CN104727173A - 一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备主要包括进料装置、涡旋破碎装置、液浆生成装置。其特点是料液分离，先采用空气涡旋碎料，后与液态水混合生成浆液。本发明通过缓冲及密封板和弹簧实现进料量的控制及密封，通过与内锥筒底部外侧缘相切的进气口实现气体的切向进入且形成环流，通过呈一定锥度的一次涡旋破碎区、一定斜度的二次涡旋破碎区实现旋流的两次加速，通过一次、二次过滤装置中的圆台孔实现碎料的两次筛选及防堵塞，通过碎料输送管实现料、液的混合及搅拌。

Description

一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备

技术领域

本发明涉及一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，尤其涉及一种通过缓冲及密封板和弹簧实现进料量的控制及密封，通过与内锥筒底部外侧缘相切的进气口实现气体的切向进入且形成环流，通过呈一定锥度的一次涡旋破碎区、一定斜度的二次涡旋破碎区实现旋流的两次加速，通过一次、二次过滤装置中的圆台孔实现碎料的两次筛选及防堵塞，通过碎料输送管实现料、液的混合及搅拌，属于造纸业制浆设备的技术研发领域。

背景技术

在造纸的整个流程中，纸浆的生成是其重要的工序，如制浆造纸工业中最常用的水力碎浆机，该碎浆设备通过转子的运动，将水中的浆板、废旧书本、废旧纸箱等进行碎解，并制成均匀悬浮液。但是由于目前碎浆机工作方式以及结构的单一性，造成以下问题：一是效率低，现有碎浆机通过料液与转子、桶壁的机械碰撞实现碎浆，而碰撞的动力来源于转子对液料的搅动，在碎浆的过程中，有一部分的能量消耗在机械的无功损耗上，因此造成机械制浆的效率很低；此外，在机械的碰撞中将产生较大的噪声，影响生产环境及工作人员的身心。二是能耗大、浪费资源，碎浆机转子在工作过程中，不仅要带动流体转动，而且还要克服流体的阻力，这在一定程度上要消耗大量的机械能；此外，为使碎料充分破碎、降低碎浆引起的转子运动阻力，需要大量的水，这也在一定程度上浪费大量的水资源。

 因此，针对现有碎浆机在使用中普遍存在的效率低、能耗大等问题，应从碎浆机工作方式及结构上进行综合考虑，设计出碎浆效率高且能耗低的一种制浆设备。

发明内容

本发明针对现有制浆设备存在的效率低、能耗大等问题，提供了一种可有效解决上述问题的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备。

 本发明的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备采用以下技术方案：

        一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，主要包括进料装置、涡旋破碎装置、液浆生成装置，所述进料装置主要由进料口、弹簧、弹簧保护罩和缓冲及密封板组成，进料口开在顶盖上，弹簧的上、下端分别连接顶盖和缓冲及密封板，并在弹簧外侧套有弹簧保护罩，顶盖、缓冲及密封板和内锥筒上部围成进料缓冲区；所述涡旋破碎装置主要由进气口、内锥筒和外筒组成，进气口安装在内锥筒底部外侧缘处，内锥筒上部边缘处开有碎料一次过滤装置，内锥筒和缓冲及密封板围成一次涡旋破碎区，外筒、内锥筒和碎料二次过滤装置围成二次涡旋破碎区，外筒、内锥筒底部分别安装有外支柱和内支柱；所述液浆生成装置主要由碎料二次过滤装置、碎料储存区、碎料输送管及外筒、内锥筒下端的内、外壁组成，碎料二次过滤装置的下端为碎料储存区，外筒、内锥筒下端的内、外壁间装有液体水，碎料输送管由碎料储存区引出并深入到液体水中，外筒底端下开有出料口，外筒下端外侧开有进水口。

