CN104153233A - 热磨实验机 - Google Patents

Abstract

热磨实验机，属于木质纤维分离模拟设备技术领域。本发明为了解决现有技术中缺少专门用于工艺与科研实验研究的热磨实验机，无法实现对不同木质纤维原料蒸煮工艺、不同磨盘间隙木质纤维分离过程的模拟的问题。热磨实验机的动力装置安装在机架上，主轴系统转动安装在支撑结构内部，支撑结构与机架连接；动力装置通过传动装置与主轴系统建立连接，密封装置固定在机架上，且密封装置位于支撑结构上方；进料及磨盘间隙调整机构固定在密封装置上端；研磨装置在密封装置内，研磨装置下部与主轴系统连接，研磨装置下部与进料及磨盘间隙调整机构连接。本发明用于木质纤维分离热磨实验。

Description

热磨实验机

技术领域

本发明涉及一种热磨实验机，属于木质纤维分离模拟设备技术领域。

背景技术

木质纤维分离，主要采用热磨机械法，热磨机械法是指通过热磨机在高温高压的外部条件下将软化的木质纤维原料分离成纤维的一种纤维分离方法。热磨机械法分离木质纤维的过程中，木质纤维原料的蒸煮工艺、磨片的齿形结构、磨盘间隙、主轴转速(磨盘转速)等对纤维分离的效果以及纤维分离的能耗影响很大。借助热磨实验机研究木质纤维原料的蒸煮工艺、磨片的齿形结构、磨盘间隙、主轴转速(磨盘转速)等对纤维分离产生的影响，进而优化纤维分离过程，可提高纤维分离效果并降低纤维分离能耗。当前，国际上尚无生产热磨实验机的专业厂家，各项研究中所使用的热磨实验机一般是向纤维分离设备厂商定制，或者是将小型生产型热磨机改制成热磨实验机。国内实验室及部分人造板设备生产企业对热磨理论及相关设备的研究主要借助于小直径生产型热磨机，缺少专门用于工艺与科研实验研究的热磨实验机，无法实现对不同木质纤维原料蒸煮工艺、不同磨片齿形结构、不同磨盘间隙、不同主轴转速(磨盘转速)木质纤维分离过程的模拟。

发明内容

本发明为了解决现有技术中缺少专门用于工艺与科研实验研究的热磨实验机，无法实现对不同木质纤维原料蒸煮工艺、不同磨片齿形结构、不同磨盘间隙木质纤维分离过程的模拟的问题，进而提供了一种热磨实验机。

本发明为了解决上述技术问题所采取的技术方案是：

本发明的热磨实验机包括动力装置、传动装置、进料及磨盘间隙调整机构、密封装置、研磨装置、主轴系统、机架及支撑结构；动力装置安装在机架上，主轴系统转动安装在支撑结构内部，支撑结构与机架连接；动力装置通过传动装置与主轴系统建立连接，密封装置固定在机架上，且密封装置位于支撑结构上方；进料及磨盘间隙调整机构固定在密封装置上端；研磨装置在密封装置内，研磨装置下部与主轴系统连接，研磨装置下部与进料及磨盘间隙调整机构连接。

优选的：所述进料及磨盘间隙调整机构包括进料筒、进料筒支撑筋板和磨室盖板；进料筒支撑筋板焊接于磨室盖板上，并支撑着位于磨室盖板中心的进料筒；研磨装置包括翼轮、动磨盘、静磨盘、动磨片和静磨片，动磨盘与主轴系统的主轴的上端采用过盈配合方式连接；静磨盘通过多个粗牙螺钉与磨室盖板连接，磨室盖板上还连接有多个细牙螺钉，细牙螺钉的下端与静磨盘相抵，动磨片和翼轮固定于动磨盘上，静磨片固定于静磨盘上，动磨片与静磨片配合热磨原料。如此设置，通过调节粗、细牙螺钉就能改变静磨盘竖直方向的位置，进而便于改变磨盘间隙，实现不同磨盘间隙的纤维分离实验。

