УСТРОЙСТВО СОРТИРОВАНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2019 года по МПК D21D5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству и может быть использовано для сортирования волокнистых материалов.

Уровень техники

В бумажной промышленности широко применяются напорные сортировки для очистки бумажной суспензии, которые используются при грубом и тонком сортировании. Сущность процесса сортирования заключается в пропускании макулатурной массы через отверстия, размер и форма которых обеспечивают разделение содержащих в массе частиц, при этом сортирование бумажной суспензии должно выполняться с соблюдением ряда условий, таких как содержание загрязнения в макулатуре, ее концентрация, производительность [3]. В противном случае происходит засорение напорной сортировки и эффективность ее работы падает, вплоть до ее остановки, повышается степень износа узлов сортировки. Поэтому возникает необходимость промывки сортировки с удалением посторонних включений в процессе сортирования без остановки ее работы, при этом минимизируя сброс годного волокна в отходы [3, 6].

Известен способ сортирования волокнистых материалов [7], в котором преобразователи давления непрерывно изменяют давление входной текучей среды от максимума до минимума, а также непрерывно изменяют давление выходной текучей среды от максимума до минимума при этом волоконное засорение разрушается. Недостатком известного способа является низкая производительность сортировки за счет переменного, входного давления, причем максимальное входное давление должно быть меньше оптимального, чем если бы сортировка работала без изменения входного давления, в противном случае возможно засорение напорной сортировки, а также отсутствие ее промывки [4].

Известен способ сортирования волокнистых материалов [8], в котором суспензию целлюлозы подают от входа к выпускному отверстию насоса и обеспечивают снижение давления, которому бумажная суспензия подвергается и входной поток регулируется путем контролируемого снижения давления. Недостатком известного способа является низкая производительность сортировки за счет снижения входного давления при засорении сортировки и отсутствии при этом ее промывки.

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению и достигаемому результату является способ сортирования волокнистых материалов [9], включающий загрузку волокнистого материала во внутреннюю полость сортирующего элемента, сортирование волокна через зазоры между витками сортирующего элемента, отвод отходов сортирования через выходное центральное отверстие цапфы. В процессе сортирования осуществляют контроль величины напора подаваемого волокнистого материала с помощью манометра и с увеличением напора до предельного значения осуществляют прекращение загрузки волокнистых материалов, уменьшение зазоров между витками сортирующего элемента и последующей подачей воды через центральное входное отверстие с отводом отходов сортирования с водой через центральное выходное отверстие с последующим возобновлением процесса сортирования. Недостатком способа является грубый контроль входного давления при определении начала засорения сортировки, остановку процесса сортирования при промывке сортировки, а также возможность ее частичной промывки и, как следствие, снижение его производительности.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является повышение производительности и качества сортирования волокнистого материала. Указанная цель достигается тем, что при работе сортировки контролируется разница входного и выходного давлений волокнистого материала и при превышении заданного значения разницы давлений в какой-то из напорных сортировок, производят ее промывку не останавливая процесс сортирования волокнистого материала в целом.

Поставленная цель достигается тем, что устройство волокнистых материалов, содержащее загрузку волокнистого материала во внутреннюю полость сортирующего элемента, сортирование волокна через зазоры между витками сортирующего элемента, при этом в процессе сортирования осуществляют контроль величины напора подаваемого волокнистого материала с помощью манометра и с увеличением напора до предельного значения осуществляют прекращение загрузки волокнистых материалов, с последующей подачей воды через центральное входное отверстие с отводом отходов сортирования с водой через центральное выходное отверстие с последующим возобновлением процесса сортирования.

