RU2542134C1

RU2542134C1 - Шелушильная машина и ее рабочий диск

Info

Publication number: RU2542134C1
Application number: RU2013144959/13A
Authority: RU
Inventors: Жуй-Чжи ХУАН; Шэн-Чиен ЛИН
Original assignee: УайЭфУай Биопулп Текнолоджи Лимитед
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2015-02-20
Also published as: BR112013024372B1; CA2831012C; EP2689853A4; US9205428B2; AU2011362947B2; EP2689853C0; CN103702761A; CA2831012A1; AU2011362947A1; TWI446968B; TW201249538A; US20140077015A1; CN103702761B; WO2012126142A1; EP2689853A1; EP2689853B1

Abstract

Изобретение относится к шелушильной машине, способной отделять и фибриллировать волокна растений, и к рабочему диску для такой шелушильной машины. Шелушильная машина содержит корпус, имеющий загрузочное и разгрузочное отверстия, рабочий диск в сборе, содержащий два рабочих диска, установленных внутри корпуса и разделенных зазором для создания пространства шелушения. Каждый рабочий диск содержит множество гомоцентрических кольцевых частей, а каждая гомоцентрическая кольцевая часть имеет множество зон шелушения и, по меньшей мере, один скос, размещенный между соседними зонами шелушения. Каждый скос размещен вдоль нормального направления рабочего диска, соответствующего скосу, и повышается в направлении края соответствующего рабочего диска. Приводной элемент соединен с одним из рабочих дисков для приведения рабочего диска в движение относительно другого рабочего диска. Шелушильная машина с данным диском позволяет исключить необходимость использования любых химических препаратов, что повышает экологичность процесса шелушения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к шелушильной машине, а в частности к шелушильной машине, способной отделять и фибриллировать волокна растений, и ее рабочему диску.

Описания родственного уровня техники

Экологические материалы легко можно получить от природы в достаточном объеме. Использование экологических материалов может уменьшить зависимость от ресурсов с целью сокращения потребления ресурсов и может устранить необходимость поиска новых видов ресурсов, такое огромное значение придается использованию экологических материалов. Следовательно, извлечение экологических материалов из растений и превращение экологических материалов в новые виды промышленных продуктов стало важным направлением. Среди таких экологических материалов экологические волокна являются очень важным видом.

Натуральные растительные волокна использовались в отраслях промышленности, связанных с бумажным производством, текстильной промышленностью, строительством зданий и так далее. В настоящее время в Китае в основном используются древесные волокна. Однако из-за чрезмерной вырубки лесов и возросшей потребности сокращения выбросов парниковых газов замена древесных волокон растительными волокнами (например, бамбуковыми волокнами, рисовыми волокнами, пшеничными волокнами и так далее), которыми изобилует Китай, предоставит больше экономических выгод.

С целью удовлетворения потребностей в экологических волокнах необходимо разработать технологию разделения, которая обладает высокой производительностью и не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду. Стандартные способы разделения волокон включают в себя химические методы разделения и методы разделения обработкой паром. В соответствии с химическим методом отделения химический препарат, такой как щелочной раствор, используется для разделения волокон. Однако процесс разделения производит большое количество загрязняющих веществ, которые неблагоприятны для окружающей среды, а волокна по большей части повреждаются химическим препаратом, поэтому выход волокна составляет примерно 40-50%. Кроме того, если волокна, разделенные посредством использования химического препарата, используются в контейнерах для пищевых продуктов, волокна необходимо очистить с целью полного удаления химического препарата, что увеличивает стоимость обработки. В отношении методов обработки паром повторяемые циклы, мгновенно понижающие давление пара и мгновенно увеличивающие давление пара, выполняются с целью разделения волокон посредством взрыва, что является продолжительным по времени и энергозатратным и дает плохую однородность волокон.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В свете вышеизложенного настоящее изобретение предлагает шелушильную машину, которая может разделять растительные волокна без использования химического препарата.

Настоящее изобретение дополнительно предлагает рабочий диск, который может увеличить скорость разделения растительных волокон.

