CN103061189B - 具有双磨区的圆柱磨浆机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有双磨区的圆柱磨浆机，包括：机架、转子、机壳、进浆管、出浆管、驱动轴、进给传动机构及磨浆机构，上述磨浆机构包括：若干安装于转子上的用于形成圆柱形磨浆区的动磨片、与机壳固定连接的轴向移动斜面、定磨片及定磨片移动滑块，上述轴向移动斜面与定磨片移动滑块之间设有将轴向移动转换为使定磨片发生径向运动的滑板；上述机壳与上述进给传动机构的输出端连接，上述驱动轴连接提供动力的电机。有益之处在于：磨浆质量高并且磨浆状态稳定，提高了纸浆的性能，并且与传统的双盘磨浆机和锥形磨浆机相比，在同样的磨浆能力下，空载能耗大幅度降低，经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨浆机，具体涉及一种具有双磨区的圆柱磨浆机，适用于造纸行业中的纸浆原浆和废纸浆的磨浆处理，属于制浆造纸领域。
背景技术
目前，制浆造纸领域广泛使用的磨浆机包括双盘磨浆机和锥形磨浆机两种，图1和图2分别展示了这两种磨浆机磨浆区的受力模型，两侧阴影部分分别表示动磨片和定磨片，由受力模型进行初步分析可知：（1）、在双盘磨浆机的磨浆区中，纸浆沿离心力作用的方向流动，磨浆区的线速度从中心向外圆是从小到大变化的，这将导致磨浆质量不均匀；（2）、在锥形磨浆机的磨浆区中，由于磨盘有锥度，纸浆流动的方向随着离心力的分力作用而不断变化，锥度越接近于90°，则纸浆流动方向越接近于离心力的方向，其磨浆质量相对于双盘磨浆机有一定的提升，但是仍然达不到令人满意的效果，此外锥形磨浆机的工作稳定性也是让人困扰的一大问题。
磨浆质量是评判磨浆机的标准之一，除此之外磨浆效率和空载能耗也是衡量磨浆机的重要的技术经济技术指标。
其中，磨浆效率η是指磨浆有效功率与总功率之比：η=Pe/P×100%，公式中Pe为磨浆有效功率消耗(kW)，P为磨浆总功率消耗(kW)，磨浆时所消耗的有效功率决定于磨盘的接触面积与转速。磨盘的接触面积越大，转速越高，则消耗的有效功率就越大。所以，要想提高磨浆效率η可以从增大磨盘的接触面积去着手。
从磨浆机运转试验能够得到空载能耗公式：P1=k×n3×R5，式中P1为空载能耗(kW)，k表示液体密度和局部摩擦力的系数，受磨浆机和纸浆类型的影响而变化，n为磨盘转速(r/h)，R表示磨盘转子半径(m)。由此，我们不难发现：在同样的磨浆能力下，如果转子半径R越小，那么空载能耗P1就越小，这也是磨浆机的一个改进思路。
综上，现有的磨浆机的磨浆质量以及磨浆效率均不尽如人意，需要一种性能更优、经济效益突出的磨浆机。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有双磨区的圆柱磨浆机，磨浆质量高并且磨浆状态稳定，提高了纸浆的性能，并且与传统的双盘磨浆机和锥形磨浆机相比，磨浆效率高，在同样的磨浆能力下，空载能耗大幅度降低，经济效益显著。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
具有双磨区的圆柱磨浆机，包括：机架、转子、机壳、进浆管、出浆管、驱动轴、进给传动机构及磨浆机构，上述磨浆机构包括：若干安装于转子上的用于形成圆柱形磨浆区的动磨片、与机壳固定连接的轴向移动斜面、定磨片及定磨片移动滑块，上述轴向移动斜面与定磨片移动滑块之间设有使定磨片发生径向运动的滑板；上述机壳与上述进给传动机构的输出端连接，上述驱动轴连接提供动力的电机。
上述定磨片和动磨片均匀分布于上述转子的外圆周面上，在轴向按照左斜和右斜齿纹分布两组，每组数量为6片，形成上述两个圆柱形磨浆区。
上述两个圆柱形磨浆区之间设有纸浆分配腔。
上述两个出浆管对称地设置于机壳的两端，上述出浆管与对应的圆柱形磨浆区之间设有导浆口。
上述驱动轴与电机之间还设有一减速箱。
