УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ АЭРОВЗВЕСИ ВОЛОКОН НА ФОРМУЮЩУЮ СЕТКУ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2000 года по МПК D21F1/42 

Изобретение относится к устройствам для преобразования потоков аэровзвеси волокон, применяемым в целлюлозно-бумажной промышленности при изготовлении различных видов бумаги аэродинамическим способом из волокнистых материалов.

Процесс производства бумаги аэродинамическим способом можно условно разделить на следующие основные этапы: измельчение волокнистого материала; диспергирование, то есть разделение измельченного материала на отдельные волокна с образованием аэровзвеси волокон; формование слоя волокон на формующей сетке, дальнейшее прессование и сушка. При этом, чтобы полотно бумаги на выходе бумагоделательной машины было однородным по толщине и ширине, повышенные требования предъявляются к равномерности укладки волокон на формующую сетку. Особенно трудно этого добиться при производстве широкого полотна бумаги. В этом случае для сохранения высокой производительности используют несколько устройств для разделения волокнистого материала на отдельные волокна - диспергаторов, потоки аэровзвеси с которых подают на устройство, позволяющее получить единый поток аэровзвеси с равномерным распределением волокон по всей ширине формуемого полотна.

Известно устройство для сухого формования бумаги из потока аэровзвеси волокнистого материала [1] , которое состоит из камеры с перфорированным дном, установленного в ней ротора с обечайкой и щетками, питающего и отводящего патрубка и концентратора, закрепленного на питающем патрубке. Корпус концентратора со стороны подачи в него материала изогнут по радиусу в направлении подачи аэровзвеси волокон и снабжен бункером для сбора отходов, установленным на стенке с большим радиусом изгиба, а со стороны выхода из него материала имеет перегородку, разделяющую корпус на секции транспортирования очищенного потока и отвода воздуха. В секции отвода воздуха установлен ряд разделительных лопаток. Концентратор имеет дополнительную секцию с поворотной перегородкой, установленную со стороны подачи в него потока аэровзвеси волокон. При поступлении потока аэровзвеси в концентратор происходит удаление крупных частиц, которые попадают в бункер для сбора отходов, и разделение потока аэровзвеси на два потока: концентрированный поток волокна и поток воздуха. Воздух удаляют, а поток аэровзвеси подают на ротор со щетками. При взаимодействии щеток с перфорированным дном происходит дополнительное разрушение хлопьев волокон. Отдельные волокна проходят сквозь отверстия в перфорированном дне и осаждаются на формующей сетке. Однако то, что механический диспергирующий орган - ротор со щетками - находится непосредственно у формующей сетки, приводит к нарушению однородности структуры получаемого бумажного полотна, так как не представляется возможным точно определить какое количество аэровзвеси волокон будет пропущено через сетку в дне камеры в единицу времени. Кроме того, устройство не решает задачу получения однородного потока аэровзвеси для изготовления широких полотен бумаги при повышении скорости процесса аэродинамического формования в целом, то есть подачи потока с равномерным распределением волокон по ширине формуемого полотна на формующую сетку от нескольких диспергаторов.