В предпочтительном варианте датчиками давления ведется контроль разницы давлений входной сортируемой и выходной очищенной массы для определения начала засорения напорной сортировки, регулируемой задвижкой подачи воды осуществляют промывку напорной сортировки, регулируемой задвижкой сброса отходов регулируют выход количества отходов сортирования, регулируемой задвижкой очищенной массы регулируют выход количества очищенной массы сортирования. С помощью расходомера, и регулируемой задвижки, разбавления водой бумажной суспензии, поддерживают концентрацию массы в промежуточном бассейне отходов, которая насосом подается на вход следующей напорной сортировки. Работа последующих сортировок идентична работе первой напорной сортировки. Согласно предлагаемого варианта при увеличении разницы давлений входной и выходной массы начинают процесс промывки сортировки с каждым шагом, увеличивая подачу воды для ее промывки, увеличивая сброс отходов и уменьшая выход годной массы до тех пор, пока разница давлений не станет исходной. Это приведет к возврату из процесса промывки к процессу сортирования волокнистого материала, путем перевода регулируемых задвижек подачи промывочной воды, выхода очищенной массы, сброса отходов в исходное положение, что производит поддержание напорной сортировки в незасоренном, рабочем состоянии, обеспечив при этом оптимальный режим ее работы не останавливая сам процесс сортирования в целом, что выгодно отличает его от прототипа.

Перечень фигур чертежей изобретения

На Фиг. 1 представлена технологическая схема устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На Фиг. 1 представлена технологическая схема модели 3 ступенчатого, прямого сортирования. Устройство для сортирования волокнистых материалов содержит:

- 1 вход промывочная вода

- 2 вход волокнистого материала

- 5, 15, 25 напорные сортировки

- 4, 14, 24 регулируемые задвижки подачи воды для промывки сортировок 5, 15, 25

- 10, 20 регулируемые задвижки подачи воды для разбавления отходов с выхода сортировок 5, 15

- 3, 13, 23 датчики входного 6, 16, 26 выходного давлений волокнистого материала

- 9, 19, 27 регулируемые задвижки для вывода очищенной массы на выход 30

- расходомер 7, регулируемую задвижку 8 для вывода отходов волокнистого материала с сортировки 5 в промежуточный бассейн 11

- расходомер 17 регулируемую задвижку 18 для вывода отходов волокнистого материала с с сортировки 15 в промежуточный бассейн 21

-12, 22 насосы подачи массы с бассейнов 11,21 на вход сортировок 15, 25 соответственно

- 28 регулируемую задвижку сброса отходов на выход 29 - брак.

В качестве напорной сортировки может выступать практически любая напорная сортировка, имеющая входной патрубок для подачи бумажной суспензии, вход для подачи промывочной воды, выходной патрубок для выхода очищенной массы, выходной патрубок для сброса отходов. Процесс промывок сортировок 5, 15 25 асинхронен во времени и может начаться в любой момент. Исходное положение элементов устройства следующее:

регулируемые задвижки 4, 14, 24 - закрыты

регулируемые задвижки 8, 18, 28 - открыты 5-10% [1]

регулируемые задвижки 9, 19, 27- открыты 100% .

Волокнистый материал поступает в напорную сортировку 5, где производится ее очистка. Определяя разницу давлений волокнистого материала между входным датчиком 3 и выходным датчиком 6 осуществляется контроль работы напорной сортировки 5. Установившаяся разница входного и выходного давлений является оптимальной и служит критерием нормальной, работы напорной сортировки 5. Р=|Рвх|-|Рвых|±δР, где δР заданное смещение давления, предназначенное для исключения генерации включения/выключения режима промывки. При засорении напорной сортировки, как правило, повышается входное давление и при превышении значения текущего давления больше заданного Pi>Р начинается процесс промывки. Одновременного изменяется на одинаковый дискрет (небольшая величина в % подбирается опытным путем) работа следующих узлов устройства:

- открывается регулируемая задвижка 4 и увеличивается подача промывочной воды для промывки сортировки 5

- закрывается регулируемая задвижка 9 и уменьшается выход очищенной массы с сортировки 5

- открывается регулируемая задвижка 8 и увеличивается выход отходов с сортировки 5 в бассейн 11

