鼓槽體螺旋返流板立式水力碎漿機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)械處理造紙纖維原料的碎漿機(jī)，具體涉及一種鼓槽體螺旋返流板立式水力碎漿機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]水力碎漿機(jī)的基本功能是將紙漿板、廢紙(紙板)等在浸泡水的條件下，通過水力和機(jī)械力等作用碎解成紙漿。碎解的目的是使?jié){板或廢紙(紙板)等離解成漿料纖維懸浮液，即使原先交織成紙頁的纖維層最大限度地離解成單根纖維或纖維束類而又最大限度地保持纖維的原有形態(tài)和強度。碎解操作能使重、大的雜質(zhì)與纖維分離。在處理需要脫墨的廢紙時，通過加入一定量的脫墨化學(xué)品并通汽加熱，使纖維與油墨分離。
[0003]現(xiàn)有O形水力碎漿機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由O形槽體、轉(zhuǎn)子、篩板、傳動部件、支撐架等組成。在槽體的頂端設(shè)有落料口和噴水管，粗渣出口位于槽體底部、篩板之上，良漿出口位于篩板下方。其中槽體的作用非常重要，一方面提供碎漿容器(體積大小影響產(chǎn)能)和工作場所，另一方面與轉(zhuǎn)子配合形成廢紙(或漿板)、漿水系統(tǒng)的流動狀態(tài)；轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生動能，促使廢紙(或漿板)碎解和推動系統(tǒng)的循環(huán)流動，如圖2所示。
[0004]為了改善物料水系統(tǒng)的移動路徑和碎漿流動狀態(tài)，可以在O形槽體內(nèi)壁設(shè)置垂直向Λ形擋板，如圖3和圖4所示；也可以改進(jìn)槽體的形狀，如圖5的D形、圖6的σ形以及圖7的G形槽體；另外，還可以在槽體內(nèi)壁上設(shè)有助升推式導(dǎo)流板，如圖8和圖9所示。傳統(tǒng)式水力碎漿機(jī)的轉(zhuǎn)子位于槽體底部的中心；也有轉(zhuǎn)子不在中心，位于筒形槽的偏心位置，如圖10所示。
[0005]工作原理:
1.物料流動與流向。由于槽體底部轉(zhuǎn)子(或稱刀盤)高速旋轉(zhuǎn)的作用，被轉(zhuǎn)子接觸的物料由底部中心區(qū)甩向周邊區(qū)，然后沿槽壁自下向上流動，再從上部的周邊區(qū)流向中心區(qū)，自中心區(qū)下沉至刀盤，形成一個立面方向的循環(huán)流；同時，因轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，槽體內(nèi)上中下各水平面的物料形成水平向旋轉(zhuǎn)流?？傮w上，物料在槽體內(nèi)的流動與流向是上述立面環(huán)流和水平旋流的合成，即如圖2中的旋渦流。
[0006]2.碎漿。漿板或廢紙在漿槽稀釋水中得到充分潤漲而結(jié)合強度迅速下降，轉(zhuǎn)子(又稱飛刀)輸出的能量大部分傳送給水，通過水力產(chǎn)生非常強烈的攪動、剪切，轉(zhuǎn)子直接作用于漿板或廢紙上對其沖擊、撕裂或摩擦，以及紙料片(塊)之間相互摩擦、搓揉，從而快速地完成碎漿功能。在連續(xù)操作的碎漿機(jī)中，廢紙原料或漿板和稀釋水連續(xù)不斷地加入，已碎解成的纖維漿料則穿過篩板連續(xù)地排出槽外；間歇操作的碎漿機(jī)操作程序為:注水、投料、碎漿、放漿、排出粗渣。
[0007]傳統(tǒng)式立式碎漿機(jī)主要技術(shù)問題和缺點:
1.在槽體的形狀方面，碎漿機(jī)槽體標(biāo)準(zhǔn)型為圓形，也稱O形。處理較大的OCC紙捆和混合廢紙時，物料都有一個上浮的趨勢；在圓形槽體中，當(dāng)物料較大、沿著槽內(nèi)作穩(wěn)定水平旋轉(zhuǎn)流動時，料塊間不易松散而需要較長的時間才能浸入液面向下至刀盤處散漿。為了促進(jìn)料塊間松散和改善其在槽中的移動路徑，采用D形、σ形或G形槽體。D形槽體雖區(qū)別于O形槽體，因D形作用使物料水平向旋流為非穩(wěn)定的D形湍流，一定程度上產(chǎn)生松散物料塊作用，使得轉(zhuǎn)子和紙料的接觸更迅速、頻率更高，可縮短紙料加入后碎漿處理的時間；但D形槽體與O形槽相比存在著容積利用率小、有死角的缺點，更為不足的是轉(zhuǎn)子傳遞給漿料的動能因D形流(不對稱流)有一部分在物料撞擊槽壁時造成能量浪費，同時從機(jī)械角度來看D形流使槽體產(chǎn)生的振動較大以及轉(zhuǎn)子受力的不對稱性會影響機(jī)械部件的壽命。σ形和G形槽體與D形具有類似的優(yōu)點和缺點。
