Гидродинамический способ размола волокнистых материалов

 

Изобретение относится к целлюлознобумажной 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю О 21 В 1/36. В 02 С 23/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

" "6Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4771908/12 (22) 25;12,89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Сибирский технологический институт (72) Н.А.Войнов, Ю.Д.Алашкевич, А.Г,Лахно и Е.К.Тихонович (53) 676.1.052.76(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬВ 737008, кл. В 02 С 19/06, 1985. (54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ

РАЗМОЛА ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, в частности к

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а более конкретно к способам разработки волокнистых материалов, преимущественно целлюлозы.

Известен способ разработки волокнистых материалов, основанный на использовании эффекта ссуда рения 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

„„SU „„1694748 А1 гидродинамическим способам размола волокнистых материалов, и позволяет увеличить эффективность и снизить энергозатраты. Отражателю сообщают ультразвуковые колебания, равные частоте лульсации 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, 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.

1694748

Недостатком данного способа является малая эффективность измельчения материала и большие знергозатраты, 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 поддерживается 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 кавитационном поле, что естественно приводит к интенсивному разрушению волокон на фибриллы и повышению эффективности разработки. Снижение энергозатрат обусловлено возможностью уменьшения скорости движения пульсирующей струи суспензии, что понижает мощность напорных механических устройств.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения иНовизна", При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающ>ее предлагаемое изобретение от протитипа, не были выявлены 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 кавитатора.

Установка состоит из гидрораэбивателя 1, трубопровода 2, насоса 3, нагнетающей линии 4, кавитатора 5 с пьезоэлектрическим преобразователем 6.

Для регулирования давления в нагнетающей линии служит перепускной трубопровод 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

5 роспуск целлюлозы. Суспензия самотеком по трубопроводу 2 поступает в насос 3, Насос подает суспензию по нагнетающей линии 4 под давлением 4 — 6 кгс/см — 0,4— г

0,6 Мпа в кавитатор 5 с пьезоэлектриче10 ским преобразователем 6. Из кавитатора суспензия вновь поступает в гидроразбиватель.

В кавитаторе 5 (фиг,2) струя суспензии истекает из сопла 9, При истечении струи из

15 сопла со скоростью до 50 м/с наблюдается пульсация струи в поперечном сечении, Причиной возникновения кавитации, которая является основным размалывающим фактором, являются звуковые колебания ча20 стотой 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 пу25 зырьков создает ударные микроволны, под воздействием которых волокно разделяется на продольные пучки. Происходит размол волокна. Сообщение отражателю ультразвуковых колебаний, равных частоте пуль30 сации стекающей струи, приводит к совпадению колебаний по фазе и возникновению в месте контакта струи с отражателем резонансных колебаний струи. За счет возникновения резонанса резко по35 вышается звуковое излучение (давление) в приграничной зоне жидкость — отражатель (возле отражателя 10), что приводит к интенсивной разработке волокнистой суспензии.

40 Предлагаемый способ размола осуществляют с волокнистой суспенэий из целлюлозы сулзфитнои беленои марки А-1

Красноярского ЦБК концентрациеи ЗУг.

Обеем разрабатыааемои суслензии 0,120 м .

45 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

50 колебаний кавитационного поля поля оцени- . вают с помощью лучевого осциллографа С1-104, При этом на фоне сплошного спектра шума, который характеризует кавитацию, выделяют субгармонические колебания частотой

55 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 преоб1694748 разователе высота спектра составляет одно деление (регулируется усилителем), то при включении преобразователя при совпадении колебаний наблюдается спектр шума, превышающий основной в 3 — 8 раз 5 по высоте.

Пример 1. Суспензию разрабатываемого материала с частотой колебания

12,5 кГц подают на неподвижной отражатель 10 со скоростью 24,5 м/с. После разра- 10 ботки материала в течение 15 мин градус помола равен ШР-12, величина звукового давления равна единице.

fl р и м е р 2. Суспензию разрабатывают так же, как в примере 1, однако отражателю 15

10 сообщают колебания в направлении, перпендикулярном движении пульсирующей струи, при этом градус помола равен

ШР-14.

Пример 3. Суспензию разрабатыва- 20 ют так же, как в примере 1, однако отражателю 10 сообщают колебания, равные 6 кГц в направлении движения струи. Как показывают результаты обработки, градус помола разрабатываемого материала равен.ШР-21. 25

Il р и м е р 4. Суспензию разрабатывают так же, как в примере 1, однако отражателю10 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, о т л и ч а ю щ и йс 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, 1694748

Составитель Н Войнов

Редактор М.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор T.Ïàëèé

Заказ 4135 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101