一种基于空气爆破能且二次碎浆的制浆设备技术领域
本发明涉及一种基于空气爆破能且二次碎浆的制浆设备，尤其涉及一种通过气泡
生成装置和气泡加热装置实现空气爆破能碎浆，通过上、下排气环实现多区域爆破碎浆，通
过扇形管引导气泡分流，保护上、下排气环；通过Y形过滤器实现碎料的筛选过滤，通过粗浆
生成装置来生成粗料浆，通过细浆生成装置来实现精细碎浆，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：一是机
械碎浆效率低，碎浆机工作时，主要是通过转子的转动带动浆料运动分解，而在碎浆过程
中，有一部分能量消耗在机械的无功损耗上，造成机械制浆效率低；二是机械碎浆能耗大，
碎浆过程中，不仅带动转子转动，而且还克服流体运动，造成能耗大；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效率低、能耗大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，设计出效率高、能耗小且料浆品质高的一种
制浆设备。
发明内容
本发明针对现有碎浆机在使用中普遍存在的效率低、能耗大和料浆品质低等问
题，提供了一种可有效解决上述问题的一种基于空气爆破能且二次碎浆的制浆设备。
本发明的一种基于空气爆破能且二次碎浆的制浆设备采用以下技术方案：
一种基于空气爆破能且二次碎浆的制浆设备，主要包括粗浆生成装置、气泡生成装置、
气泡加热装置和细浆生成装置，气泡生成装置和气泡加热装置的主要部件安装在粗浆生成
装置内，细浆生成装置安装在粗浆生成装置的正下方；所述粗浆生成装置主要包括粗碎浆
筒，粗碎浆筒下端外侧设有4个周向均布的支柱，粗碎浆筒下端内侧设有粗浆出口，粗碎浆
筒内设有粗碎料和粗碎浆筒水；所述气泡生成装置主要由气泡生成器、输气管段A、输气管
段B、输气管段C、输气管段D、上排气环和下排气环组成，输气管段A、输气管段B、输气管段C
和输气管段D依次相连，输气管段A与气泡生成器相连，上排气环与输气管段C相连，下排气
环与输气管段D相连，输气管段A、输气管段C和输气管段D分别通过支撑环固定于粗碎浆筒
上，输气管段B通过输气管段B缓冲块固定于粗碎浆筒上，输气管段B上端设有流量传感器；
所述气泡加热装置主要由加热器、导线、上加热环和下加热环组成，导线由加热器引出，导
线分别与上加热环和下加热环相连，导线外设有保护管，保护管分别通过支撑环和保护管
缓冲块固定于粗碎浆筒上，粗碎浆筒内的保护管上设有温度传感器；所述细浆生成装置主
要由Y形过滤器、细碎浆筒和转子组成，细碎浆筒焊接在粗碎浆筒正下方，Y形过滤器安装在
粗碎浆筒下端，Y形过滤器上、下两端分别与粗碎浆筒和细碎浆筒相通，转子安装在细碎浆
筒下端内侧，转子下端设有电机，细碎浆筒内设有细碎浆筒水和细碎料，细碎浆筒下端外侧
设有细浆出口。
所述输气管段D的直径为d1, 输气管段C的直径为d2且d2=2d1，输气管段B的直径为
d3且d3=4d1，输气管段A的直径为d4且d4=8d1。
所述上排气环由3个圆形管、24个直管组成，3个圆形管由内到外依次径向分布，24
个直管与相邻圆形管分别相通连接，24个直管以8个为一组且呈周向均布；所述上排气环上
端等距设有12个喷口，下端等距设有6个扇形管且每个扇形管上设有2个喷口。
所述下排气环由3个圆形管、36个直管组成，3个圆形管由内到外依次径向分布，36
个直管与相邻圆形管分别相通连接，36个直管以12个为一组且呈周向均布；所述下排气环
上端等距设有14个喷口，下端等距设有7个扇形管且每个扇形管上设有2个喷口。
所述扇形管的纵剖面呈扇形，扇形角度a1为120°，扇形管上2个喷口之间的夹角a2
为60°。
所述上加热环和下加热环分别由3个圆形管、18个直管组成，3个圆形管由内到外
依次径向分布，18个直管与相邻圆形管分别连接，18个直管以6个为一组且呈周向均布。
所述Y形过滤器为环形漏斗结构，且过滤管道的纵剖面呈“Y”形，过滤管道的截面
直径为d5且d5=d1/3，倾斜过滤管道与竖直过滤管道间的夹角a3为135°，Y形过滤器的上端中
