用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备及方法

摘要

本发明提供一种用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备及方法，其设备包括盘磨机构和数据采集机构，盘磨机构包括底座及设于底座上的静片组件和动片组件，动片组件一侧的主轴末端通过联轴器与电机连接；数据采集机构包括与电机依次连接的电流检测装置、转速控制装置和拍摄机，拍摄机设于盘磨机构上方，数据采集机构外接实验数据处理系统；其方法是先根据浆料浓度调节动磨片与静磨盘之间的距离，然后在磨浆过程中通过数据采集机构分别采集磨浆情况的图片数据、电机的电流数据和转速数据，并传送给实验数据处理系统进行处理分析。本发明的设备结构简单，使用方便，其操作方法也简单，可很好地运用于实验室中对热分散机分散机理的研究。

说明书

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，特别涉及一种用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备及方法。

背景技术

纸浆的分散作用在造纸过程中是一个重要的作用过程，目前国内外采用的热分散机有辊式热分散机和盘式热分散机，其中辊式热分散机处理的温度较盘式热分散机低，盘式热分散机的操作温度在90℃～130℃之间，而辊式热分散机的操作温度低于100℃。根据国内外的经验和资料，在废纸处理系统中，盘式热分散机对胶粘物的处理效果比辊式热分散有一定的优势，在以废纸为原料生产中、高档纸时，普遍使用的是盘式热分散机。然而，目前常用的盘式热分散机存在很多缺陷，如：采用浆叶螺旋进料的方式导致进料均匀性差，热分散片之间的间隙控制精度低影响热分散效率；加热效率低，加热时间长，使COD的排放量偏大，影响纸浆的强度，不利于降低纸浆返黄等。

为了改善目前热分散机存在的各种缺陷，国内外进行了大量的研究，但多为理论推导，缺乏具体的实验证明。在热分散机理研究方面，至今没有任何关于废纸回收工艺中热分散机理研究的详细报告。只有一种较普遍的看法，那就是需要一个快速切变区，在这个区域中将产生足够大的切变力以克服杂质内在的结合力或杂质与纤维表面的结合力；也有文章认为压力脉冲至少对分散效果有帮助，压力脉冲在杂质上会产生一种足够大的瞬间压力梯度以克服结合力；也有人认为，在讨论剪切力的情况下，把热分散浓度条件下的浆料以牛顿流体的形式进行推导，从而得出齿盘刀距、浆料浓度、速度等之间的关系。但在实际生产中，通常都是根据热分散机的型号、转速、磨片齿形等具体情况进行分析，从而确定热分散的控制参数。这就容易造成盘式的热分散机存在上述缺陷，因此，对热分散机分散机理的研究，需要通过理论和实验的结合，才能更好地应用于生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备，该设备结构简单，并能较好地应用于热分散机分散机理的实验研究。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述设备实现的用于磨片分散作用机理研究的可视化实验方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备，包括盘磨机构和数据采集机构，所述盘磨机构包括底座、静片组件和动片组件，静片组件和动片组件分别设于底座上，并通过主轴同轴设置，动片组件一侧的主轴末端通过联轴器与电机连接；所述数据采集机构包括与电机依次连接的电流检测装置、转速控制装置和拍摄机，拍摄机设于盘磨机构的静片组件前方，数据采集机构外接实验数据处理系统。

所述静片组件包括静磨座和固定于静磨座上的静磨片，静磨座固定于所述底座上。

所述静磨片的材料为有机玻璃等透明材料，经过抛光、喷涂等特殊处理后，静磨片具有透明、表面耐磨的特点。

所述动片组件包括动磨座和固定于动磨座上的动磨片，动磨座通过轴承座固定于所述底座上。

所述动磨片的材料为有机玻璃等透明材料，经过抛光、喷涂等特殊处理后，动磨片具有透明、表面耐磨的特点。

所述底座的底部为燕尾槽结构；所述静片组件的静磨座底部和动片组件的轴承座底部分别为与底座底部相配合的燕尾状结构；确保了静磨片与动磨片之间的间隙可调，同时保证了两者之间的平行度和同心度。

