CN106522006A - 一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，主要包括压输水装置、水射流碎浆装置、组合转子碎浆装置和料浆生成装置。其特点是高压水射流的初次碎浆代替料筒注水，组合转子碎浆装置中的移动碎刀自由调节高度且辅助碎料。本发明通过三角碎刀消除料筒底端的碎浆盲区和“旋饼”现象，通过水射流碎浆装置将料筒注水转换为高压水射流的初次碎浆，通过组合转子碎浆装置实现自由组合的无盲区高效二次碎浆，通过特殊结构转子齿实现转子与各移动碎刀的快速啮合、分离，通过周向均布且等差数量扩散分布高压喷管和锥孔提高碎浆效率及均化碎料。

Description

一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备
技术领域
本发明涉及一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，尤其涉及一种通过三角碎刀消除料筒底端的碎浆盲区和“旋饼”现象，通过水射流碎浆装置将料筒注水转换为高压水射流的初次碎浆，通过组合转子碎浆装置实现自由组合的无盲区高效二次碎浆，通过特殊结构转子齿实现转子与各移动碎刀的快速啮合、分离，通过周向均布且等差数量扩散分布高压喷管和锥孔提高碎浆效率及均化碎料，属于碎浆设备的技术研发领域。
背景技术
水力碎浆机作为制浆造纸工业中最常用的碎浆设备之一，主要碎解浆板、废旧书本、废旧纸箱等。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：一是碎浆方式单一，主要是转子带动料浆旋转碎料，造成能耗大；二是碎浆转子固定，极易造成碎浆盲区，降低碎浆效率；三是料浆品质低，制浆过程中，生成的碎料颗粒大小不均匀，造成料浆不均匀。
因此，针对现有碎浆机在使用中普遍存在的能耗大、效率低和料浆品质低等问题，应从碎浆机工作方式及结构上进行综合考虑，设计出能耗小、效率高且料浆品质高的一种制浆设备。
发明内容
本发明针对现有碎浆机在使用中普遍存在的能耗大、效率低和料浆品质低等问题，提供了一种可有效解决上述问题的一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备。
本发明的一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备采用以下技术方案：
一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，主要包括高压输水装置、水射流碎浆装置、组合转子碎浆装置和料浆生成装置，高压输水装置安装在料浆生成装置外侧，水射流碎浆装置和组合转子碎浆装置由上到下依次安装在料浆生成装置内；所述料浆生成装置主要由料筒和支架组成，支架安装在料筒上，料筒内侧安装有三角碎刀，料筒下端安装有4个周向均布的支柱，支柱内侧设有出浆口，支架主要由8个支架梁组成，支架上设有1个支架主轴孔和4个周向均布的支架螺纹杆孔；所述高压输水装置主要由水泵和输水管组成，输水管由下到上依次包括输水管段D、输水管段C、输水管段B和输水管段A；所述水射流碎浆装置主要由高压水盘和高压喷管组成，高压水盘安装在料筒上，高压水盘为圆盘形结构，高压水盘密封设有1个高压水盘主轴孔和4个周向均布的高压水盘螺纹杆孔，高压水盘上端设有2个高压水盘进水口，高压水盘设有高压喷管，高压水盘进水口与输水管段A螺纹连接；所述组合转子碎浆装置主要由转子、移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D组成，转子通过转子齿与移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D相联，转子上设有4个周向均布的转子碎刀，组合转子碎浆装置上设有1个转子主轴孔和4个周向均布的移动碎刀螺纹杆孔，组合转子碎浆装置设有锥孔，转子安装在主轴上，主轴与电机连接，电机通过电机减振块安装在支架上，移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D分别通过螺纹杆和螺纹套安装在支架上。