Известно также устройство для сухого формования полотна [2], содержащее цилиндрическую трубу для подачи волокна, имеющую продольную прорезь для подачи диспергированного волокна на бесконечную формующую сетку. На участке прорези труба выполнена в виде конуса, сужающегося по ходу движения сетки. Труба установлена под углом, меньшим 90 градусов, к оси сетки. Угол наклона может регулироваться. Труба снабжена средством для равномерного распределения волокна по ширине сетки, выполненным в виде установленного вдоль трубы набора колец с прорезями, каждое из которых имеет фиксатор. Под сеткой установлены отсасывающие ящики, в которых предусмотрена возможность регулирования вакуума. Для получения равномерного осаждения волокна по ширине сетки необходимо, чтобы в начале щели и в ее конце на сетку осаждалось одинаковое количество волокна на единицу длины щели. Это достигается благодаря конусной форме трубы. Тонкая регулировка потока осуществляется с помощью регулировочных колец, обеспечивающих необходимое раскрытие щели на любом из ее участков по длине. Рассмотренное устройство просто в своем конструктивном решении, но при изменении скоростей процесса формования требует трудоемкой регулировки для каждого конкретного случая. Кроме того, оно также не решает задачу подачи однородного потока волокна от нескольких диспергаторов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для роспуска волокнистого материала [3], содержащее цилиндрический корпус, ротор и статор, выполненный в виде концентрично расположенных друг в друге труб с перегородками, несущими диски, образующие между собой кольцевые каналы, распределенные вдоль оси корпуса, через которые поступает в устройство аэровзвесь волокон из отдельных диспергаторов. По обеим сторонам дисков закреплены коаксиально расположенные кольца с прорезями. Ротор состоит из двух опорных дисков, опирающихся на наружную трубу статора с помощью подшипников. Опорные диски связаны друг с другом лопастями, укрепленными на периферии дисков и образующими вместе с ними вентилятор. К лопастям вентилятора прикреплены диски ротора, на обеих сторонах которых концентрично установлены кольца с прорезями. Концентричные кольца ротора коаксиально расположены по отношению к концентричным кольцам статора. Вокруг ротора с некоторым зазором установлено сито. Устройство снабжено патрубками для подачи и удаления аэровзвеси волокон. Устройство совмещает функцию диспергирования с функцией получения потока аэровзвеси с равномерным распределением волокон по ширине формуемого полотна. Из отдельных диспергаторов потоки аэровзвеси по каналам поступают внутрь ротора. Побуждаемый лопастями ротора поток попеременно встречается с вращающимися кольцами ротора и неподвижными - статора, что определяет процесс диспергирования. Полностью диспергированные волокна через сито поступают в полость устройства, а затем через отверстие в нижней части корпуса - на сетку бумагоделательной машины. Такая конструкция обеспечивает равномерное оседание волокон по ширине сетки и дает возможность создавать оборудование практически любой, принятой для бумагоделательных машин, ширины. Однако, совмещение в одном устройстве функций диспергирования и распределения аэровзвеси волокон по ширине формующей сетки, как говорилось выше, приводит к снижению однородности структуры формуемого полотна и существенно усложняет конструкцию устройства в целом. Наличие сита существенно снижает производительность такого устройства.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание устройства, позволяющего повысить однородность структуры формуемого бумажного полотна при простоте конструктивного выполнения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для подачи аэровзвеси волокон на формующую сетку бумагоделательной машины, содержащем цилиндрический корпус, подводящие каналы потоков аэровзвеси волокон, расположенные вдоль оси корпуса, выводной канал потока аэровзвеси и установленный внутри корпуса ротор, выполненный в виде цилиндра с лопастями, согласно изобретению подводящие и выводной каналы выполнены с внешней стороны корпуса и расположены тангенциально в направлении вращения ротора, а лопасти ротора представляют собой лопатки, закрепленные радиально на внешней поверхности ротора.

Подводящие каналы могут быть выполнены как диффузорно-конфузорные переходы, причем диффузорными они являются в осевом направлении по отношению к корпусу, а конфузорными - в радиальном.

Выводной канал на выходе из корпуса может иметь колено, которое разворачивает выводной канал в направлении, противоположном направлению вращения ротора.

Лопатки ротора могут быть выполнены таким образом, что размер лопаток ротора вдоль образующей не превышает половины длины ротора, и расположены они на поверхности ротора преимущественно в шахматном порядке.

Выполнение подводящих каналов с внешней стороны корпуса и тангенциально в направлении вращения ротора обеспечивает свободное поступление потоков аэровзвеси от нескольких диспергаторов в зону активного перемешивания, которая создается в корпусе устройства при вращении ротора. Выполнение подводящих каналов в виде диффузорно-конфузорных переходов приводит к тому, что потоки аэровзвеси получают дополнительное осевое перераспределение на входе, что ускоряет процесс перемешивания. Выполнение в выводном канале на выходе из корпуса колена, которое разворачивает выводной канал в направлении, противоположном направлению вращения ротора, препятствует попаданию сгустков волокон, которые могли образоваться, в выводной канал и далее - на формующую сетку. Сгустки увлекаются циркуляционным потоком аэровзвеси и подвергаются дальнейшему перемешиванию. Если размер лопаток ротора не превышает половины длины ротора, и расположены они на поверхности ротора в шахматном порядке, то создаются дополнительные условия для осевого перераспределения потока аэровзвеси, что улучшает перемешивание. В результате на формующую сетку из выводного канала подается поток аэровзвеси с равномерным распределением волокон по всей ширине формуемого полотна.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - заявляемое устройство;
фиг. 2 - заявляемое устройство, в котором подводящие каналы выполнены в виде диффузорно-конфузорных переходов, а в выводном канале выполнено колено на выходе из корпуса, которое разворачивает выводной канал в направлении, противоположном направлению вращения ротора:
фиг. 3 - конструкция ротора, у которого лопатки имеют длину, меньшую половины длины ротора, и расположены на внешней поверхности ротора в шахматном порядке.

