Спосіб відцентрово-гідродинамічної обробки волокнистої суспензії та установка вихрових конічних очищувачів для його здійснення (варіанти)

1. Спосіб відцентрово-гідродинамічної обробки волокнистої суспензії, що включає тангенціальну подачу потоку волокнистої суспензії в конічні камери вихрових конічних очищувачів для створення обертових шарувати х ви хрових зсувних потоків суспензії навколо осей камер, розподілення волокнистого матеріалу під впливом відцентрової і гідродинамічної сил на коротковолокнисту і довговолокнисту фракції з одночасним остаточним тонким очищенням коротковолокнистої фракції від забруднюючих включень з питомою густиною не меншою, ніж у волокна, який відрізняється тим, що перед тангенціальною подачею волокнистої суспензії у вихрові конічні очищувачі її обробляють під тиском 280-450 кПа у зсувному потоці суспензії, що рухається в каналі трубопроводу зі швидкістю не менше 6,0 м/с і градієнтом швидкості не меншим 850 с-1, при цьому тривалість обробки складає не менше обчисленої за формулою: 57 ´ R ´ / C / ti = , V де: ti - тривалість обробки волокнистої суспензії з конкретним значенням i масової частки волокна в зсувному потоці; 57 - коефіцієнт; R - радіус вн утрішнього каналу тр убопроводу, мм; /С/ - безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює за абсолютною величиною значенню масової частки волокна в суспензії; V - швидкість руху зсувного потоку в каналі трубопроводу, мм/с. 2 (19) 1 3 71660 4 виходу з очищувача очищеної коротковолокнистої Li - довжина внутрішнього каналу трубопроводу фракції і патрубком для виходу довговолокнистої при обробці волокнистої суспензії з конкретним фракції, з'єднаними з відповідними колекторами, значенням і масової частки волокна в суспензії, яка відрізняється тим, що колектор волокнистої мм; суспензії, що надходить на обробку, виконаний у 57 - коефіцієнт; вигляді розташованого вертикально порожнистого R - радіус вн утрішнього каналу тр убопроводу, мм; циліндра правильної форми, що має нижню і вер/С/ - коефіцієнт, що дорівнює за абсолютною вехню основи і бічну циліндричну стінку, які утворюличиною значенню масової частки волокна в сують внутрішню камеру, при цьому трубопровід для спензії. подавання в нього суспензії приєднаний до ниж5. Установка за п. 4, яка відрізняється тим, що ньої основи циліндричного колектора по нормалі вихрові конічні очищувачі розташовані рівномірно до неї для подавання суспензії знизу або приєднапо окружності навколо колектора суспензії, що ний до верхньої основи циліндричного колектора надходить на обробку, на однаковій відстані від по нормалі до неї для подавання суспензії зверху його осі. так, що вн утрішній канал трубопроводу сполуче6. Установка за п. 4 або п. 5, яка відрізняється ний з внутрішньою камерою колектора, а вхідні тим, що колектор очищеної коротковолокнистої патрубки для тангенціальної подачі суспензії у фракції і колектор довговолокнистої фракції виковихрові конічні очищувачі з'єднані з бічною цилінднані циліндричної форми. ричною стінкою колектора волокнистої суспензії, 7. Установка за кожним з пп. 4 - 6, яка відрізнящо надходить на обробку, за допомогою трубоється тим, що колектор волокнистої суспензії, що проводів з довжиною, що складає не менше обчинадходить на обробку, колектор очищеної коротсленої за формулою: коволокнистої фракції і колектор довговолокнистої Li=57xRx/C/, фракції розташовані між собою співвісно. де: Винахід належить до целюлозно-паперової промисловості і може бути використаний в процесі приготування паперової маси із макулатури або деревної маси для виробництва різних видів паперової продукції, а саме для розподілу волокнистого матеріалу на коротко- і довговолокнисту фракції з одночасним тонким очищенням коротковолокнистої фракції від дрібних забруднюючих включень з питомою густиною не меншою, ніж у волокна. Окремі сорти макулатури, що застосовуються для виробництва паперу і картону, різко відрізняються за своєю якістю і містять волокна різної довжини: від самих коротких до самих довгих, що досягають довжини 5мм. Забезпечити рівномірну якість макулатури під час її збирання неможливо. Тому регулювання якості (сортування, усереднення) здійснюють у процесі переробки макулатури. Деревна маса, як і макулатура, містить у своєму складі волокна різної довжини - від самих коротких до таких, що досягають довжини 3мм. Волокнистий матеріал з макулатури характеризується високою полідисперсністю і невисокими паперотворними властивостями. Для поліпшення паперотворних властивостей вторинний волокнистий матеріал після тонкого сортування і попереднього розмелювання або без нього піддають розподіленню на коротко- і довговолокнисту фракції з наступним окремим розмелюванням довговолокнистої фракції з метою реалізації потенційно високих показників її міцності. Далі коротковолокнисту і розмелену довговолокнисту фракції окремо або в суміші після остаточного тонкого очищення у вихрових конічних очищувачах використовують за технологічним призначенням. Відомий спосіб розподілення волокнистого матеріалу з макулатури на коротковолокнисту і дов говолокнисту фракції шляхом просіювання коротковолокнистої фракції крізь отвори ситових фракціонувальних елементів. Реалізація цього способу щонайкраще здійснюється у вертикальних сортувальних апаратах, які працюють під тиском волокнистої маси, що надходить на фракціонування. Одним з таких апаратів є сортувалка машинобудівної фірми "Voith" за назвою "Multifraktor" (Musselmann W., Menges W. "Konzept und Funktion einer Altpapierfaserfraktionirungsanlage und Erfahrungen im praktischem Веtrieb", Журнал "Wochenblatt fur Papierfabrikation", 1982, №11/12, С.368-379). Сортувалка являє собою вертикально розташований і порожнистий усередині корпус. Внутрішня порожнина розділена вертикально розміщеним циліндричним ситом на дві камери. У внутрішній камері усередині сита обертається циліндричний ротор з розміщеними на його поверхні крутою спіраллю лопатями. Волокниста суспензія надходить у простір між ситом і циліндричним ротором і завдяки інтенсивному перемішуванню її лопатями коротковолокниста фракція просіюється крізь отвори сита діаметром 1,0-1,5мм у простір між ситом і корпусом. Іншим відомим апаратом для здійснення згаданого способу є вертикальна сортувалка за назвою "Centrisorter", конструкція якої відрізняється від конструкції "Multifraktor" тільки тим, що численні лопаті на циліндричній поверхні ротора замінені виступами напівсферичної форми. (Б.