所述料筒顶端内侧设有2段凸台，由上到下分别用于安装支架和高压水盘，料筒底端内侧设有倒角过渡面；所述三角碎刀的纵截面呈等腰三角形，三角碎刀的底面安装在料筒底端内侧的倒角过渡面上，三角碎刀为4个且呈周向均布。
所述输水管段A为倒锥台形结构且底面锥角为a，输水管段B、输水管段C和输水管段D分别为直管，输水管段A的下端内径为d 1，输水管段B 的内径为d 2且d 2=1.5d 1，输水管段C的内径为d 3且d 3=2d 2，输水管段D的内径为d 4且d 4=2d 3。
所述高压喷管呈倒锥形结构，高压喷管在高压水盘下端由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，数量由内到外依次为4+（n-1）*8，n为层数。
所述锥孔呈倒锥形结构，锥孔在组合转子碎浆装置上由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，数量由内到外依次为4+（n-1）*8，n为层数；所述转子齿的纵剖面呈左、右对称的等腰梯形结构；所述移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D在螺纹杆和螺纹套带动下上、下自由移动。
本发明在料筒底端内侧设有倒角过渡面，通过这种设计既能便于料浆的收集，又能加速料筒底端碎料的破碎，即采用倒角这种倾斜的过渡面，使料浆能快速积聚到料筒底端，并经出浆口流出；而碎料的加速破碎，是通过料筒底端倒角处横截面的逐渐减小来提高流体的转速，进而增加流体的动能及破碎力来加速碎浆。
本发明在料筒内侧设有4个周向均布三角碎刀，通过这种设计消除料筒底端的碎浆盲区，即通过在料筒底端内侧的倒角过渡面处设置三角碎刀，使碎料在经过三角碎刀时，碎料与三角碎刀碰撞接触实现破碎，消除底端破碎盲区；此外，三角碎刀还能消除料筒底端的“旋饼”现象，防止料筒底端的料浆呈“旋饼”式整体旋转而降低整体碎浆效率。
本发明将输水管段D、输水管段C、输水管段B和输水管段A的内径设计为逐次减小的结构，通过这种设计实现水射流的高压水输送，即通过各输水管段的截面积依次降低来提高输送水的压力，保证为水射流提供所需的足够水源。
本发明在高压水盘下端设置若干倒锥形的高压喷管，通过这种设计实现高压水射流碎浆，即初始工作时，组合转子碎浆装置中的转子、移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D在同一高度，相互啮合，废纸、纸板等碎料经支架落在组合转子碎浆装置上，此时，经高压输水装置进入高压水盘的高压水，在倒锥形的高压喷管中进一步加压并喷射到碎料上，高速、高压的水射流喷到碎料上，在强大冲击、剪切力的作用下，迫使较大的碎料剪切分解，由于组合转子碎浆装置上有锥孔，经剪切后的较小碎料将经锥孔进入料筒底；此外，喷射碎料的高压水射流也经锥孔进入料筒底，此时相当于给料筒加水；因此，本发明可以说将料筒的注水过程，采用高压水射流碎料来代替，在注水的同时，用水射流实现碎料的初次碎浆。
本发明将高压喷管设计为由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，通过这种设计消除初次碎浆盲区，实现高压水射流的全区域喷射，提高碎浆效率，并且碎料均匀。
本发明将移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D设计为在螺纹杆和螺纹套带动下能上、下移动的结构，通过这种设计实现二次转子碎浆的辅助碎料，即通过高压水射流的初次碎浆后，在螺纹套和螺纹杆的带动下，移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D分别上升、下降到不同的高度，而且，移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D因和转子上的转子齿相啮合，它们的边缘处也有相应的啮合齿，这样转子上的转子碎刀在带动料浆转动且剪切碎料的同时，料浆中的碎料也会碰撞到各移动碎刀上，通过各移动碎刀上的啮合齿来剪切、撕扯碎料，加速碎料的二次碎浆；此外，移动到不同高度的各移动碎刀能消除不同高度处料筒的碎浆盲区。