优选的：进料筒支撑筋板由多块钢板构成，多块钢板均布焊接于磨室盖板上，并支撑着位于磨室盖板中心的进料筒。如此设置，结构更为稳定、合理。

优选的：所述密封装置包括上压环、密封筒、下压环和排料管，上压环、密封筒和下压环由上至下制成一体，排料管安装在密封筒的侧壁上，上压环与磨室盖板连接，下压环与机架上端面固定连接。如此设置，便于生产制造。

优选的：所述动磨盘、静磨盘、动磨片和静磨片均水平布置，且动磨盘、静磨盘、动磨片和静磨片中心线方向为竖直方向。如此设置，便于对热磨效果和状态进行实验观测。

优选的：所述热磨实验机还包括起吊机构，起吊机构固定在机架上。

优选的：所述机架包括两侧立墙、上水平支撑筋板和下水平支撑筋板，两侧立墙通过上水平支撑筋板和下水平支撑筋板连接为一体，上水平支撑筋板和下水平支撑筋板上下布置，动力装置安装在下水平支撑筋板上，支撑结构的上部与上水平支撑筋板连接，支撑结构的下部与下水平支撑筋板连接，传动装置位于下水平支撑筋板的下方，密封装置固定在上水平支撑筋板上。筋板由上至下水平布置，并将两侧立墙连接为一体，机架强度高，筋板通过支撑结构对热磨实验机的主轴系统、密封装置、动力装置起到支撑作用，抑制机架振动。

优选的：所述机架还包括竖直支撑筋板，所述竖直支撑筋板支撑在上水平支撑筋板和下水平支撑筋板之间。如此设置，提供辅助支撑，大大增加了整机的刚度。

所述上水平支撑筋板、下水平支撑筋板和竖直支撑筋板可采用钢板制成。

优选的：所述两侧立墙通过地脚螺钉紧固于地面上。如此设置，增强了整机的抗振性。

优选的：所述支撑结构为筒形轴承座，主轴系统的轴线与筒形轴承座的轴线重合。如此设置，减小实验过程中对支撑结构精度产生的影响，更好的保证与主轴系统的同轴度。

优选的：所述主轴系统包括主轴、支撑轴承和密封结构，其中，主轴的中间为梯形轴肩结构；支撑轴承包括上调心滚子轴承和下调心滚子轴承；密封结构包括上轴承端盖、下轴承端盖、上密封圈和下密封圈；主轴通过支撑轴承与支撑结构建立连接；上调心滚子轴承放置在主轴梯形轴肩结构上，并通过密封结构的上轴承端盖和上密封圈压紧密封在筒形轴承座上端内部；下调心滚子轴承的上端与主轴梯形轴肩结构的下轴肩接触，下调心滚子轴承的下端通过轴承锁紧螺母固定筒形轴承座下端内部；下轴承端盖及下密封圈固定于筒形轴承座的底面上。如此设置，便于实现热磨动力的传动。

优选的：所述主轴系统还包括内部轴承座及推力调心滚子轴承，所述筒形轴承座内设有台肩，内部轴承座设置在台肩上，推力调心滚子轴承安装在主轴上，且推力调心滚子轴承的下端与内部轴承座接触。如此设置，更好的保证主轴系统的平稳运行，运行精度高。

优选的：所述筒形轴承座的台肩端面上开有多个弹簧孔，弹簧孔内设置有轴承预紧弹簧。如此设置，提高旋转精度、刚度、寿命和降低振动、噪声。

优选的：所述主轴的上端为锥面结构并开有键槽，主轴的下端加工有轴螺纹并开有键槽。如此设置，便于连接。

优选的：所述竖直支撑筋板上开有多个油口。如此设置，以方便主轴系统润滑油的通入。

优选的：所述动力装置为变频调速电机。如此设置，便于调整主轴的转速，实现不同转速下的热磨实验。

优选的：所述传动装置包括驱动带轮、从动带轮和梯形同步带，所述驱动带轮与变频调速电机的输出轴连接，从动带轮与主轴的下端固定连接，驱动带轮与从动带轮之间通过梯形同步带连接。如此设置，实现变频调速电机24与主轴18之间的定比传动，且传动可靠。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明的热磨实验机可以在不更换任何部件的情况下，在同一台设备上实现了不同纤维原料、不同纤维原料蒸煮时间、不同纤维原料蒸煮温度、不同添加剂、不同主轴转速、不同磨盘间隙的纤维分离实验；在更换磨片的情况下，实现了不同齿形结构磨片的纤维分离实验，为纤维分离实验及纤维分离理论研究提供了实验平台。

