CN104818635B - 一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备,主要包括涡旋碎料装置和液浆生成装置。其特点是料液分离，先采涡旋动能气流进行碎料，后与液态水混合生成浆液。本发明通过与外筒底部外侧缘相切的进气管道实现气体的切向进入且形成环流，通过内筒实现涡旋碎料区内增大涡旋动能、液料混合区提高气流搅拌效率，通过内锥孔实现碎料筛选及防止堵塞，通过碎料输送管实现料、液的混合及搅拌。

Description

一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备
技术领域
本发明涉及一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，尤其涉及一种通过与外筒底部外侧缘相切的进气管道实现气体的切向进入且形成环流，通过内筒实现在涡旋碎料区内增大涡旋动能、在液料混合区内提高气流搅拌效率，通过内锥孔实现碎料筛选及防止堵塞，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
在造纸流程中，需要将水中的浆板、废旧书本、废旧纸箱等进行碎解以制成造纸工业中所需要的纸浆，而水力碎浆机是这一工序最常见的设备，该碎浆设备通过转子的运动，将废料制成所需的均匀悬浮液。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，现有碎浆机的碎浆是通过料液与转子、桶壁的机械碰撞来实现的，而碰撞的动力来源于转子对液料的搅动，这使得在碎浆的过程中，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；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涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备。
本发明的一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备采用以下技术方案：
一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，主要包括涡旋碎料装置和液浆生成装置，所述涡旋碎料装置主要由进气管道、外筒、内筒和碎料过滤装置组成，进气管道安装在外筒底部外侧缘处，内筒安装在外筒内，外筒、内筒顶端安装有顶盖，外筒的上端处开有进料口并通过进料盖密封，外筒下端安装有外支柱，外筒、内筒间的上端安装有碎料过滤装置，碎料过滤装置上开有内锥孔，外筒、内筒和碎料过滤装置围成涡旋碎料区，外筒、内筒和顶盖围成碎料储存区；所述液浆生成装置主要由内筒、碎料输送管和进水口组成，内筒和顶盖围成液料混合区，内筒内装有液态水，内筒底端安装有出料口，出料口四周安装有内支柱，碎料输送管安装在内筒上端并与碎料储存区相连，碎料输送管深入内筒低端，进水口开在顶盖中心处。
所述进气管道安装在外筒底部外侧缘处，进气管道与外筒底部外侧缘相切；所述外筒、内筒底部的外支柱和内支柱分别为4个，并沿圆周均匀分布。
所述外筒、内筒为一整体，外筒为圆柱形结构，内筒为上大、下小的圆台形结构，内筒外侧的底端呈角度α，角度α的范围为45度 ~ 60度。
所述碎料过滤装置为圆环形结构，碎料过滤装置上开有若干内锥孔，内锥孔为上小、下大的圆台形结构，呈一定锥度，锥度范围为1：3 ~ 1：2。
所述碎料输送管为圆管，内径为内锥孔小径的4 ~ 6倍，液料混合区下端装有液态水，水量能根据进料量及液浆浓度来确定。
本发明将进气管道安装在外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，即当压缩空气进入到进气管道时，因进气管道与外侧缘相切，可使空气在惯性的作用下，以最小能损的状态沿外筒内壁旋转，并在涡旋碎料区内形成涡流，为实现涡旋动能气流进行碎料提供充足的气源；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。
本发明将外筒、内筒设计为一整体，通过这种设计既可使制浆设备紧凑，又可增加设备整体强度；将外筒设计为圆柱形结构，这种设计可使涡旋碎料区内的气体形成环流，消除涡旋气流因局部结构突变引起的动能损耗；将内筒设计为上大、下小的圆台形结构，内筒外侧的底端呈角度α，通过这种设计具有以下优点：一是实现涡旋碎料区内气流的加速，从而提高涡旋气流的动能，增加其对碎料的破碎力，即压缩气体进入涡旋碎料区后，随着涡旋碎料区的截面积逐渐减小，速度不断增加，促使涡旋气流的动能逐渐增大，从而使涡旋带动下的碎料在相互碰撞时拥有更大的动能，破碎更彻底，产生更小的碎料颗粒；二是实现液料混合区内生成浓度均匀的液浆，即在重力的作用下，较大的碎料颗粒将集中在内筒的底端，通过碎料输送管内高压气流对碎料颗粒冲击，将使得沉积在底端的碎料颗粒上浮，而设计为较小截面积的底端，目的为减小高压气流冲击区域，提高气流搅拌效率。
本发明将碎料过滤装置中内锥孔设计为上小、下大的圆台形结构，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碎料储存区，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形成一定的背压，背压将产生吸力，而上小、下大的这种结构可将加大碎料颗粒轻易吸出。
本发明将碎料输送管的内径设计为内锥孔小径的4 ~ 6倍，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，这种设计可实现借助高压气流由底部带动液、料运动，起到搅拌液浆的作用。
本发明的有益效果是：通过与外筒底部外侧缘相切的进气管道实现气体的切向进入且形成环流；通过圆柱形外筒消除涡旋动能损耗；通过上大、下小的圆台形内筒实现涡旋气流加速，增大涡旋动能，以及实现减小高压气流冲击区域，提高气流搅拌效率；通过上小、下大的圆台形内锥孔实现碎料筛选及防止堵塞；通过4 ~ 6倍内锥孔小径的碎料输送管实现防止碎料堵塞；通过碎料输送管深入到液态水底部实现搅拌液浆。
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是本发明碎料过滤装置及进料保护罩的局部示意图。
其中：1、出料口，2、内支柱，3、外支柱，4、进气管道，5、外筒，6、涡旋碎料区，7、进料盖，8、碎料过滤装置，9、内锥孔，10、碎料储存区，11、碎料输送管，12、液料混合区，13进水口，14、液态水，15、内筒、16顶盖。
具体实施方式
实施例：
如图1、图2和图3所示，本发明的一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，主要包括涡旋碎料装置和液浆生成装置。涡旋碎料装置主要由进气管道4、外筒5、内筒15和碎料过滤装置8组成，进气管道4安装在外筒5底部外侧缘且与外侧缘相切，这种结构可实现气体的切向进入且形成环流，即当压缩空气进入到进气管道4时，因进气管道4与外筒5外侧缘相切，可使气体在惯性的作用下，以最小能损的状态沿外筒5内壁旋转，并在涡旋碎料区6内形成涡流，为实现涡旋动能气流进行碎料提供充足的气源。
外筒5、内筒15设计为一整体，这种设计既可使制浆设备紧凑，又可增加设备整体强度；外筒5设计为圆柱形结构，这种设计可使涡旋碎料区6内的气体形成环流，消除涡旋气流因局部结构突变引起的动能损耗。
内筒15安装在外筒5内，内筒15设计为上大、下小的圆台形结构，内筒15外侧的底端呈角度α，角度α的范围为45度 ~ 60度，这种设计在设备运行时，一是实现涡旋碎料区6内气流的加速，从而提高涡旋气流的动能，增加其对碎料的破碎力，即压缩气体进入涡旋碎料区6后，随着涡旋碎料区6的截面积逐渐减小，速度不断增加，促使涡旋气流的动能逐渐增大，从而使涡旋带动下的碎料在相互碰撞时拥有更大的动能，破碎更彻底，产生更小的碎料颗粒；二是实现液料混合区12内生成浓度均匀的液浆，即在重力的作用下，较大的碎料颗粒将集中在内筒15的底端，通过碎料输送管11内高压气流对碎料颗粒冲击，将使得沉积在底端的碎料颗粒上浮，而设计为较小截面积的底端，目的为减小高压气流冲击区域，提高气流搅拌效率。
外筒5、内筒15顶端安装有顶盖16，外筒5的上端处开有进料口并通过进料盖7密封，外筒5下端安装有外支柱3，内筒15下端安装有内支柱2；外支柱3和内支柱2分别为4个，并沿圆周均匀分布，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。
外筒5、内筒15间的上端安装有碎料过滤装置8，碎料过滤装置8为圆环形结构，碎料过滤装置8上开有内锥孔9，内锥孔9为上小、下大的圆台形结构，呈一定锥度，锥度范围为1：3 ~ 1：2，这种设计在设备工作时，一是实现对破碎后的碎料进行筛选，只有较小颗粒的碎料能够进入碎料储存区10，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形成一定的背压，背压将产生吸力，而上小、下大的这种结构可将加大碎料颗粒轻易吸出。外筒5、内筒15和碎料过滤装置8围成涡旋碎料区6，外筒5、内筒15和顶盖16围成碎料储存区10。
液浆生成装置主要由内筒5、碎料输送管11和进水口13组成，内筒5和顶盖16围成液料混合区12，内筒5内装有液态水14，内筒5底端安装有出料口1，碎料输送管11安装在内筒5上端并与碎料储存区10相连，碎料输送管11深入内筒15低端，进水口13开在顶盖16中心处。碎料输送管11为圆管，内径为内锥孔9小径的4 ~ 6倍，这种设计可防止碎料在细长的碎料输送管11中产生堵塞；碎料输送管11深入到液态水14底部中，这种设计可实现借助高压气流由底部带动液、料运动，起到搅拌液浆的作用。液料混合区12内液态水的水量可根据进料量及液浆浓度来确定。