优选地，与纸浆接触的部件均采用不锈钢材质制成。
优选地，该磨浆机还包括电气控制机构，上述电气控制机构包括：PLC电脑程序控制器以及变频调速器。
上述转子的两侧还设有轴密封装置，上述轴密封装置为采用密封水输入的盘根密封箱。
上述轴密封装置的水封水流量为0.5-6L/min，水封水压力高于进浆压力0.05-0.2MPa，水封水温度不大于20℃。
图3所示的是本发明的圆柱磨浆机的受力模型图，由于圆柱磨浆区的旋转运动，离心力方向与纸浆流动的方向垂直，将纸浆抛到定磨片上。当纸浆通过磨浆区时，纸浆受离心力作用并且二次注水，当纸浆充满定磨片时，水分就被挤出。然后，纸浆纤维就留在了磨齿上并且逐渐加厚，纸浆在磨浆区不断地进行加减速运动，使纸浆充分混合，改进了纸浆的性能。
从以上分析可知，纸浆纤维受离心力作用不断堆积在定磨片的磨齿上，增加了纸浆纤维受到转子作用的机率。这样一来，在相同的磨浆条件下，使用圆柱磨浆机能相对的增大磨浆区，提高载荷。据实验，该磨浆机在运行时，能够多加载10%～15%的纤维量，纤维密度增大了，纸浆局部纤维间的摩擦作用更加剧烈，相当于提高了磨浆浓度，进而提高了产品质量。
综上所述，本发明的有益之处在于：
（1）、转子的圆周速度在整个磨浆区都是固定不变的，所以磨浆性能稳定；
（2）、由于能够稳定地调节磨浆区，所以即便进浆管的输料有了大的波动，也能保证稳定的磨浆状态；
（3）、磨浆中产生的纸浆纤维受离心力的作用不断堆积，增强了纤维之间的相互作用，有利于限位的分丝帚化，提高了纸浆的强度，改进了纸浆纤维的特性，大大提高了纤维的性能，使产品的裂断长和强度得到提升；
（4）、该圆柱磨浆机具有两个磨浆区，设备的工作载荷大大提高了，而且圆柱形的磨浆区能够增大接触面积，所以消耗的有效功率增加了，从而磨浆效率也得到了明显的提高；
（5）、与传统的双盘磨浆机和锥形磨浆机相比，在同样的磨浆能力情况下，转子半径小一些，所以空载能耗也降低了，经济效益显著。
附图说明
图1是现有的双盘磨浆机的受力模型图；
图2是现有的锥形磨浆机的受力模型图；
图3是本发明的具有双磨区的圆柱磨浆机的受力模型图；
图4是本发明的具有双磨区的圆柱磨浆机的一个优选实施例的结构示意图。
图中附图标记的含义：1a、机架，1b、机架，2、转子，3、纸浆分配腔，4、机壳，5、进浆管，6a、出浆管，6b、出浆管，7、驱动轴，8、进给传动机构，9、动磨片，10、轴向移动斜面，11、定磨片，12、定磨片移动滑块，13、滑板，14a、导浆口，14b、导浆口，15a、轴密封装置，15b、轴密封装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参见图4，本发明的具有双磨区的圆柱磨浆机，包括：机架1a、1b、转子2、机壳4、进浆管5、出浆管6a、6b、驱动轴7、进给传动机构8及磨浆机构。
其中，机架1a、1b用于转子2的支撑和密封以及磨浆后的纸浆排出，转子2用于输入纸浆和传输磨浆动力，机壳4与上述进给传动机构8的输出端连接，上述驱动轴7连接提供动力的电机；磨浆机构包括：若干安装于转子2上的用于形成圆柱形磨浆区的动磨片9、与机壳4固定连接的轴向移动斜面10、定磨片11及定磨片移动滑块12，轴向移动斜面10与定磨片移动滑块12之间设有使定磨片11发生径向运动的滑板13。本设备中，为了保证纸浆的性能和品质，凡是与纸浆接触的部件均采用不锈钢材质制成。
作为一种具体的结构，进给传动机构8由电机减速箱、锥齿轮转向箱、涡轮丝杆机等组成，通过涡轮丝杆机的丝杆产生轴向运动，推动机壳4移动，然后通过轴向移动斜面10使定磨片移动滑块12在径向运动，进而将径向运动通过滑板13传输给定磨片11，从而实现精确调整定磨片11和动磨片9之间的间隙。
为了实现更好的磨浆效果，定磨片11和动磨片9均匀分布于上述转子2的外圆周面上，在轴向按照左斜和右斜齿纹分布两组，每组数量为6片，形成上述两个圆柱形磨浆区，纸浆从中间向两端流动。进一步地，在两个圆柱形磨浆区之间设有纸浆分配腔3。
