一種變螺徑式水力碎漿機轉子的製作方法

2023-05-30 08:03:36

專利名稱：一種變螺徑式水力碎漿機轉子的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及造紙行業中廢紙再利用過程的碎漿所用設備裝置，具體涉及一種
變螺徑式水力碎漿機轉子。
背景技術：
碎漿是廢紙再利用的第一步，水力碎漿機是最常用的碎解設備，而轉子則是碎漿機的關鍵部件，其結構直接影響到碎漿機的能耗和碎漿效果。隨著環境保護對節約能源要求的提高，以及二次纖維利用率的增加和對二次纖維回用品質要求的提高，轉子的設計也變得越來越重要。 水力碎漿機是利用轉子葉片高速旋轉所產生的機械作用，以及轉子旋轉引起的漿料間上下流動而產生的強烈湍流以使廢紙得以碎解，主要有低濃水力碎漿和高濃水力碎漿兩種。碎漿濃度在8 %以下的低濃碎漿主要依靠轉子機械剪切作用力，對纖維切斷損傷作用和對雜質破碎作用劇烈，降低了纖維回用品質，也不利於後續的處理工續；同時電耗、水耗也較高。碎漿濃度在8%以上甚至是12% 18%的高濃度碎漿除節水、節電、提高廢紙的碎解效率以外，強烈的摩擦、揉搓作用和較弱的剪切作用，能有效提高碎解漿的質量，因此中高濃碎漿是廢紙製漿的發展方向。但研究表明漿料在濃度超過10%時流動性變差，漿料不能充分循環甚至產生沿轉芯的"打旋"現象，導致漿料碎解效率低下，這是高濃度水力碎漿機設計的難點。通常的解決辦法是產生一個穩定的高剪切力場，使漿料在高強剪切力場作用下受到強烈擾動而達到湍流狀態。因此如何通過轉子結構設計達到將轉子能量均勻傳遞給漿料，在漿槽內產生高強剪切力場，強制漿料產生湍動和渦流循環，以達到碎解漿料的目的，是實現中高濃度碎漿轉子設計的關鍵。TBC公司設計的低摩擦力的轉子採用三螺旋、錐形結構，使疏解濃度可達18%，但轉子底部直徑較大導致漿槽有效容積較小且電耗較高；相川公司設計的新舊兩種轉子碎漿濃度可達12% _18%，老式轉子結構緊湊但結構複雜、鍛造困難，新式轉子採用單螺旋葉片且呈不對稱分布導致漿料循環不均勻擾動較大。

實用新型內容本實用新型目的在於克服了現有技術缺點，提供了一種變螺徑式水力碎漿機轉子，本實用新型的水力碎漿機轉子採用了上部圓柱下部圓錐的轉芯構造、等螺距變螺徑的三螺旋葉片且均勻分布、底部輔以齒形葉片的設計，本實用新型可以實現節約能源、提高效率並能兼顧纖維品質。 本實用新型目的通過以下結構方案予以實現 —種變螺徑式水力碎漿機轉子，包括轉芯1、螺旋葉片2、齒形葉片3三部分，三個螺旋葉片2螺旋環繞在圓柱形轉芯上l，螺旋葉片2採用等螺距、變螺徑結構；並在轉芯1錐形底盤上設置有三個齒形葉片3 ;所述齒形葉片3為帶有齒紋的環形葉片；螺旋葉片2的螺距為轉芯直徑的3倍，轉子外緣直徑即螺徑沿轉芯由槽體直徑的1/3向下均勻增大到槽體直徑的1/2。轉子採用等螺距、變螺徑結構轉芯有兩部分，上部為圓柱形下部為圓錐形，從而將轉子分為上下兩部分結構。上部為轉子的最主要構件一三螺旋葉片三個葉片螺 旋環繞在圓柱形轉芯上，並且在橫截面上以轉芯為軸相隔120。均勻分布。齒形葉片之間 相隔120°均勻分布，以使轉子受力平衡避免振動；葉片螺距為柱體直徑的3倍，以轉芯軸