所述进气口安装在内锥筒底部外侧缘处，进气口管道与内锥筒底部外侧缘相切；所述外筒、内锥筒底部的外支柱和内支柱分别为4个，并沿圆周均匀分布。

所述内锥筒在缓冲及密封板以下区域即一次涡旋破碎区为上小、下大的圆台形结构，整体呈一定锥度，最优锥度范围为1：4 ~ 1：2；在缓冲及密封板以上区域即进料缓冲区为圆柱筒形结构；所述内锥筒上部边缘处的碎料一次过滤装置为开有外小、内大的圆台孔的结构，呈一定锥度，最优锥度范围为1：3 ~ 1：2。

所述外筒、内锥筒和碎料二次过滤装置围成二次涡旋破碎区为上大、下小的环形结构，外筒内壁为竖直结构，内锥筒外壁呈一定斜度，斜度值由一次涡旋破碎区的最优锥度确定；所述碎料二次过滤装置为开有上大、下小的圆台孔的圆环形结构，圆台孔的大小为碎料一次过滤装置中圆台孔的一半，且圆台孔呈一定锥度，最优锥度范围为1：3 ~ 1：2。

所述进料装置中的缓冲及密封板为圆板形结构并呈一定斜度，斜度值可通过h ₁、h ₂的数值调整；弹簧为两个且对称安装在缓冲及密封板上，弹簧外侧安装有弹簧保护罩，弹簧的大小可根据进料量的控制来选取。

所述液浆生成装置中的碎料储存区呈漏斗状的圆环形结构，碎料储存区的下端安装有碎料输送管，碎料输送管的内壁直径为碎料二次过滤装置中上端大孔直径的3 ~ 5倍；碎料储存区下端装有液态水，水量可根据进料量及液浆浓度来确定。

本发明将进气口安装在内锥筒底部外侧缘且与外侧缘相切，通过这种设计可实现气体的切向进入且形成环流，即空气经过空气压缩机进入到进气管道中，因进气管道与外侧缘相切，可使空气切向进入内锥筒内，并以最小能损的状态沿内锥筒内壁旋转，为内锥筒内涡旋的形成提供足够的最小能损的气源；将外支柱、内支柱设计为4个且沿圆周均匀分布，通过这种设计可为整个制浆设备提供支撑及保持设备运行的稳定性，消除设备运行中产生的晃动。

本发明将一次涡旋破碎区设计为呈一定锥度且开有上小、下大的圆台形的结构，通过这种设计可实现内锥筒内产生加速旋流，增加空气涡旋对碎料的破碎力，即压缩空气进入内锥筒后，随着内锥筒内直径的逐渐减小，速度不断增加，促使空气旋流的动能逐渐增大，从而使涡旋带动碎料相互碰撞、破碎时拥有更大的冲量；而将碎料一次过滤装置设计为开有外小、内大的圆台孔结构，通过这种设计具有以下作用：一是对破碎后的碎料进行筛选，只有较小颗粒的碎料能够进入二次涡旋破碎区，保证液浆的颗粒大小均匀，二是防止较大的颗粒堵塞圆台孔，如果较大的碎料颗粒进入到圆台孔，随着旋流在圆台上表面经过，后在经过后形成一定的背压，背压将产生吸力，而外下、内大的这种结构可将加大碎料颗粒轻易吸出。

本发明将二次涡旋破碎区设计为上大、下小的环形结构，通过这种设计可实现在二次涡旋破碎区再次产生加速旋流，为此区域内碎料的二次破碎提供较大的涡旋动能，增大破碎力；此外，将碎料二次过滤装置设计为开有上大、下小圆台孔的圆环形结构，通过这种结构同样可实现碎料的二次筛选及防堵塞功能。