本发明将转子齿设计为纵剖面呈左、右对称的等腰梯形结构，通过这种结构实现转子与各移动碎刀的快速啮合、分离，以及啮合时防止啮合处泄漏，即通过转子齿上、下两端的尖三角结构，使转子和各移动碎刀的啮合齿在任何情况下都能快速接触啮合，即使接触无法啮合时，在尖三角边缘带动下，只需通过转动较小角度，也能较好的啮合；而转子齿中部的矩形截面能增加接触面积，防止长时间接触磨损所引起的泄漏。
本发明将锥孔设计为由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，通过这种设计实现高压水射流初次碎浆时碎料的快速筛选，即大量的锥孔能增加碎料的筛选效率，且倒锥形锥孔能控制碎料的大小。
本发明的有益效果是：通过三角碎刀消除料筒底端的碎浆盲区和“旋饼”现象；通过水射流碎浆装置将料筒注水转换为高压水射流的初次碎浆；通过组合转子碎浆装置实现自由组合的无盲区高效二次碎浆；通过特殊结构转子齿实现转子与各移动碎刀的快速啮合、分离；通过周向均布且等差数量扩散分布高压喷管和锥孔提高碎浆效率及均化碎料。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的组合转子碎浆工况下的结构示意图。
图3是本发明的支架结构示意图。
图4是本发明细的转子碎刀和三角碎刀的布置示意图。
图5是本发明的高压输水装置的局部结构示意图。
图6是本发明的高压水盘的结构示意图。
图7是本发明的组合转子的结构示意图。
图8是本发明的转子齿纵剖面的结构示意图。
图9是本发明细的电机、螺纹杆与支架连接处的局部结构放大示意图。
图10是本发明的转子和移动碎刀D的局部结构放大示意图。
其中：1、水泵，2、支柱，3、出浆口，4、料筒，5、转子，6、三角碎刀，7、移动碎刀A，8、螺纹杆，9、高压水盘，10、螺纹套，11、主轴，12、电机，13支架，14、高压喷管，15、移动碎刀C，16、支架梁，17、支架主轴孔，18、支架螺纹杆孔，19、螺母垫圈、20、高压水盘螺纹杆孔，21、高压水盘主轴孔，22、锥孔，23、移动碎刀螺纹杆孔，24、转子主轴孔，25、转子齿，26、移动碎刀D，27、移动碎刀B，28、螺母A，29、转子碎刀，30、输水管段D，31、输水管段C，32、输水管段B，33、输水管段A，34、高压水盘进水口，35、电机减振块，36、螺纹套垫圈，37、螺母B。
具体实施方式
实施例：
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，主要包括高压输水装置、水射流碎浆装置、组合转子碎浆装置和料浆生成装置，高压输水装置安装在料浆生成装置外侧，水射流碎浆装置和组合转子碎浆装置由上到下依次安装在料浆生成装置内。
料浆生成装置主要由料筒4和支架13组成，支架13安装在料筒4上，料筒4内侧安装有三角碎刀6，料筒4下端安装有4个周向均布的支柱2，支柱2内侧设有出浆口3，支架2主要由8个支架梁16组成，支架2上设有1个支架主轴孔17和4个周向均布的支架螺纹杆孔18。
料筒4顶端内侧设有2段凸台，由上到下分别用于安装支架13和高压水盘9，料筒4底端内侧设有倒角过渡面。在料筒4底端内侧设有倒角过渡面，工作时，通过这种设计既能便于料浆的收集，又能加速料筒4底端碎料的破碎，即采用倒角这种倾斜的过渡面，使料浆能快速积聚到料筒4底端，并经出浆口3流出；而碎料的加速破碎，是通过料筒4底端倒角处横截面的逐渐减小来提高流体的转速，进而增加流体的动能及破碎力来加速碎浆。
三角碎刀6的纵截面呈等腰三角形，三角碎刀6的底面安装在料筒4底端内侧的倒角过渡面上，三角碎刀6为4个且呈周向均布。在料筒4内侧设有4个周向均布三角碎刀6，工作时，通过这种设计消除料筒4底端的碎浆盲区，即通过在料筒4底端内侧的倒角过渡面处设置三角碎刀6，使碎料在经过三角碎刀6时，碎料与三角碎刀6碰撞接触实现破碎，消除底端破碎盲区；此外，三角碎刀6还能消除料筒4底端的“旋饼”现象，防止料筒4底端的料浆呈“旋饼”式整体旋转而降低整体碎浆效率。
结合图5所示，高压输水装置主要由水泵1和输水管组成，输水管由下到上依次包括输水管段D 30、输水管段C 31、输水管段B 32和输水管段A 33。输水管段A 33为倒锥台形结构且底面锥角为a，输水管段B 32、输水管段C 31和输水管段D 30分别为直管，输水管段A33的下端内径为d 1，输水管段B 32的内径为d 2且d 2=1.5d 1，输水管段C 31的内径为d 3且d 3=2d 2，输水管段D 30的内径为d 4且d 4=2d 3。将输水管段D 30、输水管段C 31、输水管段B 32和输水管段A 33的内径设计为逐次减小的结构，工作时，通过这种设计实现水射流的高压水输送，即通过各输水管段的截面积依次降低来提高输送水的压力，保证为水射流提供所需的足够水源。