1/3向下均勻增大到槽體直徑的1/2，其中D工為啟始端轉子外緣直徑，02為末端轉子外緣直 徑，H為葉片總高度，h為要確定螺徑的轉子外緣上某點在轉芯軸線上的投影距啟始端的高
度，而槽體直徑D3可由所需有效容積Ve算出D, =。轉芯下部為圓錐形結構，使上部螺
旋葉片2遞送下來的漿料以最小的阻力輸送到下部，以保證槽內循環平穩同時減少動力消 耗。帶有齒紋的三個環形葉片在螺旋葉片2下方直接結合在底盤上，葉片之間相隔120°均 勻分布，將經過潤脹的廢紙撕成碎片以加速廢紙破碎，同時環形結構有助於將底部漿料推 向槽壁，形成良好循環。 與現有技術相比較，本實用新型具有以下優點 (1)漿料越到漿槽下部流動性越差，限制了碎漿濃度的進一步提高。本實用新型中 將螺旋葉片螺徑設計為沿轉芯向下均勻增加，使葉輪與漿料的接觸面積逐漸增大，流道容 積增大，作用力增強，進而增大碎漿濃度提高碎漿能力。 (2)螺旋葉片向上螺徑逐漸減少，在不影響向下輸送廢紙的同時減小了尺寸、節省 了材料、降低了成本。 (3)帶有齒紋的三個環形葉片能加速經過潤脹的廢紙的破碎，提高碎解效率，同時 環形結構有助於將底部漿料推向槽壁，形成良好循環。 (4)本實用新型轉子將碎漿濃度提高到12%以上，最高可達15%，實現了濃度在 12%以上的高濃碎漿。 (5)碎漿濃度增大使碎漿能力提高，降低了電耗，同時強烈的摩擦、揉搓作用和較 弱的剪切作用，能有效提高碎解漿的質量；對雜質破碎程度小，有利於後續除渣淨化等過

圖1為本實用新型水力碎漿機轉子的結構示意圖； 其中，轉芯1、螺旋葉片2、齒形葉片3。
具體實施方式以下結合實例對本實用新型碎漿機轉子的具體運行方式和效果作詳細描述。 將自行設計的轉子和漿槽加工成實體，並裝配成水力碎漿機，其主要技術參數如 下 —種變螺徑式水力碎漿機轉子，包括轉芯1、螺旋葉片2、齒形葉片3三部分，三個 螺旋葉片2螺旋環繞在圓柱形轉芯上1，螺旋葉片2採用等螺距、變螺徑結構；並在轉芯1錐 形底盤上設置有三個齒形葉片3 ;所述齒形葉片3為帶有齒紋的環形葉片，弧度為90° ;螺 旋葉片2的螺距為轉芯直徑的3倍，轉子外緣直徑即螺徑沿轉芯由槽體直徑的1/3向下均 勻增大到槽體直徑的1/2。轉子採用等螺距、變螺徑結構轉芯有兩部分，上部為圓柱形下
線為中心的轉子外緣直徑D即螺徑D由方程D
D2h + (H-h) D
-確定，沿轉芯由槽體直徑的部為圓錐形，從而將轉子分為上下兩部分結構。 將本實用新型轉子與市場上的產品進行效果對比 有效容積15L 槽體內徑①340mm轉芯直徑40mm葉片寬度40mm-60mm 葉片高度120mm 電機功率0. 5kw 螺距為轉芯直徑(40mm)的3倍，轉子外緣直徑沿轉芯由槽體直徑(①340mm)的1/3向下均勻增大到槽體直徑的1/2 ;所述的三個螺旋葉片結合在轉芯上，且均勻分布；所述帶有齒紋的環形葉片的弧度為90° ;所述三個齒形葉片在螺旋葉片下方直接結合在轉芯底盤上，葉片之間相隔120°且均勻分布。 利用此碎漿機進行碎漿實驗，驗證新型碎漿轉子碎漿效果，實驗表明新型碎漿轉子在處理廢紙的試驗中取得良好效果。 由表1ZQS9型轉子與本實用新型轉子碎漿時宏觀性能參數比較可知，本實用新型轉子使碎漿時間從25min縮短到20min，增加生產能力20% 。碎漿濃度從12%提高到15%，實現了濃度在12%以上的中高濃碎漿。雖然新型轉子的電機輸出功率較高，但單位質量漿料耗電量卻節省了 20%。同時可以通過實驗觀察到ZQS9型轉子碎解時漿料中心循環較慢，而新型轉子廢紙料較快被循環流吸入，且循環平穩、碎解較快。[0025] 表1