Шелушильная машина, раскрываемая в настоящем изобретении, содержит корпус, узел рабочего диска и приводной элемент. Корпус имеет загрузочное отверстие и разгрузочное отверстие. Узел рабочего диска устанавливается внутри корпуса и содержит два рабочих диска, которые разделяются зазором с целью создания пространства шелушения, которое сообщается между загрузочным отверстием и разгрузочным отверстием. Каждый рабочий диск содержит множество гомоцентрических кольцевых частей. Каждая гомоцентрическая кольцевая часть имеет множество зон шелушения и, по меньшей мере, один скос, размещенный между соседними зонами шелушения. Каждый скос размещается вдоль нормального направления рабочего диска, соответствующего скосу, и повышается в направлении края соответствующего рабочего диска. Приводной элемент соединяется с одним из рабочих дисков для приведения рабочего диска в движение относительно другого рабочего диска.

Рабочий диск, раскрываемый в настоящем изобретении, содержит множество гомоцентрических кольцевых частей. Каждая гомоцентрическая кольцевая часть имеет множество зон шелушения и, по меньшей мере, один скос, устанавливаемый между соседними зонами шелушения. Каждый скос размещается вдоль нормального направления рабочего диска и повышается в направлении края рабочего диска.

В варианте осуществления настоящего изобретения шелушильная машина дополнительно содержит шнек, направляющий материал, и один из двух рабочих дисков имеет отверстие, направляющее материал, расположенное по существу по центру рабочего диска, шнек, направляющий материал, вставляется в отверстие, направляющее материал.

В варианте осуществления настоящего изобретения каждый скос имеет ширину, которая меньше вблизи краев рабочих дисков, чем в удаленных положениях от рабочих дисков.

В варианте осуществления настоящего изобретения множество скосов может размещаться между соседними скосами зон шелушения, причем скосы размещаются в нормальном направлении рабочего диска.

В варианте осуществления настоящего изобретения каждая зона шелушения имеет переднюю часть, обращенную в направлении, в котором вращаются рабочие диски относительно друг друга, и передняя часть имеет канавку.

Рабочий диск шелушильной машины настоящего изобретения имеет скосы, выполненные в виде множество кругов. Таким образом, материал, подлежащий шелушению, может перемещаться между противоположными зонами шелушения вдоль скосов для того, чтобы материал можно было отшелушить посредством знакопеременных сил между двумя рабочими дисками. Из вышеизложенного следует, что шелушильная машина настоящего изобретения применяется в бумажной промышленности, где волокна растений можно эффективно разделять или фибриллировать посредством механической силы между двумя рабочими дисками. Таким образом, необходимость использования любых химических препаратов отсутствует, что соответствует современному понятию защиты окружающей среды.

Вышеприведенная информация является лишь кратким изложением сущности технических решений настоящего изобретения. С целью предоставления лучшего понимания технических средств настоящего изобретения для того, чтобы настоящее изобретение можно было применить на практике в соответствии с настоящим описанием и для того, чтобы сделать более понятным вышесказанное, другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения, ниже следует описание предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет схематический вид сечения шелушильной машины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет схематический вид рабочего диска в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет схематический вид, изображающий путь движения стеблей в шелушильной машине.

Фиг.4A-4D представляют схематические виды, показывающие, каким образом скосы оказывают воздействие на стебли.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

С целью дополнительного описания технических средств, принятых настоящим изобретением, для достижения заранее определенных целей и их эффективности ниже следует подробное описание способов осуществления, конструкций, характеристик и эффективности шелушильной машины и ее рабочего диска в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на прилагаемые чертежи и предпочтительные варианты осуществления.

