УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА
AGGREGATE FOR FIBER MATERIAL GRINDING

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к устройствам для механической обработки волокнистого материала, и может быть использовано в химической, строительной промышленности и других отраслях.
Известна установка для измельчения волокнистого материала, включающая корпус с камерой обработки, в которой размещены имеющие размалывающую гарнитуру ротор, смонтированный на приводном валу, и статор, подводящий и отводящий патрубки [1].
Недостатком известного устройства является то, что гидродинамическое воздействие на волокнистый материал недостаточно для того, чтобы получить высокое качество его обработки. Причиной является малое время воздействия, ограниченное только моментом удара налетающей струи суспензии о преграду, которой является центральная часть рабочей поверхности гарнитуры ротора. Дальнейшее взаимодействие между ними не оказывает существенного воздействия на материал, поскольку давление на преграду струи и энергия единицы ее объема при обычном истечении значительно меньше, чем при ударе. При дальнейшем входе в межножевую полость и прохождении ее на волокнистую часть суспензии преимущественно оказывается механическое воздействие.
Известна установка для измельчения волокнистого материала, включающая корпус с камерой обработки, в котором размещены имеющие размалывающую гарнитуру ротор, смонтированный на приводном валу, и статор, подводящий, отводящий патрубки и крыльчатка на приводном валу, лопасти которой обращены в сторону подводящего патрубка, размещенного на уровне их расположения [2].
Недостатком данного устройства является неполное использование энергии струи при гидродинамическом воздействии на материал. Причина этого заключается в том, что, поскольку крыльчатка открыта со стороны, обращенной к центру корпуса, большая часть импульса отраженной струи, не встречая препятствия, рассеивается во внутренней полости камеры обработки, т.е. не передается лопастям. Давление струи при взаимодействии ее с лопастью вращающейся крыльчатки приближается к пороговому, также как и энергия единицы объема ее. Однако величины этих силовых характеристик недостаточны для обеспечения гарантированного предварительного разделения на волокна равномерно распределенного в струе суспензии материала.
Наиболее близким по технической сущности известным решением является установка для измельчения волокнистого материала, включающая корпус с камерой обработки, в котором размещены имеющие размалывающую гарнитуру ротор, смонтированный на приводном валу, и статор, подводящий, отводящий патрубки и крыльчатка на приводном валу, рабочие лопатки которой обращены в сторону подводящего патрубка, размещенного на уровне их расположения, при этом крыльчатка снабжена тарелкой, закрывающей ее лопасти снизу и с боковой стороны, обращенной к центру корпуса, а со стороны периферийной части образующей регулируемый зазор с внутренней поверхностью боковой стенки камеры обработки, в пределах 5…8 мм [3].
Недостатком данного устройства является то, что рабочая кольцевая полость, образованная тарелкой, опорной плоскостью крыльчатки и внутренней поверхностью стенки корпуса, практически закрыта. Количество продавливаемой суспензии волокнистого полуфабриката в единицу времени через регулируемый зазор значительно ниже количества поступающей в виде струи. Поэтому рабочая кольцевая полость в месте контакта струи с лопатками постоянно заполнена, а вращение крыльчатки происходит в режиме подтопления, образующего подпор набегающей струе. За счет этого исчезает эффект ее прерывистости, образуется неразрывный контакт с заполняющей полость суспензией. Это приводит к снижению давления в месте контакта, энергии единицы объема струи, качества обработки, производительности и к повышению энергозатрат.
Изобретение решает задачу интенсификации процесса размола и повышения качества размола волокнистого материала.
Технический эффект заключается в наиболее полном использовании энергии струи при гидродинамическом воздействии на материал.
Для достижения указанного технического эффекта в установке для измельчения волокнистого материала, включающей корпус с камерой обработки, в котором размещены имеющие размалывающую гарнитуру ротор, смонтированный на приводном валу, и статор, подводящий, отводящий патрубки и крыльчатка на приводном валу, рабочая лопатка которой обращена в сторону подводящего патрубка, размещенного на уровне ее расположения, согласно изобретению, камера обработки снабжена экраном, выполненным в форме кольцевого сектора, включающего плоскость симметрии корпуса, перпендикулярную оси подводящего патрубка, образующим с нижними кромками лопаток и опорной плоскостью крыльчатки двойной регулируемый зазор.
На фиг.1 схематично изображены фронтальная и горизонтальная проекции установки для измельчения волокнистого материала (стрелкой показано направление ввода струи суспензии, двойной стрелкой - направление выхода обработанного полуфабриката, окружной стрелкой - направление вращения крыльчатки); на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 - разрез Б-Б; на фиг.4 - разрез В-В.
