УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ ЩЕПЫ Российский патент 1997 года по МПК B07B1/14 

Изобретение относится к подготовке древесного сырья, в частности к устройствам для сортирования щепы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП).

В настоящее время сортирование щепы в ЦБП производится:
на гирационных сортировках, представляющих собой набор подвижных сит с отверстиями;
на дисковых сортировках, представляющих собой набор вращающихся валов с дисками, причем диски каждого вала входят в промежутки между дисками смежных валов. Между дисками смежных валов установлены точно фиксированные зазоры (щели). Величина зазоров (щелей) колеблется от 3-х до 12 мм, в зависимости от назначения сортировки (патент США N 4376042, кл. 209-38, 1983; патент США N 4377474, кл. 209-279, 1983 аналоги);
на щелевидных сортировках, представляющих собой набор параллельных пластин, установленных с определенным зазором и объединенных через одну в две группы, каждая из которых перемещается с помощью эксцентриков по круговым траекториям в одном направлении в противофазе по отношению друг к другу (фирма Rader, Pulp and Paper, 1991, N 7, c. 50-51) или совершают качательные движения в противоположных направлениях (аналоги);
на валковых сортировках, представляющих собой набор профилированных (спиралевидные пазы), установленных с определенным зазором вращающихся валов (проспект финской фирмы Rauma-Repola, разработчик: корпорация Acrowood, США, см. прилагаемый проспект).

Одним из основных недостатков данных типов сортировок является относительно низкая удельная производительность (т.е. производительность 1 м² их поверхности), так как в гирационных ситовых сортировках и пластинчатых щелевидных сортировках удаляемая из щепы фракция выносится под сортировку через перфорации в ситах или через щели между пластинами за счет сил гравитации, а низкая производительность дисковых и известных валковых сортировок является следствием затрудненного прохождения отсортировываемой фракции через зазоры, образованные вращающимися навстречу друг другу поверхностями дисков или валов.

Для повышения удельной производительности у сортировок увеличивают размеры отверстий или щелей, что приводит к потерям кондиционного продукта или попаданию в кондиционный продукт отсортировывающихся фракций.

Одним из ближайших аналогов изобретения (прототип) является устройство корпорации Acrowood США, так называемая сортировка Diamond Roll (ж. Pulp and Paper, 1988, т.62, N 7, с. 100-102; проспект финской фирмы Rauma-Repola).

Сортировка состоит из корпуса с боковыми стенками и установленными в корпусе ряда вращающихся в одном направлении параллельных валов с зубчатой поверхностью, образованной пирамидальными выступами (алмазная поверхность). Зазор между вершинами выступов (пирамид) смежных валов составляет 1,5 мм.

При поступлении сортируемого материала (щепа, содержащая опилки, частицы коры и гнили) на вращающиеся валы, короткие тонкие частицы (опилки) попадают в "карманы" между гранями пирамид и выносятся через зазоры между вращающимися валами под сортировку, а длинные и относительно толстые частицы щепы и короткие и относительно толстые частицы коры и гнили выносятся валами за пределы сортировки.

Размеры щепы, используемой в целлюлозно-бумажной промышленности, в зависимости от марок составляют: минимальная длина 15 мм, максимальная длина 25 мм, толщина не более 5 мм. Допустимое содержание коры: не более 1;1, 5;3% Допустимое содержание гнили: не более 1;3;7% (Щепа технологическая. Технические условия. ГОСТ 15815-83).

Недостатком этого устройства является то, что относительно длинные и тонкие частицы щепы также проваливаются через зазор между валами под сортировку, как и опилочная фракция. А короткие и толстые частицы коры и гнили выносятся валами за пределы сортировки вместе со щепой. При измельчении балансов в рубительных машинах, значительная часть гнили и коры, в отличие от древесины, в силу особенностей их прочностных свойств, измельчается на короткие и относительно толстые частицы. Вследствие этого понижается выход кондиционной щепы и ухудшается ее качество.

