Способ аэродинамического формования волокнистого слоя и устройство для его осуществления

 

1. Способ аэродинамического формования волокнистого слоя путем диспергирования волокнистого материала, подачи волокон в воздушный поток с последующим выравниванием поля скоростей и концентрации, дефлокуляции аэровзвеси волокон и формования волокнистого слоя на сетке, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса формования и повышения равномерности волокнистого слоя, дефлокуляцию аэровзвеси волокон осуществляют вдуванием струй сжатого воздуха поперек направления движения аэровзвеси со скоростью 30 - 150 м/с.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее диспергатор и соединенную с ним аэродинамическую трубу, состоящую из корпуса, в котором установлен ряд параллельных перегородок, отличающееся тем, что перегородки выполнены полыми, имеют перфорацию с равным шагом отверстий и соединены с источником сжатого воздуха, причем отверстия перфорации расположены таким образом, что отверстия на одной стороне каждой перегородки сдвинуты относительно отверстий на другой стороне на полшага.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно имеет установленный в корпусе по крайней мере один дополнительный ряд перегородок, расположенных перпендикулярно ряду параллельных перегородок. Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве бумаги и картона. Цель изобретения интенсификация процесса формования и повышение равномерности волокнистого слоя. Предлагаемый способ и устройство для осуществления единой цели и могут быть применены совместно. На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа аэродинамического формования волокнистого слоя; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Устройство включает диспергатор 1, соединенный с аэродинамической трубой 2, представляющей собой корпус 3, внутри которого установлены ряды полых параллельных перегородок 4. Полости перегородок 4 с помощью трубопроводов 5 соединены с источником 6 сжатого воздуха. Под аэродинамической трубой 2 расположена движущаяся формующая сетка 7. Отверстия 8, расположенные на одной стороне 9 перегородки, сдвинуты относительно отверстий на другой стороне 10 на пол-шага. Имеется по крайней мере один дополнительный ряд 11 перегородок, расположенных перпендикулярно ряду параллельных перегородок. Способ аэродинамического формования волокнистого слоя с помощью устройства осуществляют следующим образом. Волокнистый материал диспергируют в диспергаторе 1 и подают в воздушный поток, поддерживаемый отсасывающей системой (на фиг.1 не показана). Образовавшаяся аэровзвесь волокон поступает в аэродинамическую трубу 2, где в системе перегородок 4 и воздушных струй, истекающих из отверстий 8, осуществляют выравнивание поля скоростей и концентрации потока аэровзвеси волокон. Одновременно с этим выполняют также и дефлокуляцию разрывание имеющихся комочков волокон в системе разнонаправленных скоростных струй (скорость истечения струи 30-150 м/с) cжатого воздуха и при величине среднего модуля градиента скорости воздушного потока (0,4-12)·10⁴ 1/с. Значение градиента скорости обеспечивается как величиной скорости истечения струй, так и взаимным расположением перегородок 4 и 11 с отверстиями 8. Вслед за этим полученную высокодисперсную аэровзвесь волокон подают на движущуюся формующую сетку 7, где осуществляют формование волокнистого слоя посредством фильтрации воздуха через образовавшийся слой и сетку 7 с помощью отсасывающей системы. П р и м е р 1. Сульфатная небеленая целлюлоза подвергается сухому размолу в дисковой мельнице с проточной рабочей частью, после чего через систему пневмотранспорта полученная воздушно-волокнистая взвесь с концентрацией волокна 100 г/м³ поступает в аэродинамическую трубу формующего устройства. Корпус трубы представляет собой канал прямоугольного сечения с длиной зоны формования 0,2 м. Осредненная скорость потока аэровзвеси волокон в трубе 10 м/с, концентрация контролируется по расходу воздуха и целлюлозы. В системе перегородок и разнонаправленных струй сжатого воздуха, истекающих со скоростью 90 м/с и обеспечивающих среднюю величину модуля градиента скорости 3,6·10⁴ 1/с, осуществляют выравнивание полей осредненной скорости и концентрации, а также дефлокуляции волокнистой массы. Отверстия на боковых стенках перегородок имеют диаметр 1 мм и расположены с постоянным шагом 10 мм. В полости перегородок подают сжатый воздух. Контроль скорости истечения струй осуществляют по расходу воздуха в магистрали. Величину среднего модуля градиента скорости контролируют по величине скорости струи и шагу между отверстиями. После перегородок полученная