为了有效地防止纸浆和水的泄露，在转子2的两侧还设有轴密封装置15a、15b，优选采用密封水输入的盘根密封箱，不但起到优良的密封效果，而且密封水能够有效降低密封区域的温度，防止设备过热。具体来说，轴密封装置15a、15b的水封水流量为0.5-6L/min，水封水压力高于进浆压力0.05-0.2MPa，水封水温度不大于20℃。
如图4所示，两个出浆管6a、6b对称地设置于机壳4的两端，上述出浆管6a、6b与对应的圆柱形磨浆区之间设有导浆口14a、14b，从而保证稳定出浆。
驱动轴7与电机连接以提供动力，一般采用电机直接驱动即可，也可以根据磨浆工艺要求在驱动轴7与电机之间设置一减速箱，以降低主机的转速。
此外，为实现机电一体化，本磨浆机还包括电气控制机构，包括：PLC电脑程序控制器以及变频调速器，同时配备DCS接口和各种安全保护接口，使机械与电气实现完美结合，提高可操作性。
为了更好地说明本发明的圆柱磨浆机的效果，由同一料仓供料，纸浆浓度为4.5%，对本发明的具有双磨区的圆柱磨浆机和传统双盘磨浆机的打浆性能进行对比试验。实验生产线1由两台双盘磨浆机串联组成，实验生产线2由一台双盘磨浆机进行一段磨浆，一台本发明的圆柱磨浆机进行二段磨浆。其额定输入功率分别为：生产线1中两台磨浆机的额定输入功率都是500kW；而在生产线2中双盘磨浆机的额定输入功率为500kW，本发明的圆柱磨浆机的额定输入功率为630kW，得到长纤维纸浆打浆度和裂断长（单位：km）的对比数据，见表1：
| 打浆度°SR | 17 | 20 | 22 | 24 | 25 | 27 | 29 | 30 | 32 | 35 |
| 实验生产线1 | 5.0 | 5.7 | 5.8 | 6.1 | 6.2 | 6.4 | 6.5 | 6.6 | 6.7 | 6.8 |
| 实验生产线2 | 6.0 | 6.4 | 6.7 | 7.1 | 7.2 | 7.4 | 7.5 | 7.6 | 7.8 | 8.0 |
表1：不同生产线的长纤维纸浆打浆度和断裂长的数据对比
由表1中数据可知，在打浆度相同的条件下，本发明的具有双磨区的圆柱式磨浆机的纸张裂断长提高了10%左右，产品质量得到了显著提升。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.具有双磨区的圆柱磨浆机，包括：机架（1a、1b）、转子（2）、机壳（4）、进浆管（5）、出浆管（6a、6b）、驱动轴（7）、进给传动机构（8）及磨浆机构，其特征在于，上述磨浆机构包括：若干安装于转子（2）上的用于形成圆柱形磨浆区的动磨片（9）、与机壳（4）固定连接的轴向移动斜面（10）、定磨片（11）及定磨片移动滑块（12），上述轴向移动斜面（10）与定磨片移动滑块（12）之间设有使定磨片（11）发生径向运动的滑板（13）；上述机壳（4）与上述进给传动机构（8）的输出端连接，上述驱动轴（7）连接提供动力的电机，上述定磨片（11）和动磨片（9）均匀分布于上述转子（2）的外圆周面上，在轴向按照左斜和右斜齿纹分布两组，每组数量为6片，形成两个圆柱形磨浆区，上述两个圆柱形磨浆区之间设有纸浆分配腔（3），两个出浆管（6a、6b）对称地设置于机壳（4）的两端，出浆管（6a、6b）与对应的圆柱形磨浆区之间设有导浆口（14a、14b），上述驱动轴（7）与电机之间还设有一减速箱，还包括电气控制机构，上述电气控制机构包括：PLC电脑程序控制器以及变频调速器；转子（2）的两侧还设有轴密封装置（15a、15b），上述轴密封装置（15a、15b）为采用密封水输入的盘根密封箱，上述轴密封装置（15a、15b）的水封水流量为0.5-6L/min，水封水压力高于进浆压力0.05-0.2MPa，水封水温度不大于20℃。
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