З. Смоляницкий "Переработка макулатуры", М., "Лесная промышленность", 1980, С.78-79). Кількісне співвідношення коротко- і довговолокнистої фракцій у фракціонаторах із ситовими фракціонувальними елементами регулюють шляхом зміни або діаметра отворів сита, або перепаду тиску з обох сторін сита. 5 71660 6 Цей спосіб фракціонування й апарати для його у ви хідному (коротковолокнисту фракцію) і фракздійснення використовують у таких те хнологічних цію волокнистого матеріалу з більш низьким стусхемах приготування паперової маси, до яких не пенем млива, ніж у ви хідному (довговолокнисту ставляться високі вимоги за якістю приготування фракцію) з одночасним остаточним тонким очиволокнистого матеріалу, обумовленого якістю розщенням коротковолокнистої фракції від різних виподілу на фракції (вираженого, як різниця між знадів дрібних забруднюючих включень з питомою ченнями ступенів млива коротко- і довговолокнисгустиною не меншою, ніж у волокна (Потапов B.C., тої фракцій) і засміченості коротковолокнистої Шамко В.Е. "Промывка и сортирование целлюлофракції (обумовленої розміром діаметра отворів зы "М., "Лесная промышленность", 1975, С.78-88). сита, що використовується для фракціонування). Вихровий конічний очищувач являє собою коПриготування паперової маси для виробництнічний корпус з розташованою усередині нього ва паперової продукції з більш високими споживконічною камерою. В основу конічного корпуса чими властивостями досягається при використанні тангенціально вбудований патрубок для тангенціспособу гідродинамічного розподілення волокнисального подавання волокнистої суспензії в камеру. того матеріалу на коротко- і довговолокнисту фраДовжина тангенціального патрубка не перевищує кції. Апарат для здійснення цього способу (А.с. 60мм. У центрі основи корпуса і співвісно з ним СССР №1116771 "Устройство для сортирования вбудований патрубок для виведення суспензії з твердых частиц суспензии") не містить у своїй очищеного коротковолокнистого матеріалу (коротконструкції сит та частин, що р ухаються й обертаковолокнистої фракції). У вершини конічного корються, за рахунок чого виключаються причини пуса розташований патрубок для виведення з камеханічної турбулізації волокнистої суспензії в мери відходів очищення (довговолокнистої процесі фракціонування та створюються умови фракції). для більш якісного розподілу волокон на фракції і Чим менше діаметр основи конічної камери і кращого очищення коротковолокнистої фракції. В чим менше діаметр отвору для входу суспензії і апараті волокниста суспензія у вигляді струменя чим більше тиск суспензії на вході в очи щувач, тим правильної циліндричної форми подається по ноякість розподілу волокнистого матеріалу на фракрмалі в центральну частину поверхні сортувальноції й ефективність очищення вище. го елемента, виконаного у вигляді круглого симетУ результаті тангенціального введення волокричного диска з тороїдальною поверхнею по його нистої суспензії в очищувач і значний тиск, за яким периферії. На поверхні диска струмінь волокнистої її подають, суспензія набуває обертального руху суспензії розтікається рівномірним тонким шаром у навколо осі очищувача, при цьому швидкість обернапрямку від центра диска до його периферії, на тання збільшується в напрямку осі. Перебуваючи в тороїдальній поверхні шар суспензії розподіляєтьобертальному русі, суспензія рухається в напрямся на фракції. У вигляді розпиленого факела фраку до вершини конічної камери - вниз. кції розкидаються у концентрично розміщені наУ такому потоці на будь-яку тверду частинку вколо диска ємності для коротковолокнистої і суспензії - волокно або забруднююче включення довговолокнистої фракцій. Однак, згаданий спосіб діє відцентрова сила, що викликана обертанням гідродинамічного фракціонування й апарат для суспензії, і різниця тисків між периферією потоку і здійснення цього способу призначені для розподійого центральною частиною, а також верхньою і лення на коротко- і довговолокнисту фракції волонижньою частинами очищувача. Чим ближче до книстого матеріалу з низьким ступенем забрудосі конуса розташована тверда частинка, тим менення, наприклад, целюлозного напівфабрикату. нше радіус її обертання і тим вище швидкість її При обробці ж волокнистого матеріалу з макулаобертання та відцентрова сила, що прагне відкитури, що характеризується великим вмістом занути її до периферії. Усередині очищувача утвобруднюючих включень і неоднорідністю за довжирюються начебто шари з різною швидкістю оберною волокна, якість розподілу на фракції й тання. Біля осі швидкість настільки зростає, що ефективність очищення коротковолокнистої фраквиникає обертовий потік із протилежним рухом у ції різко зменшується. У коротковолокнистій фракнапрямку до патрубка виходу коротковолокнистої ції, яка звичайно є кондиційним волокнистим, мафракції. теріалом, залишається велика кількість крапкових Величина статичного тиску зменшується в назабруднюючих включень розміром до 0,5мм (пісок, прямку від периферії конічного очищувача до його кора, луб, бітум тощо.) осі. Під дією тиску тверда частинка переходить з Таким чином, із приведеного аналізу відомих