Размольная гарнитура



Размольная гарнитура
Размольная гарнитура

 


Владельцы патента RU 2466231:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) (RU)

Изобретение относится к гарнитурам ножевых размалывающих машин и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, а также в других отраслях промышленности при гидромеханической переработке волокносодержащих материалов. Размольная гарнитура с рабочей поверхностью включает три кольцевые зоны, из которых зона, ближняя к центру диска, имеет ряды разбивных зубьев, распределенных по концентрическим окружностям, причем зубья ротора размещены между зубьями статора. Средняя и периферийная зоны состоят из секторов, снабженных прямолинейными ножами, параллельными одной из образующих. Рабочие поверхности ножей периферийной зоны снабжены продольными прорезями, а рабочая поверхность роторного диска выполнена зеркально относительно рабочей поверхности статорного. Образующие единичных секторов расположены эксцентрично, с одной стороны относительно центра диска. Эксцентриситеты образующих смежных секторов средней и периферийной зон расположены с разных сторон относительно центра диска. Высота разбивных зубьев зоны, ближней к центру диска, больше двойной высоты ножей средней и периферийной зон. Предложенное решение обеспечивает повышение эффективности, качества и производительности процесса размола. 2 ил.

 

Изобретение относится к гарнитурам ножевых размалывающих машин и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, а также в других отраслях промышленности при гидромеханической переработке волокносодержащих материалов.

Известно, что размол крупнодисперсной древесной массы, например пропаренной щепы, включает две фазы.

Первая фаза представляет собой грубый размол, заключающийся в механическом расщеплении древесины на пучки волокон с частичным разделением последних на отдельные волокна.

Вторая фаза представляет собой тонкий размол, заключающийся во внешнем и внутреннем фибриллировании пучков волокон, прошедших первую фазу.

Практически обе фазы осуществляются в разных, последовательно установленных мельницах. При такой организации становится возможным выбор подходящего рисунка рабочей поверхности гарнитуры, а также условий и оптимальных режимов, для каждой фазы размола.

Однако использование двухступенчатого размола связано с рядом недостатков:

- недостаточные интенсивность и эффективность процесса;

- высокие удельные энергозатраты;

- низкие производительность и качественные характеристики процесса.

Данные недостатки можно отнести также и к множеству известных рисунков размалывающей поверхности гарнитур, используемых в настоящее время при двухступенчатом размоле.

Известна размольная металлическая гарнитура, включающая корпус, ножи, рабочая поверхность которых снабжена продольными прорезями, передние кромки которых и режущие кромки ножей притуплены [1].

Существенным недостатком гарнитуры [1] является то, что она может быть использована только на второй фазе. На первой фазе использование гарнитуры [1] мало эффективно.

Известна размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, рабочие кольцевые поверхности которых разделены на радиальные секторы, снабженные прямолинейными ножами и сквозными межножевыми канавками, параллельными одной из радиальных образующих сектора [2].

Недостатком гарнитуры [2] является то, что она предназначена для использования только на второй фазе. На первой фазе ее использование не представляется возможным.

Существенным недостатком гарнитуры [2] и, практически, всех известных секторных гарнитур, используемых в настоящее время, является то, что образующие секторов проходят через центр диска, а углы наклона образующих к радиусу входной окружной кромки, проведенному из центра диска, равны нулю. В результате этого значения касательных составляющих окружного усилия, развиваемого в процессе вращения ротора его режущими кромками, как правило, значительно ниже нормальных.

Известен размольный диск центробежно-пульсационного аппарата для диспергирования волокнистых материалов, включающий ряды зубьев, распределенных на концентрических окружностях, причем ряды зубьев ротора размещены между рядами зубьев статора [3].

Существенным недостатком гарнитуры [3] является то, что она широко используется при обработке сухих волокнистых материалов и мало эффективна при размоле на фазе грубого гидродинамического размола. Для водных же суспензий на фазе тонкого помола использование гарнитуры [3] не представляется возможным.

Наиболее близким по технической сущности известным решением является размольная гарнитура, состоящая из радиальных секторов, рабочая поверхность которых разделена на три концентрические кольцевые зоны, из которых зона, ближняя к центру диска, включает разбивные ножи, средняя зона - ножи грубого помола, а периферийная зона - ножи тонкого помола [4].

