УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК D21D1/32 G01N33/34 

Изобретение относится к устройствам для определения качества волокнистых суспензий как из вторичного сырья - макулатуры, так и из первичного - целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, применяющих водные суспензии волокон.

Конкретно изобретение может быть использовано:
- в научно-исследовательских работах по оптимальному построению технологических схем приготовления бумажной массы из макулатуры для производства определенных видов бумажной продукции и их аппаратурного оформления;
- для обеспечения оптимальных режимов работы технологического оборудования при проведении пусковых и наладочных работ;
- для периодического контроля установленного режима работы технологического оборудования;
- для выбора места установки сортировок с ситовыми сортирующими элементами в технологической схеме приготовления бумажной массы;
- для выбора оптимального размера отверстий сита в сортировках с ситовыми сортирующими элементами;
- для построения оптимальных технологических схем грубой очистки макулатурной массы от различных видов загрязняющих включений;
- для построения оптимальных технологических схем систем тонкого сортирования волокнистых материалов;
- для выбора оптимального типоразмера установок вихревых конических очистителей;
- для определения конечного качества приготовления бумажной массы по фракционному составу волокна для обеспечения требуемого уровня того или иного прочностного показателя бумажной продукции.

Технологическая схема приготовления бумажной массы из макулатуры состоит из ряда технологических этапов обработки волокнистой массы: роспуск макулатуры в гидроразбивателе, грубая очистка массы от тяжелых загрязняющих включений в очистителях массы высокой концентрации, грубая очистка массы от различных видов загрязняющих включений и дороспуск массы в турбосепараторе, обработка массы в пульсационных мельницах, тонкое сортирование массы в ситовых сортировках давления, размол в мельницах, окончательная тонкая очистка массы от загрязняющих включений в вихревых конических очистителях. При этом в каждом виде оборудования предшествующего этапа происходит подготовка волокнистой массы по оптимальным значениям качественных показателей ее приготовления для оптимальной обработки массы в оборудовании последующего этапа - и так до подачи на бумагоделательную машину.

К качественным показателям процесса приготовления макулатурной массы относятся:
- степень роспуска волокнистых материалов;
- массовая доля различных видов загрязняющих включений с удельной плотностью, меньшей чем у воды и волокна в волокнистом материале;
- массовая доля различных видов загрязняющих включений с удельной плотностью, большей чем у воды и волокна в волокнистом материале;
- массовая доля различных фракций волокон в волокнистом материале.

Известен прибор для определения степени роспуска волокнистых материалов (А.с. СССР 718519, D 21 F 5/06, 1977). Известный прибор содержит смонтированные в корпусе резервуар с переливной перегородкой, спрыском и патрубками для подвода и слива воды, цилиндрические сита, установленные на диске в держателях сит, и привод их вращения. Диск закреплен на приводном валу, который установлен через подшипники в цилиндрическом корпусе, отделяющем приводной вал от соприкосновения с водой. На этом же корпусе закреплена неподвижная шестерня, с которой взаимодействуют зубчатые колеса, жестко закрепленные на держателях сит.

Недостатком известного прибора является низкая точность определения степени роспуска, получаемая за счет забивания отверстий волокнами под действием центробежных сил при вращении сит и малоэффективной промывки отверстий сит, так как струи воды со спрыска редко попадают на отверстия сит вследствие их сложного движения. Кроме того, те струи воды, которые попадут в отверстия сит, оказывают воздействие на волокна, что приводит к их дороспуску. Прибор также имеет сложную конструкцию.

Известен прибор для определения степени роспуска волокнистых материалов (Blechschmidt "Altpapier - Faserstoff fur die Papiererzeugung", VEB Fachbuchverlag, Leipzig, 1979, S. 184-185). Этот прибор состоит из закрепленного на основании резервуара со съемным ситом, переливной перегородкой, гибким днищем в виде резиновой мембраны и патрубками для подвода и слива жидкости. Резиновая мембрана через толкатель, установленный в направляющей, и механизм двойного ползуна связана с приводом.