轉子類型有效容積轉子轉速工作濃度碎解時間電機功率
/ml/rpm/%/min/kw
新型轉子1570015200.5
ZQSg型1270012250.4 同時通過實驗發現，在碎漿對纖維表觀形態的影響方面，新型轉子碎漿效果也要優於ZQSg型轉子。 由表2ZQS9型轉子與新型轉子碎漿效果的對比情況可知，自行設計的新型碎漿轉
子對纖維的切斷作用小，纖維長度保持良好；細小纖維含量增加，主要是由於纖維所受作
用力以揉搓和摩擦作用為主，纖維表面分絲、帚化作用明顯，使纖維表面產生了大量的細小
纖維。同時由於纖維表面的分絲、細纖維化，使纖維間結合力增強，成紙的兩個主要強度指
標一抗張指數和撕裂指數值都有不同程度的增加，這些有利的變化都提高了二次纖維的
利用效果。 表2
轉子細小纖維含量纖維長度強度性能指標類型數均含量重均含量數均長度重均長度抗張指數撕裂指數
/%/%/mm/mm/N且g-1/mN.m2.g-1
新型轉子21.306.410.370.4928.1211.13
ZQSg型21.196.360.350.4827.0311.0權利要求一種變螺徑式水力碎漿機轉子，包括轉芯(1)、螺旋葉片(2)、齒形葉片(3)三部分，其特徵在於三個螺旋葉片(2)螺旋環繞在圓柱形轉芯上(1)，螺旋葉片(2)採用等螺距、變螺徑結構；並在轉芯(1)錐形底盤上設置有三個齒形葉片(3)；所述齒形葉片(3)為帶有齒紋的環形葉片；螺旋葉片(2)的螺距為轉芯直徑的3倍，螺徑D由方程確定，螺徑沿轉芯由槽體直徑的1/3向下均勻增大到槽體直徑的1/2；其中D1為啟始端轉子外緣直徑，D2為末端轉子外緣直徑，H為葉片總高度，h為要確定螺徑的轉子外緣上某點在轉芯軸線上的投影距啟始端的高度，而槽體直徑D3由所需有效容積Ve算出 D 3= 8 Ve 3. F2009200535896C00011.tif
2. 根據權利要求1所述的一種變螺徑式水力碎漿機轉子，其特徵在於所述的三個螺 旋葉片(2)在橫截面上以轉芯為軸相隔120°均勻分布。
3. 根據權利要求1所述的一種變螺徑式水力碎漿機轉子，其特徵在於，所述齒形葉片 (3)的弧度為90。，葉片之間相隔120。。
專利摘要本實用新型公開了一種變螺徑式水力碎漿機轉子，包括轉芯、螺旋葉片、齒形葉片三部分；三螺旋葉片採用等螺距變螺徑結構，螺徑沿轉芯向下均勻增大；底部均勻分布三個環形葉片，葉片採用齒形構造。該轉子廣泛運用於廢紙再利用的碎漿過程中，具有節約電能、降低水耗、對纖維損傷作用弱、對雜質破碎作用小等優點。
文檔編號D21B1/34GK201447628SQ200920053589
公開日2010年5月5日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者萬金泉, 張學良, 王豔, 馬邕文 申請人:華南理工大學