CN106192524B - 一种带内部导流通道的双锥形磨浆机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带内部导流通道的双锥形磨浆机，包括机座、磨室座、主轴、双锥形转子、双锥形定子，其中：左锥形转子和右锥形转子的内部均制有转子导流腔，转子导流腔与磨室盖和磨室座进料腔连通，左锥形转子及右锥形转子的外锥面制有垂直于磨浆表面方向的转子导流孔；左锥形定子及右锥形定子的内部均制有定子导流腔，定子导流腔与磨室盖出料腔连通，左锥形定子及右锥形定子外锥面制有垂直于磨浆表面方向的定子导流孔，转子导流腔、转子导流孔、定子导流孔及定子导流腔形成内部导流通道。本发明通道设计科学合理，增大双锥形磨浆机的单位时间吞吐量，发挥了锥形转子中部和大端的磨浆效能，进一步减小了磨浆功耗。

Description

一种带内部导流通道的双锥形磨浆机

技术领域

本发明属于造纸领域，涉及低浓、中浓磨浆或者打浆机械设备，特别涉及一种带内部导流通道的双锥形磨浆机。

背景技术

磨浆和打浆机械，是制浆造纸企业的关键设备，同时也是能耗较高的机械设备。由于磨浆和打浆机械的工作原理基本相同，只是工作参数调整要求不同，所以可将这类设备统称为磨浆机，专门用于打浆的磨浆机也称为打浆机。

与盘磨机相比，圆锥形磨浆机由于间隙调整方便、磨浆质量较好，是一种常用的磨浆机。圆锥形磨浆机可分为单锥形磨浆机、双锥形磨浆机和三锥形磨浆机。通常，当磨浆机转速相等时，不同的锥形磨浆机有效磨浆面积越大，磨浆效率越高。单锥形磨浆机结构简单，如增加磨浆面积需增加转子外径，空载功耗较高；三锥形磨浆机(参见ZL200720031719.7和ZL 200820029691.8)同时有两对磨浆元件磨浆，空载功耗较低，磨浆效率高，但轴向力大，结构复杂；双锥形磨浆机(参见ZL02104603.4和ZL201410193965.7)两个锥形转子背对背布置，空载功耗较低，磨浆效率高，理论上轴向力相互抵消。

以“一种可调间隙的双锥形磨浆机(ZL201410193965.7)”发明为例，磨室内安装的转子是由两个锥形转子组合而成的双锥形转子和与其对应的双锥形定子，在转子和定子的磨浆表面之间形成磨浆区域，磨浆区域是一个锥形圆环体，该圆环体的厚度随磨片间隙的变化而变化。

上述圆锥形磨浆机，无论结构如何改变，都是从(线速度较低的)圆锥形小端进料，经过磨浆区域后从(线速度较高的)锥形大端出料，浆液须经过整个磨浆区域的锥面，通过磨片间隙进行磨浆，故这种磨浆方式可称为隙流磨浆。一般磨浆机进料压力是不变的，隙流磨浆方式在磨盘间隙很小(0.15～0.3mm，这种磨盘间隙在打浆、二段或者三段磨浆时经常出现)时，进料阻力很大，进入磨浆区域浆液明显减少，显然磨浆效率无法有效提高。此外，一般圆锥形磨浆机在小端进料时，磨浆区域截面积较小，进入磨浆区域的浆液有限，而在磨浆过程中，磨浆区域截面积逐渐增大，由于进入浆液有限，所以在圆锥形转子中部、特别是大端，磨浆的效能无法充分发挥。在保证磨浆质量的前提下，提高磨浆效率，减少磨浆机能耗，一直是制浆造纸行业不懈追求的目标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计科学合理，能够有效增加双锥形磨浆机的单位时间吞吐量、发挥锥形转子中部和大端的磨浆效能，提高磨浆效率进一步减小磨浆功耗的带内部导流通道的双锥形磨浆机。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种带内部导流通道的双锥形磨浆机，包括机座、磨室座、磨室盖、轴承座、主轴、磨片间隙调整机构、双锥形转子、双锥形定子，机座上固定安装磨室座及轴承座，磨室座内安装双锥形定子及双锥形转子，轴承座内通过轴承安装主轴，主轴与双锥形转子同轴安装，在磨室盖上安装磨片间隙调整机构，磨室盖上设置有左进料口及一出料口，磨室座上设置有右进料口，双锥形转子包括左锥形转子及右锥形转子，双锥形定子包括左锥形定子及右锥形定子，其特征在于：所述的左锥形转子及右锥形转子的内部均制有转子导流腔，该转子导流腔与磨室进料腔连通，左锥形转子及右锥形转子的外锥面制有垂直于磨浆表面方向的转子导流孔；所述的左锥形定子及右锥形定子的内部均制有定子导流腔，该定子导流腔与磨室盖出料腔连通，左锥形定子及右锥形定子外锥面制有垂直于磨浆表面方向的定子导流孔，所述的转子导流腔、转子导流孔、定子导流孔及定子导流腔形成内部导流通道；