Claims (5)

1.一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，主要包括涡旋碎料装置和液浆生成装置，其特征在于：所述涡旋碎料装置主要由进气管道、外筒、内筒和碎料过滤装置组成，进气管道安装在外筒底部外侧缘处，内筒安装在外筒内，外筒、内筒顶端安装有顶盖，外筒的上端处开有进料口并通过进料盖密封，外筒下端安装有外支柱，外筒、内筒间的上端安装有碎料过滤装置，碎料过滤装置上开有内锥孔，外筒、内筒和碎料过滤装置围成涡旋碎料区，外筒、内筒和顶盖围成碎料储存区；所述液浆生成装置主要由内筒、碎料输送管和进水口组成，内筒和顶盖围成液料混合区，内筒内装有液态水，内筒底端安装有出料口，出料口四周安装有内支柱，碎料输送管安装在内筒上端并与碎料储存区相连，碎料输送管深入内筒低端，进水口开在顶盖中心处。
2.如权利要求1所述的一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，其特征在于：所述进气管道安装在外筒底部外侧缘处，进气管道与外筒底部外侧缘相切；所述外筒、内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所述的一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，其特征在于：所述外筒、内筒为一整体，外筒为圆柱形结构，内筒为上大、下小的圆台形结构，内筒外侧的底端呈角度α，α角度的范围为45度 ~ 60度。
4.如权利要求1所述的一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，其特征在于：所述碎料过滤装置为圆环形结构，碎料过滤装置上开有若干内锥孔，内锥孔为上小、下大的圆台形结构，呈一定锥度，锥度范围为1：3 ~ 1：2。
5.如权利要求1所述的一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备，其特征在于：所述碎料输送管为圆管，内径为内锥孔小径的4 ~ 6倍，液料混合区下端装有液态水，水量能根据进料量及液浆浓度来确定。
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