Недостатком этого прибора является снижение точности определения степени роспуска волокнистых материалов за счет изменения условий сепарации через сито отмытых волокон вследствие забивания ими отверстий сита под воздействием разрежения, возникающего под ситом, и изменения уровня жидкости в резервуаре при колебаниях гибкого днища во время работы прибора. Наличие быстро изнашивающейся резиновой мембраны, уплотнений, работающих в условиях вибрации, и трущихся поверхностей в механизме двойного ползуна снижает надежность и усложняет конструкцию прибора.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для определения степени роспуска волокнистых материалов (А.с. 1300056, D 21 В 1/32, G 01 N 33/34, 1987).

Упомянутое устройство для определения степени роспуска волокнистых материалов состоит из корпуса, смонтированных в нем резервуара со съемным ситом, переливной перегородкой и патрубками для подвода и слива жидкости, средства для обеспечения сепарации волокон через сито, выполненного в виде имеющего несущие кронштейны основания, жестко соединенного с толкателем, который кинематически связан с приводным валом посредством закрепленного на валу кулачка. Привод вала состоит из электродвигателя, соединительной муфты и редуктора. Толкатель смонтирован в закрепленной на редукторе направляющей и снабжен пружиной.

Съемное сито подвешено на кронштейнах, закрепленных на основании зажимами. Сито может быть выполнено с перегородками, разделяющими его на отдельные отсеки, причем величина отверстий сита в отсеках может быть переменна от отсека к отсеку.

Устройство заключено в кожух, снабжено крышкой и имеет пульт управления.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемая проба волокнистой суспензии с абсолютно сухой массой m₁ заливается в сито. На пульте управления устанавливается необходимое время испытания и включается электродвигатель привода средства для обеспечения сепарации волокон через сито. Одновременно через патрубок для подвода жидкости подается промывная вода из водопроводной магистрали. Вода, переливаясь через перегородку, обеспечивающую постоянство уровня жидкости в резервуаре, сбрасывается через патрубок для слива жидкости в канализацию. Под действием кулачка, смонтированного на приводном валу и взаимодействующего с толкателем, последний вместе с основанием и соответственно ситом совершает возвратно-поступательное движение, например, в вертикальной плоскости. При соответствующем расположении толкателя 9 движения могут быть и другого направления, в том числе и в горизонтальной плоскости. Вследствие возвратно-поступательного движения сита с испытуемой пробой в резервуаре с промывной жидкостью при постоянном уровне волокна отделяются от нераспустившихся пучков, проходят через отверстия сита и отводятся промывной жидкостью через перегородку и патрубок. По истечении времени, заданного блоком управления, электродвигатель отключается, и производится анализ проб. Из сита извлекается оставшееся волокно, просушивается до постоянной массы и взвешивается. Для каждого из сит или для каждого отсека сита в случае использования сита с перегородками определяется m₂ (i) - масса оставшегося сухого волокна над ситом N. Содержание волокна i-той фракции g_i (в процентах) определяется по формуле

Степень роспуска волокнистой суспензии на i-фракцию D_i рассчитывается по формуле
D_i = (100-g_i)%.

В связи с тем, что в конструкции сита прототипа отверстия выполнены только в его днище, то в процессе проведения анализа под воздействием возвратно-поступательного движения сита в заполненном водой резервуаре, в находящейся в сите суспензии из анализируемой пробы волокнистого материала возникают поступательные потоки жидкости, шаг за шагом направленные от центральной части сита к его периферии. Под воздействием этих потоков твердые компоненты суспензии также перемещаются в том же направлении и сосредотачиваются по периферии сита в виде волокнистых скоплений с повышенным значением массовой доли твердых компонентов. При этом процесс просеивания твердых компонентов через отверстия сита прерывается, не достигнув своего окончания, что обусловливает погрешность определения параметров. Кроме того, конструкция данного устройства не предусматривает возможности определения количественного содержания мелких твердых компонентов волокнистого материала с удельной плотностью, большей чем у воды.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности определения значений качественных показателей приготовления волокнистого материала и введение возможности определения дополнительного показателя - массовой доли в волокнистой суспензии мелких твердых компонентов с удельной плотностью, большей чем у воды и волокна, которые подлежат удалению из массы при окончательной тонкой очистке волокнистого материала на конечной стадии приготовления бумажной массы.