одного обертового шару в іншій доти, доки зросспособів розподілення волокнистого матеріалу з таюча відцентрова сила не зрівноважить статичмакулатури на коротко- і довговолокнисту фракції ний тиск. Смітинка утримуватиметься в цьому шарі випливає, що для досягнення необхідної якості і рухатиметься разом з потоком суспензії в напряприготування паперової маси повинна бути введемку вершини конуса, поки не досягне його стінки і на ще одна стадія обробки - стадія остаточного не стече по ній в отвір для відходів (довговолокнитонкого очищення коротковолокнистої фракції і стої фракції). Волокна також переміщаються із розмеленої довговолокнистої фракції у вихрових шару в шар у напрямку до осі циклона і до виходу конічних очищувачах, що працюють за способом відходів, поки не потраплять у, зворотний центравідцентрового очищення. льний потік і не будуть віднесені через вихідний Відомий спосіб відцентрового розподілення патрубок очищеної коротковолокнистої фракції. волокнистого матеріалу у ви хрових конічних очиЧим більше розроблене волокно і чим більше його щувача х (центриклінерах) на фракцію волокнистоповерхня, тим більший тиск воно буде зазнавати і го матеріалу з більш високим ступенем млива, ніж тем швидше воно рухатиметься до центрального 7 71660 8 висхідного потоку. Волокна з фібрильованою покоротковолокнистої фракції, виконаних у вигляді верхнею швидше досягають висхідного потоку, ніж відрізків трубопроводів; волокна з гладкою нефібрильованою поверхнею. - вихрових конічних очищувачів, розташованих Смітинки, що мають менші розміри, меншою мірою вертикально з обох сторін згаданих колекторів і зазнають дії статичного тиску, але завдяки більшій приєднаних до них безпосередньо відповідними питомій густині вплив на них відцентрової сили, вихідними патрубками для паралельної роботи, незмірно більший. На цьому і побудовано розподі- жолобоподібного колектора для довговолоклення волокнистого матеріалу на фракції й очинистої фракції (відходів очи щення). щення коротковолокнистої фракції від забруднень. Усі складові змонтовані на загальній металоВідома установка вихрових конічних очищуваконструкції - рамі. чів, у кожнім ступені якої вихрові конічні очищувачі З метою зменшення втрат волокна або одеррозташовуються вертикальними рядами по 8шт. в жання декількох видів волокнистих матеріалів для одному блоці. (Оборудование целлюлозновиробництва певних видів паперової продукції бумажного производства. Том 1. "Оборудование вихрові конічні очищувачі комплектуються в одно- і для производства волокнистых полуфабрикатов" багатоступеневі установки, де ступені функціонапод ред. Чичаева В.Α., Μ. "Лесная промышленльно з'єднуються між собою залежно від необхідность", 1981, С.254). Корпус блока являє собою ної якості приготування матеріалів. Усі ступені замкнуту ємність, що розділена горизонтальною установок вихрових конічних очищувачів мають стінкою на дві ємності. Нижня ємність корпуса має принципово однакові конструкції. патрубок для підведення волокнистої суспензії, що Обробка волокнистої суспензії здійснюється в надходить на очищення, верхня - патрубок для цій установці у такий спосіб Волокнисту суспензія з виходу очищеної коротковолокнистої фракції. масовою часткою волокна 0,5-0,8% подають під Очищувачі з'єднуються з корпусом блока таким тиском 280кПа (2,8кгс/см 2) у колектор волокнистої чином, що їхні вхідні отвори розташовуються в суспензії, що надходить на обробку 3 колектора нижній ємності для волокнистої суспензії, що надсуспензію подають у вихрові конічні очищувачі ходить на обробку, а вихідні - у верхній ємності безпосередньо через тангенціально вбудовані для очищеної коротковолокнистої фракції. Кожен з патрубки. Внаслідок вихрового руху суспензії наблоків за допомогою патрубків і фланців з'єднувколо осі камери кожного з очищувачів створюється з колектором для волокнистої суспензії, що ються гідродинамічні і відцентрові сили, що обунадходить на обробку, та колектором очищеної мовлюють розподілення волокнистого матеріалу коротковолокнистої фракції, які виконані у вигляді на коротко- і довговолокнисту фракції й одночасне відрізків трубопроводів. Отвори для ви ходу довгоочищення коротковолокнистої фракції. Очищену волокнистої фракції (відходів очищення) з'єднукоротковолокнисту фракцію виводять з очищувачів ються з колектором довговолокнистої фракції (відпід надлишковим тиском 20-30кПа (0,2-0,3кгс/см 2) ходів очи щення). Усі ступені установки працюють через центральний верхній патрубок у колектор за масовою часткою волокна в волокнистій судля очищеної коротковолокнистої фракції, а суспензії, що надходить на очищення, до 0,8%. спензію з довговолокнистої фракції (відходів очиОптимальне значення масової частки волокна щення) виводять з очищувачів через нижні отвори 0,5%. При подальшому збільшенні значення під надлишковим тиском 20-60кПа (0,2-0,6кгс/см 2) цього показника якість очищення і фракціонування у колектор довговолокнистої фракції. Технічним погіршується. недоліком способу відцентрової обробки волокниБлоки вихрових конічних очищувачів приєднастого матеріалу у ви хрових конічних очищувача х, а ні паралельно до колектора волокнистої суспензії, також конструкції установки, що реалізує цей спощо надходить на обробку, та розміщені на різних сіб, є низька якість розподілу матеріалу на фракції відстанях за довжиною колектора. В результаті й остаточного тонкого очищення коротковолокнисвихрові конічні очищувачі в кожнім блоці працюють тої фракції. Крім того, розподілення волокнистого не за однаковими значеннями тиску суспензії і матеріалу на фракції з одночасним тонким очирізною гідравлічною витратою її, що обумовлює щенням коротковолокнистої фракції у такий спосіб різні умови процесу обробки і різну якість розподіі в такій установці можна здійснювати тільки