Недостатком известной гарнитуры является:

- низкая эффективность работы разбивных ножей;

- прохождение образующих секторов через центр диска;

- нулевые значения углов между образующими и радиусами входной окружной кромки, проведенными из центра диска.

В результате этого касательные составляющие окружного усилия, развиваемого режущими кромками ротора в процессе размола, по величине значительно меньше нормальных. Поэтому преобладает рубящее воздействие на материал, а удельные энергозатраты существенно возрастают.

Изобретение решает задачу интенсификации, повышения эффективности, качества и производительности процесса размола при одновременном сокращении удельных энергозатрат.

Технический результат заключается в повышении эффективности, качества и производительности процесса размола путем обеспечения возможности проведения двухфазного размола в одну ступень, т.е. в одной дисковой мельнице.

Для достижения указанного технического результата в размольной гарнитуре с рабочей поверхностью, включающей три кольцевые зоны, из которых зона, ближняя к центру диска, имеет ряды разбивных зубьев, распределенных по концентрическим окружностям, причем зубья ротора размещены между зубьями статора, средняя и периферийная зоны состоят из секторов, снабженных прямолинейными ножами, параллельными одной из образующих, рабочие поверхности ножей периферийной зоны снабжены продольными прорезями, передние кромки которых и режущие кромки ножей притуплены, а рабочая поверхность роторного диска выполнена зеркально относительно рабочей поверхности статорного диска, согласно изобретению высота разбивных зубьев зоны, ближней к центру диска, больше двойной высоты ножей средней и периферийной зон.

Образующие единичных секторов расположены эксцентрично, с одной стороны относительно центра диска.

Эксцентриситеты образующих смежных секторов средней и периферийной зон расположены с разных сторон относительно центра диска.

Ширина ближней к центру зоны l1=0,211·(R-r), ширина средней зоны l2=0,44·(R-r), ширина периферийной зоны l3=0,349·(R-r), где R - радиус периферийной окружной кромки диска, r - радиус входной окружной кромки диска.

Отличительные признаки предлагаемой размольной гарнитуры позволяют:

- интенсифицировать силовое воздействие на крупнодисперсную древесную массу в зоне, ближней к центру диска за счет того, что высота разбивных зубьев этой зоны больше двойной высоты ножей средней и периферийной зон;

- увеличить долю касательных составляющих окружного усилия, развиваемого режущими кромками ротора в процессе вращения, за счет того, что образующие единичных секторов расположены эксцентрично, с одной стороны относительно центра диска;

- увеличить скорость прохождения материала через среднюю зону и замедлить скорость прохождения материала через периферийную зону за счет того, что эксцентриситеты образующих смежных секторов средней и периферийной зон расположены с разных сторон относительно центра диска;

- обеспечить наиболее оптимальные режимы силового воздействия и транспортирования волокнистого полуфабриката в каждой из зон, с требуемой продолжительностью его нахождения в каждой из них за счет регламентированных значений ширины зон.

Этим создаются предпосылки к возникновению и существенному усилению фибриллирующего механического воздействия на волокнистый материал, к повышению качества его обработки, а также к снижению энергозатрат.

На фиг.1 изображена фронтальная проекция ножевой поверхности единичных секторов средней и периферийной зон размольной гарнитуры статора. Элементы I и II, выделенные замкнутой волнистой линией, принадлежат сопряженной рабочей поверхности ротора. Рабочие поверхности ножей зачернены. Окружной дуговой стрелкой показано направление вращения диска ротора. Эксцентриситет относительно центра О образующей О'О'', к которой параллельны ножи сектора средней зоны, обозначен через ec. Эксцентриситет относительно центра О образующей О'''О'''', к которой параллельны ножи единичного сектора периферийной зоны, обозначен через en.

На фиг.2 изображен разрез А-А ближней к центру зоны сопряженных разбивных ножей рабочих поверхностей дисков ротора и статора.

Ножевые поверхности размольной гарнитуры ротора и статора включают три кольцевые зоны 1, 2 и 3.

Ближняя к центру О зона 1 статора имеет разбивные зубья 4, распределенные по концентрическим окружностям. Разбивные зубья 5 ротора размещены между разбивными зубьями 4 статора, высота разбивных зубьев 4 и 5 этой зоны больше двойной высоты ножей средней и периферийной зон.

