水力碎浆机叶轮刀刃的技术创新

余章书 福建 厦门（361009）

水力碎浆机是制浆碎解废纸或碎商品纸浆的最重要设备。老式标准型伏克斯叶轮（VokesRotor），实际上仍有使用上的缺陷，但近二十年却没什么突破性的创新改进，早已适应不了处理废纸的需要。水力碎浆机工作效能的影响因素是：叶轮结构、叶轮线速度、碎浆浓度、碎浆温度、碎浆时间、废纸种类。

水力碎浆机的关键部件之一是叶轮，它的结构形式和技术参数直接影响着水力碎浆机的碎解能力和能量消耗。例如叶轮的直径大小，刀片的数目、长度、宽度、形状、和排列位置等都是其重要因素。

1 碎浆机碎浆运行原理

一般来说，叶轮直径小，转速低，可以降低动力消耗，但不能保证全部浆料在槽内充分循环，对浓度较高的浆尤其如此；采用高转速大叶轮可以得到良好的循环状况，却大大地增加动力消耗。因此，为保证浆料循环良好，动力消耗低，且碎浆效率高，叶轮直径以选用1.2.1 /3的槽体直径为宜。对于单叶轮水力碎浆，由于叶轮要同时担负循环和碎浆任务，叶轮上的刀片数目要多，且分布在两个区域内，中心区域有数量少而较高的刀片，用来推进浆料，起到循环作用，外围则放置数量多而高度低的刀片，主要起碎浆作用。

废纸在水力碎浆机中的碎解，主要靠叶轮的机械作用和叶轮旋转产生的强力涡旋作用，而后者往往起主导地位。但单旋涡，如图1（a）所示，由于废纸被卷入旋涡中心，被旋涡间空气托住而不易下沉，造成碎解困难。水力碎浆机在使用中遇到实际问题，应均有增加并设齿形齿的特殊导向叶片，就可以形成双旋涡见图1（b）所示，获得更多的翻滚和摩擦作用，使废纸更好地进行循环撕裂扩散，产生良好的碎浆疏解。设置齿形齿导向叶片是提高碎浆机效率的辅助作用，为叶轮进一步研究创新改革、打下良好基础创造有利条件。

图1碎浆机叶片旋涡形式示意图（稳藏图）

2 叶轮结构改进［1～10］

叶轮结构的一种改进形式是广泛采用老式的标准型伏克斯叶轮（VokesRotor），亦叫旋翼式叶轮，如图2所示。它有八个翼状叶片，既起碎解作用，也起循环作用，从而有效地改善了废纸碎解。如果配合使用一个环形底刀（即底刀环），不仅可以碎解浓度高的浆料，而且能促进碎解作用，提高碎解效果，并能有效利用动力和提高生产力。这种具有底刀环的水力碎浆机，还可以通过调节刀片与底刀环之间的距离来控制碎浆质量。

图2改造前老式标准伏克斯叶轮示意图（稳藏图）

为了顺应碎浆机老式伏克斯叶轮创新改造的发展趋势，笔者经历艰辛，反复琢磨，形成了“独具匠心”的创新设计。将标准型伏克斯叶轮的斜直形刀刃改为尖锐齿形刀刃（图3所示）的叶轮。则是切实可行提高碎浆机效率、产量、质量，降低动力消耗的有效途径。

图3叶轮改造尖锐齿形刀刃结构示意图（隐藏图）

某纸业公司生产高强瓦楞纸和挂面箱纸板，20万t/a产量规模，该公司有两台35m3水力碎浆机系老式标准伏克斯叶轮，直径为φ1550mm，其转速为190r/min，配电机为315kW，满负荷运转为电流600～630A，碎浆原料为国内废纸和进口OCC废纸，对这两台水力碎浆机难适应，碎浆有严重的纸片存在，增加了除渣、筛选、磨浆系统的负担，单台日产量只在180～200t/d，只能适合于间歇碎浆。该公司下决心将两台水力碎浆机由斜直形刀刃叶轮改为尖锐齿形刀刃叶轮，经创新改造后，单台日产量增加至380～400t/d，电机运行负荷降为380～400A，两台碎浆机一年可节约用电450万度电，节能效果显著。碎浆叶轮改造后可适应连续碎浆或间歇碎浆，碎浆可在3%～8%浓度进行，碎浆原料种类适应性广，消除了碎浆后小纸片的存在现象，比改造前碎浆打浆度提高6～8oSR，大大减轻除渣、筛选、磨浆的负担。

3 水力碎浆机叶轮创新改造的优点

⑴碎浆机叶轮在高速运转时，发挥锐利齿形刀刃强离心力“快刀斩乱麻”的性能效应作用，避开并消除双旋涡碎浆的障碍，同时，削弱了碎浆的阻力，使叶轮碎浆“畅通无阻”降低设备噪声轻松地运行，增强碎浆叶轮刀刃剪切能力和促进双旋涡扩散碎解能力，以及增强良好的循环效果，使碎浆功率消耗降低了30%，为200（A）安。

⑵单台碎浆产量可增加一倍，等于改造前两台碎浆机产量总和，碎浆可在3%～8%浓度进行，适应碎解国内废纸和进口OCC废纸，间歇碎浆和连续碎浆均适应。

⑶碎浆打浆度可提高6～8oSR，大大减轻除渣、筛选、磨浆的负担,解决浆和纸的平衡。排渣量比改造前减少30%，充分利用粗纤维，减少排渣运输负担。

⑷水力碎浆机设有斗式除渣机、绞索装置等设备来帮助除废纸中含有的杂质，碎浆运行过程可以连续性，且碎浆电耗较间歇式低,设备利用率高。

⑸由于废纸中杂质在水力碎浆机被打碎机会较少,故能适应各种废纸处理流程。

⑹叶轮设尖锐齿形的铸钢刀刃时，直接铸造钢齿形或铸造钢在铣床铣齿。刀刃一旦磨损可反复修复使用。具体方法是用气割修平,焊上备用铸齿的钢条（亦可在铣床铣齿），因电焊过热可能会“退钢”,有条件经热处理使用寿命会更长（耐磨），不经热处理也可使用,材料采用耐磨工具钢、钨铬钴合金或410#铬合钢等的耐磨材料，也可在叶轮底面上焊上上述材料的刮料条。在筛板顶面亦可设防磨损挡条，以保护筛板，延长其使用寿命。另外，筛板与叶轮间的间隙是可调的，通常保持在1mm距离。刀刃磨损后可以反复修复4～6次，不必更换叶轮从而降低维修成本。

⑺改造35m3水力碎浆机叶轮，投资省，见效快，运行安全可靠。亦适应30、25、20、15、10m3水力碎浆机叶轮改造。

结束语

碎浆机老式伏克斯叶轮在碎废纸浆的使用上存在的缺陷，经历艰辛的反复琢磨，俗话说，“功夫不负有心人”，终于自行创新设计，开发出“大有作为”尖锐齿形刀刃的碎浆叶轮，适应当前碎解废纸实用的需要，取得了碎浆良好的效果，亦是几十年技术实践经验付出辛勤汗水的丰硕成果，碎浆机叶轮的创新改革，是整台碎浆机发挥作用的重要部位（部件），与企业的技术改造背景条件也有密切的关系，企业重视技术创新改造，体现了企业的经济效益和社会效益。

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