при лу волокнистого матеріалу на фракції за ступенем значеннях масової частки волокна в волокнистій млива й очищення коротковолокнистої фракції від суспензії, що надходить на обробку, до 0,8%, а це забруднюючих включень, а в підсумку і погіршення обумовлює значні витрати електроенергії на якісних показників отриманих в установці фракцій обробку. волокнистих матеріалів. Пояснюється це тим, що відповідно до найНайбільш близькими до способу, що заявляближчого аналога для способу й установки потік ється, і до установки для його здійснення, що заволокнистої суспензії надходить у вихрові конічні являється, є спосіб і установка, представлені в очищувачі з непідготовленою до обробки в них книзі "Оборудование целлюлозно-бумажного провнутрішньою структурою, тому що суспензія в поизводства", том 1 "Оборудование для производсттоці має неоднорідну флокулярну стр уктур у з міцва волокнистых полуфабрикатов" под ред. Чичаено скоагульованими і хаотично переплетеними у ва В.А, М," Лесная промышленность", 1982, С.252флокула х волокнами і забруднюючими включен260 (установка – С.257). нями. При малих значеннях масової частки волокКожен ступінь установки складається з: на в суспензії кількість флокул невелика, розміри - колектора волокнистої суспензії, що надфлокул незначні і міцність зчеплення в них мала. ходить на обробку, і колектора очищеної Зі збільшенням значення масової частки волокна в 9 71660 10 суспензії, починаючи з 0,5%, кількість флокул і їх трубопроводу, що розташований горизонтально, розміри, а також міцність зчеплення волокон і заколектор очищеної коротковолокнистої фракції, бруднень у флокула х збільшуються. Після надхоколектор довговолокнистої фракції і вертикально дження такого потоку суспензії у вихрові конічні розташовані вихрові конічні очищувачі, кожен з очищувачі флокули внаслідок недостатньої триваяких оснащений вхідним патрубком для тангенціалості перебування суспензії в камерах очищувачів, льного подавання суспензії в очищувач, з'єднаним що мають малі об'єми, і відсутності достатніх гідз колектором волокнистої суспензії, що надходить родинамічних сил не руйнуються на окремі тверді на обробку, патрубком для виходу з очищувача компоненти. А це значить, що волокна, які міцно очищеної коротковолокнистої фракції і патрубком зв'язані у флокулах, не можуть розподілятися на для виходу довговолокнистої фракції, з'єднаними з фракції, а вміщені у флокулах забруднюючі вклювідповідними колекторами, відповідно до винаходу чення не видаляються з них. В остаточному підсувхідні патрубки для тангенціального подавання мку, одна частина флокул разом з вміщеними в суспензії у вихрові конічні очищувачі з'єднані з них забруднюючими включеннями потрапляють у колектором волокнистої суспензії, що надходить коротковолокнисту фракцію, інша - у довговолокна обробку, за допомогою трубопроводів з довжинисту, погіршуючи при цьому як якість фракціонуною, що складає не менш обчисленої за формування, так і якість очищення коротковолокнистої лою: фракції. Li = 57 ´ R ´ / C / (2) Запропонованими винаходами вирішується де завдання підвищення якості розподілу волокнистоLі - довжина внутрішнього каналу трубопрового матеріалу на коротко- і довговолокнисту фракції ду при обробці волокнистої суспензії з конкретним й ефективності очищення коротковолокнистої значенням і масової частки волокна в суспензії, фракції. мм; Поставлене завдання вирішується тим, що в 57 - коефіцієнт; способі відцентрово-гідродинамічної обробки воR - радіус внутрішнього каналу трубопроводу, локнистої суспензії, що включає тангенціальне мм; подавання потоку волокнистої суспензії в конічні /С/ - коефіцієнт, що дорівнює за абсолютною камери вихрових конічних очищувачів для ствовеличиною значенню масової частки волокна в рення обертових навколо осей їх камер шаруватих суспензії. вихрови х зсувних потоків суспензії, розподілення Поставлене завдання вирішується також тим, волокнистого матеріалу під впливом відцентрової і що в установці вихрових конічних очищувачів, що гідродинамічної сил на кортковолокнисту і довгомістить щонайменше один ступінь очищення, який волокнисту фракції з одночасним остаточним тонвключає колектор волокнистої суспензії, що надким очищенням коротковолокнистої фракції від ходить на обробку, із трубопроводом для подазабруднюючих включень з питомою густиною не вання в нього суспензії, колектор очищеної коротменшою, ніж у волокна, відповідно до винаходу коволокнистої фракції, колектор довговолокнистої перед тангенціальним подаванням волокнистої фракції і вертикально розташовані вихрові конічні суспензії у вихрові конічні очищувачі її обробляють очищувачі, кожен з яких оснащений вхідним патпід тиском 280-450кПа (2,8-4,5кгс/см 2) у зсувному рубком для тангенціального подавання суспензії в потоці суспензії, що рухається в каналі трубопроочищувач, з'єднаним з колектором волокнистої воду зі швидкістю не менш 6,0 м/с і градієнтом суспензії, що надходить на обробку, патрубком -1 швидкості не меншим 850с , при цьому тривалість для виходу з очищувача очищеної коротковолокобробки складає не менше обчисленої за формунистої фракції і патрубком для виходу довговолоклою: нистої фракції, з'єднаними з відповідними колек57 ´ R ´ / C / торами, відповідно до винаходу колектор (1) ti = V волокнистої суспензії, що надходить на обробку, де виконаний у вигляді розташованого вертикально tі - тривалість обробки волокнистої суспензії з порожнистого циліндра правильної форми, що має конкретним значенням / масової частки волокна в нижню і верхню основи і бічну циліндричну стінку, зсувному потоці, с; які утворюють внутрішню камеру, при цьому тру57 - коефіцієнт; бопровід для подавання в нього суспензії приєдR - радіус внутрішнього каналу трубопроводу, наний до нижньої основи циліндричного колектора мм, по