Для достижения названного технического результата в устройстве для определения качества приготовления волокнистых материалов, содержащем корпус с вмонтированными в нем резервуаром с переливной перегородкой, патрубками для подачи и слива воды и съемным ситом с кронштейнами и отверстиями в днище, средство для обеспечения процесса сепарирования волокон через отверстия сита, выполненное в виде стержней, к верхним концам которых при помощи зажимов прикреплены кронштейны съемного сита, а нижние концы стержней жестко присоединены к концам штанги, жестко соединенной с подпружиненным в направляющих толкателем, кинематически связанным с эксцентричным кулачком, при этом средство для обеспечения процесса сепарирования волокон снабжено приводом, состоящим из редуктора, ведомый вал которого жестко соединен с эксцентричным кулачком, а ведущий вал через муфту соединен с валом электродвигателя, в соответствии с изобретением в нижней части резервуара под ситом размещена емкость для улавливания мелких загрязняющих включений с перфорированной крышкой и отверстием для подвода воды, при этом патрубок для подвода воды расположен соосно с отверстием для подвода воды в емкость.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве в боковой стенке сита дополнительно выполнены отверстия такого же диаметра и с такой же степенью перфорации, как и в днище.

Устройство для определения качества приготовления волокнистых материалов состоит из корпуса 1, смонтированных в нем резервуара 2 с переливной перегородкой 3, патрубками 4 и 5 соответственно для подвода в резервуар воды и слива из него жидкости, съемного сита 6 с закрепленными к нему кронштейнами 7 и расположенного в верхней части резервуара, емкости 8 для улавливания мелких загрязняющих включений с удельной плотностью, большей чем у воды и волокна, с перфорированной крышкой 9, служащей для отмывки тяжелых загрязнений от волокна и успокоения струи из трубки 4 и размещенной под ситом 6 в нижней части резервуара; средства для обеспечения процесса сепарирования волокон через отверстия сита, выполненное в виде стержней 10, к верхним концам которых при помощи зажимов 11 крепятся кронштейны 7 сита 6, а нижние концы жестко соединены с двух сторон со штангой 12, которая также жестко соединена с подпружиненным в направляющих 13 пружиной 14 толкателем 15, кинематически связанным с эксцентричным кулачком 16; привод средства для обеспечения процесса сепарирования волокон через отверстия сита, состоящего из редуктора 17, ведомый вал 18 которого жестко соединен с эксцентричным кулачком 16, а ведущий - через муфту 19 соединен с валом электродвигателя 20. Устройство помещено в кожух 21 и имеет пульт 22 управления.

Устройство для определения качества приготовления волокнистых материалов работает следующим образом.

На днище резервуара 2 устанавливают емкость 8 для улавливания мелких загрязнений с удельной плотностью, большей чем у воды и волокна. Емкость 8 имеет перфорированную крышку 9 с диаметром отверстий 4,0 мм. Емкость 8 устанавливают таким образом, чтобы отверстие в боковой стенке емкости 8 было расположено против патрубка 4. В резервуаре устанавливают сито 6 с требуемым для анализа размером отверстий и закрепляют его кронштейнами 7 в зажимах 11. Через патрубок 4 в пространство между емкостью 8 и перфорированной крышкой 9 подают воду, которая затем выходит через отверстия перфорированной крышки 9 в направлении сита 6 равномерным медленно движущимся потоком. На пульте 22 управления выставляют время проведения анализа и включают электродвигатель 20. Испытуемую пробу волокнистой суспензии с абсолютно сухой массой m₁ заливают в сито 6. Вращательное движение вала электродвигателя 20 через муфту 19, ведущий вал редуктора 17 передается его ведомому валу 18 и эксцентричному кулачку 16. Вследствие кинематического взаимодействия кулачка 16 и подпружиненного в направляющих 13 пружиной 14 толкателя 15 вращательное движение кулачка 16 превращается в возвратно-поступательное движение толкателя 15, штанги 12, стержней 10 и сита 6. Вода, переливаясь через переливную перегородку 3, по патрубку 5 сбрасывается в канализацию. Вследствие возвратно-поступательного движения сита 6 с испытуемой пробой в резервуаре 2 с промывной жидкостью в суспензии, находящейся в сите, возникает сложное перемешивающее движение. При этом во время движения сита вниз, т.е. во время погружения в жидкость, затем во время движения его в обратном направлении в сите возникают перемешивающие движения жидкости соответственно в направлении от периферии к центральной части сита, затем в обратном направлении. Вблизи рабочей поверхности сита волокна ориентируются по потоку и просеиваются в зависимости от их длины, а также величины диаметра отверстий сита и расстояния между отверстиями. Из резервуара волокна вместе с промывной водой через переливную перегородку 3 и патрубок 5 выводятся в канализацию. Тяжелые включения малых размеров, просеиваясь через отверстия сита, проходят через отверстия перфорированной крышки 9, отмываются от волокна и оседают на дно емкости 8.