Если новое значение разницы давлений Pi сортировки 5 будет больше или равно заданному давлению Р, то процесс промывки продолжиться, т.е. еще больше увеличится количество подаваемой воды для промывки сортировки, увеличится количество отходов промывки с сортировки 5, а на выход 30 уменьшится подача очищенной массы. Т.е. регулируемые задвижки 4, 8 откроются, а регулируемая задвижка 9 закроется пропорционально на дискрет. Это будет происходить до тех пор, пока разница давлений Pi не станет меньше заданного давления Р. Это означает, что сито в напорной сортировке промылось и необходимо вернуть с выхода отходов волокнистый материал на выход очищенной массы 30. Начнется процесс завершения промывки сортировки 5 путем одновременного изменения на дискрет работы следующих узлов устройства:

- закрывается регулируемая задвижка 4 и уменьшается подача промывочной воды для промывки сортировки 5

- открывается регулируемая задвижка 9 и увеличивается подача очищенной массы с выхода сортировки 5 на выход 30

- закрывается регулируемая задвижка 8 и уменьшается выход отходов с сортировки 5 в промежуточный бассейн 11.

Процесс завершения промывки будет происходить до тех, пор пока регулируемые задвижки 4, 8, 9 не выйдут в исходное положение.

Волокнистый материал не прошедший очистку в сортировке 5 на выходе отходов имеет повышенное значение относительно концентрации входной массы [1, 4]. Количество отходов при этом постоянно изменяется, то значение расходомера 7, используется при регулировании задвижки 10 подачи воды, которая изменяя свое положение, поддерживает заданную концентрацию бумажной суспензии в бассейне 11, необходимую для нормальной работы следующей сортировки 15. Волокнистый материал с выхода отходов сортировки 5 аккумулируется в бассейне 11. Бумажная суспензия с промежуточного бассейна 11 насосом 12 подается на вход сортировки 15, при работе которой также происходит контроль разницы давлений входного и выходного материала бумажной суспензии с помощью датчиков давления 13, 16. Работа напорной сортировки 15 идентична работе сортировки 5. Волокнистый материал не прошедший очистку в сортировке 15 аккумулируется в бассейне 21, где производится его подготовка к следующей очистке в сортировке 25, путем аккумулирования, разбавления водой и доводкой его до необходимой концентрации в бассейне 21 регулируемой задвижкой 20 подачи воды. Бумажная суспензия с промежуточного бассейна 21 насосом 22 подается на вход сортировки 25, при работе которой также происходит контроль разницы давлений входного и выходного материала бумажной суспензии с помощью датчиков давления 23, 26. Работа напорной сортировки 25 идентична работе сортировок 5 и 15 с разницей в том, что отходы через регулируемую задвижку 28 сбрасываются на выход 29 брак. Поддержание концентрации в бассейнах 11 и 21 ведется постоянно и зависит только от количества поступающего в них волокнистого материала. Так как постоянно происходит отбор годного волокнистого материала количество отходов, от сортировки к сортировке уменьшается. Также ведется контроль за уровнем в промежуточных бассейнах 11, 21 для исключения их перелива.

Таким образом в отличие от аналогов предлагаемое устройство сортирования волокнистого материала предотвращает вероятность засорения напорной сортировки в самой начальной ее стадии, затрудняющая прохождение волокнистого материала через зазоры сита, используя плавную регулировку перехода из рабочего режима сортировки в режим промывки и наоборот, что не влечет за собой дополнительного засорения сортировки в результате этих переходов. Промывка, не останавливает процесс сортирования волокнистого материала в целом, а также поддерживает сортировку в чистом не засоренном состоянии, что ведет к минимальным потерям годного бумажного волокна, и как следствие повышается качество и производительность работы устройства

Список литературы

1. С.Н. Иванов «Технология бумаги», Москва, 2006 г.

2. Б.З. Смоляницкий. Переработка макулатуры. М. - Лесная промышленность 1980 г.

3. М.В. Ванчаков, А.В. Кулешов, Г.Н. Коновалова Технология и оборудование для переработки макулатуры Санкт-Петербург 2011 г.