нормалі до неї для подавання суспензії знизу /С/ - безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює за або приєднаний до верхньої основи циліндричного абсолютною величиною значенню масової частки колектора по нормалі до неї для подавання суволокна в суспензії, У - швидкість руху зсувного спензії зверху так, що вн утрішній канал трубопропотоку в каналі трубопроводу, мм/с. воду сполучається з внутрішньою камерою колекНайкращий технічний результат досягається тора, а вхідні патрубки для тангенціального також за рахунок того, що обробку волокнистої подавання суспензії у ви хрові конічні очищувачі суспензії в зсувному потоці ведуть при масовій з'єднані з бічною циліндричною стінкою колектора частці волокна в суспензії 1,0-2,0%. волокнистої суспензії, що надходить на обробку, Поставлене завдання вирішується також тим, за допомогою трубопроводів з довжиною, що що в установці вихрових конічних очищувачів, що складає не менш обчисленої за формулою: містить щонайменше один ступінь очищення, який Li = 57 ´ R ´ / C / (2) включає колектор волокнистої суспензії, що надходить на обробку, виконаний у вигляді відрізка 11 71660 12 де: відповідні колектори 2 і 3 за трубопроводами 6 і 7. Lі - довжина внутрішнього каналу трубопровоСхема установки вихрових конічних очищуваду при обробці волокнистої суспензії з конкретним чів, що заявляється, (варіант 2) зображена на значенням і масової частки волокна в суспензії, фігурах 2 і 3. мм; Фіг.2 - схема установки; 57 - коефіцієнт; Фіг.3 - вигляд зверху. R - радіус внутрішнього каналу трубопроводу, Установка, що заявляється, має щонайменше мм; один ступінь, який складається з: /С/ - коефіцієнт, що дорівнює за абсолютною - трубопроводу 1 для подавання волокнистої величиною значенню масової частки волокна в суспензії в ступінь установки; суспензії. - колектора 2 волокнистої суспензії, що надхоНайкращий технічний результат досягається дить на очищення, виконаного у вигляді порожнистакож за рахунок того, що в установці вихрові конітого циліндра з нижньою основою 3, внутрішньою чні очищувачі розташовані рівномірно по окружнокамерою 4, верхньою основою 5 і бічною циліндсті навколо колектора суспензії, що надходить на ричною стінкою 6, при цьому до центральної часобробку, на однаковій відстані від його осі. тини нижньої основи 3 колектора маси, що надхоПоставлене завдання найбільш ефективно дить, і по нормалі до неї приєднаний трубопровід 1 вирішується також тим, що в установці колектор для подавання суспензії в камеру 4 колектора 2 очищеної коротковолокнистої фракції і колектор знизу (або до центральної частини верхньої оснодовговолокнистої фракції виконані циліндричної ви 5 по нормалі до неї приєднаний трубопровід 1 форми. для подавання суспензії в камеру 4 колектора 2 Найкращий технічний результат досягається зверху - на фіг.2 таке альтернативне рішення не також тим, що в установці колектор волокнистої зображене); суспензії, що надходить на обробку, колектор - трубопроводів 7, один кінець кожного з яких очищеної коротковолокнистої, фракції і колектор приєднаний по нормалі до циліндричної стінки 6 довговолокнистої фракції розташовані між соколектора 2 таким чином, що вн утрішній його кабою співвісно. нал сполучається з внутрішньою камерою колекСхема установки вихрових конічних очищуватора 2, а інший - до тангенціального патрубка чів, що заявляється, (варіант 1) зображена на очищувача 8 таким чином, що камера 4 колектора фігурі 1. 2 сполучається з конічними порожнинами очищуУстановка, що заявляється, має щонайменше вачів 8 через внутрішні канали трубопроводів 7, які один ступінь, який складається з: мають довжину не менш обчисленої за формулою - колектора 1 волокнистої суспензії, що надхо(2); дить на обробку, колектора 2 очищеної коротково- вихрових конічних очищувачів 8 (на фіг. 2 полокнистої фракції, виконаних у вигляді горизонтаказані тільки два з них), що підключені для роботи льно розташованих відрізків трубопроводів; паралельно і розташовані навколо колектора 2; - колектора 3 довговолокнистої фракції; - трубопроводів 9 для подавання коротковоло- вертикально розташованих і розміщених з книстої фракції з вихрових конічних очищувачів 8 у обох сторін від колекторів вихрових конічних очиколектор коротковолокнистої фракції 10, виконащувачів 4, оснащених патр убками для виходу ний циліндричним і для забезпечення гідравлічної очищеної коротковолокнистої фракції, для виходу симетрії розташований співвісно з колектором 2; довговолокнистої фракції, які з'єднані з відповід- тр убопроводів 11 для подавання коротковоними колекторами за допомогою трубопроводів 6 і локнистої фракції за технологічним призначенням; 7, патрубками для тангенціальної подавання воло- трубопроводів 12 для видалення з очищувакнистої суспензії в очищувачі 4, кожен з яких з'єдчів довговолокнистої фракції в колектор довговонаний з колектором 1 суспензії, що надходить на локнистої фракції 13, виконаний циліндричним і обробку, за допомогою трубопроводів 5, що мають для гідравлічної симетрії розміщений співвісно з довжину не менш обчисленої за формулою (2). колектором 2; Відцентрово-гідродинамічна обробка волокни- тр убопроводу 14 для подавання довговолокстої суспензії здійснюється в цій установці у такий нистої фракції з колектора 13 за технологічним спосіб. Волокнисту суспензію під тиском 280призначенням. 