[发明专利]一种涡旋动能气流碎料且料液分离的制浆设备

说明书

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的最优范围为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，最优锥度范围为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，水量可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。