一种基于物态变化碎浆的无注水式制浆设备的制作方法

本发明涉及一种基于物态变化碎浆的无注水式制浆设备，尤其涉及一种通过破碎装置中冰块和大碎料的固-固碰撞实现大碎料的破碎和水的生成，通过搅拌装置中水和小碎料的液-固搅拌加速小碎料的分解并生成均匀料浆，通过驱动旋转装置旋转料筒提供破碎、搅拌动力，通过支撑装置分散料筒作用力并降低其滚动阻力，属于碎浆设备的技术研发领域。

背景技术：

水力碎浆机作为制浆造纸工业中最常用的碎浆设备之一，主要碎解浆板、废旧书本、废旧纸箱等。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：一是碎浆方式单一，主要是转子带动料浆旋转碎料，碎料分解破碎率的大小受转子搅拌因素影响较大，尤其针对硬质废旧纸板的分解，完全靠水的搅拌分解，不仅效率低，而且还造成碎料分解破碎率小；二是碎浆前，需做好注入准备，无形中增加制浆时间，此外，在整个制浆过程中，完全依靠转子的搅拌分解作用，从而使得整个制浆效率特别低；三是料浆品质低，制浆过程中，生成的碎料颗粒大小不均匀，造成料浆不均匀。

因此，针对现有碎浆机在使用中普遍存在的破碎率小、效率低和料浆品质低等问题，应从碎浆机工作方式及结构上进行综合考虑，设计出破碎率大、效率高且料浆品质高的一种制浆设备。

技术实现要素：

本发明针对现有碎浆机在使用中普遍存在的破碎率小、效率低和料浆品质低等问题，提供了一种可有效解决上述问题的一种基于物态变化碎浆的无注水式制浆设备。

本发明的一种基于物态变化碎浆的无注水式制浆设备采用以下技术方案：

一种基于物态变化碎浆的无注水式制浆设备，主要包括支撑装置、驱动旋转装置、辅助旋转装置、破碎装置和搅拌装置，驱动旋转装置和辅助旋转装置由下往上依次安装在支撑装置上，破碎装置在搅拌装置上方，破碎装置安装在辅助旋转装置上方，搅拌装置安装在驱动旋转装置上方；所述支撑装置主要由支柱和支架组成，支架安装在支柱上端外侧处，支架呈倒“u”形结构，支架下端设有中支撑，支架上端设有上支撑，支柱下端内侧处设有横梁，横梁下端设有下支撑，支柱上端设有内凹凸台结构，支柱内凹面内设有轨道a，横梁上端设有内凹槽，横梁内凹槽内设有轨道b；所述驱动旋转装置主要由电机、旋转架和滚轮b组成，旋转架与电机输出端连接，旋转架两端设有内凹槽，旋转架内凹槽内安装有滚轮架凸块b，滚轮架凸块b依次通过滚轮架b、滚轮轴b和滚轮b将作用力施加到轨道b上，每个旋转架上端对称设有2个顶柱；所述辅助旋转装置主要由卡板和滚轮a组成，卡板上端设有卡板固定块和卡板凸块，卡板固定块通过螺钉安装在料筒上，卡板凸块安装在料筒凹槽内，卡板下端安装有滚轮架凸块a，滚轮架凸块a依次通过滚轮架a、滚轮轴a和滚轮a将作用力施加到轨道a上，卡板与支柱留有间隙；所述破碎装置主要由料筒、抛板和弹性套筒组成，料筒分上、下两部分，上半部为圆筒结构，下半部为锥筒结构，料筒上、下部间设有6个周向均布的卡座，卡座上安装有过滤板，过滤板为圆形结构，过滤板上设有过滤孔，抛板分上、下两层安装在料筒上半部，每层抛板数量为8个且周向均布，抛板横截面呈上部矩形、下部倒梯形结构，抛板下端设有锥齿，弹性套筒安装在定轴上，定轴通过垫片、螺栓固定在支架上；所述搅拌装置主要由料筒、挡板、上定子和下定子组成，料筒底端通过顶柱与旋转架连接，挡板安装在料筒下半部，挡板横截面呈平行四边形结构，挡板数量为6个且周向均布，上定子安装在定轴上，上定子横截面呈梯形结构，上定子数量为4个且周向均布，下定子安装在上定子下端，下定子横截面呈直角三角形结构，下定子数量为4个且周向均布。