附图说明

图1是热磨实验机的主剖视图；

图2是图1的俯视图；

图3是热磨实验机的外部结构示意图；

图中：1-动力装置；2-传动装置；3-进料及磨盘间隙调整机构；4-密封装置；5-起吊机构；6-主轴系统；7-机架；8-上压环；9-盖板连接螺钉；10-进料筒支撑筋板；11-磨室盖板；12-动磨片；13-细牙螺钉；14-粗牙螺钉；15-进料筒；16-翼轮；17-动磨盘；18-主轴；19-静磨盘；20-静磨片，21-密封筒，22-上水平支撑筋板；23-支撑杆；24-变频调速电机；25-梯形同步带；26-电机架；27-电机机架调节螺钉；28-驱动带轮；29-下水平支撑筋板；31-地脚螺钉；32-竖直支撑筋板；33-上轴承端盖；34-上调心滚子轴承；35-推力调心滚子轴承；36-筒形轴承座；37-下调心滚子轴承；38-轴承锁紧螺母；39-从动带轮；42-下密封圈；43-下轴承端盖；44-下轴承端盖连接螺钉；45-筒形轴承座下连接螺钉；48-内部轴承座；49-轴承预紧弹簧；50-上密封圈；51-筒形轴承座上连接螺钉；52-密封筒下压环连接螺钉；53-下压环；54-排料管；55-上轴承端盖连接螺钉；58-转筒；59-吊臂；60-电机紧固螺钉；61-电机机架连接螺钉。

具体实施方式

具体实施方式：结合图1至图3进行说明，本实施方式的热磨实验机包括：

机架7及支撑结构；

通过电机架26挂置于机架的立墙58上的动力装置1；

固定于机架7的上水平支撑筋板22上的密封装置4；

置于密封装置4内的研磨装置；

固定于密封装置的上压环8上的进料及磨盘间隙调整机构3；

固定于机架7上的支撑结构；

放置于筒形轴承座36内部的主轴系统6；

置于主轴18下端及变频调速电机24输出轴上的传动装置2；

固定于机架立墙58上的起吊机构5。

机架7的上水平支撑筋板22、下水平支撑筋板29、竖直支撑筋板32、立墙58焊接为一体，由地脚螺钉31紧固于地面；筒形轴承座36通过筒形轴承座上连接螺钉51及筒形轴承座下连接螺钉45，分别固定在上水平支撑筋板22及下水平支撑筋板29上；内部轴承座48及轴承预紧弹簧49放置于筒形轴承座36内；上轴承端盖33、上密封圈50、上调心滚子轴承34、推力调心滚子轴承35、内部轴承座48、下调心滚子轴承37、下密封圈42、下轴承端盖43分别套接于主轴18上；主轴18上端为锥面，中部为梯形轴肩，下端加工有轴螺纹并开有键槽；动磨盘17在主轴18上端与主轴18通过锥面过盈配合，主轴18梯形轴肩上方放置上调心滚子轴承34，主轴18梯形轴肩下方放置推力调心滚子轴承35，在主轴18下端通过轴肩与轴承锁紧螺母38对下调心滚子轴承39进行固定；上轴承端盖33及上密封圈50通过上轴承端盖连接螺钉55与筒形轴承座36连接，下密封圈42及下轴承端盖43通过下轴承端盖连接螺钉44与筒形轴承座36连接；上压环8、下压环53、排料管54与密封筒21焊接为一体；下压环53通过密封筒下压环连接螺钉52与上水平支撑筋板22连接，上压环8通过盖板连接螺钉9与磨室盖板11连接；6块进料筒支撑筋板10均布焊接于磨室盖板11上并为进料筒15提供支撑，静磨盘19通过三对均布粗牙螺钉14固定于磨室盖板11下方，三对均布细牙螺钉13穿过磨室盖板11顶紧静磨盘19；变频调速电机24通过电机紧固螺钉60固定在电机架26上，电机架26通过电机机架连接螺钉61挂置于机架7的立墙58上，通过电机机架调节螺钉27可调节电机及电机架在水平方向上的位置；起吊机构包括支撑杆23、转筒58和吊臂59，转筒58与吊臂59焊接为一体，套接于支撑杆23上，支撑杆23固定于机架7的立墙58上；动磨片12及静磨片20，分别固定于动磨盘17及静磨盘19上。变频调速电机24转动，驱动带轮28通过梯形同步带25带动从动带轮39转动。