Устройство имеет относительно низкую удельную производительность:
1. Из-за медленного прохождения опилочной фракции через слой подаваемой на сортировку щепы вследствие низкого эффекта ворошения сортируемого материала с мелкими на их поверхности зубцами (пирамидами). Увеличить размеры зубцов на поверхности валов с целью улучшения эффекта ворошения сортируемого материала, в данной конструкции сортировки не представляется возможным, так как в этом случае резко увеличатся потери щепы.

2. Из-за затрудненного прохождения отсортировываемой фракции через зазоры, образованные вращающимися навстречу друг другу поверхностями смежных валов (при вращении валов в одном направлении, направление движения смежных поверхностей валов противоположное). Частицы, попавшие в "карманы" между гранями пирамид на вращающихся валах, контактируют с поверхностью смежных валов при прохождении зазора вследствие воздействия центробежной силы, которая стремится выбросить их из кармана. В верхней части сортировки, центробежная сила, действующая на частицу, попавшую в "карман", уравновешивается силами гравитации. После прохождения верхней точки, при поворачивании вала, на частицу, находящуюся в "кармане", начинает действовать равнодействующая двух сил. Величина равнодействующей силы постепенно увеличивается, при поворачивании вала, и под ее действием частица начинает скользить по наклонной грани зубца (пирамиды) и касается поверхности смежного вала. А так как направление движения поверхности смежного вала противоположное, то частица может быть выброшена на поверхность сортировки через зазор. Для предотвращения данного возможного эффекта, необходимо ограничивать скорость вращения валов, или увеличивать количество валов на сортировке, чтобы повысить вероятность удаления некондиционных частиц. А это приводит к снижению производительности устройства или увеличению его габаритов. Вследствие указанных причин рассматриваемая конструкция (прототип) имеет относительно низкую удельную производительность.

Задача предлагаемого технического решения повышение эффективности сортирования щепы.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства для сортирования технологической щепы является то, что сортирующий узел выполнен таким образом, что пирамидальные выступы на смежных валах смещены на половину шага расположения пирамид в направлении оси вала и входят в промежутки между гранями противорасположенных пирамид.

При сортировании щепы, короткие частицы различной толщины (опилки, кора, гниль) попадают в "карманы", образованные гранями смежных пирамид на валу, и при вращении валов проваливаются под сортировку. Длинные частицы щепы, попавшие в "карманы", выносятся на поверхность сортирующего устройства пирамидами смежного вала и транспортируются за пределы сортировки. За счет этого повышается выход кондиционной щепы и ее качество.

Конструкция сортирующего узла, выполненная таким образом, что пирамидальные выступы на смежных валах смещены на половину шага расположения пирамид в направлении оси вала и входят в промежутки между гранями противорасположенных пирамид, позволяет увеличить высоту зубцов (пирамид), по сравнению с прототипом, без увеличения потерь кондиционной щепы, что значительно усиливает ворошение сортируемого материала и ускоряет прохождение отсортировываемых частиц через слой щепы к поверхности валов и их вынос под сортировку. За счет этого увеличивается производительность сортирующего устройства, по сравнению с прототипом, где менее интенсивное ворошение сортируемого материала, а, следовательно, и более низкая производительность.

Вынос под сортировку попавших в "карманы" частиц происходит принудительно, с большой скоростью. Соразмерные и попавшие в "карманы" частицы не выбрасываются на поверхность сортировки, как в прототипе, так как они могут контактировать только с боковыми поверхностями зубцов (пирамид) смежного вала, плоскость которых параллельна направлению движения частиц, находящихся в "карманах". За счет этого значительно увеличивается производительность сортирующего устройства. В прототипе же сортируемый материал контактирует с поверхностью валов, которая перпендикулярна направлению движения сортируемого материала, что и способствует выбрасыванию отсортировываемых частиц на поверхность сортировки и приводит к снижению ее производительности.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 приведена схема привода валов; на фиг. 3 представлена конструкция двух смежных валов.