所述支架采用h形钢，支架数量为2个且呈周向均布；所述支柱为盲孔结构，支柱数量为4个且呈周向均布，支柱内凹凸台的内凹面呈外低、内高且倾斜10度；所述下支撑、中支撑和上支撑的数量分别为4个且呈周向均布，下支撑倾斜30度安装且两端分别连接横梁和支柱，中支撑倾斜45度安装且两端分别连接支架下端和支柱，上支撑倾斜45度安装且两端分别连接支架侧段和支架顶段；所述横梁内凹槽呈外低、内高且倾斜10度；所述轨道a和轨道b共同为圆环结构，轨道a和轨道b的横截面共同为外低、内高且倾斜10度的“u”形结构。

所述旋转架采用方形钢，旋转架数量为2个且呈周向均布；所述滚轮架凸块a、滚轮架凸块b共同为方形结构；所述卡板数量为8个且呈周向均布，卡板下端设有3个凹槽，两侧凹槽用于配合支柱，中间凹槽用于安装滚轮架a。

所述抛板倾斜安装在料筒上，抛板与料筒间的夹角为80度；所述锥齿呈5列11行的阵列分布，锥齿顶角为30度；所述弹性套筒采用橡胶材料，弹性套筒呈两端粗、中间细结构。

所述过滤孔为上小、下大的锥台孔结构，过滤孔下底面直径为上底面直径的3倍。

本发明将制浆过程通过破碎装置和搅拌装置两个环节来实现，通过这种设计实现无注水式制浆，即通过破碎装置实现大碎料的破碎，并生成搅拌装置所需的水，具体为当设备工作时，注入破碎装置中的大碎料和冰块在料筒的旋转作用下，被抛向料筒中部并相互碰撞破碎，大碎料破碎为较小的碎料，如果破碎后的碎料直径小于过滤孔，则小碎料直接进入搅拌装置，冰块在碰撞中破碎为较小冰块或经过物态变化，冰块转化为水进入搅拌装置，间接实现搅拌装置的注水环节；通过搅拌装置实现小碎料的再次破碎，形成均匀料浆，具体为当设备工作时，旋转的料筒带动挡板运动，挡板将带动水和小碎料的混合物产生旋转运动，而固定的上定子和下定子将阻碍混合物运动，进而产生搅拌效果，使小碎料快速破碎分解，而挡板、上定子和下定子的搅拌作用，防止料浆沉淀，从而形成均匀料浆。

本发明通过驱动旋转装置来实现料筒的旋转，即由电机驱动旋转架，旋转架经顶柱带动料筒旋转，在料筒旋转中本设计采用滚轮b的滚动摩擦来降低料筒旋转摩擦力。

本发明采用支撑装置来辅助料筒的旋转，分散料筒对滚轮b的作用力，减小滚轮b的摩擦阻力。

本发明将支架设计为h形钢，支柱设计为盲孔结构，通过这种设计实现该装置的轻量化设计以及降低制造成本。

本发明将支柱上端设计为内凹凸台结构，通过这种设计实现卡板和滚轮a的径向定位，即支柱内凹凸台阻碍卡板径向移动，并且卡板内凹槽内的滚轮架a连同滚轮a也间接实现径向定位。

本发明将轨道a和轨道b设计为横截面共同为外低、内高且倾斜10度的“u”形结构，通过这种设计防止滚轮a或滚轮b的径向飞离，以轨道a和滚轮a为例，即该设备工作时，滚轮a对轨道a施加向内倾斜10度的作用下，而该作用力分解为垂直向下和水平向内的分力，水平分力对卡板和支柱施加径向预紧力，该径向预紧力用于抵消卡板的径向旋转分离力，从而保证该装置正常工作。