Заявляемое устройство содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1 и фиг. 2) подводящие каналы 2, которые расположены тангенциально в направлении вращения ротора 3, на внешней поверхности которого установлены лопасти 4, и выводной канал 5. Подводящие каналы 2 могут быть выполнены в виде диффузорно-конфузорных переходов, а выводной канал 5 может быть развернут при помощи колена 6 на выходе из корпуса 1 в направлении, противоположном направлению вращения ротора 3 (см. фиг. 2).

Устройство работает следующим образом. Потоки аэровзвеси подаются вентиляторами из диспергаторов (на фиг. 1 и фиг. 2 не показаны) в подводящие каналы 2 устройства. Если подводящие каналы 2 выполнены в виде диффузорно-конфузорных переходов, как показано на фиг. 2, то подаваемые потоки сужаются в радиальном направлении по отношению к цилиндрическому корпусу 1, и одновременно расширяются в осевом его направлении. Такое перераспределение потоков аэровзвеси приводит к тому, что в пространство между корпусом 1 и ротором 3 подается в значительной степени распределенный в осевом направлении поток аэровзвеси. По ходу движения поток аэровзвеси попадает в зону активного перемешивания, создаваемую ротором 3 с лопатками 4. Лопатки 4 вовлекают часть общего потока во вращающийся (циркуляционный) поток вокруг ротора 3. Перепад статического давления, создаваемый лопатками 4, порождает дополнительные циркуляционные потоки вокруг лопаток 4 - межлопастные вихри, которые обеспечивают интенсивное перемешивание аэровзвеси волокон. Если выводной канал 5 выполнен с коленом 6 (фиг. 2), то поворот потока аэровзвеси в колене 6, происходящий благодаря действию центробежных сил, препятствует переносу в выводной канал 5 сгустков волокон, которые могли образоваться. Сгустки увлекаются циркуляционным потоком, разрушаются под действием лопаток 4 ротора 3 и снова подвергаются процессу перемешивания.

Таким образом, достаточно простыми средствами удается получить поток аэровзвеси с равномерным распределением волокон по всей ширине формующей сетки, что приводит к повышению однородности широких формуемых полотен.

Источники информации
1. А.с. СССР N 1110845, 3 D 21 Н 5/26, опубл. 30.08.84, БИ N 32.

2. А.с. СССР N 1154400, 4 D 21 Н 5/26, опубл. 07.05.85, БИ N 17.

3. А.с. СССР N 746007, 2 D 21 D 1/34, опубл. 07.07.80, БИ N 25 - прототип.

Предназначено для преобразования аэровзвеси волокон при изготовлении бумаги аэродинамическим способом. Содержит цилиндрический корпус, тангенциально расположенные вдоль оси корпуса подводящие каналы, обеспечивающие свободное поступление потоков аэровзвеси от нескольких диспергаторов, и выводной канал для подачи аэровзвеси на формующую сетку. Установленный внутри корпуса ротор, выполненный в виде цилиндра с лопастями, закрепленными радиально на его внешней поверхности, создает зону активного перемешивания. Выполнение подводящих каналов в виде диффузорно-конфузорных переходов приводит к осевому перераспределению аэровзвеси, ускоряющее процесс перемешивания. Выполнение в выводном канале на выходе из корпуса колена, разворачивающее выводной канал в направлении, противоположном направлению вращения ротора, препятствует попаданию сгустков волокон на формующую сетку. Расположение лопаток в шахматном порядке создает дополнительные условия для осевого перераспределения потока аэровзвеси, что улучшает перемешивание. В результате на формующую сетку из выводного канала подается поток аэровзвеси с равномерным распределением волокон по всей ширине формуемого полотна. Обеспечивается повышение однородности структуры формуемого бумажного полотна при простоте конструктивного выполнения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для подачи аэровзвеси волокон на формующую сетку бумагоделательной машины, содержащее цилиндрический корпус, подводящие каналы потоков аэровзвеси волокон, расположенные вдоль оси корпуса, выводной канал потока аэровзвеси и установленный внутри корпуса ротор, выполненный в виде цилиндра с лопастями, отличающееся тем, что подводящие и выводной каналы выполнены с внешней стороны корпуса и расположены тангенциально в направлении вращения ротора, лопасти ротора представляют собой лопатки, закрепленные радиально на внешней поверхности ротора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подводящие каналы выполнены в виде диффузорно-конфузорных переходов, причем диффузорными они являются в осевом направлении по отношению к корпусу, а конфузорными - в радиальном. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выводной канал на выходе из корпуса имеет колено, которое разворачивает выводной канал в направлении, противоположном направлению вращения ротора. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что размер лопаток ротора в осевом направлении не превышает половины длины ротора, и расположены они преимущественно в шахматном порядке.