УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ Российский патент 1996 года по МПК D21D5/02 

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности, в частности, к устройствам для сортирования бумажной массы повышенной концентрации и содержащей крупные инородные включения.

Известен способ сортирования волокнистой массы, включающий подачу волокнистой массы к ситовому барабану при разделении потока массы на ряд струй и соударении последних с очистными элементами, продавливание массы через ситовой барабан и его очистку, отвод кондиционной массы и отходов, реализующийся в устройстве для сортирования волокнистой массы, содержащем корпус с патрубками для подвода массы и отвода кондиционной массы и отходов, установленные в корпусе ситовой барабан и внутри него диспергирующий барабан с разделительными элементами, очистные лопасти, расположенные между барабанами и скрепленные с диспергирующим барабаном. При этом разделительные элементы могут быть выполнены в виде разгонных патрубков, прорезей или отверстий в барабане при выполнении диспергирующего барабана полым, а также в виде выступов различной формы на поверхности диспергирующего барабана /А.С. N 1743245, кл. D 21 D 5/02, 1988 г./.

При реализации данного способа в известном устройстве масса поступает через патрубок для подвода массы к ситовому барабану, разделяясь перед очистными лопастями в разделительных элементах на ряд струй, соударяющихся с очистными лопастями, вследствие скрепления последних с диспергирующим барабаном, в одних и тех же участках лопастей. Разделение массы на ряд струй осуществляется при в текании массы из полости диспергирующего барабана через разгонные патрубки, прорези, отверстия в диспергирующем барабане, а также при набегании потока массы на выступы на поверхности диспергирующего барабана (фиг.1). При соударении струй с очистными лопастями поток массы турбулизируется вблизи поверхности ситового барабана, вследствие чего степень дисперсности массы повышается на поверхности ситового барабана, что облегчает проход массы через отверстия в сите и их очистку под действием импульсов, создаваемых очистными лопастями. Кондиционная масса, прошедшая через ситовой барабан, и отходы удаляются через соответствующие патрубки.

Недостаток известного устройства заключается в малой интенсивности сортирования при расширении диапазона концентрации сортируемой массы, вследствие невысокой эффективности очистки ситового барабана очистными элементами при продавливании массы через ситовой барабан. Это объясняется следующим. При продавливании массы через ситовой барабан под действием среднего давления вне лопастей P_∞ волокна и узелки массы на кромках отверстий ситового барабана образуют сетку, препятствующую прохождению массы, плотность которой и сила сцепления с кромками отверстий растут с повышением концентрации. Очистная лопасть, проходя произвольную точку "К" ситового барабана, образует в ней импульс давления Pпрk

(t), который направлен изнутри ситового барабана наружу во время прохождения лобовой части очистной лопасти через точку "К" (фиг.1), а затем снаружи во внутрь во время прохождения хвостовой части очистной лопасти через точку "К" /Б.З.Смоляницкий. Переработка макулатуры. М. -Лесная промышленность, 1980 г. стр.69-70/. Таким образом, в точке "К" ситового барабана в известном устройстве прототипа создается импульс очистки Pпрk(t) (обозначенный пунктирной линией на фиг.9) с периодом Т, который придает колебательное движение сетке волокон, благодаря чему сетка волокон приобретает подвижность, вследствие этого соскальзывает с кромок отверстий и уносится потоком на поверхности очистной лопасти (фиг.1). Подвижность сетки волокон на кромках отверстий при всех прочих равных условиях (амплитуда импульса, геометрии очистной лопасти, отверстий сита и т.д.) зависит от частоты импульсов колебаний:


где: f лоп-лопастная частота T лоп-период, за который очистная лопасть занимает место соседней лопасти, f-частота импульса очистки во время прохождения очистной лопасти через точку ситового барабана T-период импульса очистки m-число очистных лопастей в плоскости, перпендикулярной оси ситового барабана n-число оборотов в минуту очистных лопастей D-диаметр ситового барабана l лоп-длина лопасти.

Например, для сортировки УЗ-13, работающей при концентрации массы до 1% n=300 об/мин. m=6; l лоп=0,13 м; D=0,915 м


Для "Центрисортер", работающей при концентрации массы до 3% n=1100 об/мин. D=0,4 м; число лопастей в форме сферических выступов в плоскостях, перпендикулярных оси барабана, m=1; длина лопастей (диаметр выступов) l лоп= 0,02 м.

Таким образом, при повышении концентрации сортируемой массы для обеспечения нормальной очистки сита необходимо повышать подвижность сетки волокон за счет повышения частоты импульса очистки. Однако повышение частоты в конструкции прототипа возможно лишь при дальнейшем повышении числа оборотов (поскольку очистные лопасти и разделительные элементы установлены на одном диспергирующем барабане и движутся синхронно), что приводит, во-первых, к возрастанию импульса, направленного изнутри ситового барабана наружу, вследствие чего волокна плотно закупоривают отверстия сита, а во-вторых, к чрезмерному уплотнению сетки волокон вследствие возрастающих центробежных сил. Таким образом, устройство прототипа не обеспечивает удовлетворительную очистку сита и, следовательно, не обеспечивает высокую интенсивность сортирования при расширении диапазона концентрации сортируемой массы.

Кроме того, при наличии в потоке сортируемой массы крупных включений, намного превышающих диаметр отверстий сита (частиц полиэтилена, битума, лепестков макулатуры), сортирование становится затруднительным вследствие затруднительной очистки ситового барабана, при перекрытии сразу нескольких отверстий сита крупным включением.