[0008]2.在擋漿板的設(shè)置方面，已有設(shè)計在槽體內(nèi)壁設(shè)置垂直向Λ形擋板，可以對漿料的圓周向流動進(jìn)行阻撓，只是依靠Λ形擋板發(fā)揮部分松散料塊和將局部物料導(dǎo)向水平向中心區(qū)作用，不能導(dǎo)向中心底部方向作用，從而使物料容易浮在漿池表面而減少與轉(zhuǎn)子的接觸，最終導(dǎo)致碎漿效率低下。
[0009]3.擋板除了垂直于槽底設(shè)置外，國外已有專利在槽壁內(nèi)設(shè)置流線形導(dǎo)流板，如圖8和圖9所示，流線形的導(dǎo)流板葉片安置于槽體內(nèi)壁工作液面以下。導(dǎo)流板呈45°順著紙料的漩渦方向排布，幫助紙料抬升從而加速紙料的周期循環(huán)運動。導(dǎo)流板分布于不同的高度以滿足不同工作液面的需求。其不足在于:這種順著紙料漩渦運動方向排布的導(dǎo)流板對于紙料只起到了導(dǎo)流、升流作用，而不能直接產(chǎn)生使紙料向中心槽底聚攏的動力，碎漿效率低下。
[0010]4.在槽體的總體結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)的水力碎漿機(jī)槽壁與槽底垂直，這樣的結(jié)構(gòu)使得水力碎漿機(jī)的容積得到充分利用；但另一方面，位于槽體上部物料遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的剪切和湍動，只是做單一的水平旋渦運動，纖維之間摩擦作用降低，從而影響碎解效率。同時，上部的物料由于動能損失形成的旋流運動相對動力不足，向心力大大降低。
[0011]5.圖10所示的福伊特公司最新設(shè)計的Intensa pulper中轉(zhuǎn)子位于筒形槽的偏心位置，使槽內(nèi)物料流更加湍流化，實現(xiàn)了更有效的纖維分離作用。缺陷是這種不對稱結(jié)構(gòu)使得槽體受力不均，從而產(chǎn)生振動和噪音；另外，轉(zhuǎn)子(含軸承)受力不對稱，造成了設(shè)備部件容易損傷，維護(hù)成本提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種運行平穩(wěn)、效率高、能耗低的鼓槽體螺旋返流板立式水力碎漿機(jī)。
[0013]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鼓槽體螺旋返流板立式水力碎漿機(jī)，包括槽體和安裝于槽體底部的轉(zhuǎn)子，所述槽體呈鼓形，包括上橢球體部和下倒錐體部，所述槽體的內(nèi)壁具有呈上升螺旋線排列的返流板，所述返流板的旋向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反。
[0014]作為優(yōu)選，所述上橢球體部從上到下直徑逐漸變大，其下部端面為直徑最大處；所述下倒錐體部從上到下直徑逐漸變小，其上部端面與橢球體的下部端面相互連接。
[0015]作為優(yōu)選，所述槽體高度為其最大端面直徑的1.0?1.2倍。
[0016]作為優(yōu)選，所述上橢球體部的中心處豎剖面為橢圓弧線，所述橢圓的短軸等于上橢球體最大端面處的直徑，長軸位于槽體軸線上，長軸與短軸之比為2:1 ;所述下倒錐體高度占槽體高度的20%?30%，所述倒錐體的母線與槽底平面的夾角為40°?60°。
[0017]作為優(yōu)選，所述槽體的頂部還具有豎直的上沿直體部，所述上沿直體部的高度占槽體高度的16%~20%。
[0018]作為優(yōu)選，所述螺旋線的螺距為40?50cm。
[0019]作為優(yōu)選，所述返流板呈非連續(xù)的間斷排布，間斷返流板的相鄰間隔為18?20cm,即相鄰返流板的端部之間在螺旋線上的距離為18?20cm。
[0020]作為優(yōu)選，所述螺旋線排列的多層返流板中，每層返流板的數(shù)量為4?6段，相鄰的層間返流板間隔交錯。
[0021]作為優(yōu)選，所述返流板與槽體底平面的夾角為40~50°，最好為45°。
[0022]作為優(yōu)選，所述返流板的橫截面為梯形，所述梯形的底邊、頂邊兩斜邊分別對應(yīng)返流板的底面、頂面、斜面和返料面，所述底面與斜面的夾角為40°，底面與返料面的夾角為75°，所述頂面上具有鋸齒形結(jié)構(gòu)。