本发明在卡板与支柱间留有间隙，通过这种设计消除卡板和支柱间的运动摩擦，降低料筒的旋转阻力。

本发明将过滤孔设计为上小、下大的锥台孔结构，通过这种设计实现碎料的过滤，即设备工作时，只有小于过滤孔上底面直径的碎料进入搅拌装置中，而将过滤孔下底面直径设计为上底面的3倍，通过这种设计使碎料快速通过过滤孔，防止碎料在过滤孔中堵塞。

本发明将抛板设计为与料筒呈80度夹角结构，通过这种设计实现大碎料或冰块高速倾斜抛出，既防止大碎料或冰块滑出抛板，又实现大碎料或冰块的高速抛出。

本发明在抛板下方设有锥齿，通过这种设计加速大碎料破碎，即经料筒和抛板抛出的大碎料或冰块碰撞到锥齿上，锥齿会对其产生撕扯作用，从而加速大碎料的破碎。

本发明在定轴上安装有弹性套筒，通过这种设计既防止大碎料直接撞击定轴以造成定轴偏移或损坏，又实现大碎料或冰块的反弹撞击，即工作时，如果大碎料直接撞击定轴造成其偏移，会间接偏移搅拌装置中的上定子和下定子，影响搅拌装置的工作效率；而反弹大碎料或冰块，使其实现二次撞击破碎。

本发明的有益效果是：通过破碎装置中冰块和大碎料的固-固碰撞实现大碎料的破碎和水的生成，通过搅拌装置中水和小碎料的液-固搅拌加速小碎料的分解并生成均匀料浆，通过驱动旋转装置旋转料筒提供破碎、搅拌动力，通过支撑装置分散料筒作用力并降低其滚动阻力。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的破碎装置的结构示意图。

图3是本发明的抛板和料筒连接处的局部放大示意图。

图4是本发明的抛板的横截面结构示意图。

图5是本发明的抛板的俯视示意图。

图6是本发明的抛板的布置示意图。

图7是本发明的定轴及其上连接件的结构示意图。

图8是本发明的搅拌装置的结构示意图。

图9是本发明的挡板、上定子和下定子的布置示意图。

图10是本发明的支架的布置示意图。

图11是本发明的横梁和旋转架连接处的局部放大示意图。

图12是本发明的支柱和卡板连接处的局部放大示意图。

图13是本发明的轨道a的结构示意图。

图14是本发明的板卡的横截面结构示意图。

图15是本发明的板卡的俯视示意图。

图16是本发明的板卡的布置示意图。

其中：1、下支撑，2、横梁，3、电机，4、旋转架，5、支柱，6、挡板，7、中支撑，8、搅拌装置，9、破碎装置，10、抛板，11、冰块，12、支架，13、大碎料，14、上支撑，15、料筒，16、过滤板，17、卡板，18、上定子，19、下定子，20、出浆口，21、顶柱，22、定轴，23、弹性套筒，24、卡座，25、过滤孔，26、水，27、小碎料，28、滚轮轴a，29、滚轮a，30、轨道a，31、滚轮架a，32、卡板固定块，33、螺钉，34、滚轮架凸块a，35、卡板凸块，36、轨道b，37、滚轮b，38、滚轮轴b，39、滚轮架b，40、滚轮架凸块b，41、锥齿，42、垫片，43、螺栓。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，本发明的一种基于物态变化碎浆的无注水式制浆设备，主要包括支撑装置、驱动旋转装置、辅助旋转装置、破碎装置9和搅拌装置8，驱动旋转装置和辅助旋转装置由下往上依次安装在支撑装置上，破碎装置9在搅拌装置8上方，破碎装置9安装在辅助旋转装置上方，搅拌装置8安装在驱动旋转装置上方。