Изобретение направлено на создание устройства для сортирования волокнистой массы, обеспечивающее повышение интенсивности сортирования при расширении диапазона концентрации сортируемой массы, а также при наличии в массе крупных включений, за счет повышения эффективности очистки ситового барабана.

Это достигается тем, что очистные лопасти соединены между собой в лопастной барабан, установленный с возможностью вращения относительно диспергирующего барабана.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство с разделительными элементами, выполненными в виде выступов на поверхности диспергирующего барабана, на фиг. 2 поперечный разрез на фиг. 1, на фиг. 3 изображена схема образования импульсов сортирования на поверхности ситового барабана в предлагаемом устройстве, на фиг. 4 импульсы сортирования в предлагаемом устройстве Pпрk

(t) в предлагаемом устройстве P_k(t) по фиг. 3, на фиг. 5 - импульсы сортирования в предлагаемом устройстве.

Устройство для сортирования волокнистой массы содержит корпус 1 с патрубками для подвода массы 2 и отвода кондиционной массы 3 и отходов 4, установленные в корпусе 1 ситовой барабан 5 и внутри него диспергирующий барабан 6 с разделительными элементами 7, выполненными в виде прорезей, патрубков или отверстий или в виде выступов, лопастной барабан 8, образованный очистными лопастями 9, соединенными между собой, и установленный на валу 10.

Устройство работает следующим образом. Волокнистая масса поступает через патрубок для подвода массы 2 к ситовому барабану 5, разделяясь перед очистными лопастями 9 на ряд струй, образующихся при обтекании потоком массы разделительных элементов 7, выполненных в виде выступов на поверхности диспергирующего барабана 6 (фиг. 1, 2). Струи массы, соударяясь с очистными лопастями 0, образуют в местах соударении локальные зоны повышенного давления (+ΔP); а затем вновь набирают скорость после отражения, образуя в соседних областях потока зоны пониженного давления (-ΔP). При этом в зонах повышенного давления поток турбулизируется, вследствие чего к отверстиям ситового барабана 5 масса подходит диспергированной, легко проходит через отверстия и удаляется через патрубок для отвода кондиционной массы 3.

При перемещении очистных лопастей 9 относительно разделительных элементов 7 на лобовых частях очистных лопастей 9 давление P_л складывается из давления, образующегося вследствие набегания потока на лопасть 9 с относительной скоростью, равной разнице скорости лопасти и средней скорости потока, и из переменного локального давления ±ΔP (фиг.3). Вследствие этого давление P_к(t) в произвольном отверстии ситового барабана "К" в промежуток времени Т прохождения около него лопасти, определяющееся величиной давления P_л(t) в лобовой части лопасти /Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. Наука, 1974. стр 35, рис. 1.12, 1.13/ изменяется с добавочной амплитудой Δ P_к(t) с периодом ΔT (фиг.3, 4). Таким образом, в предлагаемом устройстве при перемещении лопастного барабана 8 относительно диспергирующего барабана 6 на сетку волокон, осевшую на кромках отверстий ситового барабана, действуют дополнительные импульсы очистки с частотой , которые превышают частоту импульса очистки устройства прототипа , поскольку T > ΔT.. Вследствие этого сетка волокон приобретает дополнительную подвижность и легко снимается с кромок отверстий при прохождении лопастей над ними.

При движении массы вдоль оси ситового барабана в устройстве прототипа концентрация массы, а также концентрация отходов возрастает, вследствие чего амплитуда импульсов очистки, оптимальная для верхней части ситового барабана, уменьшается, что приводит к частому забиванию отверстий в нижней части ситового барабана.

Таким образом, в предлагаемом устройстве при высокой степени диспергации массы, поступающей к отверстиям ситового барабана, обусловливающейся соударением струй с очистными лопастями, достигается высокая степень очистки отверстий ситового барабана вследствие повышения подвижности сетки волокон на кромках отверстий ситового барабана за счет образования высокочастотных импульсов у поверхности ситового барабана, а также вследствие исключения попадания крупных включений к ситовому барабану. Вследствие повышения степени очистки ситового барабана в предлагаемом устройстве повышается интенсивность сортирования в расширенном диапазоне концентрации и при загрязнении массы крупными включениями.

Пример. Производят сортирование сульфитной целлюлозы концентрацией 2-5% без содержания в ней крупных включений и с крупными включениями в виде кусочков полиэтилена размером 0,8^oC1,5 см в известном устройстве и предлагаемом устройстве. Диаметры ситовых барабанов в устройствах 500 мм, высота 500 мм. В таблице приведены данные испытаний предлагаемого устройства и известного устройства при различных концентрациях сортируемой массы. Из данных таблицы видно, что предлагаемое устройство обеспечивает по сравнению с известным повышение интенсивности сортирования в расширенном диапазоне концентрации, а также при наличии в массе крупных включений. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ТТТ1

Использование: изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности, преимущественно к устройствам для сортирования бумажной массы повышенной концентрации, и содержащей крупные инородные включения. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с патрубками для отвода массы и отвода кондиционной массы и отходов. В корпусе установлен ситовой барабан, а внутри него диспергирующий барабан с разделительными элементами. Между барабаном расположены очистные лопасти. Очистные лопасти соединены между собой в лопастной барабан, установленный с возможностью вращения относительно диспергирующего барабана. 5 ил. 1 табл.

Устройство для сортирования волокнистой массы, содержащее корпус с патрубками для подвода массы и отвода кондиционной массы и отходов, установленные в корпусе ситовой барабан и внутри него диспергирующий барабан с разделительными элементами, очистные лопасти, расположенные между барабанами, отличающееся тем, что очистные лопасти соединены между собой в лопастной барабан, установленный с возможностью вращения относительно диспергирующего барабана.