所述的左锥形转子及右锥形转子的锥形面固定安装转子磨片，在该转子磨片上对应所述转子导流孔制有转子磨片导流孔；所述的左锥形定子及右锥形定子锥形面固定安装定子磨片，在该定子磨片上对应所述定子导流孔制有定子磨片导流孔；

所述的左锥形转子与右锥形转子相对的立面上均匀布置制有连通孔，左锥形转子与右锥形转子的转子导流腔通过该连通孔进行连通。

而且，所述的左锥形转子和右锥形转子的转子导流孔开孔总数N采用如下公式进行计算：

A_x＝πδd₁

其中：λ是转子穿流截面积A_c和转子隙流截面积A_x的比值；

δ为磨片间隙；

d₁为锥形转子小端直径；

D_d为圆孔孔径。

而且，所述的λ为0.2～1，所述圆孔孔径D_d为20～40mm。

而且，所述的双锥形定子开孔形成的定子穿流截面积A_cd小于转子穿流截面积A_c，且A_cd＝0.5～0.9A_c。

而且，所述左进料口与左锥形转子小端一侧所处的磨室盖进料腔相切，所述右进料口与右锥形转子小端一侧所处的磨室座进料腔相切；所述的出料口与左锥形转子及右锥形转子大端所处的磨室盖出料腔相切。

而且，所述的左锥形转子及右锥形转子的半锥角为10°～40°。

而且，所述的定子磨片由长定子磨片和短定子磨片交替固定安装于左锥形定子和右锥形定子的锥形面，当左锥形定子和右锥形定子上的短定子磨片相对时，形成浆液出口通道。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，左锥形转子及右锥形转子的内部均制有转子导流腔，该转子导流腔与磨室进料腔连通，左锥形转子及右锥形转子的外锥面制有垂直于磨浆表面方向的转子导流孔；左锥形定子及右锥形定子的内部均制有定子导流腔，该定子导流腔与磨室盖出料腔连通，左锥形定子及右锥形定子外锥面制有垂直于磨浆表面方向的定子导流孔，转子导流腔、转子导流孔、定子导流孔及定子导流腔形成内部导流通道，在隙流磨浆基础上，浆液可通过转子导流腔穿流进入磨浆区域，且磨制后通过定子导流腔流出磨浆机，增加了双锥形磨浆机的单位时间吞吐量，提高了磨浆机的磨浆效率。

2、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，左锥形转子及右锥形转子的锥形面固定安装转子磨片，在该转子磨片上对应转子导流孔制有转子磨片导流孔；左锥形定子及右锥形定子锥形面固定安装定子磨片，在该定子磨片上对应定子导流孔制有定子磨片导流孔，使得浆液在穿过转子导流腔和定子导流腔时更加顺畅，提高磨浆机的工作效率。