本发明将制浆过程通过破碎装置9和搅拌装置8两个环节来实现，通过这种设计实现无注水式制浆，即通过破碎装置9实现大碎料13的破碎，并生成搅拌装置8所需的水26，具体为当设备工作时，注入破碎装置9中的大碎料13和冰块11在料筒15的旋转作用下，被抛向料筒15中部并相互碰撞破碎，大碎料13破碎为较小的碎料，如果破碎后的碎料直径小于过滤孔25，则小碎料27直接进入搅拌装置8，冰块11在碰撞中破碎为较小冰块11或经过物态变化，冰块11转化为水26进入搅拌装置8，间接实现搅拌装置8的注水环节；通过搅拌装置8实现小碎料27的再次破碎，形成均匀料浆，具体为当设备工作时，旋转的料筒15带动挡板6运动，挡板6将带动水26和小碎料27的混合物产生旋转运动，而固定的上定子18和下定子19将阻碍混合物运动，进而产生搅拌效果，使小碎料27快速破碎分解，而挡板6、上定子18和下定子19的搅拌作用，防止料浆沉淀，从而形成均匀料浆。

本发明通过驱动旋转装置来实现料筒15的旋转，即由电机3驱动旋转架4，旋转架4经顶柱21带动料筒15旋转，在料筒15旋转中本设计采用滚轮b37的滚动摩擦来降低料筒15旋转摩擦力。

本发明采用支撑装置来辅助料筒15的旋转，分散料筒15对滚轮b37的作用力，减小滚轮b37的摩擦阻力。

结合图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，破碎装置9主要由料筒15、抛板10和弹性套筒23组成，料筒15分上、下两部分，上半部为圆筒结构，下半部为锥筒结构，料筒15上、下部间设有6个周向均布的卡座24，卡座24上安装有过滤板16，过滤板16为圆形结构，过滤板16上设有过滤孔25，抛板10分上、下两层安装在料筒15上半部，每层抛板10数量为8个且周向均布，抛板10横截面呈上部矩形、下部倒梯形结构，抛板10下端设有锥齿41，弹性套筒23安装在定轴22上，定轴22通过垫片42、螺栓43固定在支架12上。

抛板10倾斜安装在料筒15上，抛板10与料筒15间的夹角为80度。本发明将抛板10设计为与料筒15呈80度夹角结构，通过这种设计实现大碎料13或冰块11高速倾斜抛出，既防止大碎料13或冰块11滑出抛板10，又实现大碎料13或冰块11的高速抛出。

锥齿41呈5列11行的阵列分布，锥齿41顶角为30度。本发明在抛板10下方设有锥齿41，通过这种设计加速大碎料13破碎，即经料筒15和抛板10抛出的大碎料13或冰块11碰撞到锥齿41上，锥齿41会对其产生撕扯作用，从而加速大碎料13的破碎。

弹性套筒23采用橡胶材料，弹性套筒23呈两端粗、中间细结构。本发明在定轴22上安装有弹性套筒23，通过这种设计既防止大碎料13直接撞击定轴22以造成定轴22偏移或损坏，又实现大碎料13或冰块11的反弹撞击，即工作时，如果大碎料13直接撞击定轴22造成其偏移，会间接偏移搅拌装置8中的上定子18和下定子19，影响搅拌装置8的工作效率；而反弹大碎料13或冰块11，使其实现二次撞击破碎。

过滤孔25为上小、下大的锥台孔结构，过滤孔25下底面直径为上底面直径的3倍。本发明将过滤孔25设计为上小、下大的锥台孔结构，通过这种设计实现碎料的过滤，即设备工作时，只有小于过滤孔25上底面直径的碎料进入搅拌装置8中，而将过滤孔25下底面直径设计为上底面的3倍，通过这种设计使碎料快速通过过滤孔25，防止碎料在过滤孔25中堵塞。