Средняя 2 и периферийная 3 зоны состоят из смежных секторов 6 и 7, снабженных прямолинейными ножами, соответственно, 8 и 9, нанесенными параллельно одной из образующих О'О'' и O'''O'''' секторов, соответственно, 6 и 7. Рабочие поверхности ножей 9 периферийной зоны 3 снабжены продольными прорезями 10, передние кромки которых и режущие кромки ножей 9 притуплены. Рабочая поверхность роторного диска выполнена зеркально относительно рабочей поверхности статорного диска.

По сравнению с известными решениями [1-4] предлагаемая размольная гарнитура имеет следующие существенные отличительные признаки:

- высота разбивных зубьев 4 зоны 1, ближней к центру О диска, больше двойной высоты ножей 8 и 9 секторов 6 и 7, соответственно, средней 2 и периферийной 3 зон;

- образующие единичных секторов расположены эксцентрично, с одной стороны относительно центра диска;

- эксцентриситеты ec и en образующих O'O'' и O'''O'''' смежных секторов 6 и 7 средней 2 и периферийной 3 зон расположены с разных сторон относительно центра О;

- ширина ближней к центру зоны 1 l1=0,211·(R-r);

- ширина средней зоны 2 l2=0,44·(R-r);

- ширина периферийной зоны 3 l3=0,349·(R-r).

r - радиус входной окружной кромки 11 зоны 1, rcp - радиус входной окружной кромки 12 средней зоны 2, rпер - радиус входной окружной кромки 13 периферийной зоны 3, R - радиус выходной окружной кромки 14 периферийной зоны 3.

Размольная гарнитура работает следующим образом. Обработанная щепа поступает через входную окружную кромку 11 диска в зону 1, где предварительно раздробляется и расщепляется неподвижными 4 и вращающимися 5 разбивными зубьями, соответственно ротора и статора до размеров, обеспечивающих прохождение обработанной массы через входную окружную кромку 12 в среднюю зону 2.

Интенсивность силового воздействия на массу со стороны смежных разбивных зубьев 4 и 5 существенно возрастает за счет того, что высота их превышает двойную высоту зубьев 8 и 9 секторов 6 и 7, соответственно, средней 2 и периферийной 3 зон.

Частицы и волокна, образовавшиеся после предварительной обработки в зоне 1, попадая в среднюю зону 2, под действием тангенциальной составляющей окружного усилия TC (см. в точке В, элемент I, фиг.1), ориентируются вдоль активных боковых стенок ножей 8 статора и ротора и подвергаются сложному механическому воздействию в межножевых зазорах. За счет режима прокачивания масса, под действием центробежной силы, набирает скорость и устремляется, через входную окружную кромку 13, в периферийную зону 3.

Наличие на рабочих поверхностях ножей 9 ротора и статора прорезей 10 удерживает волокнистые элементы суспензии в месте их сопряжения.

При этом на рабочих поверхностях происходит перераспределение давления, за счет чего прочность сцепления с ними волокнистых частиц и эффективность силового воздействия на последние увеличиваются.

Поскольку в кольцевой периферийной зоне 3 имеет место задерживающий эффект, масса в этой зоне замедляется. В то же время продвижение массы через зону 3, к периферийной выходной окружной кромке 14, осуществляется за счет:

- разности давлений на входной окружной кромке 13 и выходной 14;

- оптимального соотношения ширин средней 2 и периферийной 3 зон.

Время прохождения через зону 3 и качество силового воздействия на транспортируемую и, одновременно, обрабатываемую массу существенно возрастают. За счет того, что образующие O'O'' и О'''О'''' смежных секторов 6 и 7 средней 2 и периферийной 3 зон расположены эксцентрично относительно центра О, доли касательных составляющих , окружных усилий TС, TП (см. в точках В и С, элементов I и II фиг.1) с ростом значений эксцентриситетов ec и en существенно увеличиваются, в то время как доли нормальных и понижаются.

Это позволяет снизить рубящий эффект, удельные энергозатраты и интенсифицировать фибриллирующий эффект.