Устройство для сортирования щепы состоит из корпуса 1 с боковыми стенками 2 и установленными в корпусе 1 параллельными вращающимися валами 3 (фиг. 1) с зубчатой поверхностью, образованной пирамидальными выступами 4 (фиг. 3). Пирамидальные выступы 4 на смежных валах 3 смещены на половину шага расположения пирамид в направлении оси вала 3 и входят в промежутки между гранями противорасположенных пирамид 4. Зазор между гранями противорасположенных пирамид равен 0,1 0,5 мм. Грани смежных на валу 3 пирамид 4 образуют "карманы" 5 (фиг. 3). Углы 6 (фиг. 3) между гранями у вершин пирамид равны 60-100^o. В корпусе 1 устройства с правой и левой сторон его размещены подшипниковые узлы 7 (фиг. 2) и жесткий, например, цепной привод 8 валов 3. На корпусе 1 с правой и левой сторон его, для осуществления вращения валов 3, прикреплены редукторы 9 с электромоторами 10.

Устройство работает следующим образом.

Сортируемую щепу подают на одном конце сортировки на вращающиеся валы 3. Пирамидальные выступы 4 на валах 3 осуществляют ее интенсивное ворошение. Короткие тонкие и толстые частицы проходят через слой щепы, попадают в "карманы" 5, образованные гранями смежных пирамид на валах 3, и выносятся под сортировку. Попавшие в "карманы" 5 длинные частицы выносятся пирамидальными выступами 4 смежных валов 3 в транспортируемый слой щепы. Отсортированная кондиционная щепа транспортируется в конец сортировки.

По описанной схеме был изготовлен лабораторный образец устройства с двумя типами валов, испытания которого показали его высокую эффективность по сравнению с известным устройством для сортирования технологической щепы (прототипом).

При оптимальной частоте вращения валов и ширине сортирующей поверхности 150 мм были получены следующие характеристики:
1. Показатель качества сортировки, равный отношению количества отсортированной устройством некондиционной части щепы, размерами меньше граничной, к количеству этой фракции в подаваемой на сортировку массе щепы, составил около 90% для первого типа валов, у которых высота пирамид равна 8 мм, а угол между гранями у вершины равен 60^o. Для второго типа валов, у которых высота пирамид равна 6 мм, а угол между гранями у вершины равен 100^o, показатель качества сортировки составил около 70% При большем количестве валов, в первом и втором вариантах, этот показатель будет больше. Потери кондиционной щепы, размерами больше граничной, были незначительны и составляли около 0,4% и 0,2% соответственно, для первого и второго типа валов. Измельчение сортируемого материала не обнаружено.

2. Производительность сортирующего устройства по входному продукту, состоящему из 95% щепы (более граничных размеров) и 5% некондиционной части (менее граничных размеров), отнесенное к единице площади сортирующей поверхности, составляет около 90 и 80 насыпных кубометров в час с 1 м² площади, соответственно, для первого и второго типов валов.

Полученные значения показателя качества сортировки и производительности устройства превышают значения, свойственные другим известным типам устройств, предназначенных для сортирования щепы.

Использование: для подготовки древесного сырья к производству бумаги в целлюлозно-бумажной промышленности. Сущность изобретения: устройство для сортировки щепы содержит параллельные вращающиеся валы с зубчатой поверхностью, образованной пирамидальными выступами, которые на смежных валах смещены на половину шага расположения пирамид в направлении оси вала и входят в промежутки между гранями противоположных пирамид. 3 ил.

Устройство для сортирования щепы, состоящее из корпуса с боковыми стенками и установленными в корпусе параллельными вращающимися валами с зубчатой поверхностью, образованной пирамидальными выступами, отличающееся тем, что пирамидальные выступы на смежных валах смещены на половину шага расположения пирамид в направлении оси вала и входят в промежутки между гранями противорасположенных пирамид.