本发明将缓冲及密封板设计为呈一定斜度，通过这种设计可实现落料在进料缓冲区内缓慢进入一次涡旋破碎区，防止落料对内锥筒内壁的碰撞损坏，并且可根据h ₁、h ₂的数值来调节整体倾斜度，进而调整进料速度；将缓冲及密封板和顶盖间安装两个对称弹簧，通过这种设计可实现进料量的控制及进料缓冲区的密封，即当设备工作前，进料落入进料缓冲区，由于在弹簧力的作用下，缓冲及密封板和内锥筒内壁间是保持密封接触的状态，随着进料量的增加，进料缓冲区内的碎料将压迫弹簧发生拉伸变形，促使缓冲及密封板和内锥筒内壁间出现间隙，而进料在重力作用下，将沿着倾斜的缓冲及密封板滑入一次涡旋破碎区；而当设备工作时，向上运动的加速涡旋气流将压迫缓冲及密封板，并使得弹簧产生压缩变形，较长的缓冲及密封板将直接抵在内锥筒内壁上，形成进料缓冲区的密封。

本发明将碎料储存区设计为漏斗状，通过这种设计可实现碎料的收集及缓慢滑入碎料输送管；将碎料输送管的内壁直径设计为3 ~ 5倍的二次过滤装置中上端大孔直径，通过这种设计，可防止碎料在细长的碎料输送管中产生堵塞；将碎料输送管深入到液态水底部中，通过这种设计可产生以下作用，一是防止采用两次破碎过滤的较小碎料直接浮在液面上，造成液浆的浓度上下不均，二是将碎料输送管深入到底部，借助高压气流由底部带动液态水运动，起到液浆的搅拌作用。

本发明的有益效果是：通过与内锥筒底部外侧缘相切的进气口实现气体的切向进入且形成环流；通过呈一定锥度的一次涡旋破碎区实现产生加速旋流；通过一次过滤装置中开有外小、内大的圆台孔可实现碎料的一次筛选及防止堵塞；通过上大、下小的环形二次涡旋破碎区可实现再次产生加速旋流；通过二次过滤装置中开有上大、下小圆台孔实现碎料的二次筛选及防止堵塞；通过一定斜度的缓冲及密封板实现缓冲进料；通过缓冲及密封板和顶盖间的两个对称弹簧实现进料量的控制及进料缓冲区的密封；通过3 ~ 5倍二次过滤装置中上端大孔直径的碎料输送管的内壁，实现防止碎料堵塞碎料输送管；通过碎料输送管深入到液态水底部，实现防止较小碎料浮在液面上以及搅拌液浆的作用。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视示意图。

图2是本发明的整体结构俯视示意图。

图3是本发明进料装置及碎料过滤结构的局部示意图。

图4是本发明浆液生成装置的局部示意图。

其中：1、出料口，2、一次涡旋破碎区，3、内支柱，4、外支柱，5、进气口，6、碎料输送管，7、液体水，8、碎料储存区，9、碎料二次过滤装置，10、外筒，11、内锥筒，12、碎料一次过滤装置，13二次涡旋破碎区，14、顶盖，15、弹簧，16、弹簧保护罩，17、进料缓冲区，18、缓冲及密封板，19、进料口、20、进水口，21、空气压缩机。

具体实施方式

实施例：

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，主要包括进料装置、涡旋破碎装置、液浆生成装置。

进料装置主要由进料口19、弹簧15、弹簧保护罩16和缓冲及密封板18组成，进料口19开在顶盖14上，弹簧15的上、下端分别连接顶盖14和缓冲及密封板18，并在弹簧15外侧套有弹簧保护罩16，顶盖14、缓冲及密封板18和内锥筒11上部围成进料缓冲区17。

