Гидродинамический способ размола волокнистых материалов Советский патент 1991 года по МПК D21B1/36 B02C23/08 

Изобретение относится к целлюлозно- бумажной промышленности, а более конкретно к способам разработки волокнистых материалов, преимущественно целлюлозы.

Известен способ разработки волокнистых материалов, основанный на использовании эффекта соударения частиц материалов во встречных потоках.

Этот способ осуществляется в струйной противоточной мельнице, содержащей помольную камеру, источник энергоносителя, соосно расположенные инжекторы и разгонные трубы, которые имеют квадратное поперечное сечение и встречно-винтообразно закручены. По трубопроводам энергоноситель попадает в инжекторы и при выходе смешивается с исходным материалом. Далее энергоноситель с материалом попадает в разгонные трубы, где закручивается в разные стороны и при встречном

столкновении в помольной камере частицы размалываются.

Недостатком данного способа является малая эффективность и высокие энергозатраты.

Наиболее близким по технической сущности является способ сверхтонкого измельчения в жидких средах, осуществляемый в струйной мельнице.

Способ сверхтонкого измельчения материалов заключается в следующем. Основная струя суспензии сталкивается с плавающей отражательной плитой со скоростью, при которой возникают ударные волны, благодаря воздействию которых частицы измельчаемого материала сжимаются и пластически деформируются. От плавающей плиты частицы отражаются распределенной струей и сталкиваются с внутренней стенкой камер, где измельчаются повторно.

СО

с

о ю

N VI

00

Недостатком данного способа является малая эффективность измельчения материала и большие энергозатраты, вызванные созданием высоких скоростей основной струи измельчаемого материала.

Цель изобретения - повышение эффективности и снижение энергозатрат.

Для достижения указанной цепи в способе разработки волокнистых материалов путем взаимодействия пульсирующей струи суспензии с подвижным отражателем с целью увеличения эффективности разработки отражателю сообщают колебания в направлении движения струи, причем частота колебаний отражателя поддерживает- ся равной частоте пульсаций движущейся струи. Наличие коелбания подвижного отражателя в. направлении движения струи и поддерживание частоты его колебания, равной частоте пульсаций движущейся струи, позволяет повысить эффективность разработки, снизить энергетические затраты. Так как в этом случае е зоне разработки волокнистого материала возникает резонансное усиление звукового давления в кавитацион- ном поле, что естественно приводит к ин- тенсивному разрушению волокон на фибриллы и повышению эффективности разработки. Снижение энергозатрат обусловлено возможностью уменьшения скоро- сти движения пульсирующей струи суспензии, что понижает мощность напорных механических устройств.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения Но- визна. При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое изобретение от протитипа, не были вы- явлены и поэтому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию Существенные отличия.

На фиг.1 изображена схема установки, на которой осуществляется данный способ разработки волокнистых материалов; на фиг.2 - пример выполнения ка- витатора.

Установка состоит из гидроразби- вателя 1, трубопровода 2, насоса 3, нагнетающей линии 4, кавитатора 5 с пьезоэлектрическим преобразователем б. Для регулирования давления в нагнетающей линии служит перепускной трубопро- вод 7 с задвижкой 8.

Кавитатор 5 состоит из сопла 9, отражателя 10, штуцера 11 для приемника звуковых колебаний и патрубка 12 для отвода суспензии.

Предлагаемый способ разработки волокнистых материалов осуществляют следующим образом.

В гидроразбивателе 1 производится роспуск целлюлозы. Суспензия самотеком по трубопроводу 2 поступает в насос 3, Насос подает суспензию по нагнетающей линии 4 под давлением 4-6 кгс/см2 - 0,4 - 0,6 Мпа в кавитатор 5 с пьезоэлектрическим преобразователем 6. Из кавитатора суспензия вновь поступает в гидроразби- ватель.