结合图6所示，水射流碎浆装置主要由高压水盘9和高压喷管14组成，高压水盘9安装在料筒4上，高压水盘9为圆盘形结构，高压水盘9密封设有1个高压水盘主轴孔21和4个周向均布的高压水盘螺纹杆孔20，高压水盘9上端设有2个高压水盘进水口34，高压水盘9设有高压喷管14，高压水盘进水口34与输水管段A 33螺纹连接。高压喷管14呈倒锥形结构，高压喷管14在高压水盘9下端由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，数量由内到外依次为4+（n-1）*8，n为层数。
在高压水盘9下端设置若干倒锥形的高压喷管14，工作时，通过这种设计实现高压水射流碎浆，即初始工作时，组合转子碎浆装置中的转子5、移动碎刀A 7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26在同一高度，相互啮合，废纸、纸板等碎料经支架13落在组合转子碎浆装置上，此时，经高压输水装置进入高压水盘9的高压水，在倒锥形的高压喷管14中进一步加压并喷射到碎料上，高速、高压的水射流喷到碎料上，在强大冲击、剪切力的作用下，迫使较大的碎料剪切分解，由于组合转子碎浆装置上有锥孔22，经剪切后的较小碎料将经锥孔22进入料筒4底；此外，喷射碎料的高压水射流也经锥孔22进入料筒4底，此时相当于给料筒4加水；因此，本发明可以说将料筒4的注水过程，采用高压水射流碎料来代替，在注水的同时，用水射流实现碎料的初次碎浆。
将高压喷管14设计为由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，工作时，通过这种设计消除初次碎浆盲区，实现高压水射流的全区域喷射，提高碎浆效率，并且碎料均匀。
结合图7、图8、图9和图10所示，组合转子碎浆装置主要由转子5、移动碎刀A 7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26组成，转子5通过转子齿与移动碎刀A 7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26相联，转子5上设有4个周向均布的转子碎刀29，组合转子碎浆装置上设有1个转子主轴孔24和4个周向均布的移动碎刀螺纹杆孔23，组合转子碎浆装置设有锥孔22，转子5安装在主轴11上，主轴11与电机12连接，电机12通过电机减振块35安装在支架13上，移动碎刀A 7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26分别通过螺纹杆8和螺纹套10安装在支架13上。移动碎刀A 7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26在螺纹杆8和螺纹套10带动下上、下自由移动。
将移动碎刀A 7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26设计为在螺纹杆8和螺纹套10带动下能上、下移动的结构，工作时，通过这种设计实现二次转子碎浆的辅助碎料，即通过高压水射流的初次碎浆后，在螺纹套8和螺纹杆10的带动下，移动碎刀A 7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26分别上升、下降到不同的高度，而且，移动碎刀A7、移动碎刀B 27、移动碎刀C 15和移动碎刀D 26因和转子5上的转子齿25相啮合，它们的边缘处也有相应的啮合齿，这样转子5上的转子碎刀27在带动料浆转动且剪切碎料的同时，料浆中的碎料也会碰撞到各移动碎刀上，通过各移动碎刀上的啮合齿来剪切、撕扯碎料，加速碎料的二次碎浆；此外，移动到不同高度的各移动碎刀能消除不同高度处料筒的碎浆盲区。
