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辊式多功能磨浆机结构及其磨浆机理

2022-05-20 来源:蓬莱农业机械网

辊式多功能磨浆机结构及其磨浆机理

提键要:本文简述了辊式多功能磨浆机的结构;探讨了平行、啮合、同向旋转双螺旋辊磨解浆料的机理和工作特征;列举了它在制浆造纸工业中的应用实例。

关键词:双螺旋;磨浆;制浆

刀式盘磨机、锥型精浆机、圆柱磨浆机的工作原理基本相同,处理物料受到带刃口的磨齿作用,统称为刀式磨浆机。

刀式对刀式磨浆机的分析表明,只靠设备结构和工艺变化很难降低磨浆过程的能耗,提高磨浆质量。近年来,人们研制了多辊磨浆机、振动惯性磨浆机、强磁粒子涡流磨浆机、射流挡板式磨浆设备、声压效应式设备、空化作用式磨浆设备和双螺旋辊式磨浆机等无刀式磨浆设备[1],其中双螺旋辊式磨浆机以其高磨浆质量、低能耗的优点,被制浆造纸行业看好,并称之谓第三代磨浆机[2]。国外称这类设备为Bivis或Frotapulper(中文译名费罗塔碎浆机[3],本文译作揉搓机)。

刀式双螺旋辊式磨浆机的特殊结构,使之除了具有良好的磨解功能外,还具有浓缩、高效混合等功能。它在浆料(或原料)磨解过程中可以进行脱水(或脱除废液)、加入蒸汽、加水洗涤、加药(蒸煮剂、漂白药剂)进行化学反应等操作,完成多项工艺过程。现在这种辊式多功能磨浆机不仅用作疏解和磨浆,还广泛用于制浆生产过程。

1 设备结构

刀式双螺旋辊式磨浆机[4]的基本结构如图1所示。 壳体为剖分式,由上机壳(11)和下机壳(10)组成。机壳内两根螺旋辊彼此啮合,平行,同向旋转。螺旋辊为积木式组合,它由芯轴和装在其上的正螺旋套和反螺旋套组成。喂料段正螺旋套的螺距由大变小,这样形成“渐缩区”,对浆料产生压缩作用。下一段的螺旋套是反向的,浆料反向运动。反螺旋套的螺棱上开有几个由轴心向外的径向斜槽。每组正螺旋套和反螺旋套形成一个浆料磨解段。在反螺旋套逆向推送作用下,物料逐渐积累、充满,形成高压区,此处称为“揉碎区”。物料在正推送过程中,正螺旋套对纤维物料产生定向(纤维轴向)挤压和输送作用;反螺旋套在反向推送挤压时,也有这种定向作用。磨解细化了的物料,由反螺旋套螺棱上开的斜槽挤出,进入下一个浆料磨解段。通过斜槽个数和大小的变化,可以控制药液渗透和磨浆效果。上机壳设有多个进液口,下机壳设有多个排液口,可根据工艺需要进入药液或蒸汽,排出废液。

图1双双螺旋辊式磨浆机

1-电动机 2-皮带轮 3-传动分配箱 4-传动轴 5-联轴节 6-轴承座 7-螺旋辊轴 8-进料口9-给水盒 10-下壳体 11-上壳体12-出料口13-机座

刀式双螺旋辊式磨浆机的两根螺旋辊同向旋转。它对进入设备内小杂质块不很敏感。但为避免大的硬杂质块损坏设备,除应强化进入设备前纤维物料的净化、除杂质外,在设备第一磨浆区前设有清除硬杂质块的装置。

2刀工作机理

刀式物料(或浆料)在双螺旋辊式磨浆机中受到处理时,其输送、磨浆机理的理论研究尚处于初始阶段。下面结合双螺旋辊式磨浆机的结构和生产实践,对磨浆机理和设备特征作一探讨。

刀式双螺旋辊式磨浆机的两根螺旋辊间的距离(A)小于两根螺旋辊外半径Ri之和,即A<R1+R2。因为一根螺旋辊的螺棱插到另一根螺旋辊的螺槽中,故称为啮合型。由于螺槽纵向开放,物料可以由一根螺旋辊“流”到另一根螺旋辊。物料在输送段有正位移输送,也有摩擦、粘性拖曳输送。由进料口进入的浆料沿着螺旋辊螺槽向前输送到下方楔形区,然后被另一根螺旋辊托起,并在机筒表面拖曳下沿另一根螺旋辊向前强制输送,在螺棱间隙中产生挤压力和剪切力。在啮合区中,产生剪切力的原因是由于不同位置各点存在速度数值和方向上差别。图2为楔形区剪切速度计算图。在左面螺旋上的点A,回转速度为V1=R1ω;此点在右面螺旋上的回转速度为V2=R2ω,两个速度的矢量差是点A在一个螺旋面相对另一个螺旋面的剪切速度:

V=V1-V2

刀式据此,楔形间隙中任意点A处剪切速度值:刀式V平均=2ωR0

刀式式中:ω—螺旋转动角速度刀式 R0—点A到间隙中心距离式

可以把楔形间隙中的剪切过程看成是一个定盘和平行于它、以角速度2ω绕点O转动的动盘之间产生的。据此,纤维质点在楔形区相对运动轨迹是以点O为中心的圆周运动(图2中c)。因此,间隙中心无剪切速度和剪切力。分析指出,如果双螺旋辊式磨浆机和盘磨机速度、直径相同,则螺旋辊间隙中的平均剪切力比盘磨机小2~3倍。现在已经研制成功的SM76型双螺旋辊式磨浆机和ZDPHφ600mm盘磨机的生产能力相近,但二者的转速和直径相差很大。SM76型双螺旋辊式磨浆机螺旋辊直径φ76

图2双双螺旋辊式磨浆机中螺棱间剪切速度分析

mm,转速300r/min;ZDPHφ600mm盘磨机磨片直径φ600mm,转速为1480r/min。可见,双螺旋辊式磨浆机的剪切力远小于盘磨机。生产实践也证明双螺旋辊式磨浆机磨浆时,对纤维的切断作用很小。刀式

图3双双螺旋辊式磨浆机正输送过程中物料的流动

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