450кПа (2,8-4,5кгс/см 2) подають у колектор 1, звідОбробку волокнистого матеріалу в ступіні ки направляють у кожний із внутрішніх каналів очищення проводять у такий спосіб Волокнисту трубопроводів 5 для перетворення флокулярної суспензію, що підлягає обробці у вихрових конічвнутрішньої структури суспензії в дисперговані них очищувачах та має флокульовану внутрішню ламінізовані зсувні потоки з орієнтованими за поструктур у потоку, подають під тиском 280-450кПа током волокнами і виявленими тиксотропними (2,8-4,5кгс/см 2) трубопроводом 1 у колектор 2 сувластивостями. Обробку волокнистої суспензії в спензії, що надходить на обробку, а саме у внуттрубопроводах 5 здійснюють при швидкості руху рішню його камеру 4. Під час зіткнення потоку сусуспензії не менш 6,0м/с, градієнті швидкості не спензії з внутрішньою плоскою поверхнею менш 850с-1, при цьому тривалість обробки склаверхньої основи 5 або з внутрішньою плоскою подає не менш обчисленої за формулою (1). верхнею нижньої основи 3, під впливом кінетичної Підготовлену у такий спосіб суспензію направенергії потоку в місці зустрічі з перешкодою тиск ляють на обробку у ви хрові конічні очищувачі збільшується до значення, близького до подвійно4, звідкіля очищену коротковолокнисту фракцію го. Під впливом виниклого місцевого стрибка тиску і довговолокнисту фракцію направляють у потік суспензії розтікається по поверхні 5 або 13 71660 14 відповідно по поверхні 3 і внутрішньому простору ефективності остаточного тонкого очищення корокамери 4 рівномірним потоком у напрямку від тковолокнистої фракції від забруднюючих вклюцентра поверхні до периферії камери 4, до цилінчень з питомою густиною не меншою, ніж у волокдричної стінки 6, де тиск суспензії знову стає на, і витратах електроенергії на 1 τ оброблюваного рівним або близьким до значення тиску в трубоволокнистого матеріалу при обробці його за відопроводі 1. мим способом й у відомому пристрої для його Таким заходом з однієї сторони досягають міздійснення (найближчому аналогові) та за запронімальних втрат тиску суспензії при різкій зміні понованим способом й в установці для здійснення напрямку її р уху під прямим кутом, з іншого боку, запропонованого способу були використані однаорганізують однакові значення гідравлічних витрат кові вихрові очищувачі з діаметром основи конічної для всіх паралельно приєднаних до колектора 2 камери 81мм, висотою камери 800мм, діаметром вихрови х конічних очищувачів і з третьої - забезотворів для тангенціального подавання суспензії в печують вирівнювання і стабілізацію тиску суспеночищувач 15мм і 20мм. В усіх випадках розподізії перед надходженням її в тр убопроводи 7. У лення вихідної волокнистої суспензії у вихрових такий спосіб забезпечують погодженість роботи конічних очищувача х на коротковолокнисту і доввсіх паралельно включених ви хрових конічних говолокнисту фракції здійснюють у рівних за масоочищувачів. вою часткою волокна пропорціях - по 50%. У колекторі 2 потік волокнистої суспензії являє Якість розподілу волокнистого матеріалу на собою потік неньютоновської рідини і знаходиться фракції оцінювали як різницю між ступенями млив стані флокульованого стрижневого руху з хаотива коротко- і довговолокнистої фракцій. Ефективчно розташованими волокнами. Реологічне повеність очищення коротковолокнистої фракції розрадінка суспензії в такому потоці є нестабільною і ховували за формулою: некерованою, а тому й небажаною для наступної C E = 100% - 0 ´ 100% (3) обробки у ви хрових конічних очищувача х. CB Необхідну підготовку внутрішньої структури де: Ε - е фективність очищення, %; потоку волокнистої суспензії перед обробкою у C0 - кількість смітинок площею від 0,1мм 2 до вихрови х конічних очищувачах здійснюють у тру2,0мм 2 на 1м 2 відливки паперу, виготовленого з бопроводах 7 при швидкості не менш 6,0м/с і гра-1 коротковолокнистої фракції; дієнті швидкості її не менш 850с . Тривалість обСВ - кількість смітинок із площею від 0,1мм 2 до робки складає не менш обчисленої за формулою 2,0мм 2 на 1м 2 відливки паперу, виготовленого з (1). У трубопроводі 7 формується режим руху повихідного волокнистого матеріалу. току з великими градієнтами швидкостей, що є Витрати електроенергії визначали виходячи з необхідною умовою для виникнення величезних потужності, споживаної електронасосним агрегазсувних напруг і гідродинамічних сил, які продовж том у перерахунку на 1т оброблюваного волокнисзазначеної тривалості впливу на волокна, що обутого матеріалу. мовлюється довжиною каналів трубопроводів і Приклад 1. Волокнисту суспензію, приготовлешвидкістю руху в них суспензії, організують диспену з го фрованого картону (марка МС-6 ргований ламінізований зсувний потік суспензії з ГОСТ10700-89) зі ступенем млива 32°ШР і масоорієнтованими за потоком волокнами, тобто з цілвою часткою волокна в суспензії 1,0% подають в ком виявленими тиксотропними властивостями. одноступеневу установку вихрових конічних очиНаприкінці трубопроводів 7 внутрішня структущувачів, а саме у колектор суспензії, що надхора потоку суспензії перед входом її в очищувачі дить на обробку, звідки під тиском 280кПа набуває реологічних властивостей ньютоновської (2,8кгс/см 2) подають у трубопроводи діаметром рідини і характеризується стабільністю внутрі15мм і довжиною внутрішнього каналу 428мм і шньої поведінки. далі в тангенціальні патрубки вихрових конічних Волокнисту суспензію обробляють у вихрови х очищувачів. Швидкість суспензії в кожнім із трубоконічних очищувача х 8, де відбувається розподіпроводів складає 7,5м/с, значення градієнта швидлення волокнистого матеріалу на коротко- і довгокості в потоці 1000с-1, діаметр отворів тангенціаволокнисту фракції з одночасним остаточним тонльних патрубків очищувачів 15мм. Тривалість ким очищенням коротковолокнистої фракції від обробки суспензії в трубопроводі складає 0,0570с. забруднюючих включень з питомою густиною не Волокнисту суспензію подають у тангенціальні меншою, ніж у волокна. патрубки з тією ж швидкістю 7,5м/с. Очищену волокнисту фракцію видаляють з Визначають ступінь млива вихідної волокнисочищувачів через центральні верхні виходи і трутої суспензії, ступінь млива коротковолокнистої бопроводи 9 у колектор очищеної коротковолокнифракції, ступінь млива довговолокнистої