[发明专利]中浓纸浆湍流发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种纸浆输送设备，尤其涉及一种适用于中浓纸浆泵的浆体输送，提高中浓纸浆输送能力的湍流发生装置。

背景技术

造纸业的纸浆浓度在7％以上时，纸浆流动能力很差，难以输送，纸浆浓度超过10％时，纸浆完全失去流动性。现有低浓纸浆技术均为将中高浓纸浆加水稀释后输送，浪费大量水电资源并造成污染。在造纸工业的高新技术中，中浓纸浆制备技术将占有重要地位。

实现中浓制浆的首要问题是中浓纸浆的输送。在中浓纸浆范围内，纤维之间呈强烈的互锁网络状态，即“塞流”，仅在靠近管壁处有环形水膜，由此造成了纤维和管壁之间较高的摩擦。纸浆具有非牛顿流体特性，湍流发生器可通过高速旋转产生剪切稀化作用，使中浓纸浆迅速湍流化，利于高效输送。现有的湍流发生器在径向和轴向不能保持对中浓纸浆的高度脉动和剪切，虽然能够输送中浓纸浆，但效率较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种中浓纸浆湍流发生装置，本发明结构简单、湍动能效高、能适应不同纸浆纤维浆液材料。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种中浓纸浆湍流发生装置，它包括：圆柱器壁、扭曲导流肋板、绕流柱、支撑架、紊动叶片和中心轴；其中，圆柱筒壁面内侧入口位置上按等分圆周固定3～6个扭曲导流肋板，以破坏塞流环形水膜，扭曲导流肋板入口高度为R/4～R/2，扭曲度数为15～30°，长度为R～2R，扭曲方向为逆时针方向；中心轴通过支撑架固定在圆柱筒轴心上，绕流柱固定在中心轴靠近圆柱筒壁面内侧入口位置的一端，绕流柱为半椭圆或锥形圆台，其长度为R，端部直径为R/2～R。中心轴上还固定了2～4个紊动叶片，按等分圆周布置，紊动叶片高度为R/4～R/2，扭曲度数为15～30°，长度为R～2R，扭曲方向为顺时针方向。其中，R为圆柱筒的半径。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1、纸浆进入本发明湍流发生装置时，由于设置的扭曲导流肋板的高度大于环形水膜的厚度，使“塞流”环形水膜得到破坏，并由于导流肋板的扭曲形状，使纸浆流有初步的旋转流动。

2、通过导流肋板后，位于管道中心位置的绕流柱，其旋转使得塞流的中心纤维网络遭到破坏，由于流体的绕流作用，在绕流柱外缘上下两侧有旋涡周期性地轮流脱落并形成涡街。

3、绕流柱后紊动叶片旋转方向与导流肋板相反，其高速旋转和剪切加上纸浆流本身的“剪切稀化”作用迅速导致纸浆流的湍流态，实现流体化。紊动叶片与叶轮同轴，且旋转方向相同，可使从叶片尾部甩出的湍流态纸浆仍能高速进入纸浆泵叶轮中，从而提高纸浆泵的输送效率。

附图说明

图1是本发明湍流发生装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖示图；

图中，1、圆柱筒，2、扭曲导流肋板，3、绕流柱，4、支撑架，5、紊动叶片，6、中心轴，7、离心纸浆泵叶轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图所示，本发明的中浓纸浆湍流发生装置包括：圆柱器壁1、扭曲导流肋板2、绕流柱3、支撑架4、紊动叶片5、中心轴6。其中，圆柱筒1壁面内侧入口位置上按等分圆周布置3～6个扭曲导流肋板2，以破坏塞流环形水膜，扭曲导流肋板2入口高度H₁为R/4～R/2，其中，R为圆柱筒1的半径，扭曲度数α为15～30°，长度L₁为R～2R，扭曲导流肋板2的扭曲方向为逆时针方向，与离心纸浆泵叶轮7旋转方向相反。中心轴6通过支撑架4固定在圆柱筒1轴心上，其一端与离心纸浆泵的电机轴相连接，另一端固定绕流柱3，该绕流柱3为半椭圆或锥形圆台，其长度L₂为R，端部直径φ为R/2～R，中心轴6上还固定了2～4个紊动叶片5，按等分圆周布置，紊动叶片5高度H₂为R/4～R/2，扭曲度数β为15～30°，其长度L₃为R～2R，扭曲方向为顺时针方向，与离心纸浆泵叶轮7旋转方向相同。

该中浓纸浆湍流发生装置置于离心纸浆泵叶轮7前部，以法兰与离心纸浆泵相连接，其中心轴6与离心纸浆泵的电机轴相连接。中浓纸浆泵工作时，设置在中心轴4前端的绕流柱3和紊动叶片5跟随泵体作同转速转动。

离心纸浆泵叶轮7启动后，中浓纸浆进入本发明的装置，由于扭曲导流肋板2的高度大于纸浆流环形水膜的厚度，使“塞流”环形水膜得到剪切破坏。塞流经过扭曲导流肋板2后，其近壁环流已经处于湍流初始状态。位于管道中心位置的绕流柱3，其跟随泵体的高速旋转使得塞流的中心纤维网络遭到破坏并发生绕流和漩涡，塞流中心亦处于初步紊动状态。绕流柱3后设置的多片紊动叶片5旋转方向与导流肋板2相反，其跟随泵体的高速旋转和剪切形成径向和轴向脉动，迅速导致绕流后的纸浆流中心和近壁处环流的湍流态，实现中浓纸浆流体化。紊动叶片5扭曲方向与中浓纸浆泵叶轮7旋转方向相同，从叶片尾部甩出的湍流态纸浆仍能高速进入纸浆泵叶轮中，可有效提高纸浆泵的输送效率。