СПОСОБ НАПУСКА ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ НА СЕТКУ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1996 года по МПК D21F1/02 

Изобретение относится к способам напуска волокнистой массы на сетку бумагоделательной машины и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при получении бумаги и картона
Известны способы напуска волокнистой массы на сетку бумагоделательной мамины, включающие распределение массы по ширине напорного ящика, диспергирование массы при подаче текучей среды в нее и выравнивание массы а.с. N 1740618, кл. D 21F l/02, 1992.

При известном способе энергия турбулентных вихрей,диспергирующих массу, образованных путем разгона массы в разгонных патрубках и последующем ее резком торможении в диспергирующей секции, усиливается и поддерживается при ее движении по напускному каналу за счет подачи в поток массы текучей среды через каналы для ввода текучей среды. При этом струйки текучей среды, движущиеся в потоке массы со скоростью, отличной от его скорости, дополнительно возбуждают энергию турбулентных вихрей, способствующих повышению степени дисперсности потока. Выравнивание потока массы в напускном канале осуществляется регулировкой профиля напускного канала с помощью механизмов для регулировки профиля напускного канала, а также путем регулирования расхода текучей среды с помощью регуляторов расхода.

Недостаток способа заключается в невысоком качестве формуемого полотна вследствие недостаточной степени дисперсности потока массы, напускаемого на сетку машины.

Это объясняется следующим. Кинетической энергии потока при разгоне массы недостаточно для создания необходимого уровня энергии турбулентных вихрей, способных диспергировать массу до необходимой степени и довести ее в дисперсном состоянии до зоны формования. Известные способы введения энергии в массу механическим путем вращение перфовалов, колебание различных пластин и т.д.) не приносят успеха, т.к. повывают энергию турбулентности только в пограничном слое на своей поверхности, а кроме того, создают низкочастотные колебания массы, приводящие к неравномерности распределения массы по сетке.

Изобретение обеспечивает повышение качества формуемого полотна за счет повышения степени дисперсности массы, напускаемой на сетку машины.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе напуска волокнистой массы на сетку бумагоделательной машины, включающем распределение массы по ширине напорного ящика, диспергирование массы при подаче текучей среды в нее и выравнивание массы, масса при диспергировании сообщают колебания эа счет подачи в нее текучей среды при пульсирующем давлении в диапазонах частот 0,2- -25000 Гц и амплитуд не менее 5 Па. При этом в текучую среду перед подачей в массу могут вводить воздух.

В способе напуска волокнистой массы повышение степени ее дисперсности обеспечивается за счет возбуждения колебаний в потоке массы пульсирующими импульсами текучей среды.

На фиг. 1 изображена схема потока массы в напускном канале при подаче текучей среды в напускной канал по предлагаемому способу; на фиг. 2 схема течения массы в напускном канале, образованном губой напорного ящика и формующей сеткой при подаче текучей среды в него по предлагаемому способу; на фиг. 3 напорный ящик, реализующий данный способ при подаче текучей среды в секцию тонкого диспергирования и (или) напускной канал по данному способу при вводе газа в текучую среду; на фиг. 4 напорный ящик, реализующий данный способ при подаче текучей среды на сетку машины.

В устройстве, реализующем предлагаемый способ, волокнистая масса поступает в коллектор 1, где распределяется по разгонным патрубкам 2 по ширине напорного ящика, разгоняется в них и тормозится в секции предварительного диспергирования 3, диспергируясь на флокулы. Затем поток массы вновь разгонится в промежуточных каналах 4 и тормозится в секции тонкого диспергирования 5, генерируя турбулентные вихри, которые диспергируют массу на более мелкие флокулы и волокна. Степень диспергации массы зависит от величины энергии вихрей, которая прежде всего зависит от концентрации массы. С увеличением концентраций массы энергии вихрей недостаточно, чтобы обеспечить удовлетворительную степень дисперсности массы. При этом в секцию тонкого диспергирования 5 через каналы для ввода текучей среды 6 подают текучую среду по питающим трубкам 7, сообщенным с коллекторами текучей среды и посредством генераторов пульсаций 9. С помощью генераторов пульсаций 9, которые могут быть соединены последовательно или параллельно, в потоке текучей среды в каналах 6 создаются пульсации давления в диапазоне частот 0,2-25000 Гц и амплитуд не менее 5 Па, которые вызывают пульсации скорости аналогичной частоты объемов текучей среды, поступающей в массу из каналов 6 (Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. Наука, 1974 с. 406, Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа, М. Наука, 1974 с. 402). Таким образом, в объемах текучей среды, втекающих в массу, создаются пульсирующие импульсы в диапазонах частот, соответствующих диапазону частот энергетического спектра турбулентных вихрей, образующихся в потоке массы при ее диспергировании, который находится в диапазоне 0,2-25000 Гц (Терентьев 0.А. Массоподача и равномерность бумажного полотна. М. Лесная промышленность 1986, с. 117, Хинце И.О. Турбулентность. Ее механизм и теория М. Физ-мат, 1963, с. 239, 79).В результата совпадения спектра частот происходит резонанс импульсов текучей среды с турбулентными импульсами, в результате чего энергия последних резко возрастает, что повышает степень дисперсности потока массы. При определенной концентрации массы и скорости потока существуют определенные 4-5 характерные частоты, резонанс которых наиболее резко повышает дисперсность массы по сравнению с другими частотами. С помощью генераторов пульсаций 9 подбирается одно или несколько соответствующих частот пульсаций давления текучей среды, обеспечивающих наиболее мощный резонанс. При этом расход текучей среды невелик и составляет несколько процентов от расхода массы. Для повышения степени дисперсности потока при высокой концентрации массы в текучую среду подают газ из газового коллектора 10. При движении внутри пульсирующего объема текучей среды, втекающего в поток массы, газовый пузырек, испытывая переменные сжимающие и растягивающие нагрузки, схлопывается и вновь образуется, образуя импульсные струйки, дополнительно диспергирующие массу.