部设有圆弧凸块。
本发明通过气泡生成装置来生成空气爆破能碎浆所需的气泡，并形成初次碎浆，
即气泡生成器产生的气体经输气管段A、输气管段B、输气管段C和输气管段D，分别进入上排
气环和下排气环，然后在经喷口输出生成气泡，随着粗碎浆筒内水温的增加，气体在粗碎浆
筒内的溶解度降低，气体在上升过程中会爆破，气泡爆破能冲击粗碎料，产生破碎效果，而
源源不断的气泡爆破会对粗碎料形成持续的破碎，进而将粗碎料破碎为细碎料，形成一次
碎浆。
本发明将输气管段的直径依次减半，通过这种设计用来保证气体输送压力，进而
保证气泡稳定持续的生成，即通过输气管道截面积的降低来提高气体压力，以便保证输送
气体继续前进，以此保证下排气环有足够的输送气体，进而保证下排气环持续产生气泡。
本发明通过流量传感器来检测气体输送量，即通过放置在输气管段B上端的流量
传感器检测通过的气体量，以此为依据来调整粗碎浆筒内气泡生成量，进而控制气泡的爆
破碎浆效率。
本发明通过上排气环和下排气环实现多区域气泡的生成，即为提高气泡爆破碎浆
效率，在粗碎浆筒的下、中两区域分别设置下排气环和上排气环，这样既能实现下排气环对
粗碎浆筒下、中区域的爆破碎浆，又能实现上排气环对粗碎浆筒中、上区域的爆破碎浆。
本发明通过上排气环和下排气环上的喷口实现气泡的生成，即通过喷口将上排气
环和下排气环内的气体生成气泡，而上排气环和下排气环上的多喷口设计，能生成大量的
气泡，提高气泡爆破碎浆效率。
本发明在上排气环和下排气环的下端设有扇形管，并在扇形管上设有呈夹角的2
个喷口，通过这种设计既能防止爆破气泡对上排气环和下排气环的冲击，又能增加气泡生
成量，即扇形管的扇形曲面设计，能使气泡在上升过程中，能沿扇形曲面向两侧分散移动，
避免气泡直接冲击上排气环或下排气环，以及防止气泡在上排气环和下排气环处爆破，起
到保护上排气环和下排气环的作用；另外，在扇形管扇形曲面的基础上设置2个喷口，通过
增加喷口数量来增加气泡生成量，进而提高气泡爆破碎浆效率。
本发明设计的下排气环上喷口数量多于上排气环喷口数量，通过这种设计加强粗
碎浆筒下区域的爆破碎浆，即粗碎料在自重的作用下，大多数积聚在粗碎浆筒下端，下排气
环多喷口的设计，既能使粗碎料在气流的作用下，向上区域翻滚上移，防止粗碎料在Y形过
滤器积聚堵塞，又能保证下区域的爆破碎浆，使碎浆均匀。
本发明通过气泡加热装置来加速气泡的提前爆破，即通过气泡加热装置的上加热
环和下加热环来加热粗碎浆筒水温度，随着水温的提高，迫使气泡的溶解度降低，使气泡急
速爆破，而且设计的上加热环和下加热环，能扩大粗碎浆筒的加热区域。
本发明通过温度传感器来检测粗碎浆筒内的温度，并用于控制爆破碎浆效率，即
通过检测粗碎浆筒水的温度，来控制上加热环和下加热环的加热温度，以此调节气泡溶解
度，进而控制气泡爆破速率及爆破碎浆效率。
本发明通过细浆生成装置来实现二次碎浆，以便实现精细碎浆并生成优良纸浆，
即由粗碎浆筒内气泡爆破碎浆产生的细碎料进入细碎浆筒内，在细碎浆筒内转子的带动下
进行二次碎浆，使细碎料再次破碎，生成更细的碎料，达到精细碎浆并生成优良纸浆。
本发明通过Y形过滤器来实现碎料的过滤，即通过设置一定的过滤管道的截面直
径，来控制细碎料大小，而环形漏斗结构的Y形过滤器即大入口结构，能增加细碎料的进入
过滤量。
本发明通过Y形过滤器上的圆弧凸块防止碎料沉积，以便细碎料及时通过Y形过滤
器进入细碎浆筒，即圆弧凸块使细碎料不易沉积，如细碎料落在圆弧凸块上，细碎料极易沿
圆弧凸块滑入Y形过滤器，进入细碎浆筒内。
本发明的有益效果是：通过气泡生成装置和气泡加热装置实现空气爆破能碎浆；
通过上、下排气环实现多区域爆破碎浆；通过扇形管引导气泡分流，保护上、下排气环；通过
Y形过滤器实现碎料的筛选过滤；通过粗浆生成装置来生成粗料浆；通过细浆生成装置来实
现精细碎浆。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明下排气环的结构示意图。
图3是本发明上排气环的结构示意图。
图4是本发明气泡生成装置的局部结构放大示意图。