缓冲及密封板18为圆板形结构并呈一定斜度，可实现落料在进料缓冲区17内缓慢进入一次涡旋破碎区2，防止落料对内锥筒11内壁的碰撞损坏，斜度值可通过h ₁、h ₂的数值调整；弹簧15为两个且对称安装在缓冲及密封板18上，实现进料量的控制及进料缓冲区17的密封，弹簧15的大小可根据进料量的控制来选取。当设备工作前，进料落入进料缓冲区17，由于在弹簧15力的作用下，缓冲及密封板18和内锥筒11内壁间是保持密封接触的状态，随着进料量的增加，进料缓冲区17内的碎料将压迫弹簧15发生拉伸变形，促使缓冲及密封板18和内锥筒11内壁间出现间隙，而进料在重力作用下，将沿着倾斜的缓冲及密封板18滑入一次涡旋破碎区2；而当设备工作时，向上运动的加速涡旋气流将压迫缓冲及密封板18，并使得弹簧15产生压缩变形，较长的缓冲及密封板18将直接抵在内锥筒11内壁上，形成进料缓冲区17的密封。

涡旋破碎装置主要由进气口5、内锥筒11和外筒10组成，进气口5安装在内锥筒11底部外侧缘处，内锥筒11上部边缘处开有碎料一次过滤装置12，内锥筒11和缓冲及密封板18围成一次涡旋破碎区2，外筒10、内锥筒11和碎料二次过滤装置9围成二次涡旋破碎区13。进气口5安装在内锥筒11底部外侧缘且与外侧缘相切，在工作时可实现气体的切向进入且形成环流，即空气经过空气压缩机21进入到进气管道中，因进气管道与外侧缘相切，可使空气切向进入内锥筒11内，并以最小能损的状态沿内锥筒11内壁旋转。外筒10、内锥筒11底部分别安装有外支柱4和内支柱3，外支柱4和内支柱3分别为4个，并沿圆周均匀分布，可为整个制浆设备提供支撑及保持设备运行的稳定性，消除设备运行中产生的晃动。

在缓冲及密封板18以上区域即进料缓冲区17设计为圆柱筒形结构；内锥筒11在缓冲及密封板18以下区域即一次涡旋破碎区2设计为上小、下大的圆台形结构，整体呈一定锥度，最优锥度范围为1：4 ~ 1：2。在工作时，这种设计可实现内锥筒11内产生加速旋流，增加空气涡旋对碎料的破碎力，即压缩空气进入内锥筒11后，随着内锥筒11内直径的逐渐减小，速度不断增加，促使空气旋流的动能逐渐增大，从而使涡旋带动碎料相互碰撞、破碎时拥有更大的冲量。

内锥筒11上部边缘处的碎料一次过滤装置12设计为开有外小、内大的圆台孔的结构，呈一定锥度，最优锥度范围为1：3 ~ 1：2。在工作时，这种结构具有以下作用：一是对破碎后的碎料进行筛选，只有较小颗粒的碎料能够进入二次涡旋破碎区13，保证液浆的颗粒大小均匀，二是防止较大的颗粒堵塞圆台孔，如果较大的碎料颗粒进入到圆台孔，随着旋流在圆台上表面经过，后在经过后形成一定的背压，背压将产生吸力，而外下、内大的这种结构可将加大碎料颗粒轻易吸出。

外筒10、内锥筒11和碎料二次过滤装置9围成二次涡旋破碎区13为上大、下小的环形结构，外筒10内壁为竖直结构，内锥筒11外壁呈一定斜度，斜度值由一次涡旋破碎区2的最优锥度确定，这种设计可实现在二次涡旋破碎区13再次产生加速旋流，为此区域内碎料的二次破碎提供较大的涡旋动能，增大破碎力。碎料二次过滤装置9上开有上大、下小的圆台孔的圆环形结构，圆台孔的大小为碎料一次过滤装置12中圆台孔的一半，且圆台孔呈一定锥度，最优锥度范围为1：3 ~ 1：2，这种结构同样可实现碎料的二次筛选及防堵塞功能。