3、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，锥形转子和锥形定子上的开孔数按照本发明的公式计算，且限定参数的取值范围，能够使得穿流磨浆和隙流磨浆得到最佳配合，能够更好的指导磨浆操作，提高磨浆机的工作效率，如果开孔数过多过少均不能满足生产要求，如果穿流磨浆比例过大，会增大双锥形磨浆机的“漏斗”效应，磨浆质量将难以保证，如果隙流磨浆比例过大，就不能有效提高磨浆效率。

4、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，双锥形定子开孔形成的定子穿流截面积A_cd小于转子穿流截面积A_c，使通过转子穿流进入磨浆区域的浆液流出时受阻，在磨浆区域的停留时间增加，从而改善其磨浆效果。锥形定子的开孔数和开孔尺寸可参照锥形转子的开孔确定。

5、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，左进料口与左锥形转子小端一侧所处的磨室盖进料腔相切，右进料口与右锥形转子小端一侧所处的磨室座进料腔相切；出料口与左锥形转子及右锥形转子大端所处的磨室盖出料腔相切，使浆液更容易进入磨室和磨浆区域，磨制后的浆液容易流出磨室，减少了浆液流出阻力。

6、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，左锥形转子及右锥形转子的半锥角为10°～40°，增加了转子锥形小端的直径，增大磨浆区域，使浆液能够顺利进入锥形转子内腔。

7、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，定子磨片由长定子磨片和短定子磨片交替固定安装于左锥形定子和右锥形定子的锥形面，当左锥形定子和右锥形定子上的短定子磨片相对时，形成浆液出口通道，便于磨好的浆液流出磨浆区域，同时保证磨浆区域面积。

8、本发明的带内部导流通道的双锥形磨浆机，左锥形转子与右锥形转子相对的立面上均匀布置制有连通孔，左锥形转子与右锥形转子的转子导流腔通过该连通孔连通，浆液能够在两个导流腔之间进行流动，使两个进料口流入的浆液流量均衡，从而均匀地进入磨浆区域。

9、本发明通道设计科学合理，能够有效增加双锥形磨浆机的单位时间吞吐量、发挥锥形转子中部和大端的磨浆效能，进一步减小磨浆功耗，提高磨浆效率。

附图说明

图1是本发明的主剖视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是现有双锥形磨浆机磨室的浆液流线截面图；

图5是本发明磨室的浆液流线截面图；

图6是本发明转子结构示意图；

图7是本发明定子结构示意图。

附图标记说明

1-间隙调节手轮、2-蜗轮、3-蜗杆、4-左拨盘、5-左进料口、6-左定子支座、7-1-左长定子磨片、7-2-左短定子磨片、8-左转子磨片、9-左锥形转子、10-右锥形转子、11-右转子磨片、12-1-右长定子磨片、12-2-右短定子磨片、13-右定子支座、14-定子垫块、15-右进料口、16-右拨盘、17-密封圈、18-前轴承组、19-主轴、20-轴承座、21-后轴承组、22-机座、23-磨室连接盘、24-磨室座、25-出料口、26-磨室盖、27-调整盘、28-支撑座、29-支撑轴、30-调节端盖、31-机械手手爪、32-机械手小臂、33-机械手前铰轴、34-机械手大臂、35-机械手后铰轴、36-机械手支座、37-开合铰连杆、38-开合铰轴、39-开合铰支座、L1-左转子导流腔、L2-左转子磨浆表面、L3-导流通道、L4-右转子磨浆表面、L5-右转子导流腔、L6-右定子磨浆表面、L7-左定子磨浆表、L8-左截面流线、L9-右截面流线、L10-左转子导流腔入口、L11-连通孔、L12-定子导流孔、L13-转子导流孔、L14-右转子导流腔入口、L15-左定子支座方孔、L16-螺钉孔。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1-3中所示，一种带内部导流通道的双锥形磨浆机，包括机座22、磨室座24、磨室盖26、轴承座20、主轴19、磨片间隙调整机构、双锥形转子、双锥形定子，机座上固定安装磨室座及轴承座，磨室座和机座之间通过磨室连接盘23连接，轴承座的前后端分别有前轴承组18和后轴承组21，磨室座内安装双锥形定子及双锥形转子，双锥形转子的两侧外端分别同轴安装左拨盘4和右拨盘16，轴承座内通过轴承安装主轴，轴承座和主轴之间垫有密封圈17，主轴与双锥形转子同轴安装，在磨室盖上安装磨片间隙调整机构，该调整机构由间隙调节手轮1、蜗轮2、蜗杆3、调整盘27、支撑座28、支撑轴29和调节端盖30组成，磨室座和磨室盖通过开合铰链和拆装机械手相扣在一起，开合铰链由开合铰连杆37、开合铰轴38和开合铰支座39组成，拆装机械手由机械手手爪31、机械手小臂32、机械手前铰轴33、机械手大臂34、机械手后铰轴35和机械手支座36组成，磨室盖上设置有左进料口5及一出料口25，磨室座上设置有右进料口15，双锥形转子包括左锥形转子9及右锥形转子10，双锥形定子包括左锥形定子及右锥形定子，左锥形定子和右锥形定子分别固定在左定子支座6和右定子支座13上，两个定子支座之间安装定子垫块14。