图5是本发明扇形管和喷口的局部结构放大示意图。
图6是本发明上、下加热环的结构示意图。
图7是本发明细浆生成装置的结构示意图。
图8是本发明Y形过滤器的结构示意图。
其中：1、支柱，2、下排气环，3、细碎浆筒，4、细浆出口，5、电机，6、转子，7、细碎浆筒
水，8、细碎料，9、Y形过滤器，10、粗浆出口，11、加热器，12、保护管，13扇形管，14、喷口，15、
粗碎浆筒，16、上排气环，17、温度传感器，18、导线，19、保护管缓冲块、20、气泡，21、粗碎料，
22、上加热环，23、粗碎浆筒水，24、输气管段B，25、流量传感器，26、输气管段B缓冲块，27、输
气管段C，28、输气管段A，29、下加热环，30、输气管段D，31、气泡生成器，32、圆弧凸块，33、支
撑环。
具体实施方式
实施例：
如图1所示，本发明的一种基于空气爆破能且二次碎浆的制浆设备，主要包括粗浆生成
装置、气泡生成装置、气泡加热装置和细浆生成装置，气泡生成装置和气泡加热装置的主要
部件安装在粗浆生成装置内，细浆生成装置安装在粗浆生成装置的正下方。
粗浆生成装置主要包括粗碎浆筒15，粗碎浆筒15下端外侧设有4个周向均布的支
柱1，粗碎浆筒15下端内侧设有粗浆出口10，粗碎浆筒15内设有粗碎料21和粗碎浆筒水23。
结合图2、图3、图4和图5所示，气泡生成装置主要由气泡生成器31、输气管段A 28、
输气管段B 24、输气管段C 27、输气管段D 30、上排气环16和下排气环2组成，输气管段A
28、输气管段B 24、输气管段C 27和输气管段D 30依次相连，输气管段A 28与气泡生成器31
相连，上排气环16与输气管段C 27相连，下排气环2与输气管段D 30相连，输气管段A 28、输
气管段C 27和输气管段D 30分别通过支撑环33固定于粗碎浆筒15上，输气管段B 24通过输
气管段B缓冲块26固定于粗碎浆筒15上，输气管段B 24上端设有流量传感器25；本发明工作
时，通过流量传感器25来检测气体输送量，即通过放置在输气管段B 24上端的流量传感器
25检测通过的气体量，以此为依据来调整粗碎浆筒15内气泡20生成量，进而控制气泡20的
爆破碎浆效率。
工作时，本发明通过气泡生成装置来生成空气爆破能碎浆所需的气泡20，并形成
初次碎浆，即气泡生成器31产生的气体经输气管段A 28、输气管段B 24、输气管段C 27和输
气管段D 30，分别进入上排气环16和下排气环2，然后在经喷口14输出生成气泡20，随着粗
碎浆筒15内水温的增加，气体在粗碎浆筒15内的溶解度降低，气体在上升过程中会爆破，气
泡20爆破能冲击粗碎料21，产生破碎效果，而源源不断的气泡20爆破会对粗碎料21形成持
续的破碎，进而将粗碎料21破碎为细碎料8，形成一次碎浆。
输气管段D 30的直径为d1, 输气管段C 27的直径为d2且d2=2d1，输气管段B 24的
直径为d3且d3=4d1，输气管段A 28的直径为d4且d4=8d1。将输气管段的直径依次减半，通过这
种设计用来保证气体输送压力，进而保证气泡20稳定持续的生成，即通过输气管道截面积
的降低来提高气体压力，以便保证输送气体继续前进，以此保证下排气环2有足够的输送气
体，进而保证下排气环2持续产生气泡20。
上排气环16由3个圆形管、24个直管组成，3个圆形管由内到外依次径向分布，24个
直管与相邻圆形管分别相通连接，24个直管以8个为一组且呈周向均布；上排气环16上端等
距设有12个喷口14，下端等距设有6个扇形管13且每个扇形管13上设有2个喷口14。
下排气环2由3个圆形管、36个直管组成，3个圆形管由内到外依次径向分布，36个
直管与相邻圆形管分别相通连接，36个直管以12个为一组且呈周向均布；下排气环2上端等
距设有14个喷口14，下端等距设有7个扇形管13且每个扇形管13上设有2个喷口14。
工作时，本发明通过上排气环16和下排气环2实现多区域气泡20的生成，即为提高
气泡20爆破碎浆效率，在粗碎浆筒15的下、中两区域分别设置下排气环2和上排气环16，这
