过螺母连接而成，通过调节放料管的高低就可以实现筛浆的液位，满足不同条件下的转速。

模拟工业上连续水力碎、筛浆机实验时，首先是筛浆段，筛浆前让切换盘12的转盘处于关闭状态（上转盘与下转盘不重合），此时该设备的功能为筛浆；进样前需对废纸原料进行挑选，尽可能不让铁类杂质进入碎、筛浆机，加入的废纸不宜过大，针对A4类大小及其以下的废纸可以通过手动切纸刀23进行剪切，一般在25×25mm左右；准备好原料后，通过进样装置3将原料放入槽体1内，同时从进水口24通入少量的水，让浆料浸泡润湿；将静刀式浆浓测定仪的升降杆36升入浆料中，此时再次从进水口24加入水，当浆浓达到设定值时，停止加入，并提起升降杆；对与需要加热的浆料采用加热圈14来加热，设定好转子13的速度，便可以进行碎浆。待浆料碎解完毕后，打开切换盘12的上转盘27，浆料自动流入到筛板9上，此时进入筛浆段；筛浆时再次开启转子13，从进水口24通入水，便可以进行筛浆，浆料从筛板9的筛孔进入下槽体15中，筛后浆料从放料管5收集，粗渣有粗渣出口31收集，整个浆料的碎解、筛选完毕。

实施例2：本实施例装置结构同实施例1，不同在于本装置还包括自动控制操作台7，通过自动控制系统完成本装置的使用，自动控制操作台7分别设有温度控制仪、控制转盘的调节器、变频调速器、开停机按钮等常规仪表控制器，且都采用常规方法实现连接控制。

本实施例中控制转盘的调节器型号采用QTL，主要控制转盘12的开和闭，其实现主要通过调节器发出控制信号让气动阀实施命令，当气动阀打开时空心环28与中心轴30分离，当气动阀关闭时中心轴与空心环固定，这样实现了碎、筛浆时中心轴30单独运转；当需要由碎浆切换到筛浆时，让空心环28固定在中心轴30上，这样上转盘27便可以转动，即实现切换；温度控制仪采用的型号为AI-518D2G，主要控制加热圈14，其控制包括了温度探棒、温度调节器、变送器等，温度调节器的主要功能是发出信号，实现加热圈的开始或停止加热，变送器起到输送信号的作用；变频调速器主要控制变速器6，其型号为三相380V，0.75Kw，由于变速器的速度与频率成一定线性关系，通过调节频率来实现变速。

模拟工业上连续水力碎、筛浆机实验时，首先需对废纸原料进行挑选，尽可能不让铁类杂质进入碎、筛浆机，加入的废纸不宜过大，针对A4类大小及其以下的废纸可以通过手动切纸刀23进行剪切，一般在25×25mm左右；准备好原料后，启动自动控制操作台7的电源按钮，通过控制转盘的调节器按钮使切换盘12上、下转盘呈封闭状态，根据浆浓大小（本实例采用浆浓为12%）先加入少量的水，通过进样装置3加入废纸屑后让其浸泡润湿，启动转子按钮，设备开始运转；调节变频调速器使转子13的转速为（20～60r/min），目的是让槽体内的浆料发生微小湍动，本实施例中采用30r/min；设定好转速后让升降杆36下降，弯刀35伸入浆中，同时往槽体内加水，此时便可以在线测定浆浓，待达到预定浆浓时停止加水，装入总量以不超过上槽体16的2/5为宜（本实施例取绝干浆200克），测定完毕后将静刀式浆浓测定仪的升降杆36提起，为下一步碎浆做准备；再次调节变频调速器使转子13的转速达到不同纤维原料所需转速（本实例针对思茅松原料采用500r/min），有必要时可以通过钢化玻璃孔观察转子的运行情况（转子一般为逆时针方向运转），待达到碎解时间后，按转子的停止按钮，碎解完成。碎解后的浆料为了达到纸产品的要求，需要对其进行筛选，通过转盘控制仪打开切换盘上转盘27，浆料将自动进入到筛板9上，再次调节转子13的转速（本实例为150r/min），从进水口24通入自来水，通过加水量和放料装置5的移动既可以实现筛浆的液位；通过筛板9的浆料采用350目浆袋从放料管5收集，筛浆完毕后停止转子13，通过粗渣出口31收集残留的浆渣和杂质，清洗设备，关好电源，废纸浆的碎解、筛选实验完毕。