液浆生成装置主要由碎料二次过滤装置9、碎料储存区8、碎料输送管6及外筒10、内锥筒11下端的内、外壁组成，碎料二次过滤装置9的下端为碎料储存区8，外筒10、内锥筒11下端的内、外壁间装有液体水7，水量可根据进料量及液浆浓度来确定；碎料输送管6的内壁直径为碎料二次过滤装置9中上端大孔直径的3 ~ 5倍，这种设计可防止碎料在细长的碎料输送管6中产生堵塞；碎料输送管6由碎料储存区8引出并深入到液体水7中，这种设计可产生以下作用，一是防止采用两次破碎过滤的较小碎料直接浮在液面上，造成液浆的浓度上下不均，二是将碎料输送管6深入到底部，借助高压气流由底部带动液态水运动，起到液浆的搅拌作用。

Claims (6)

1.一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，主要包括进料装置、涡旋破碎装置、液浆生成装置，其特征在于：所述进料装置主要由进料口、弹簧、弹簧保护罩和缓冲及密封板组成，进料口开在顶盖上，弹簧的上、下端分别连接顶盖和缓冲及密封板，并在弹簧外侧套有弹簧保护罩，顶盖、缓冲及密封板和内锥筒上部围成进料缓冲区；所述涡旋破碎装置主要由进气口、内锥筒和外筒组成，进气口安装在内锥筒底部外侧缘处，内锥筒上部边缘处开有碎料一次过滤装置，内锥筒和缓冲及密封板围成一次涡旋破碎区，外筒、内锥筒和碎料二次过滤装置围成二次涡旋破碎区，外筒、内锥筒底部分别安装有外支柱和内支柱；所述液浆生成装置主要由碎料二次过滤装置、碎料储存区、碎料输送管及外筒、内锥筒下端的内、外壁组成，碎料二次过滤装置的下端为碎料储存区，外筒、内锥筒下端的内、外壁间装有液体水，碎料输送管由碎料储存区引出并深入到液体水中，外筒底端下开有出料口，外筒下端外侧开有进水口。

2.如权利要求1所述的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，其特征在于：所述进气口安装在内锥筒底部外侧缘处，进气口管道与内锥筒底部外侧缘相切；所述外筒、内锥筒底部的外支柱和内支柱分别为4个，并沿圆周均匀分布。

3.如权利要求1所述的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，其特征在于：所述内锥筒在缓冲及密封板以下区域即一次涡旋破碎区为上小、下大的圆台形结构，整体呈一定锥度，最优锥度范围为1：4 ~ 1：2；在缓冲及密封板以上区域即进料缓冲区为圆柱筒形结构；所述内锥筒上部边缘处的碎料一次过滤装置为开有外小、内大的圆台孔的结构，呈一定锥度，最优锥度范围为1：3 ~ 1：2。

4.如权利要求1所述的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，其特征在于：所述外筒、内锥筒和碎料二次过滤装置围成二次涡旋破碎区为上大、下小的环形结构，外筒内壁为竖直结构，内锥筒外壁呈一定斜度，斜度值由一次涡旋破碎区的最优锥度确定；所述碎料二次过滤装置为开有上大、下小的圆台孔的圆环形结构，圆台孔的大小为碎料一次过滤装置中圆台孔的一半，且圆台孔呈一定锥度，最优锥度范围为1：3 ~ 1：2。

5.如权利要求1所述的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，其特征在于：所述进料装置中的缓冲及密封板为圆板形结构并呈一定斜度，斜度值可通过h ₁、h ₂的数值调整；弹簧为两个且对称安装在缓冲及密封板上，弹簧外侧安装有弹簧保护罩，弹簧的大小可根据进料量的控制来选取。

6.如权利要求1所述的一种料液分离且二次空气涡旋碎料的制浆设备，其特征在于：所述液浆生成装置中的碎料储存区呈漏斗状的圆环形结构，碎料储存区的下端安装有碎料输送管，碎料输送管的内壁直径为碎料二次过滤装置中上端大孔直径的3 ~ 5倍；碎料储存区下端装有液态水，水量可根据进料量及液浆浓度来确定。