высокодисперсная аэровзвесь волокон поступает на формующую сетку, на которой и осуществляют формование волокнистого слоя. Значение скорости формования V_ф средней массы сформованного слоя и коэффициента e(μ), характеризующего равномерность полученного слоя, приведены в таблице. П р и м е р 2. Как и в примере 1, аэровзвесь волокон с концентрацией 200 г/м³ поступает в аэродинамическую трубу, в которой установлено два ряда перегородок. Первый ряд перегородок установлен вдоль направления движения сетки. На боковых стенках имеются отверстия диаметром 2 мм с шагом 30 мм. Второй ряд установлен перпендикулярно первому и снабжен отверстиями диаметром 0,5 мм с шагом 5 мм. Скорость истечения струй в первом ряду перегородок 30 м/с, во втором 150 м/с. Средний модуль градиента скорости в первом ряду 0,4·10⁴ 1/с, во втором 12·10⁴ 1/с. Значение показателей, характеризующих качество получения волокнистого слоя, приведены в таблице. П р и м е р 3. При прочих условиях, как и в примере 1, осуществляют формование волокнистого слоя, но при скорости истечения струй сжатого воздуха 25 м/с, шаге между отверстиями 30 мм и среднем модуле градиента скорости 0,33·10⁴ 1/с. Показатели, характеризующие качество волокнистого слоя, приведены в таблице. П р и м е р 4. При прочих условиях как и в примере 2, формуют слой при скорости истечения струй во втором ряду перегородок, равной 180 м/с и среднем модуле градиента скорости 14,4·10⁴ 1/с. Показатели качества полученного волокнистого слоя приведены в таблице. Данные, приведенные в таблице, подтверждают оптимальность предлагаемого диапазона значений скорости истечения струй сжатого воздуха 30-150 м/с, и среднего модуля градиента скорости (0,4-12)·10⁴ 1/с. Так, например, если значения этих параметров соответствуют предлагаемому диапазону (см. примеры 1,2), то скорость формования, в зависимости от требуемой массы слоя и концентрации волокна в аэровзвеси, меняется в пределах от 80 до 240 м/мин. Такая производительность по крайней мере вдвое превышает производительность всех известных устройств сухого формования. При этом равномерность слоя является очень хорошей, так как коэффициент вариации массы слоя ε(μ) меняется в пределах 6-12% в зависимости от условий. При снижении скорости струй от 25 м/с и модуля градиента скорости до 0,33·10⁴ 1/с, т.е. ниже заявленных пределов (см. пример 3), резко снижается качество слоя, на что указывает большая величина коэффициента ε(μ) 34% Это объясняется тем, что скорость струй и значения модуля градиента скорости недостаточны для дефлокуляции волокнистого материала, и формование слоя осуществляется из аэровзвеси, содержащей большое количество флокул в виде хлопьев. При увеличении скорости истечения струй до 180 м/с и модуля градиента скорости до 14,4·10⁴ 1/с (см. пример 4), т.е. выше заявленных пределов, даже ухудшается качество слоя. Например, коэффициент ε(μ) возрастает с 7 (пример 2) до 9% (пример 4). Это объясняется тем, что уже при скорости струй 150 м/с и модуле градиента скорости 12·10⁴ 1/с (см. пример 3) была достигнута полная дефлокуляция волокнистого материала, и дальнейший рост этих параметров до значения 180 м/с и 14,4 1/с (см. пример 4) не способен улучшить дисперсность взвеси, однако увеличивает амплитуду турбулентных пульсаций, что и сказывается отрицательным образом на качестве сформованного слоя.

Формула изобретения

1. Способ аэродинамического формования волокнистого слоя путем диспергирования волокнистого материала, подачи волокон в воздушный поток с последующим выравниванием поля скоростей и концентрации, дефлокуляции аэровзвеси волокон и формования волокнистого слоя на сетке, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса формования и повышения равномерности волокнистого слоя, дефлокуляцию аэровзвеси волокон осуществляют вдуванием струй сжатого воздуха поперек направления движения аэровзвеси со скоростью 30 150 м/с. 2. Устройство для аэродинамического формования волокнистого слоя, содержащее диспергатор и соединенную с ним аэродинамическую трубу, состоящую из корпуса, в котором установлен ряд параллельных перегородок, отличающееся тем, что перегородки выполнены полыми, имеют перфорацию с равным шагом отверстий и соединены с источником сжатого воздуха, причем отверстия перфорации расположены таким образом, что отверстия на одной стороне каждой перегородки сдвинуты относительно отверстий на другой стороне на полшага. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно имеет установленный в корпусе по крайней мере один дополнительный ряд перегородок, расположенных перпендикулярно ряду параллельных перегородок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3