[0023]工作原理:紙料由碎漿機(jī)頂部和稀釋水一同進(jìn)入水力碎漿機(jī)后隨漿流潛入槽體底部，與槽底旋轉(zhuǎn)的飛刀盤接觸?？焖傩D(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子對物料塊團(tuán)施以攪動、撕拉和剪切，被分散的紙料由于離心作用沿槽底徑向被快速推送至槽壁。槽壁下部的倒錐形結(jié)構(gòu)使紙料的流動得以轉(zhuǎn)向向上，傾斜的角度也減少了紙料與槽壁撞擊時損失的能量。隨后漿料沿槽壁向上爬升，通過不斷撞擊沿槽內(nèi)壁反流向、45°螺旋線、間斷排布的返流板而產(chǎn)生的湍動，有利于紙料塊團(tuán)的松散以及紙料纖維之間產(chǎn)生摩擦和搓揉；同時返流板頂部的凹槽也對漿料進(jìn)一步產(chǎn)生剪切和攪動作用，使得漿團(tuán)進(jìn)一步分散；由于返流板的結(jié)構(gòu)和反旋流向排列將漿料更好地反力推動導(dǎo)向槽內(nèi)中心和底部的轉(zhuǎn)子部位，增加了轉(zhuǎn)子與紙料接觸碎漿機(jī)會。在漿料沿槽壁向上的爬升過程中，由于槽體內(nèi)壁上部為橢球體形，無論是沿壁上升的、還是來自于各水平層中心的紙料流，均有被這種橢球體形壁的反力作用而導(dǎo)向槽內(nèi)中心和底部的轉(zhuǎn)子部位的推動，增加了轉(zhuǎn)子與紙料接觸碎漿機(jī)會。
[0024]在上述過程中，紙料塊(團(tuán))往返于轉(zhuǎn)子、槽體軸線與槽壁之間，一邊不斷發(fā)生湍動和剪切，一邊沿槽壁向上爬升。漿料爬升到槽體上部橢球體部分與槽壁撞擊，又被朝向槽體中心和槽底推送。紙料在槽體內(nèi)形成對稱的渦旋運動，不斷往復(fù)，直至被分散成單根纖維或者合適尺寸纖維束狀漿料，后經(jīng)過底部篩板進(jìn)入良漿出口。
[0025]有益效果:本發(fā)明由于采用了鼓形結(jié)構(gòu)和槽壁上焊有反流向、45°螺旋線、間斷排布、帶凹槽的梯形截面返流板，導(dǎo)致以下幾個關(guān)鍵性優(yōu)點:
1、碎漿機(jī)底部到槽壁的過渡段采用一個倒錐體底部進(jìn)行了流動優(yōu)化。與傳統(tǒng)的垂直壁面相比，這種倒錐體底部結(jié)構(gòu)使得碎漿機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的紙料流動易于轉(zhuǎn)向，同時降低了漿料沿槽底徑向撞擊壁面的能量損失；
2、碎漿槽體上部采用橢球弧形收口，彌補了傳統(tǒng)碎漿機(jī)碎漿效果沿漿槽高度分布不均勻的缺陷，改變漿料移動路徑，將漿料同時向槽體中心和槽底轉(zhuǎn)子區(qū)域推送，減少碎紙片或紙料塊上浮在表面的量，也在紙料內(nèi)部產(chǎn)生攪動促進(jìn)纖維分散。另外，傳統(tǒng)碎漿機(jī)中上升到槽內(nèi)上部的紙料由于動能損失形成的旋流運動相對動力不足而向心力大大降低；此時，橢球弧形收口結(jié)構(gòu)使?jié){流圓周運動半徑減小，增加漿流向心反作用力，同時也節(jié)約了空間和能耗，提高碎漿效率；
3、槽體內(nèi)壁的返流板方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反且與槽底平面形成45°角，在圓周方向和豎直方向都給予紙料流動以反向阻擾力，增加紙料流的湍動；同時推送紙料向槽體中心和槽底轉(zhuǎn)子區(qū)域推送，加強碎漿機(jī)會和效果。返流板分層交錯間斷排布，導(dǎo)致鄰近漿團(tuán)分層瑞動，不至于再次聚集在一起；
4、槽體內(nèi)壁上的返流板為梯形截面鋼結(jié)構(gòu)，其A面為斜面設(shè)計，有利于紙料下滑、不易堆積在返流板上；B面為返料面，由于紙料的沖刷，返流面會逐漸磨損，故返流面的設(shè)計與槽體底面呈一角度，反而能夠更好地將漿料向轉(zhuǎn)子中心聚攏，有效地延長使用期限。返流板頂面等間距加工若干凹槽，進(jìn)一步對漿料產(chǎn)生剪切和攪動作用；
5、本發(fā)明的槽體呈對稱結(jié)構(gòu)，既克服了傳統(tǒng)O形槽體的“當(dāng)物料較大、沿著槽內(nèi)作穩(wěn)定水平旋轉(zhuǎn)流動時，料塊間不易松散而需要較長的時間才能浸入液面向下至刀盤處散漿，導(dǎo)致碎漿效率低”的不足；又克服了其它類槽體的“不對稱流”使部分物料在撞擊槽壁時造成能量浪費，同時從機(jī)械角度使槽體產(chǎn)生