Фиг.1 представляет схематический вид сечения шелушильной машины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, и фиг.2 представляет схематический вид рабочего диска в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как видно на фиг.1 и фиг.2, шелушильная машина 100 содержит корпус 110, рабочий диск 120 в сборе и приводной элемент 130. Корпус 110 имеет загрузочное отверстия 112 и разгрузочное отверстие 114. Рабочий диск в сборе 120 устанавливается внутри корпуса 110 и содержит два рабочих диска 122. Два рабочих диска 122 разделяются зазором для создания пространства шелушения 128, которое сообщается с загрузочным отверстием 112 и разгрузочным отверстием 114 между загрузочным отверстием 112 и разгрузочным отверстием 114.

Кроме того, каждый рабочий диск 122 содержит множество гомоцентрических кольцевых частей 125. Каждая гомоцентрическая кольцевая часть 125 имеет множество зон шелушения 121 и, по меньшей мере, один скос 127, устанавливаемый между соседними зонами шелушения 121. Каждый скос 127 размещается вдоль нормального направления R рабочего диска 122, соответствующего скосу, и повышается в направлении края соответствующего рабочего диска 122. В данном варианте осуществления два скоса 127, например, установлены вдоль нормального направления R рабочего диска 122 между каждыми двумя соседними зонами шелушения 121 каждой кольцевой части 125.

Следует отметить, что в других вариантах осуществления также может присутствовать более двух скосов 127, расположенных между каждыми двумя соседними зонами шелушения 121 каждой кольцевой части 125, и количество скосов 127, расположенных между каждыми двумя соседними зонами шелушения 121, не ограничено в настоящем изобретении.

В частности, каждая зона шелушения 121 также может иметь канавку 121a, расположенную в передней части зоны шелушения 121. В данном случае термины «передний» и «задний» определяются касательно относительного направления вращения рабочих дисков 122. Другими словами канавка 121a располагается спереди касательно относительного направления вращения рабочего диска 122.

Кроме того, зоны шелушения 121 кольцевых частей 125 в разных кольцеобразных деталях можно разделить соответственно посредством разных зазоров в настоящем изобретении. Другими словами, скосы 127 кольцевых частей 125 в разных кольцеобразных деталях соответственно могут иметь разную ширину. В данном варианте осуществления скосы 127 ближе к краю рабочих дисков 122 имеют меньшую ширину.

В данном варианте осуществления только один из двух рабочих дисков 122 вращается относительно корпуса 110 тогда, как второй рабочий диск остается неподвижным, когда шелушильная машина 100 работает. Тем не менее, настоящее изобретение этим не ограничивается; и в других вариантах осуществления оба рабочих диска 122 могут вращаться относительно корпуса 110, но вращаться с разными скоростями для установления относительного движения между ними.

В данном варианте осуществления рабочий диск 122, который может вращаться относительно корпуса 110, соединяется с вращающимся валом 132 приводного элемента 130 для осуществления вращения при помощи приводного элемента 130. В частности, приводным элементом 130 является двигатель. С одной стороны, рабочий диск 122, который является неподвижным относительно корпуса 110, может иметь отверстие 123, направляющее материал, расположенное по существу по центру рабочего диска 122 и сообщающееся с загрузочным отверстием 112. Кроме того, материал, подлежащий шелушению, который подается из подающего окна 112, перемещается в зоны шелушения 128 между двумя рабочими дисками 122 посредством использования шнека 140, направляющего материал, в данном варианте осуществления. В частности, шнек 140, направляющий материал, вставляется через отверстие 123, направляющее материал, рабочего диска 122 и располагается ниже подающего окна 112 корпуса 110.

Шелушильная машина настоящего изобретения применяется в процессе производства целлюлозы для производства бумаги из растительных волокон. Для лучшего понимания настоящего изобретения специалистами в данной области техники ниже приводится описание применения шелушильной машины настоящего изобретения со ссылкой на вариант ее осуществления.