фракції, стої фракції 10, а з нього трубопроводом 11 за визначають якість розподілу волокнистого матерітехнологічним призначенням. алу на фракції й обчислюють ефективність очиДовговолокнисту фракцію видаляють з очищущення коротковолокнистої фракції. Дані визначень вачів через нижні отвори і за трубопроводами 12 зводять у таблицю. скеровують у колектор 13 довговолокнистої фракПриклад 2 (найближчий аналог). Волокнисту ції (відходів очищення), а з нього трубопроводом суспензію, приготовлену з гофрованого картону 14 - за технологічним призначенням. (марка МС-6 ГОСТ10700-89) зі ступенем млива Спосіб, що заявляється, ілюструється такими 32°ШР і масовою часткою волокна в суспензії 1,0% прикладами. подають в одноступеневу установку вихрови х коДля одержання порівняльних даних за якістю нічних очищувачів, а саме у колектор суспензії, що розподілу волокнистого матеріалу на фракції, 15 71660 16 надходить на обробку, звідки під тиском 280кПа подають у трубопроводи під тиском 450кПа (2,8кгс/см 2) подають безпосередньо в тангенціаль(4,5кгс/см 2), довжина внутрішнього каналу кожного ні патрубки вихрових конічних очищувачів. Швидз трубопроводів складає 855мм, швидкість руху кість подавання суспензії складає 7,5м/с, значення суспензії в трубопроводі складає 12м/с, градієнт градієнта швидкості в потоці 1000с-1, діаметр швидкості 1600с-1, а тривалість обробки суспензії в отворів тангенціальних патрубків очищувачів кожнім із трубопроводів складає 0,0713с. 15мм. Приклад 10. Волокнисту суспензію з масовою Приклад 3. Волокнисту суспензію з масовою часткою волокна в суспензії 2,0% обробляють часткою волокна в суспензії 1,4% обробляють аналогічно до прикладу 1, але при цьому суспенаналогічно до прикладу 1, але при цьому суспензію подають у трубопроводи під тиском 300кПа зію подають у трубопроводи під тиском 350кПа (3,0кгс/див2), довжина внутрішнього каналу кожно2 (3,5кгс/см ), довжина внутрішнього каналу кожного го з трубопроводів складає 855мм, швидкість руху з трубопроводів складає 599мм, а тривалість обсуспензії в трубопроводі складає 6,0м/с, градієнт робки суспензії в кожнім із трубопроводів складає швидкості 800с-1, а тривалість обробки суспензії в 0,0798с. кожнім із трубопроводів складає 0,1425с. Приклад 4 (найближчий аналог). Волокнисту Приклад 11. Волокнисту суспензію з масовою суспензію з масовою часткою волокна в суспензії часткою волокна в суспензії 1,0% обробляють 1,4% обробляють аналогічно до прикладу 2, але аналогічно прикладу 1, але при цьому суспензію при цьому суспензію в тангенціальні патрубки подають у трубопроводи під тиском 350кПа очищувачів подають під тиском 350кПа (3,5кгс/см 2), довжина внутрішнього каналу кожного 2 (3,5кгс/см ). Аналіз якості отриманих фракцій не з трубопроводів складає 570мм, діаметр його здійснюють у зв'язку з закупорюванням отворів 20мм, швидкість руху суспензії в трубопроводі для виходу довговолокнистої фракції волокнистискладає 8,5м/с, градієнт швидкості 850с-1, а тривами пробками з флокул і наступним припиненням лість обробки суспензії в кожнім з трубопроводів процесу розподілення волокон на фракції. складає 0,067с. Приклад 5. Волокнисту суспензію з масовою Приклад 12 (найближчий аналог). Волокнисту часткою волокна в суспензії 1,8% обробляють суспензію з масовою часткою волокна в суспензії аналогічно до прикладу 1, але при цьому суспен1,0% обробляють аналогічно до прикладу 2, але зію подають у трубопроводи під тиском 400кПа при цьому суспензію в тангенціальні патрубки (4,0кгс/см 2), довжина внутрішнього каналу кожного очищувачів подають під тиском 350кПа з трубопроводів складає 770мм, а тривалість об(3,5кгс/см 2), швидкість подавання маси 8,5м/с, робки суспензії в кожнім із трубопроводів складає градієнт швидкості 850с-1. Діаметр отворів танген0,103с. ціальних патрубків 20мм. Приклад 6. Волокнисту суспензію з масовою Приклад 13. Волокнисту суспензію з масовою часткою волокна в суспензії 2,0% обробляють часткою волокна в суспензії 2,0% обробляють аналогічно прикладу 1, але при цьому суспензію аналогічно до прикладу 1, але при цьому суспенподають у трубопроводи під тиском 400кПа зію подають у трубопроводи під тиском 450кПа (4,0кгс/см 2), довжина внутрішнього каналу кожного (4,5кгс/див2), довжина внутрішнього каналу кожноз трубопроводів складає 855мм, а тривалість обго з трубопроводів складає 1140мм, діаметр його робки суспензії в кожнім із трубопроводів складає 20мм, швидкість руху суспензії в трубопроводі 0,114с. складає 8,5м/с, градієнт швидкості 850с-1, а триваПриклад 7. Волокнисту суспензію з масовою лість обробки суспензії в кожнім з трубопроводів часткою волокна в суспензії 1,0% обробляють складає 0,1341с. аналогічно прикладу 1, але при цьому суспензію Приклад 14. Волокнисту суспензію з хімікоподають у трубопроводи під тиском 350кПа механічної деревної маси з масовою часткою во(3,5кгс/см 2), довжина внутрішнього каналу кожного локна в суспензії 1,4% обробляють аналогічно до з трубопроводів складає 400мм, а тривалість обприкладу 1, але при цьому суспензію подають у робки суспензії в кожнім із трубопроводів складає трубопроводи під тиском 350кПа (3,5кгс/см 2), дов0,0533с. жина внутрішнього каналу кожного з трубопровоПриклад 8. Волокнисту суспензію з масовою дів складає 600мм, швидкість руху суспензії в тручасткою волокна в суспензії 2,0% обробляють бопроводі складає 7,5м/с, градієнт швидкості аналогічно до прикладу 1, але при цьому суспен1000с-1, а тривалість обробки суспензії в кожнім із зію подають у трубопроводи під тиском 450кПа трубопроводів складає 0,08с. (4,5кгс/см 2), довжина внутрішнього каналу кожного Приклад 15 (найближчий аналог). Волокнисту з трубопроводів складає 1700мм, а тривалість суспензію з хіміко-механічної деревної маси з маобробки суспензії в кожнім із трубопроводів скласовою часткою волокна в суспензії 1,4% оброблядає 0,2266с. ють аналогічно до прикладу 2, але при цьому суПриклад 9. Волокнисту суспензію з масовою спензію в тангенціальні патрубки очищувачів часткою волокна в суспензії 2,0% обробляють подають під тиском 350кПа (3,5кгс/див2), швидкість аналогічно прикладу 1, але при цьому суспензію подавання маси 7,5м/с, градієнт швидкості 1000с-1. 