По истечении времени проведения анализа на пульте управления отключается подача электроэнергии в электродвигатель 20 и производится анализ пробы.

Анализ проводится следующим образом.

При определении степени роспуска с использованием сита с определенным значением диаметра отверстий d из сита извлекают остаток на сите, высушивают до постоянной массы, взвешивают и обозначают m_2 (d).

Степень роспуска C_(d) определяют по формуле

При определении массовой доли загрязняющих включений с удельной плотностью, меньшей чем у воды и волокна, с использованием сита с определенным значением диаметра отверстий d из остатка на сите извлекают эти виды загрязняющих включений, высушивают до постоянной массы, взвешивают и обозначают m_3 (d).

Массовую долю загрязняющих включений G_(d) определяют по формуле

При определении массовой доли мелких загрязняющих включений с удельной плотностью, большей чем у воды и волокна, с использованием сита с диаметром отверстий d из емкости 8 извлекают уловленные мелкие тяжелые загрязнения, высушивают до постоянной массы, взвешивают и обозначают m_4(d). Массовую долю мелких загрязняющих включений g_(d) с удельной плотностью, большей чем у волокна, определяют по формуле

При определении массовой доли фракций волокон в волокнистом материале с использованием сита с определенным значением диаметра отверстий d извлеченный из сита остаток высушивают до постоянной массы, взвешивают и обозначают m_5(d).

Значение массовой доли конкретной фракции F_(d) определяют по формуле
.

Предназначено для использования в целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, применяющих водные суспензии волокон. Содержит корпус с вмонтированными в нем резервуаром с переливной перегородкой, патрубками для подачи и слива воды и съемным ситом с кронштейнами и отверстиями в днище. Кроме того, содержит средство для обеспечения процесса сепарирования волокон через отверстия сита, снабженное приводом и выполненное в виде стержней, к верхним концам которых при помощи зажимов прикреплены кронштейны съемного сита. Нижние концы стержней жестко присоединены к концам штанги, жестко соединенной с подпружиненным в направляющих толкателем, кинематически связанным с эксцентричным кулачком. Привод средства для обеспечения процесса сепарирования волокон через отверстия сита состоит из редуктора, ведомый вал которого жестко соединен с эксцентричным кулачком, а ведущий вал через муфту соединен с валом электродвигателя. В нижней части резервуара под ситом размещена емкость для улавливания мелких загрязняющих включений с перфорированной крышкой и отверстием для подвода воды, при этом патрубок для подвода воды расположен соосно с отверстием для подвода воды в емкость. В боковой стенке сита дополнительно выполнены отверстия такого же диаметра и с такой степенью перфорации, как и в днище. Обеспечивается повышение точности определения качественных показателей приготовления волокнистого материала и введение возможности определения дополнительного показателя массовой доли в волокнистой суспензии мелких твердых компонентов с удельной плотностью, большей чем у воды и волокна. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для определения качества приготовления волокнистых материалов, содержащее корпус с вмонтированными в нем резервуаром с переливной перегородкой, патрубками для подачи и слива воды и съемным ситом с кронштейнами и отверстиями в днище, средство для обеспечения процесса сепарирования волокон через отверстия сита, снабженное приводом и выполненное в виде стержней, к верхним концам которых при помощи зажимов прикреплены кронштейны съемного сита, а нижние концы стержней жестко присоединены к концам штанги, жестко соединенной с подпружиненным в направляющих толкателем, кинематически связанным с эксцентричным кулачком, при этом привод средства для обеспечения процесса сепарирования волокон через отверстия сита состоит из редуктора, ведомый вал которого жестко соединен с эксцентричным кулачком, а ведущий вал через муфту соединен с валом электродвигателя, отличающееся тем, что в нижней части резервуара под ситом размещена емкость для улавливания мелких загрязняющих включений с перфорированной крышкой и отверстием для подвода воды, при этом патрубок для подвода воды расположен соосно с отверстием для подвода воды в емкость. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в боковой стенке сита дополнительно выполнены отверстия такого же диаметра и с такой степенью перфорации, как и в днище.