Фиг.3 представляет схематично путь движения стебля между двумя рабочими дисками. Как видно на фиг.1-3, стебель травянистого растения (например, стебель риса или пшеничная солома) получается и обрабатывается посредством разбивателя целлюлозы (не показан) для удаления верхнего слоя стебля посредством вибрации, а затем помещается в загрузочное отверстие 112. В то же время через загрузочное отверстие 112 вода вводится. Затем стебель попадает в пространства между винтовой поверхностью 142 шнека 140, направляющего материал, и вместе с проточной водой перемещается посредством вращения шнека 140, направляющего материал, из отверстия 123, направляющего материал, в пространства шелушения 128 между двумя рабочими дисками 122; а затем под воздействием потока воды, вызванного центробежной силой в результате вращения рабочего диска 122, стебель перемещается наружу в радиальном направлении к скосам 127. В данном варианте осуществления рабочий диск 122, показанный на фиг.3, вращается, например, по часовой стрелке, поэтому стебель 200 перемещается наружу в радиальном направлении относительно рабочего диска 122, но также немного в левом направлении.

Фиг.4A-4D представляют схематические виды, показывающие, каким образом зоны шелушения оказывают воздействие на стебли. Как видно на фиг.3 и фиг.4A, стебель 200 перемещается вверх вдоль скосов 127 под воздействием потока воды. Благодаря непрерывному относительному вращению между двумя рабочими дисками 122 зоны шелушения 121 двух рабочих дисков 121 движутся в направлениях, указанных стрелками на фиг.4A соответственно. Следовательно, сила прикладывается к стеблю 200 канавками 121a, расположенными в передних частях зон шелушения 121 для того, чтобы стебель 200 сдавливался для перемещения в направлении поверхностей зон шелушения 121.

Далее, как показано на фиг.4B, при вращении рабочего диска 122 стебель 200 попадает между канавками 121a, расположенными на передних частях зон шелушения 121, противоположных друг другу.

Затем, как показано на фиг.4C, при непрерывном вращении рабочего диска 122 стебель 200 попадает между противоположными зонами шелушения 121 при помощи канавок 121a. На данном этапе из-за того, что зазор между противоположными зонами шелушения 121 меньше, чем исходный диаметр стебля 200, к стеблю 200 прикладывается сила шелушения.

Как показано на фиг.3 и фиг.4D, по мере удаления зон шелушения 121 двух рабочих дисков 122 друг от друга стебель 200 выходит из зон шелушения 121 в следующий скос 127, где происходит эффект взрыва волокна вследствие мгновенного вакуумного эффекта. Таким образом, можно достичь так называемого отделения или фибриллирования волокон.

Например, если отдельным стеблем в шелушильной машине является волоконный жгут, состоящий из множества тонких волокон, стебель можно разделить на множество тонких волокон посредством вышеупомянутого процесса, что называется разделением волокон. Кроме того, если стебель в шелушильной машине уже был разделен на отдельные тонкие волокна, то при помощи вышеупомянутого процесса можно получить более тонкие волоконца из верхнего слоя стебля, что называется фибриллированием. Фибриллирование имеет преимущество в увеличении силы переплетения между волокнами в целлюлозе для производства бумаги с целью повышения прочности полученной бумаги.

Беря процесс разделения волокон в качестве примера, шелушильная машина 10 настоящего изобретения также может увеличить скорость разделения волокон для каждого процесса шелушения посредством скосов 127 разной ширины. Более подробно, как показано на фиг.3, исходный стебель 200 всплывает вдоль нижней поверхности скоса 127 самого отдаленного круга в пространстве между зонами шелушения 121 двух рабочих дисков 122, где он разделяется на тонкие волокна. Затем волокна всплывают вдоль нижней поверхности скоса 127 следующего круга в пространстве между зонами шелушения 121 двух рабочих дисков 122, где они разделяются на более тонкие волокна. Таким образом, посредством постоянного всплывания вдоль нижних поверхностей скосов 127 разных циклов в пространствах между зонами шелушения 121 двух рабочих дисков 122, можно достичь скорости разделения стебля, достигающей 95%. В завершение полученная целлюлоза выходит из разгрузочного отверстия 114.