本发明创新之处在于：左锥形转子的内部制有左转子导流腔L1,右锥形转子的内部制有右转子导流腔L5，左转子导流腔和右转子导流腔均与磨室进料腔连通，左锥形转子外锥面制有垂直于左转子磨浆表面L2的左转子导流孔L13，右锥形转子的外锥面制有垂直于右转子磨浆表面L4的右转子导流孔。

左锥形定子的内部均制有左定子导流腔，右锥形定子的内部制有右定子导流腔，该左定子导流腔和右定子导流腔均与磨室盖出料腔连通，左锥形定子外锥面制有垂直于左定子磨浆表面L7的左定子导流孔L12，右锥形定子外锥面制有垂直于右定子磨浆表面L6的右定子导流孔。

转子导流腔、转子导流孔、定子导流孔及定子导流腔形成内部导流通道L3。浆液从左进料口进入磨室进料腔，通过导流孔及左转子导流腔入口L10流入左导流腔进行挤压、摩擦，使浆液分丝、帚化，使其符合要求，完成打浆的浆液通过导流孔流出进入磨浆座出料腔然后从出料口流出。右进料口的浆液流线同左进料口，浆液从右进料口进入磨室进料腔，通过导流孔及右转子导流腔入口L14流入右导流腔，浆液的左截面流线L8和右截面流线L9见图5。

图4中虚线表示的是普通磨浆方式浆液的截面流线。左转子磨浆表面与左定子磨浆表面之间的区域称为左磨浆区域，磨浆区域大致是一个圆锥环形体，其厚度等于磨浆间隙δ；同样，右转子磨浆表面与右定子磨浆表面之间的区域称为右磨浆区域。在磨浆区域内转子和定子磨浆表面对浆液进行挤压、摩擦，使浆液分丝、帚化，成为符合要求的浆液。由于普通双锥形磨浆机主要是在磨片间隙中进行磨浆，因此可称为隙流磨浆。

在隙流磨浆的同时，穿流磨浆仍可以进行，即穿流磨浆和隙流磨浆方式并存。由于增加了穿流磨浆，所以本发明在双锥形磨浆机外形尺寸不变的情况下单位时间吞吐量明显增加，双锥形磨浆机生产效率明显提高。

左锥形转子的锥形面固定安装左转子磨片8，右锥形转子的锥形面固定安装右转子磨片11，在该一对转子磨片上对应转子导流孔分别制有左转子磨片导流孔和右转子磨片导流孔。左锥形定子的锥形面固定安装左定子磨片7，右锥形定子锥形面固定安装右定子磨片12，在该一对定子磨片上对应转子导流孔分别制有左定子磨片导流孔和右定子导流孔，使得浆液在穿过转子导流腔和定子导流腔时更加顺畅，提高磨浆机的工作效率。