Установка для измельчения волокнистого материала содержит корпус 1 с камерой обработки 2, в которой размещены имеющие размалывающую гарнитуру ротор 3 и статор 4, подводящий 5, отводящий 6 патрубки и крыльчатка 7. Ротор 3 с крыльчаткой 7 смонтированы на приводном валу 8. Рабочая лопатка 9 крыльчатки 7 обращена в сторону подводящего патрубка 5. Камера обработки 2 снабжена экраном 10, выполненным в форме кольцевого сектора, включающего плоскость симметрии корпуса 1, перпендикулярную оси подводящего патрубка 5 (см. фиг.1, фиг.3, разрез Б-Б и фиг.4, разрез В-В). Экран 10 образует с нижними кромками 11 лопаток 9 и с верхней опорной плоскостью 12 крыльчатки 7 двойной регулируемый зазор 13 (см. фиг.2, разрез А-А). Регулировка осуществляется путем вертикального перемещения крыльчатки 7 на валу 8. Рабочая зона, охватываемая экраном 10, включает две соседние лопатки 9. Расстояние от продольных осей этих лопаток до ближайших торцовых кромок 14 экрана 10 регулируется путем его окружного перемещения по горизонтальной плоскости платика 15 кронштейна 16, соединенного с внутренней поверхностью боковой стенки камеры 2. Фиксация экрана 10 осуществляется посредством секторной пластины 17 и винтов 18 (см. фиг.2, разрез А-А).
Установка для измельчения волокнистого материала работает следующим образом. Исходная суспензия волокнистого материала направляется в виде струи из подводящего патрубка 5 на открытую плоскость лопатки 9 крыльчатки 7 и соударяется с ней (показано стрелкой на фиг.1 и на фиг.4, разрез В-В). Отраженный поток суспензии последовательно соударяется с внутренней поверхностью боковой стенки экрана 10, с закрытой плоскостью следующей лопатки 9, с внутренней поверхностью камеры обработки 2 и, замыкая цикл, повторно с открытой частью первой лопатки 9. Поскольку часть атакующей струи оказывается в замкнутой полости, образованной внутренней поверхностью боковой стенки камеры обработки 2, стенками лопаток 9, экрана 10 и опорной плоскостью 12 крыльчатки 7 (см. фиг.2, разрез А-А и фиг.4, разрез В-В), весь импульс передается равномерно распределенному в этой полости волокнистому материалу. Цикл повторяется до тех пор, пока импульс атакующей струи полностью не передастся. При этом даже с учетом того, что полость незначительна по объему, подтопление и подпор отсутствуют. Это обеспечивается тем, что количество суспензии, проходящей в единицу времени через зазоры, образованные кромками лопаток 9 с экраном 10, внутренней поверхностью камеры обработки 2 и опорной плоскостью 12 крыльчатки 7, значительно выше количества поступающей за это же время в виде струи суспензии. Сохраняется эффект прерывистости струи, а величина силы, развивающейся при ее мгновенном ударном контакте с лопатками 9 и с другими активными поверхностями, превышает пороговые значения допускаемых напряжений межволоконных продольных связей, что ведет к усилению эффекта фибрилляции волокон. Степень гидродинамического воздействия зависит от скоростей первичной и отраженных струй, их геометрических характеристик и линейных параметров, характеризующих области их распространения. Оптимальные значения данных параметров обеспечивают интенсификацию гидродинамического воздействия на волокнистый материал и высокое качество размола. Это связано с наиболее полным использованием энергии струи суспензии, аккумулирующейся в небольшой по объему рабочей замкнутой полости, что позволяет повысить также производительность и снизить удельные энергозатраты. Одновременно импульс струи передается от лопатки 9 крыльчатке 7 и преобразуется в механическую энергию, затрачиваемую на ее вращение. При выходе из зоны действия экрана 10 суспензия под действием силы тяжести стекает в нижнюю часть камеры обработки 2.
Таким образом, за счет того, что в предлагаемом устройстве камера обработки 2 снабжена экраном 10, выполненным в форме кольцевого сектора, включающего плоскость симметрии корпуса 1, перпендикулярную оси подводящего патрубка 5, образующим с нижними кромками 11 лопаток 9 и опорной плоскостью 12 крыльчатки 7 двойной регулируемый зазор 13, энергия струи суспензии при гидродинамическом и механическом воздействии на равномерно распределенный в ней волокнистый материал используется наиболее полно.
По сравнению с известными устройствами использование заявляемой установки для измельчения волокнистого материала позволит:
- интенсифицировать процесс размола за счет аккумуляции энергии струи суспензии в небольшой по объему рабочей замкнутой полости;
- повысить качество размола волокнистого материала и производительность за счет интенсификации гидродинамического воздействия;
- снизить удельные затраты энергии за счет наиболее полного ее использования.
Источники информации
1. GB 1337483, кл. В02С 19/06, 14.11.1973.
2. SU 1559026, кл. D21D 1/34, В02С 19/06, 23.04.1990.
3. SU 2196859, кл. D21D 1/34, В02С 19/06, 20.01.2003.