所述电流检测装置为电流表；所述转速控制装置为变频器。

所述盘磨机构上还可设有透明的外罩。

通过上述设备可实现一种用于磨片分散作用机理研究的可视化实验方法，包括以下步骤：

(1)根据浆料的浓度设定动磨片与静磨片之间的距离，然后调节静磨片，使动磨片与静磨片之间的距离达到设定值；

(2)同时启动盘磨机构和数据采集机构，向盘磨机构中输送浆料并开始磨浆；

(3)数据采集机构的拍摄机实时拍摄盘磨机构中的磨浆情况，并将其图片数据送至实验数据处理系统；电流检测装置和转速控制装置分别实时检测磨浆过程中电机的电流和转速，并分别将电流数据和转速数据送至实验数据处理系统。

上述用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备使用时，先根据浆料浓度调节动磨片与静磨盘之间的距离，然后在磨浆过程中通过数据采集机构分别采集磨浆情况的图片数据、电机的电流数据和转速数据，并传送给外接于可视化磨片分散设备的实验数据处理系统，通过实验数据处理系统对各数据的处理分析，从而对热分散机进行实验研究。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过对磨浆过程进行拍摄并实时检测电机工作情况的相关数据，然后送至实验数据处理系统进行处理分析，能较好地应用于热分散机分散机理的实验研究。

2、本发明的动磨片和静磨盘均采用有机玻璃等透明材料进行制作，可以方便数据采集机构中拍摄机对磨浆情况的拍摄，使得得到的图片数据更准确，有利于数据的分析处理，提高其分析结果的准确性。

3、本发明的设备结构简单，使用方便，其操作也简单，可很好地运用于实验室中对热分散机分散机理的研究。

4、本发明对磨片分散机理的研究，改变原有的建立在假设基础上的理论推导研究的现状，实现了磨片分散作用过程的可视化研究，可更直接地验证各种假设和理论推导。

5、本发明有利于对生产中所用磨片是否合理及如何选择合理的磨片提供了直接的验证手段。

附图说明

图1是本发明的设备结构示意图。

图2是本发明中盘磨机构的剖面结构示意图。

图3是本发明中盘磨机构的左视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备，其结构如图1所示，包括盘磨机构和数据采集机构，盘磨机构包括底座1、静片组件2和动片组件3，静片组件2和动片组件3分别设于底座1上，并通过主轴4同轴设置，动片组件3一侧的主轴末端通过联轴器与电机6连接；数据采集机构包括与电机6依次连接的电流检测装置7、转速控制装置8和拍摄机9，拍摄机9设于盘磨机构的上方，数据采集机构外接实验数据处理系统。

如图2和图3所示，静片组件2包括静磨座10和固定于静磨座10上的静磨片11，静磨座10固定于底座1上；其中静磨片10的材料为有机玻璃等透明材料，经过抛光、喷涂等特殊处理后，静磨片10具有透明、表面耐磨的特点。动片组件3包括动磨座12和固定于动磨座12上的动磨片13，动磨座12通过轴承座5固定于底座1上；动磨片13的材料为有机玻璃等透明材料，经过抛光、喷涂等特殊处理后，动磨片13具有透明、表面耐磨的特点。

底座1的底部为燕尾槽结构；静片组件2的静磨座10底部和动片组件3的轴承座5底部分别为与底座1底部相配合的燕尾状结构；确保了静磨片11与动磨片13之间的间隙可调，同时保证了两者之间的平行度和同心度。

电流检测装置7为电流表；转速控制装置8为变频器；盘磨机构上还可设有透明的外罩。

通过上述设备可实现一种用于磨片分散作用机理研究的可视化实验方法，包括以下步骤：

(1)根据浆料的浓度设定动磨片13与静磨片11之间的距离，然后调节静磨片11，使动磨片13与静磨片11之间的距离达到设定值；

(2)同时启动盘磨机构和数据采集机构，向盘磨机构中输送浆料并开始磨浆；

(3)数据采集机构的拍摄机9实时拍摄盘磨机构中的磨浆情况，并将其图片数据送至实验数据处理系统；电流检测装置7和转速控制装置8分别实时检测磨浆过程中电机6的电流和转速，并分别将电流数据和转速数据送至实验数据处理系统。

上述用于磨片分散作用机理研究的可视化实验设备使用时，先根据浆料浓度调节动磨片13与静磨盘11之间的距离，然后在磨浆过程中通过数据采集机构分别采集磨浆情况的图片数据、电机6的电流数据和转速数据，并传送给外接于可视化磨片分散设备的实验数据处理系统，通过实验数据处理系统对各数据的处理分析，从而对热分散机进行实验研究。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。