Диспергированная масса поступает в напускной канал 11, где поток выравнивается. При этом часть потока поступает через перепускной канал 12 в компенсирующую камеру 13, что способствует процессу выравнивания. Выравнивание потока осуществляется механизмами регулировки профиля напускного канала 14 и регулировкой расхода текучей среды при помощи регуляторов расхода 15. При движении массы в напускном канале 11 турбулентные вихри частично вырождаются и в массе вновь начинают возникать флокулы, что имеет особенно большое влияние при повышении концентрации массы. При этом подают в напускной канал текучую среду с высокой частотой пульсаций. Вследствие вырождения большой части турбулентных вихрей в канале не происходит резонансного эффекта, но текучая среда, передавая свои пульсирующие импульсы массе, заставляет объемы массы двигаться с резко направленными скоростями (Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. Наука, 1974, с. 406). При высокой частоте эти объемы имеют размеры меньшие, чем размер флокулы, в результате чего они диспергируют образующиеся флокулы (фиг. 1).

При течении массы в напускном канале, образованном губой напорного ящика и формующей сеткой машины по известному способу вследствие сильной неравномерности эпюры скоростей по высоте капала вблизи поверхности губы в пограничном слое образуются флокулы, вызванные закруткой массы. При подаче текучей среды по предлагаемому способу вследствие колебаний объемов массы толщина пограничного слоя на поверхности губы резко уменьшается, вследствие чего закрутка потока также резко уменьшается, размер флокул падает и пульсирующий ваток массы легко разрушает эти флокулы Кроме того, поток массы,двигаясь в напускном канале, под давлением на формующей сетке уже частично формуется на ней, образую при формовании флокулы. При подаче текучей среды с высокой частотой пульсаций в напускной канал объемы массы, формующиеся на сетке, колеблющиеся вследствие получения импульсов от текучей среды, разрушают эти флокулы, повышая тем самым степень дисперсности потока при входе в иону формования (фиг. 3).

Пример. Формовали бумагу массой 76 г/м² из 100% сульфитной беленой целлюлозы, используемой при производстве печатных видов бумаги, различной концентрации на лабораторной установке с помощью напорных ящиков, изображенных на фиг. 3, 4, по способу-прототипу и предлагаемому способу. Причем в напорном ящике на фиг. 4 текучая среда подавалась на формующую сетку. В качестве текучей среды использовалась вода. Вода и воздух подавались под давлением соответственно в коллекторы 8 и 10. В качестве генераторов пульсаций 9 использовались распределители кранового и золотникового типов, соединенные с приводом вращательного и колебательного движений переменной скорости (фиг. 3 и 4), многоцилиндровые поршневые насосы (фиг.5), которые, работая по отдельности или совместно, позволяют получить спектр пульсаций давления и скорости в текучей среды в указанном диапазоне частот ( Т.М.Башта. Машиностроительная гидравлика, М. Машиностроение, 1971 с. 137- -219, 329-367, Т.М. Башта. Самолетные гидравлические приводы и агрегаты. М: Оборонгиз, 1951, с. 317-361, 184-253). Частота и амплитуды пульсаций текучей среды измерялись пьезоэлектрическими датчиками давления, установленными в каналах для ввода текучей среды 6.

Экспериментально было обнаружено, что минимальное значение амплитуды пульсаций массы на всех частотах, при котором наблюдалось изменение качества формуемого полотна, составляет 5Па. При этом контролировалось колебание массы М² полотна, которое могло вызвать низкочастотные пульсации.

В таблице приведены результаты испытаний.

Из представленных данных видно,что предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с известны повышение качества бумажного полотна. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ЫЫЫ2

Использование: изобретение относится к способу напуска волокнистой массы на сетку бумагоделательной машины и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при получении бумаги и картона. Сущность изобретения состоит в том, что осуществляют напуск волокнистой массы путем распределения ее по ширине напорного ящика, диспергирование массы, подачу текучей среды в нее под давлением и выравнивание массы. При диспергировании массе сообщают колебания за счет подачи в нее текучей среды при пульсирующем давлении с амплитудой не менее 5 Па и частотой пульсаций от 0,2 до 25000,0 Гц. В текучую среду перед подачей в массу могу вводить воздух. 1 з.п.ф-лы, 4 ил, 1 табл.

1. Способ напуска волокнистой массы на сетку бумагоделательной машины, включающий распределение массы по ширине напорного ящика, диспергирование массы при подаче текучей среды в нее под давлением и выравнивание массы, отличающийся тем, что массе при диспергировании сообщают колебания за счет подачи в нее текучей среды при пульсирующем давлении с амплитудой не менее 5 Па и частотой пульсаций от 0,2 до 25000,0 Гц. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в текучую среду перед подачей в массу вводят воздух.