Обработанный волокносодержащий полуфабрикат направляется на дальнейшую обработку. По сравнению с известными решениями, использование заявляемой размольной гарнитуры позволяет решать задачу интенсификации, повышения эффективности, качества и производительности процесса размола при одновременном сокращении удельных энергозатрат.

Источники информации

1. SU, №408973, МПК D21D 1/30, заявлено 01.06.1972 г., опубл. 30.11.1973 г., бюл. №48.

2. SU №878847, МПК D21D 1/30, заявлено 26.12.1972 г., опубликовано 07.11.1981 г., бюл. №41.

3. SU №439553, МПК D21D 1/30, заявлено 28.03.1989 г., опубликовано 15.08.1974 г., бюл. №30.

4. Шамко В.Е. Полуфабрикаты высокого выхода. М.: Лесная промышленность, 1989 г., с.119-123.

Размольная гарнитура с рабочей поверхностью, включающей три кольцевые зоны, из которых зона, ближняя к центру диска, имеет ряды разбивных зубьев, распределенных по концентрическим окружностям, причем зубья ротора размещены между зубьями статора, средняя и периферийная зоны состоят из секторов, снабженных прямолинейными ножами, параллельными одной из образующих, рабочие поверхности ножей периферийной зоны снабжены продольными прорезями, а рабочая поверхность роторного диска выполнена зеркально относительно рабочей поверхности статорного, отличающаяся тем, что образующие единичных секторов расположены эксцентрично, с одной стороны относительно центра диска, эксцентриситеты образующих смежных секторов средней и периферийной зон, расположены с разных сторон относительно центра диска, а высота разбивных зубьев зоны, ближней к центру диска, больше двойной высоты ножей средней и периферийной зон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пластине рафинера, которая служит для механического размола лигноцеллюлозного материала. .

Рафинер // 2431007
Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству, а именно к рафинеру и режущему сегменту измельчающей поверхности рафинера. .

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может найти применение при размоле различных волокнистых материалов. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц для размола волокнистых материалов. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и используется в целлюлозно-бумажной промышленности на стадии тонкого помола. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и может быть использовано в целлюзно-бумажной промышленности на стадии тонкого размола. .
Изобретение относится к технологиям получения фибриллированных целлюлозных волокон путем измельчения целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажном производстве, а также в различных отраслях промышленности в процессах извлечения из воды ионов металлов с применением сорбентов-собирателей, при получении органоминеральных сорбентов и наполнителей

Изобретение относится к механическим рафинерам для обработки лигноцеллюлозных материалов, в частности к способу и системе для замены сегментов пластины рафинера в указанном рафинере

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может найти применение при переработке оборотного брака и макулатуры в производстве газетной бумаги, картона, древесно-волокнистых плит и т.д. Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы включает закрепленные на несущем основании и вращающемся валу ножевые размалывающие диски с равномерно распределенными ножами. Ножи выполнены в форме усеченных секторов со сходящимися в центре дисков боковыми прямолинейными кромками. Режущие скосы ножей выполнены в форме закруглений с радиусом r=(0,6…1,9)·l, где (0,6…1,9) - постоянный коэффициент, а l - средняя длина волокон обрабатываемого материала, м. Технический результат заключается в обеспечении оптимального режима механического воздействия на волокнистый материал с превалированием касательных напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковых мельниц и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности, а также при размоле различных волокнистых материалов. Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы включает в себя закрепленное на несущем основании металлическое кольцо с равномерно распределенными на его рабочей части прямолинейными ножами, выполненными в форме усеченных круговых секторов. Ширина поперечного сечения межножевых каналов от входа к периферии равномерно увеличивается, глубина уменьшается, а площадь постоянна. Кромки единичных ножей ротора и статора касаются окружности, радиус которой является их эксцентриситетом относительно центра диска, и наклонены в одну сторону под одинаковым ненулевым углом к радиусу произвольной окружности размалывающей кольцевой поверхности диска. Сопряжениям рабочих боковых стенок ножей с основаниями межножевых каналов придана форма вогнутых галтелей, при этом радиус галтели статора больше радиуса галтели ротора. Технический результат заключается в обеспечении режима механического воздействия на волокнистый материал с превалированием касательных напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов. Размалывающая гарнитура включает соосные роторный и статорный диски, рабочие поверхности которых обращены одна к другой и снабжены криволинейными ножевыми выступами, режущие кромки которых выполнены с эксцентриситетом относительно центра диска, а также круговыми и наклонены в одном направлении. Согласно изобретению угол наклона режущих кромок ножей статора на входной окружной кромке дисков больше угла наклона режущих кромок ножей ротора на 7…10°. Изобретение позволяет повысить эффективность и качество процесса размола за счет превалирования касательных напряжений и фибриллирующего эффекта, интенсифицировать процесс размола за счет обеспечения захвата большего количества волокнистого материала при сопряжении режущих кромок и снизить энергозатраты за счет наиболее полного использования механического и гидродинамического силового воздействия на волокнистый материал за один проход через рабочую кольцевую межножевую полость. 1 ил.