样既能实现下排气环2对粗碎浆筒15下、中区域的爆破碎浆，又能实现上排气环16对粗碎浆
筒15中、上区域的爆破碎浆。
本发明通过上排气环16和下排气环2上的喷口14实现气泡20的生成，即通过喷口
14将上排气环16和下排气环2内的气体生成气泡20，而上排气环16和下排气环2上的多喷口
14设计，能生成大量的气泡20，提高气泡20爆破碎浆效率。
本发明设计的下排气环2上喷口14数量多于上排气环16喷口14数量，通过这种设
计加强粗碎浆筒15下区域的爆破碎浆，即粗碎料21在自重的作用下，大多数积聚在粗碎浆
筒15下端，下排气环2多喷口14的设计，既能使粗碎料21在气流的作用下，向上区域翻滚上
移，防止粗碎料21在Y形过滤器9积聚堵塞，又能保证下区域的爆破碎浆，使碎浆均匀。
扇形管13的纵剖面呈扇形，扇形角度a1为120°，扇形管13上2个喷口14之间的夹角
a2为60°。
本发明在上排气环16和下排气环2的下端设有扇形管13，并在扇形管13上设有呈
夹角的2个喷口14，通过这种设计既能防止爆破气泡20对上排气环16和下排气环2的冲击，
又能增加气泡20生成量，即扇形管13的扇形曲面设计，能使气泡20在上升过程中，能沿扇形
曲面向两侧分散移动，避免气泡20直接冲击上排气环16或下排气环2，以及防止气泡20在上
排气环16和下排气环2处爆破，起到保护上排气环16和下排气环2的作用；另外，在扇形管13
扇形曲面的基础上设置2个喷口14，通过增加喷口14数量来增加气泡20生成量，进而提高气
泡20爆破碎浆效率。
结合图6所示，气泡加热装置主要由加热器11、导线18、上加热环22和下加热环29
组成，导线18由加热器11引出，导线18分别与上加热环22和下加热环29相连，导线18外设有
保护管12，保护管12分别通过支撑环33和保护管缓冲块19固定于粗碎浆筒15上，粗碎浆筒
15内的保护管12上设有温度传感器17；工作时，通过温度传感器17来检测粗碎浆筒15内的
温度，并用于控制爆破碎浆效率，即通过检测粗碎浆筒水23的温度，来控制上加热环22和下
加热环29的加热温度，以此调节气泡20溶解度，进而控制气泡20爆破速率及爆破碎浆效率。
上加热环22和下加热环29分别由3个圆形管、18个直管组成，3个圆形管由内到外
依次径向分布，18个直管与相邻圆形管分别连接，18个直管以6个为一组且呈周向均布。
本发明通过气泡加热装置来加速气泡20的提前爆破，即通过气泡加热装置的上加
热环22和下加热环29来加热粗碎浆筒水23温度，随着水温的提高，迫使气泡20的溶解度降
低，使气泡20急速爆破，而且设计的上加热环22和下加热环29，能扩大粗碎浆筒15的加热区
域。
结合图7和图8所示，细浆生成装置主要由Y形过滤器9、细碎浆筒3和转子6组成，细
碎浆筒3焊接在粗碎浆筒15正下方，Y形过滤器9安装在粗碎浆筒15下端，Y形过滤器9上、下
两端分别与粗碎浆筒15和细碎浆筒3相通，转子6安装在细碎浆筒3下端内侧，转子6下端设
有电机5，细碎浆筒3内设有细碎浆筒水7和细碎料8，细碎浆筒3下端外侧设有细浆出口4。
Y形过滤器9为环形漏斗结构，且过滤管道的纵剖面呈“Y”形，过滤管道的截面直径
为d5且d5=d1/3，倾斜过滤管道与竖直过滤管道间的夹角a3为135°，Y形过滤器9的上端中部
设有圆弧凸块32。
本发明通过细浆生成装置来实现二次碎浆，以便实现精细碎浆并生成优良纸浆，
工作时，由粗碎浆筒15内气泡20爆破碎浆产生的细碎料8进入细碎浆筒3内，在细碎浆筒3内
转子6的带动下进行二次碎浆，使细碎料8再次破碎，生成更细的碎料，达到精细碎浆并生成
优良纸浆。
本发明通过Y形过滤器9来实现碎料的过滤，工作时，通过设置一定的过滤管道的
截面直径，来控制细碎料8大小，而环形漏斗结构的Y形过滤器9即大入口结构，能增加细碎
料8的进入过滤量。
本发明通过Y形过滤器9上的圆弧凸块32防止碎料沉积，以便细碎料8及时通过Y形
过滤器9进入细碎浆筒3，即圆弧凸块32使细碎料8不易沉积，如细碎料8落在圆弧凸块32上，
细碎料8极易沿圆弧凸块32滑入Y形过滤器9，进入细碎浆筒3内。