当然，穿流磨浆和隙流磨浆之间应有适当的比例，如果穿流磨浆比例过大，会增大双锥形磨浆机的“漏斗”效应，磨浆质量将难以保证，如果隙流磨浆比例过大，磨浆效率得不到保证。穿流磨浆和隙流磨浆的比例，可以用穿流有效截面积和隙流有效截面积比来表示。由于隙流有效截面积受磨浆间隙影响，当磨浆质量要求和磨浆工艺确定之后，待磨浆液状况已知，则磨浆间隙可确定，因此隙流有效截面积可以确定，根据隙流有效截面积可以确定定子开孔的尺寸。

左锥形转子和右锥形转子的转子导流孔开孔总数N采用如下公式进行计算：

A_x＝πδd₁

其中：λ是转子穿流截面积A_c和转子隙流截面积A_x的比值；

δ为磨片间隙；

d₁为锥形转子小端直径；

D_d为孔径。

λ为0.2～1，圆孔孔径D_d为20～40mm，能够使得穿流磨浆和隙流磨浆得到最佳配合，在保证磨浆质量前提下，提高磨浆机的工作效率。

双锥形定子开孔形成的定子穿流截面积A_cd小于转子穿流截面积A_c，使通过转子穿流进入磨浆区域的浆液流出时受阻，在磨浆区域的停留时间增加，从而改善其磨浆效果，锥形定子的开孔数和开孔尺寸可参照锥形转子的开孔确定。

左进料口与左锥形转子小端一侧所处的磨室盖进料腔相切，右进料口与右锥形转子小端一侧所处的磨室座进料腔相切。出料口与左锥形转子及右锥形转子大端所处的磨室盖出料腔相切，使浆液更容易进入磨浆区域，磨制后的浆液容易流出磨室，避免浆液堆积在磨浆室而不能流出，减少了浆液流出阻力。

左锥形转子及右锥形转子的半锥角为10°～40°，半锥角减小，增加了转子锥形小端的直径，增大磨浆区域，使浆液能够顺利进入锥形转子内腔。

定子磨片由长定子磨片和短定子磨片交替固定安装于左锥形定子和右锥形定子的锥形面，当左锥形定子和右锥形定子上的短定子磨片相对时，形成浆液出口通道，便于磨好的浆液流出磨浆区域，也不会减少磨浆区域面积。

左锥形转子与右锥形转子相对的立面上均匀布置制有连通孔L11，左锥形转子与右锥形转子的转子导流腔通过该连通孔进行连通，浆液能够在两个导流腔之间进行流动，增大浆液的流通面积，使得磨浆更充分，磨浆效果更佳，使两个进料口流入的浆液流量均衡，从而均匀地进入磨浆区域。

图6中示出一块转子磨片，由于转子磨片是耐磨材料，相对厚度较小，所以可以将磨片均分成若干等分，以便于制造加工，然后用螺钉紧固在锥形转子上。左转子磨片上的左转子磨片导流孔装配后与左锥形转子锥面上的左转子导流孔连通，并与左转子导流腔贯通，形成左锥形转子的内导流通道。为了便于制造和加工，将左锥形转子和右锥形转子分成两部分，且左锥形转子和右锥形转子的尺寸、形状均相同，两个部分的结合面上有定位止口，并用螺栓连接成一体。右锥形转子上装配右转子磨片，右转子磨片与左转子磨片相同。连通孔将左转子导流腔和右转子导流腔连通，使得导流通道的浆液可以相互流通。由于磨浆时双锥形转子转速较高，左右锥形转子体装配后要进行动平衡，以防止磨浆时引起振动。

