УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR MECHANICAL TREATMENT OF FIBER-CONTAINING MATERIALS

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к устройствам для механической обработки волокносодержащих материалов, и может быть использовано в химической, строительной промышленности и других отраслях.
Известно устройство для механической обработки волокносодержащих материалов, включающее корпус, шарнирно связанный с ротором, дисбалансный ролик которого соединен с ведущим валом и снабжен подпружиненным штоком, имеющим регулятор поджатия пружин [1].
Недостаток известного устройство заключается в отсутствии в месте контакта рабочих поверхностей ротора и статора оптимальных величин касательных усилий и межслойных сдвиговых напряжений. Причиной этого является низкая шероховатость рабочих поверхностей и, соответственно, малая величина силы трения в месте их сопряжения.
Наиболее близким по технической сущности известным решением является устройство для механической обработки волокносодержащих материалов, включающее корпус, шарнирно связанный с ротором, дисбалансный ролик которого соединен с ведущим валом и снабжен подпружиненным штоком, имеющим регулятор поджатия пружин, а на рабочих поверхностях ротора и статора выполнены винтовые рифления с идентичными направлениями наклона [2].
Недостатком известного устройства является незначительная величина площади серповидного выходного зазора, образованного окружной кромкой нижнего торца ротора и рабочей поверхностью корпуса.
Это связано с:
- низкой проходимостью обработанной высококонсистентной волокнистой массы через зазор;
- низкой транспортирующей способностью рабочих поверхностей ротора и статора, усугубляющейся налипанием на них обрабатываемого материала с последующим забиванием рабочей полости устройства;
- невозможностью вести обработку пропаренной щепы в том виде, в каком она поступает с предыдущей стадии технологического процесса;
- невозможностью увеличения силового воздействия на волокнистый полуфабрикат, оказавшийся в месте сопряжения рабочих поверхностей ротора и корпуса.
Предпринималась попытка проведения обработки щепы в водной среде. Однако повышение транспортирующей способности оказалось незначительным.
Изобретение решает задачу обеспечения оптимального режима прохождения обрабатываемого волокносодержащего полуфабриката через выходной зазор, с одновременным повышением эффективности работы, производительности устройства, качества обработки и снижением удельных энергозатрат.
Качество обработки повышается за счет интенсификации силового разрушения структуры крупных частиц полуфабриката до волокнистого состояния с последующей глубокой фибрилляцией.
Технический результат заключается в повышении производительности устройства путем увеличения площади сечения выходного зазора.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для механической обработки волокносодержащих материалов, включающем конический корпус, шарнирно связанный с коническим ротором, дисбалансный ролик которого соединен с ведущим валом и снабжен подпружиненным штоком, имеющим регулятор поджатия пружин, а на рабочих поверхностях ротора и статора выполнены винтовые рифления с идентичными направлениями наклона, согласно изобретению нижняя часть ротора снабжена конической юбкой, с равномерно распределенными на ней боковыми, наклонными по отношению к образующей, прорезями, открытыми со стороны нижней выходной кромки, при этом размеры единичной прорези находятся в следующих диапазонах:
- ширина s=1,5…3,0, мм;
- длина l=(10…15)·s, мм;
- угол наклона осевой линии прорези к образующей δ=(15…30)°.
Результаты эксперимента показали, что при величинах параметров s, l, δ:
- меньших минимальных значений указанных диапазонов, время прохождения обрабатываемого волокносодержащего полуфабриката через выходной зазор и удельные энергозатраты существенно увеличиваются, а производительность и качество обработки снижаются;
- минимальных и близких к ним значениям в указанных диапазонах, создаются предпосылки для организации оптимальных режимов прохождения и обработки коротковолокнистых пород древесины (например, лиственных);
- находящихся в средней части указанных диапазонов, создаются предпосылки для организации оптимальных режимов прохождения и обработки средневолокнистых пород древесины;
- максимальных и близких к ним значений в указанных диапазонах, создаются предпосылки для организации оптимальных режимов прохождения и обработки длинноволокнистых пород древесины (например, хвойных);
- превышающих максимальные значения указанных диапазонов, время прохождения обрабатываемого волокносодержащего полуфабриката через выходной зазор и качество обработки существенно снижаются, хотя производительность увеличивается.