4. Технология целлюлозно-бумажного производства в 3т. СПб, Политехника 2004 г.

5. ЛесПромИнформ №1(41) 2007 г. Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры

http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/974

6. http://y-sevastyanova.narod.ru/olderfiles/1/sortirovanie_i_ochistka celljulozv

7. Патент US №6348130 B1, В21С 9/00,19.02.2002 г.

8. Патент US №8177937 В2, D21C 7/12, 15.05.2012 г.

9. Патент RU №2635792 D21D 5/06 01.07.2017 г.

10. http://sbo-paper.ru/publications/massmedia_pack/paper+recycling/ Союз Бумажных Оптовиков «Переработка бумаги и картона».

Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству и может быть использовано для очистки волокнистых материалов. Технический результат заключается в повышении производительности и качества сортирования волокнистой суспензии. Сущность изобретения: устройство сортирования волокнистых материалов включает сортировки с последовательной загрузкой в них сортируемого волокнистого материала, вывод массы через задвижки на выход очищенной массы, вход и подачу воды через задвижки для промывки сортировок, датчики входных и выходных давлений массы каждой сортировки для контроля разницы давлений в них и последующем принятии решения, при превышении заданной разницы давлений, о необходимости промывки сортировок, расходомеры, задвижки для вывода и разбавления водой отходов с сортировок в бассейнах для обеспечения необходимой концентрации и нормальной работы последующих ступеней сортировок и организации многоступенчатого сортирования. Положительный эффект достигается за счет более раннего определения начала засорения напорных сортировок, плавная промывка с последующим плавным возвратом к исходному оптимальному режиму работы напорных сортировок, не останавливая процесс работы устройства и поддерживая в незасоренном состоянии сортировку, получая при этом минимальные потери годного бумажного волокна, при этом, как следствие, повышается качество и производительность работы устройства сортирования волокнистого материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство сортирования волокнистого материала, включающее напорную сортировку, на вход которой поступает волокнистый материал с одновременным контролем датчиком давления величины напора подаваемой массы с помощью контактного манометра, и с увеличением напора до предельного значения осуществляют прекращение загрузки волокнистых материалов, одновременно с последующей подачей промывочной воды через входное отверстие с отводом отходов сортирования с водой через выходное отверстие и с последующим возобновлением процесса сортирования, отличающееся тем, что с входа промывочная вода через первую регулируемую задвижку поступает на вход промывки первой сортировки, выход очищенной массы первой сортировки подключен к второму датчику давления и через вторую регулируемую задвижку подключен к выходу очищенной массы, а выход отходов первой сортировки подключен через первый расходомер, третью регулируемую задвижку на вход первого промежуточного бассейна, в который также поступает промывочная вода через четвертую регулируемую задвижку.

2. Устройство сортирования волокнистого материала по п. 1, отличающееся тем, что с выхода первого промежуточного бассейна масса первым насосом подается на вход второй сортировки, подключенной к третьему датчику давления, вход промывки второй сортировки подключен к промывочной воде через пятую регулируемую задвижку, выход очищенной массы второй сортировки подключен к четвертому датчику давления и через шестую регулируемую задвижку подключен к выходу очищенной массы, а выход отходов второй сортировки подключен через второй расходомер, седьмую регулируемую задвижку на вход второго промежуточного бассейна, в который также поступает промывочная вода через восьмую регулируемую задвижку.

3. Устройство сортирования волокнистого материала по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что с выхода второго промежуточного бассейна масса вторым насосом подается на вход третьей сортировки, подключенной к пятому датчику давления, вход промывки третьей сортировки подключен к промывочной воде через девятую регулируемую задвижку, выход очищенной массы третьей сортировки подключен к шестому датчику давления и через десятую регулируемую задвижку подключен к выходу очищенной массы, а выход отходов третьей сортировки подключен к выходу брака через одиннадцатую регулируемую задвижку.