图7中左定子支座方孔L15是磨片间隙调整盘的连接孔，在其外侧面有螺钉孔L16，通过螺钉将间隙调整盘和左锥形定子固定，通过蜗杆、蜗轮和蜗轮内孔的螺纹可实现左定子支座及左定子磨片沿转子轴线的横向移动，以调整磨片间隙。在左定子支座的内锥孔内装有左定子磨片。考虑到磨片间隙很小时隙流磨浆浆液的流出，左定子磨片分为长定子磨片和短定子磨片，左长定子磨片7-1在磨片间隙最小时和右长定子磨片12-1闭合，此时，左短定子磨片7-2和右短定子磨片12-2之间形成一定的间隙，以便于磨好的浆液流出磨浆区域。转子导流孔、定子导流孔、磨片导流孔、磨片齿纹及磨片紧固孔等基本相同，只是磨片长度有差异。长定子磨片和短磨片交替安装，既能保证磨浆面积，也可兼顾浆液的流出。定子磨片装配以后，左定子导流孔与左定子支座的内腔及定子导流腔贯通，形成穿流磨浆定子的内导流通道。右定子支座与左定子支座基本相同，不同之处是右定子支座是通过螺钉孔固定于磨室座内侧的。此外，左定子支座和右定子支座之间留有一定的间隙，以保证隙流磨浆浆液的流出。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种带内部导流通道的双锥形磨浆机，包括机座、磨室座、磨室盖、轴承座、主轴、磨片间隙调整机构、双锥形转子、双锥形定子，机座上固定安装磨室座及轴承座，磨室座内安装双锥形定子及双锥形转子，轴承座内通过轴承安装主轴，主轴与双锥形转子同轴安装，在磨室盖上安装磨片间隙调整机构，磨室盖上设置有左进料口及出料口，磨室座上设置有右进料口，双锥形转子包括左锥形转子及右锥形转子，双锥形定子包括左锥形定子及右锥形定子，其特征在于：所述的左锥形转子及右锥形转子的内部均制有转子导流腔，该转子导流腔与磨室进料腔连通，左锥形转子及右锥形转子的外锥面制有垂直于磨浆表面方向的转子导流孔；所述的左锥形定子及右锥形定子的内部均制有定子导流腔，该定子导流腔与磨室盖出料腔连通，左锥形定子及右锥形定子外锥面制有垂直于磨浆表面方向的定子导流孔，所述的转子导流腔、转子导流孔、定子导流孔及定子导流腔形成内部导流通道；

所述的左锥形转子及右锥形转子的锥形面固定安装转子磨片，在该转子磨片上对应所述转子导流孔制有转子磨片导流孔；所述的左锥形定子及右锥形定子锥形面固定安装定子磨片，在该定子磨片上对应所述定子导流孔制有定子磨片导流孔；

所述的左锥形转子与右锥形转子相对的立面上均匀布置制有连通孔，左锥形转子与右锥形转子的转子导流腔通过该连通孔进行连通。

2.根据权利要求1所述的带内部导流通道的双锥形磨浆机，其特征在于：所述的左锥形转子和右锥形转子的转子导流孔开孔总数N采用如下公式进行计算：

其中：λ是转子穿流截面积A_c和转子隙流截面积A_x的比值；

δ为磨片间隙；

d₁为锥形转子小端直径；

D_d为圆孔孔径。

3.根据权利要求2所述的带内部导流通道的双锥形磨浆机，其特征在于：所述的λ为0.2～1，所述圆孔孔径D_d为25～40mm。

4.根据权利要求2所述的带内部导流通道的双锥形磨浆机，其特征在于：所述的双锥形定子开孔形成的定子穿流截面积A_cd小于转子穿流截面积A_c，且 A_cd =0.5～0.9A_c。

5.根据权利要求1所述的带内部导流通道的双锥形磨浆机，其特征在于：所述左进料口与左锥形转子小端一侧所处的磨室盖进料腔相切，所述右进料口与右锥形转子小端一侧所处的磨室座进料腔相切；所述的出料口与左锥形转子及右锥形转子大端所处的磨室盖出料腔相切。

6.根据权利要求1所述的带内部导流通道的双锥形磨浆机，其特征在于：所述的左锥形转子及右锥形转子的半锥角为10°～ 40°。

7.根据权利要求2所述的带内部导流通道的双锥形磨浆机，其特征在于：所述的定子磨片由长定子磨片和短定子磨片交替固定安装于左锥形定子和右锥形定子的锥形面，当左锥形定子和右锥形定子上的短定子磨片相对时，形成浆液出口通道。