17 71660 18 Таблиця Сту пінь Шв идкість Якість роз- Е фект ив ність Дов жина млив а в ихіру ху су спен- Градієнт Сту пінь млив а Сту пінь млив а поділу в оло- очищенн я каналу дного в олоПриклади зії в каналі шв идкості, коротков олокнистої дов гов олокнистої книстого коротков олотру бопро-1 книстого тру бопров оз фрак ції, °ШР фрак ції, °ШР матеріалу , книстої фракв оду , мм матеріалу , ду , м/с °ШР ції, % °ШР 1 7,5 1000 428 32 36 27 9 91 2 1000 32 33 30 3 71 3 7,5 1000 599 32 36 28 8 89 4 1000 5 7,5 1000 770 32 36 28 8 87 6 7,5 1000 855 32 36 28 8 86 7 7,5 1000 400 32 34 30 4 71 8 7,5 1000 1700 32 36 28 8 86 9 12,0 1600 855 32 36 28 8 88 10 6,0 800 855 32 34 30 4 73 11 8,5 850 570 32 35 29 6 78 12 850 32 33 30 3 70 13 8,5 850 1140 32 34 30 6 78 14 7,5 1000 600 56 77 35 42 93 15 1000 56 60 51 9 72 З порівняльного аналізу значень фізичних параметрів волокнистої суспензії з макулатури після обробки в установці вихрових конічних очищувачів з діаметром каналу трубопроводу 15мм за прикладами 1, 3, 5, 6 (за запропонованим способом відцентрово-гідродинамічної обробки) зі значеннями аналогічних показників волокнистої суспензії після обробки в установці вихрови х конічних очищувачів, що реалізує відомий спосіб (приклад 2), видно, що при обробці волокнистої суспензії за запропонованим способом якість розподілу волокнистого матеріалу на коротковолокнисту і довговолокнисту фракції збільшується в 2,7-3,0 рази, ефективність остаточного тонкого очищення коротковолокнистої фракції від забруднюючих включень з питомою густиною не меншою, ніж у волокна, поліпшується в 1,2-1,3 рази, а витрати електроенергії на обробку 1т волокнистого матеріалу (при обробці волокнистої суспензії з масовою часткою волокна в суспензії 2,0% (приклад 6)) можна зменшити в 1,5 рази порівняно зі значеннями аналогічних показників обробки суспензії за найближчим аналогом (приклад 2). Крім того, з аналізу даних за прикладом 4 видно, що при використанні волокнистої суспензії з масовою часткою волокна в суспензії 1,4% і вище проведення обробки суспензії у ви хрових конічних очищувача х за найближчим аналогом неможливе через закупорювання отворів патрубків для виходу довговолокнистої фракції волокнистими пробками з флокул. Приблизно таке ж поліпшення якості обробки досягається і при обробці волокнистої суспензії за запропонованим способом у вихрових конічних очищувача х з діаметром каналу трубопроводу 20мм (приклади 11 і 13) порівняно з найближчим аналогом (приклад 12). З порівняння прикладів 1 і 7 видно, що при зниженні тривалості обробки волокнистої суспензії нижче такої, що заявляється, (тривалість обробки відповідно до винаходу за прикладом 7 повинна складати не менш 0,057с) якість розподілу волокнистого матеріалу на фракції й ефективність остаточного тонкого очищення коротковолокнистої фракції такі ж, як і за найближчим аналогом Витрати електроенер гії на 1т в олокнистого ма теріалу , кВт 28,3 28,0 24,4 20,6 18,9 28,9 28,3 20,0 (приклад 2). Пояснюється це недостатньою для виявлення тиксотропних властивостей тривалістю обробки в каналі трубопроводу. При збільшенні значення градієнта швидкості з 1000с-1 (приклад 6) до 1600с-1 (приклад 9) не спостерігається істотної зміни якості обробки суспензії за запропонованим винаходом. При зменшенні значення градієнта швидкості до 800с-1 і швидкості до 6,0м/с (приклад 10) спостерігається різке погіршення якості обробки суспензії порівняно з обробкою за прикладом 6. Пояснюється це тим, що при цьому значенні градієнта швидкості флокульована внутрішня структура не перетворюється в диспергований ламінізований потік з орієнтованими за потоком волокнами і реалізація тиксотропних властивостей суспензії в потоці не відбувається. Найбільш ефективний запропонований винахід при відцентрово-гідродинамічної обробці волокнистої суспензії з полідисперсного волокнистого матеріалу, яким є хіміко-механічна деревна маса (приклад 14), де якість розподілу волокон на фракції збільшується в 4,6 рази, ефективність остаточного тонкого очищення коротковолокнистої фракції поліпшується в 1,3 рази порівняно з обробкою тієї ж суспензії за найближчим аналогом (приклад 15). З даних таблиці видно, що при обробці суспензії в установці вихрових конічних очищувачів за запропонованим винаходом зі збільшенням довжини каналу з 855мм (приклад 6) до 1700мм (приклад 8) показники якості обробки суспензії залишаються стабільними, у той час як при зменшенні довжини каналу від 855мм до 400мм (приклад 7) спостерігається зниження аналогічних фізичних показників. Таким чином, порівняльний аналіз даних, представлених у таблиці, показує, що обробка волокнистої суспензії в установці вихрових конічних очищувачів, що реалізує запропонований відцентрово-гідродинамічний спосіб обробки порівняно з обробкою волокнистої суспензії в установці вихрови х конічних очищувачів, що реалізує відомий спосіб, підтверджує: - значне поліпшення якості розподілення волокнистихматеріалів на коротковолокнисту і 19 71660 20 довговолокнисту фракції; - зменшення витрат електроенергії на обробку - підвищення ефективності остаточного тонко1т волокнистого матеріалу при використанні волого очищення коротковолокнистої фракції від закнистої суспензії з масовою часткою волокна в бруднюючих включень з питомою густиною не месуспензії 1,0-2,0%. ншою, ніж у волокна; Комп’ютерна в ерстка О. Воробей Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601