机架7及支撑结构支撑热磨实验机整体，而上水平支撑筋板22、下水平支撑筋板29、竖直支撑筋板32及立墙58的结构保证了整机的刚度及强度。机架及支撑结构通过地脚螺钉31紧固于地面；筒形轴承座36通过筒形轴承座上连接螺钉51及筒形轴承座下连接螺钉45，分别固定于上水平支撑筋板22及下水平支撑筋板29上，增强了热磨实验机整机的抗振性。

所述变频调速电机24通过电机驱动带轮28、梯形同步带25、从动带轮39将动力传递给主轴系统。通过改变电机转速就能够实现主轴18速度的调节，进而实现不同磨盘转速的纤维分离实验。

进料及磨盘间隙调整机构3通过盖板连接螺钉9与密封装置连接。其中，6块进料筒支撑筋板10均布焊接于磨室盖板11上并为进料筒15提供支撑，静磨盘19通过三对均布粗牙螺钉14固定于磨室盖板11下方，三对均布细牙螺钉13穿过磨室盖板11顶紧静磨盘19，通过调节三对粗、细牙螺钉就能改变静磨盘竖直方向的位置，进而改变磨盘间隙，实验不同磨盘间隙的纤维分离实验。

动磨片12固定于动磨盘17上，静磨片20固定于静磨盘19上，拆除盖板连接螺钉9，用起吊机构5将进料及磨盘间隙调整机构3吊起，就可以更换不同齿形结构的动磨片12及静磨片20，进而实现不同齿形结构磨片的纤维分离实验。

不同纤维原料、不同蒸煮时间的纤维原料、不同蒸煮温度的纤维原料、添加不同添加剂的纤维原料在外部蒸煮后，由热磨实验机的进料筒15进入密封及研磨装置的内部，在翼轮16的作用下纤维原料被送入动磨片12及静磨片20的磨片间隙内进行纤维分离，进而实现不同纤维原料、不同纤维原料蒸煮时间、不同纤维原料蒸煮温度、不同添加剂的纤维分离实验。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (10)

1.热磨实验机，包括动力装置(1)、传动装置(2)、进料及磨盘间隙调整机构(3)、密封装置(4)、研磨装置、主轴系统(6)、机架(7)及支撑结构；其特征在于：动力装置(1)安装在机架(7)上，主轴系统(6)转动安装在支撑结构内部，支撑结构与机架(7)连接；动力装置(1)通过传动装置(2)与主轴系统(6)建立连接，密封装置(4)固定在机架(7)上，且密封装置(4)位于支撑结构上方；进料及磨盘间隙调整机构(3)固定在密封装置(4)上端；研磨装置在密封装置(4)内，研磨装置下部与主轴系统(6)连接，研磨装置下部与进料及磨盘间隙调整机构(3)连接。