锥孔22呈倒锥形结构，锥孔22在组合转子碎浆装置上由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，数量由内到外依次为4+（n-1）*8，n为层数。将锥孔22设计为由内到外呈周向均布且等差数量扩散分布，工作时，通过这种设计实现高压水射流初次碎浆时碎料的快速筛选，即大量的锥孔22能增加碎料的筛选效率，且倒锥形锥孔22能控制碎料的大小。
转子齿25的纵剖面呈左、右对称的等腰梯形结构。将转子齿25设计为纵剖面呈左、右对称的等腰梯形结构，工作时，通过这种结构实现转子5与各移动碎刀的快速啮合、分离，以及啮合时防止啮合处泄漏，即通过转子齿25上、下两端的尖三角结构，使转子5和各移动碎刀的啮合齿在任何情况下都能快速接触啮合，即使接触无法啮合时，在尖三角边缘带动下，只需通过转动较小角度，也能较好的啮合；而转子齿25中部的矩形截面能增加接触面积，防止长时间接触磨损所引起的泄漏。

Claims (5)

1.一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，主要包括高压输水装置、水射流碎浆装置、组合转子碎浆装置和料浆生成装置，高压输水装置安装在料浆生成装置外侧，水射流碎浆装置和组合转子碎浆装置由上到下依次安装在料浆生成装置内；其特征在于：所述料浆生成装置主要由料筒和支架组成，支架安装在料筒上，料筒内侧安装有三角碎刀，料筒下端安装有4个周向均布的支柱，支柱内侧设有出浆口，支架主要由8个支架梁组成，支架上设有1个支架主轴孔和4个周向均布的支架螺纹杆孔；所述高压输水装置主要由水泵和输水管组成，输水管由下到上依次包括输水管段D、输水管段C、输水管段B和输水管段A；所述水射流碎浆装置主要由高压水盘和高压喷管组成，高压水盘安装在料筒上，高压水盘为圆盘形结构，高压水盘密封设有1个高压水盘主轴孔和4个周向均布的高压水盘螺纹杆孔，高压水盘上端设有2个高压水盘进水口，高压水盘设有高压喷管，高压水盘进水口与输水管段A螺纹连接；所述组合转子碎浆装置主要由转子、移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D组成，转子通过转子齿与移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D相联，转子上设有4个周向均布的转子碎刀，组合转子碎浆装置上设有1个转子主轴孔和4个周向均布的移动碎刀螺纹杆孔，组合转子碎浆装置设有锥孔，转子安装在主轴上，主轴与电机连接，电机通过电机减振块安装在支架上，移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D分别通过螺纹杆和螺纹套安装在支架上。
2.如权利要求1所述的一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，其特征在于：所述料筒顶端内侧设有2段凸台，由上到下分别用于安装支架和高压水盘，料筒底端内侧设有倒角过渡面；所述三角碎刀的纵截面呈等腰三角形，三角碎刀的底面安装在料筒底端内侧的倒角过渡面上，三角碎刀为4个且呈周向均布。
3.如权利要求1所述的一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，其特征在于：所述输水管段A为倒锥台形结构且底面锥角为a，输水管段B、输水管段C和输水管段D分别为直管，输水管段A的下端内径为d 1，输水管段B 的内径为d 2且d 2=1.5d 1，输水管段C的内径为d 3且d 3=2d 2，输水管段D的内径为d 4且d 4=2d 3。
4.如权利要求1所述的一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，其特征在于：所述高压喷管呈倒锥形结构，高压喷管在高压水盘下端由内到外呈周向均布扩散分布，数量由内到外依次为4+（n-1）*8，n为层数。
5.如权利要求1所述的一种基于高压水射流且组合式转子碎浆的制浆设备，其特征在于：所述锥孔呈倒锥形结构，锥孔在组合转子碎浆装置上由内到外呈周向均布扩散分布，数量由内到外依次为4+（n-1）*8，n为层数；所述转子齿的纵剖面呈左、右对称的等腰梯形结构；所述移动碎刀A、移动碎刀B、移动碎刀C和移动碎刀D在螺纹杆和螺纹套带动下上、下移动。
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