结合图8和图9所示，搅拌装置8主要由料筒15、挡板6、上定子18和下定子19组成，料筒15底端通过顶柱21与旋转架4连接，挡板6安装在料筒15下半部，挡板6横截面呈平行四边形结构，挡板6数量为6个且周向均布，上定子18安装在定轴22上，上定子18横截面呈梯形结构，上定子18数量为4个且周向均布，下定子19安装在上定子18下端，下定子19横截面呈直角三角形结构，下定子19数量为4个且周向均布。

结合图10所示，支撑装置主要由支柱5和支架12组成，支架12安装在支柱5上端外侧处，支架12呈倒“u”形结构，支架12下端设有中支撑7，支架12上端设有上支撑14，支柱5下端内侧处设有横梁2，横梁2下端设有下支撑1，支柱5上端设有内凹凸台结构，支柱内凹面内设有轨道a30，横梁2上端设有内凹槽，横梁2内凹槽内设有轨道b36。

支架12采用h形钢，支架12数量为2个且呈周向均布；支柱5为盲孔结构，支柱5数量为4个且呈周向均布，支柱5内凹凸台的内凹面呈外低、内高且倾斜10度；下支撑1、中支撑7和上支撑14的数量分别为4个且呈周向均布，下支撑1倾斜30度安装且两端分别连接横梁2和支柱5，中支撑7倾斜45度安装且两端分别连接支架12下端和支柱5，上支撑14倾斜45度安装且两端分别连接支架12侧段和支架12顶段；横梁2内凹槽呈外低、内高且倾斜10度；轨道a30和轨道b36共同为圆环结构，轨道a30和轨道b36的横截面共同为外低、内高且倾斜10度的“u”形结构。

本发明将支架12设计为h形钢，支柱5设计为盲孔结构，通过这种设计实现该装置的轻量化设计以及降低制造成本。

本发明将支柱5上端设计为内凹凸台结构，通过这种设计实现卡板17和滚轮a29的径向定位，即支柱5内凹凸台阻碍卡板17径向移动，并且卡板17内凹槽内的滚轮架a31连同滚轮a29也间接实现径向定位。

本发明将轨道a30和轨道b36设计为横截面共同为外低、内高且倾斜10度的“u”形结构，通过这种设计防止滚轮a29或滚轮b37的径向飞离，以轨道a30和滚轮a29为例，即该设备工作时，滚轮a29对轨道a30施加向内倾斜10度的作用下，而该作用力分解为垂直向下和水平向内的分力，水平分力对卡板17和支柱5施加径向预紧力，该径向预紧力用于抵消卡板17的径向旋转分离力，从而保证该装置正常工作。

结合图11、图12、图13、图14、图15和图16所示，驱动旋转装置主要由电机3、旋转架4和滚轮b37组成，旋转架4与电机3输出端连接，旋转架4两端设有内凹槽，旋转架4内凹槽内安装有滚轮架凸块b40，滚轮架凸块b40依次通过滚轮架b39、滚轮轴b38和滚轮b37将作用力施加到轨道b36上，每个旋转架4上端对称设有2个顶柱21。

辅助旋转装置主要由卡板17和滚轮a29组成，卡板17上端设有卡板固定块32和卡板凸块35，卡板固定块32通过螺钉33安装在料筒15上，卡板凸块35安装在料筒15凹槽内，卡板17下端安装有滚轮架凸块a34，滚轮架凸块a34依次通过滚轮架a31、滚轮轴a28和滚轮a29将作用力施加到轨道a30上，卡板17与支柱5留有间隙。

旋转架4采用方形钢，旋转架4数量为2个且呈周向均布；滚轮架凸块a34、滚轮架凸块b40共同为方形结构；卡板17数量为8个且呈周向均布，卡板17下端设有3个凹槽，两侧凹槽用于配合支柱5，中间凹槽用于安装滚轮架a31。

本发明在卡板17与支柱5间留有间隙，通过这种设计消除卡板17和支柱5间的运动摩擦，降低料筒15的旋转阻力。