В соответствии с вышеприведенными описаниями, рабочий диск в сборе шелушильной машины настоящего изобретения имеет кольцевые части, которые формируют множество кругов, и кольцевые части содержат скосы, которые обеспечивают всплытие материала, подлежащего шелушению, в зонах шелушения между двумя рабочими дисками для того, чтобы материал можно было отшелушить посредством знакопеременных сил между двумя рабочими дисками. Из вышеизложенного следует, что шелушильная машина настоящего изобретения применяется в бумажной промышленности, где волокна растений можно эффективно разделять посредством механической силы между двумя рабочими дисками. Таким образом, отсутствует необходимость использования любых химических препаратов, что соответствует современному понятию защиты окружающей среды.

Кроме того, шелушильную машину настоящего изобретения также можно использовать для фибриллирования тонких волоконцев, получаемых после процесса разделения для повышения прочности бумаги, изготовленной из волокон.

Выше приведены описания только предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые не ограничивают настоящее изобретение ни в каком виде. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано выше со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, предпочтительные варианты осуществления не ограничивают настоящее изобретение. Специалисты в данной области техники могут немного изменить или модифицировать равноценные варианты осуществления на основании вышеприведенных описаний в пределах объема настоящего изобретения. Однако любые изменения, равноценные изменения и модификации, внесенные в вышеприведенные варианты осуществления в соответствии с технической сущностью настоящего изобретения и в пределах объема настоящего изобретения, охватываются объемом настоящего изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Шелушильная машина настоящего изобретения применяется в бумажной промышленности, где волокна растений можно эффективно отделять или фибриллировать посредством механической силы между двумя рабочими дисками. Таким образом, отсутствует необходимость использования любых химических препаратов, что соответствует современному понятию защиты окружающей среды.

Claims

1. Шелушильная машина, содержащая:
корпус, имеющий загрузочное отверстие и разгрузочное отверстие,
рабочий диск в сборе, содержащий два рабочих диска, установленных внутри корпуса и разделенных зазором для создания пространства шелушения, которое сообщается между загрузочным отверстием и разгрузочным отверстием, причем каждый рабочий диск содержит множество гомоцентрических кольцевых частей и каждая гомоцентрическая кольцевая часть имеет множество зон шелушения и, по меньшей мере, один скос, размещенный между соседними зонами шелушения, каждый скос размещен вдоль нормального направления рабочего диска, соответствующего скосу, и повышается в направлении края соответствующего рабочего диска,
приводной элемент соединен с одним из рабочих дисков для приведения рабочего диска в движение относительно другого рабочего диска.

2. Шелушильная машина по п.1, дополнительно содержащая шнек, направляющий материал, в котором рабочий диск, не соединенный с приводным элементом, имеет отверстие, направляющее материал, расположенное по существу по центру рабочего диска, и шнек, направляющий материал, вставленный в отверстие, направляющее материал.

3. Шелушильная машина по п.1, в которой каждый скос имеет ширину, которая меньше вблизи краев рабочих дисков, чем в положениях, удаленных от рабочих дисков.

4. Шелушильная машина по п.1, в которой множество скосов размещено между соседними скосами зон шелушения, причем скосы размещены в нормальном направлении рабочего диска.

5. Шелушильная машина по п.1, в которой каждая зона шелушения имеет переднюю часть, обращенную в направлении, в котором рабочие диски вращаются относительно друг друга, и передняя часть имеет канавку.

6. Рабочий диск, содержащий множество гомоцентрических кольцевых частей, причем каждая гомоцентрическая кольцевая часть имеет множество зон шелушения и, по меньшей мере, один скос, размещенный между соседними зонами шелушения, при этом каждый скос расположен в нормальном направлении рабочего диска и повышается в направлении края рабочего диска.

7. Рабочий диск по п.6, в котором каждый скос имеет ширину, которая меньше вблизи края рабочего диска, чем в положениях удаленных от рабочего диска.

8. Рабочий диск по п.6, в котором множество скосов размещено между соседними скосами зон шелушения, и скосы расположены в нормальном направлении рабочего диска.

9. Рабочий диск по п.6, в котором каждая зона шелушения имеет переднюю часть, обращенную в направлении, в котором рабочие диски вращаются относительно друг друга, и передняя часть имеет канавку.