2.根据权利要求1所述的热磨实验机，其特征在于：所述进料及磨盘间隙调整机构(3)包括进料筒(15)、进料筒支撑筋板(10)和磨室盖板(11)；进料筒支撑筋板(10)焊接于磨室盖板(11)上，并支撑着位于磨室盖板(11)中心的进料筒(15)；研磨装置包括翼轮(16)、动磨盘(17)、静磨盘(19)、动磨片(12)和静磨片(20)，动磨盘(17)与主轴系统(6)的主轴(18)的上端采用过盈配合方式连接；静磨盘(19)通过多个粗牙螺钉(14)与磨室盖板(11)连接，磨室盖板(11)上还连接有多个细牙螺钉(13)，细牙螺钉(13)的下端与静磨盘(19)相抵，动磨片(12)和翼轮(16)固定于动磨盘(17)上，静磨片(20)固定于静磨盘(19)上，动磨片(12)与静磨片(20)配合热磨原料。

3.根据权利要求2所述的热磨实验机，其特征在于：所述密封装置(4)包括上压环(8)、密封筒(21)、下压环(53)和排料管(54)，上压环(8)、密封筒(21)和下压环(53)由上至下制成一体，排料管(54)安装在密封筒(21)的侧壁上，上压环(8)与磨室盖板(11)连接，下压环(53)与机架(7)上端面固定连接。

4.根据权利要求1所述的热磨实验机，其特征在于：所述热磨实验机还包括起吊机构(5)，起吊机构(5)固定在机架(7)上。

5.根据权利要求1所述的热磨实验机，其特征在于：所述机架(7)包括两侧立墙(58)、上水平支撑筋板(22)和下水平支撑筋板(29)，两侧立墙(58)通过上水平支撑筋板(22)和下水平支撑筋板(29)连接为一体，上水平支撑筋板(22)和下水平支撑筋板(29)上下布置，动力装置(1)安装在下水平支撑筋板(29)上，支撑结构的上部与上水平支撑筋板(22)连接，支撑结构的下部与下水平支撑筋板(29)连接，传动装置(2)位于下水平支撑筋板(29)的下方，密封装置(4)固定在上水平支撑筋板(22)上。

6.根据权利要求5所述的热磨实验机，其特征在于：所述机架(7)还包括竖直支撑筋板(32)，所述竖直支撑筋板(32)支撑在上水平支撑筋板(22)和下水平支撑筋板(29)之间。

7.根据权利要求1所述的热磨实验机，其特征在于：所述支撑结构为筒形轴承座(36)，主轴系统(6)的轴线与筒形轴承座(36)的轴线重合。

8.根据权利要求7所述的热磨实验机，其特征在于：所述主轴系统(6)包括主轴(18)、支撑轴承和密封结构，其中，主轴(18)的中间为梯形轴肩结构；支撑轴承包括上调心滚子轴承(34)和下调心滚子轴承(37)；密封结构包括上轴承端盖(33)、下轴承端盖(43)、上密封圈(50)和下密封圈(42)；主轴(18)通过支撑轴承与支撑结构建立连接；上调心滚子轴承(34)放置在主轴(18)梯形轴肩结构上，并通过密封结构的上轴承端盖(33)和上密封圈(50)压紧密封在筒形轴承座(36)上端内部；下调心滚子轴承(37)的上端与主轴(18)梯形轴肩结构的下轴肩接触，下调心滚子轴承(37)的下端通过轴承锁紧螺母(38)固定筒形轴承座(36)下端内部；下轴承端盖(43)及下密封圈(42)固定于筒形轴承座(36)的底面上。

9.根据权利要求8所述的热磨实验机，其特征在于：所述主轴系统(6)还包括内部轴承座(48)及推力调心滚子轴承(35)，所述筒形轴承座(36)内设有台肩，内部轴承座(48)设置在台肩上，推力调心滚子轴承(35)安装在主轴(18)上，且推力调心滚子轴承(35)的下端与内部轴承座(48)接触；筒形轴承座(36)的台肩端面上开有多个弹簧孔，弹簧孔内设置有轴承预紧弹簧49。

10.根据权利要求9所述的热磨实验机，其特征在于：所述动力装置(1)为变频调速电机(24)；所述传动装置(2)包括驱动带轮(28)、从动带轮(39)和梯形同步带(25)，所述驱动带轮(28)与变频调速电机的输出轴连接，从动带轮(39)与主轴(18)的下端固定连接，驱动带轮(28)与从动带轮(39)之间通过梯形同步带(25)连接。