Изобретение относится к системам и способам измельчения хлопьев волокнистых материалов и может использоваться для измельчения пучков волокон в крафт-целлюлозе или бумажных массах и для переработки волокна, а также для измельчения хлопьев в системах переработки бумажного брака. Пластина дефлокулятора предназначена для измельчения волокнистых хлопьев в суспензии волокон. Пластина (402) содержит по меньшей мере одно круглое кольцо, состоящее из множества зубьев (404). По меньшей мере один зубец имеет переднюю поверхность (480), заднюю поверхность (482) и создающую ударную нагрузку боковую поверхность (484). Ударная сила, созданная боковой поверхностью, имеет первый вектор силы, толкающей пульпу в радиальном направлении к центру дефлокулятора, и второй вектор силы, толкающей пульпу в тангенциальном направлении к передней поверхности. Комплект сопрягаемых пластин дефлокулятора содержит роторную и статорную пластины, установленные в дефлокуляторе с зазором 5,0 мм или меньше. Способ изготовления пластины включает формирование и отливку жидкого сплава в форме пластины. Для измельчения волокнистых хлопьев в суспензии волокон пульпу подают в дефлокулятор. Для создания ударной силы роторную пластину вращают в направлении, противоположном статорной пластине. Использование пластин дефлокулятора улучшенной конструкции сопрягаемых поверхностей пластин позволяет более эффективно измельчать волокнистые хлопья. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов. Сущность изобретения: в размалывающей гарнитуре режущие кромки ножевых выступов ротора и статора скрещиваются одновременно в двух точках, из которых вторая точка расположена на периферийной окружной кромке диска. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс размола за счет обеспечения захвата большего количества волокнистого материала при двойном скрещивании режущих кромок ротора и статора, повысить эффективность и качество процесса размола за счет превалирования касательных напряжений и фибриллирующего эффекта, снизить энергозатраты за счет наиболее полного использования механического и гидродинамического силового воздействия на волокнистый материал за один проход через рабочую кольцевую межножевую полость. 1 ил.

Изобретение относится к способу обработки суспензии целлюлозной массы, включающему (i) стадию воздействия на волокна целлюлозы водного раствора марганцевого катализатора переходного металла и пероксида водорода при рН 6-13 и (ii) размол целлюлозы до достижения значения Шоппер-Риглер (SR) 10-90° и переработку полученной массы в бумагу, ткань или картон, причем марганцевый катализатор переходного металла присутствует в концентрации 0,0001-1 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы и пероксид водорода присутствует в концентрации 0,1-100 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы, предварительно готовят марганцевый катализатор переходного металла из моноядерного Mn(II), Mn(III), Mn(IV) или двухъядерного Mn(II)Mn(II), Mn(II)Mn(III), Mn(III)Mn(III), Mn(III)Mn(IV) или Mn(IV)Mn(IV) и лиганда переходного металла формулы (I): где: ; p=3; R независимо выбран из водорода, С1-С6-алкила, СН2СН2ОН, СН2СООН, и пиридин-2-илметила; R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из Н, С1-С4-алкила, С1-С4-алкилгидрокси. Изобретение также относится к применению водного раствора указанного марганцевого катализатора для повышения садкости волокон целлюлозы в процессе размола. Оптимизация условий обработки массы катализатором и пероксидом водорода для получения значения садкости (SR) полотна, изготовленного из обработанной массы, такова, что энергия, необходимая для механического перемешивания массы, снижается. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 табл.
Наверх