На фиг.1 схематично изображена фронтальная проекция устройства для механической обработки волокносодержащих материалов; на фиг.2 изображен вид А, в месте сопряжения образующих рабочих поверхностей юбки ротора и статора, с нанесенными обозначениями размеров единичной прорези: ширины - s, длины - l и угла наклона к образующей - δ.
Устройство для механической обработки волокносодержащих материалов состоит из корпуса 1, связанного через шарнир 2 с ротором 3. Ротор 3 снабжен дисбалансным роликом 4. Дисбалансный ролик 4 соединен с ведущим валом 5 и снабжен штоком 6. Шток 6 подпружинен упругими элементами 7 и снабжен регулятором 8 их поджатия.
На рабочих поверхностях корпуса 1 и ротора 3 выполнены винтовые рифления, соответственно, 9 и 10. Направления наклона линий винтовых рифлений 9 и 10 идентичны.
В отличие от известных решений [1, 2], в предлагаемом устройстве нижняя часть ротора 3 снабжена конической юбкой 11 с равномерно распределенными на ней боковыми, наклонными по отношению к образующей 12, прорезями 13, открытыми со стороны нижней выходной кромки 14. При этом размеры единичной прорези 13 находятся в следующих диапазонах:
- ширина s=1,5…2,5 мм;
- длина l=(10…15)·s мм;
- угол наклона осевой линии прорези к образующей δ=(7…12)°.
Устройство для механической обработки волокносодержащих материалов работает следующим образом. Крутящий момент передается от ведущего вала 5 дисбалансному ролику 4, при вращении которого развивается центробежная сила, отклоняющая ротор 3 от оси симметрии корпуса 1 до сопряжения их конических рабочих поверхностей по смежной образующей 12. В месте сопряжения 12 развивается сила трения, вынуждающая ротор 3 совершать обкатку рабочей поверхности корпуса 1. Предварительно обработанный материал поступает через загрузочную воронку в клиновидную серповидную рабочую полость, образованную несопряженными частями рабочих поверхностей корпуса 1 и ротора 3.
Распределяющийся в этой полости материал, по мере продвижения к выходу, подвергается в месте сопряжения 12 многократному механическому воздействию.
Данное воздействие, как отмечалось выше, интенсифицируют рифления 9 и 10.
Винтовая форма рифлений 9 и 10 позволяет повысить также их транспортирующую способность, особенно в месте сопряжения рабочих поверхностей ротора и статора.
В отличие от известных решений [1, 2], в предлагаемом, в месте сопряжения 12 рабочей поверхности корпуса 1 с кромками прорезей 13 юбки 11, создаются предпосылки для организации оптимальных режимов прохождения и обработки волокнистых пород древесины. Этому способствует:
- увеличение суммарной площади сечения выходного зазора, прирастающей за счет площади прорезей 13;
- интенсификация силового воздействия на волокнистый полуфабрикат, оказавшийся в месте сопряжения, за счет концентрации сложного напряжения сжатие - сдвиг в межволоконных связях, равномерно распределенного по незамкнутому контуру кромок прорезей 13.
Указанные особенности создают предпосылки для сокращения времени и количества циклов обработки исходного волокнистого полуфабриката, необходимых для достижения требуемого градуса помола и заданных качественных характеристик получаемого на выходе.
По окончании механической обработки, полуфабрикат с требуемыми характеристиками подается на следующую стадию обработки.
Использование заявляемого устройства для механической обработки волокносодержащих материалов позволит обеспечить:
- оптимальный режим прохождения обрабатываемого волокносодержащего полуфабриката через выходной зазор;
- повышение эффективности работы;
- повышение производительности;
- повышение качества обработки;
- снижение удельных энергозатрат.
Источники информации
1. RU №2146736, МПК D21B 1/02, В02С 2/04, заявлено 16.12.1998 г., бюллетень №8, опубликовано 20.03.2000 г.
2. RU №2180376, МПК D21B 1/00, D21C 1/00, заявлено 10.01.2000 г., бюллетень №7, опубликовано 10.03.2002 г.