Claims (8)

1.一种实验室用碎筛浆装置，其特征在于：其包括碎浆筛浆主体、进样装置（3）、机架（4）、放料装置（5）、变速器（6）、静刀式浆浓测定仪（8）、温度探棒（10），碎浆筛浆主体固定在机架（4）上，进样装置（3）设置在碎浆筛浆主体上并与其连通，温度探棒（10）设置在碎浆筛浆主体内；其中碎浆筛浆主体包括槽体（1）、槽体盖（2）、筛板（9）、切换盘（12）、转子（13）、加热圈（14），槽体（1）由下槽体（15）、上槽体（16）组成，上槽体（16）壁外设置有保温层，加热圈（14）设置在保温层和上槽体壁之间；筛板（9）置于上槽体（16）与下槽体（15）之间，转子（13）包括刀片（29）、中心轴（30），刀片（29）固定在中心轴（30）上，切换盘（12）设置在转子（13）的中心轴（30）上，切换盘（12）位于筛板（9）和转子（13）的刀片之间；槽体盖（2）通过转动扣（19）与上槽体（16）连接，槽体盖（2）上开有浆浓测杆进口（21）、进水口（24）、温度探棒进口，变速器（6）置于机架（4）横梁上并通过皮带与中心轴（30）连接，放料装置（5）与下槽体（15）连通，静刀式浆浓测定仪（8）通过浆浓测杆进口（21）设置在上槽体（16）内，机架（4）底部设置有水平调节仪（11）；

所述切换盘（12）包括上转盘（27）、下转盘（26）、空心环（28）、空心轴（43），上转盘（27）固定在空心环（28）上，空心环（28）设置在中心轴（30）上并通过气动阀（39）实现旋转和固定，下转盘（26）固定在空心轴（43）上端，空心轴（43）下端固定在槽体（1）底部，空心轴（43）设置在中心轴（30）外。

2.根据权利要求1所述实验室用碎筛浆装置，其特征在于：进样装置（3）上设有手动切纸刀（23），其中手动切纸刀包括手柄（40）、刀框（41）、切纸刀片（42），手柄（40）与切纸刀片（42）连接，切纸刀片（42）设置在刀框（41）内并通过手柄在刀框内滑动，刀框（41）固定在进样装置的中部，进样装置（3）的进样口处设有磁铁。

3.根据权利要求1或2所述实验室用碎筛浆装置，其特征在于：上转盘（27）和下转盘（26）分别为夹角90°的扇形转盘。

4.根据权利要求1或2所述实验室用碎筛浆装置，其特征在于：筛板（9）由两个半圆板组成，两个半圆板通过筛板连接螺栓（33）连接，其中心设置有轴孔（34），中心轴（30）穿过轴孔，筛板（9）上开有粗渣出口（31）、筛孔（32）。

5.根据权利要求1或2所述实验室用碎筛浆装置，其特征在于：静刀式浆浓测定仪（8）包括弯刀（35）、升降杆（36）、浆浓检测变送器（37），弯刀（35）通过升降杆（36）与浆浓检测变送器（37）连接。

6.根据权利要求1所述实验室用碎筛浆装置，其特征在于：上槽体（16）与下槽体（15）通过加紧螺栓（17）连接，槽体盖（2）上开有钢化玻璃孔（25）。

7.根据权利要求1所述实验室用碎筛浆装置，其特征在于：刀片（29）为弧形刀片。

8.根据权利要求1所述实验室用碎筛浆装置，其特征在于：实验室用碎筛浆装置还包括自动控制操作台（7）。