В кавитаторе 5 (фиг,2) струя суспензии истекает из сопла 9. При истечении струи из сопла со скоростью до 50 м/с наблюдается пульсация струи в поперечном сечении. Причиной возникновения кавитации, которая является основным размалывающим фактором, являются звуковые колебания частотой 4-40 кГц, которые возникают в результате столкновения струи с отражателем 10. Проходя через жидкость, звуковые волны данной частоты вызывают кавитацию в жидкости. Схлопывание кавитационных пузырьков создает ударные микроволны, под воздействием которых волокно разделяется на продольные пучки. Происходит размол волокна. Сообщение отражателю ультразвуковых колебаний, равных частоте пульсации стекающей струи, приводит к совпадению колебаний по фазе и возникновению в месте контакта струи с отражателем резонансных колебаний струи. За счет возникновения резонанса резко повышается звуковое излучение (давление) в приграничной зоне жидкость - отражатель (возле отражателя 10), что приводит к интенсивной разработке волокнистой суспензии.

Предлагаемый способ размола осуществляют с волокнистой суспензий из целлюлозы сульфитной беленой марки А-1 Красноярского ЦБК концентрацией 3%, Объем разрабатываемой суспензии 0.120 м . Давление в системе 4,5 кгс, при этом частота колебаний струи 12,5 кГц. Частоту колебаний и звуковое давление кавитационного поля регистрируют гидрофоном. Количественную характеристику частоты звуковых колебаний кавитационного поля поля оцени- ваютс помощью лучевого осциллографа С1-104, При этом на фоне сплошного спектра шума, который характеризует кавитацию, выделяют субгармонические колебания частотой 12 - 13 кГц, которые характеризуют источник возмущения колебаний, т.е. пульсацию струи. Величину звукового давления оценивают косвенным методом, т.е. по высоте спектра шума на экране осциллографа. Если при неработающем ультразвуковом преобраэователе высота спектра составляет одно деление (регулируется усилителем), то при включении преобразователя при совпадении колебаний наблюдается спектр шума, превышающий основной в 3 - 8 раз по высоте.

П р и м е р 1. Суспензию разрабатываемого материала с частотой колебания 12,5 кГц подают на неподвижной отражатель 10 со скоростью 24,5 м/с. После разра- ботки материала в течение 15 мин градус помола равен ШР-12, величина звукового давления равна единице.

П р и м е р 2. Суспензию разрабатывают так же, как в примере 1. однако отражателю 10 сообщают колебания в направлении, перпендикулярном движении пульсирующей струи, при этом градус помола равен ШР-14.

П р и м е р 3. Суспензию разрабатыва- ют так же, как в примере 1, однако отражателю 10 сообщают колебания, равные б кГц в направлении движения струи. Как показывают результаты обработки, градус помола разрабатываемого материала равен ШР-21,

П р и м е р 4. Суспензию разрабатывают так же, как в примере 1, однако отражателю

10 сообщают колебания 12,5 кГц в направлении движения пульсирующей струи (т.е. обеспечивают режим резонанса). Как показывают исследования, градус помола разрабатываемого материала равен ШР-28, при этом звуковое давление равно пяти единицам.

Таким образом, осуществление процесса разработки волокнистых материалов предлагаемым способом позволяет более двух раз увеличить эффективность разработки, а следовательно уменьшить энергозатраты и себестоимость выпускаемого продукта.

Формула изобретения Гидродинамический способ размола волокнистых материалов путем взаимодействия пульсируюющей струи суспензии с подвижным отражателем, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения эффективности и снижения энергозатрат, отражателю сообщают колебание в направлении движения пульсирующей струи, при этом частоту колебаний отражателя поддерживают равной частоте пульсаций движущейся струи.

Изобретение относится к целлюлозно- бумажной промышленности, в частности к гидродинамическим способам размола волокнистых материалов, и позволяет увеличить эффективность и снизить энергозатраты. Отражателю сообщают ультразвуковые колебания, равные частоте .пульсации струи суспензии, что приводит к совпадению колебаний по фазе и возникновению в месте контакта струи с отражателем резонансных колебаний струи. За счет возникновения резонанса резко повышается звуковое излучение (давление) в приграничной зоне жидкость - отражатель, что приводит к интенсивному размолу волокнистой суспензии. 2 ил.

I/

Фиг 2