CC BY
33
Химия растительного сырья. 2009. №2. С. 153-155.
УДК 676.1.054.1
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОЖЕВОЙ ГАРНИТУРЫ С УДАРНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПРИ РАЗМОЛЕ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ
© В.А. Кожухов , Ю.Д. Алашкевич
Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия) E-mail: vkozhukhov@mail.ru
В данной статье приводится анализ теоретических и экспериментальных исследований в области процесса размола ножевым способом при ударном воздействии на волокнистые материалы.
Ключевые слова: размол, ударное воздействие, волокнистая суспензия, режущая кромка.
Введение
При современном уровне развития ножевых размалывающих машин, тем не менее при всех прочих равных условиях наивысшего качества обработки волокна можно достичь при его обработке в ступе (первое оборудование, после ролла в XVII в.). И сейчас если основным критерием обработки волокон считать качественные показатели размола, то оборудование можно будет расположить следующим образом: ступа, ролл, конические и дисковые мельницы.
Объяснить это можно тем, что как в роллах, так и в дисковых мельницах при любом режиме размола, наряду с разбиванием волокон, находящихся внутри пучка волокон, накапливаемых на кромках ножей [1], наблюдается рубка волокон, непосредственно контактирующих с кромками ножей.
Экспериментальная часть
Волокно при ударном воздействии как в ступе, так и в ножевых размалывающих машинах в первую очередь разрушается по более слабым связям, иначе говоря, в продольном направлении - по фибриллам, и при отливе полотна на сетке бумагоделательной машины из таких волокон будут наблюдаться более прочные водородные связи в бумажном листе [2].
Утверждения о том, что при обработке волокнистой суспензии в ступе можно получить наиболее качественные характеристики размола [4], можно подтвердить тем, что при таком способе отсутствует рубка и преобладает его фибриллирование.
В ножевых размалывающих машинах доля рубленого волокна и волокна, подверженного ударным нагрузкам, может регулироваться рядом технологических факторов процесса размола, в числе которых общепризнанные факторы: время обработки, вид обрабатываемого материала, концентрация суспензии, удельное давление в зазоре между ножами или величина зазора и др.
Но основным фактором, влияющим на качество помола в ножевых размалывающих машинах, кроме перечисленных выше, является характер распределения усилия как на кромках ножевой гарнитуры, так и на поверхностях сопряжения при скрещивании ножей ротора с ножами статора.
Характер распределения этих усилий зависит в первую очередь от расположения ножей ротора и статора относительно друг друга. Для обеспечения основных ударных воздействий при контакте ножей необходимо создать условия, при которых угол скрещивания пересекающимися ножами при набегании рабочих поверхностей ротора на рабочие поверхности статора приближается к нулю.
* Автор, с которым следует вести переписку.
154
В. А. Кожухов, Ю. Д. Алашкевич
Для целенаправленного решения поставленной задачи необходимо:
1. Строго математически подойти к построению рисунка гарнитуры дисковой мельницы.
2. Выяснить или статистически определить возможное количество волокон, контактирующих в каждый момент времени с кромками ножей, полагая, что основное ударное воздействие на волокна наблюдается на кромках ножей [1, 3]. При решении первой задачи воспользуемся результатами исследований, проведенных в работах для гарнитуры с прямолинейной формой ножей [4, 5]. Но в указанных работах при построении гарнитуры не учитывался частный случай, когда углы скрещивания ножей, при набегании их друг на друга, равнялись нулю градусов.
Спроектированная и изготовленная ножевая гарнитура с оригинальным рисунком [6] позволяет свести к минимуму рубящий эффект, это достигается при одновременном контакте всех кромок ножей ротора с кромками ножей статора при отсутствии углов скрещивания (рис. 1).
Для оценки полученных данных результаты приведены в сравнении с данными, полученными при размоле на традиционной восьмисекторной ножевой гарнитуре с углом скрещивания ножей 45° [4].
Обсуждение результатов
Большой интерес вызывает исследование влияния прироста градуса помола по ШР от времени для различных значений частоты вращения ротора.
Из рисунка 2 видно, что характер зависимостей одинаков, но количественные значения с увеличением частоты вращения растут, что объясняется большим ударным воздействием на волокно. При сравнении гарнитуры с ударным эффектом и традиционной гарнитуры, имеет место более высокая производительность у традиционной гарнитуры, это объясняется наличием у нее рубящего эффекта при скрещивании ножей.
Вместе с тем при использовании гарнитуры с ударным эффектом наблюдается повышение большинства физико-механических показателей.
На рисунке 3 представлена зависимость сопротивления продавливания от градуса помола для гарнитуры с ударным эффектом и для гарнитуры с углом скрещивания ножей 45°.
Рис. 1. Ножевая гарнитура для размола волокнистых полуфабрикатов с ударным эффектом
76
о.
Эбб
<в
§56
146
£ 36
£26 1 6
♦ п=1 ООО обЛмин ■ п=1500 обЛмин А. п=2000 обЛмин
I I
20 40 60
Время размола, мин
80
Рис. 2. Прирост градуса помола в зависимости от частоты вращения ротора
Рис. 3. Зависимость сопротивления продавливания от градуса помола
Особенности использования ножевой гарнитуры ...
155
Как видно из рисунка 3 качественные зависимости имеют одинаковый характер, однако количественные показатели существенно отличаются. Так, например, сопротивление продавливанию у гарнитуры с ударным эффектом при 50° ШР имеет значение 355 кПа, а у рубящей - 295 кПа.
Аналогичная картина более высоких показателей наблюдается для показателей разрывной длины при размоле волокнистой массы на гарнитуре с ударным воздействием на волокно, что подтверждается рисунком 4.
Более высокие показатели физико-механических характеристик готовых отливок с помощью гарнитуры с ударным эффектом, по сравнению с использованием традиционной гарнитуры (с углом скрещивания ножей 45°), как указывалось ранее, можно объяснить эффектом размола, который обеспечивает более фибриллированную, а следовательно, более длинноволокнистую массу при использовании гарнитуры с ударным эффектом.
Рис. 4. Зависимость разрывной длины от градуса помола
Выводы
1. Эффект ударного воздействия, который был положительным при размоле волокнистой массы в «ступе», удалось перенести в конструкцию высокоскоростной дисковой мельницы, что позволит повысить качество размола волокнистой массы (ударный эффект песта в ступе) и увеличить производительность размола (использование высокоскоростной современной дисковой мельницы).
2. Исследованиями подтверждается повышение физико-механических характеристик бумажных отливок при использовании гарнитуры с ударным эффектом в сравнении с традиционной гарнитурой, используемой в дисковых мельницах.
Список литературы
1. Легоцкий С.С., Гончаров В.Н. Размалывающее оборудование и подготовка бумажной массы. М., 1990. 224 с.
2. Иванов С.Н. Технология бумаги. М., 1970. 696 с.
3. Машковский О.Д., Терентьев О.А., Гончаров В.Н., Лайко И.И.Соотношение нормальных и касательных сил при размоле на дисковой мельнице // Машины и аппараты целлюлозно-бумажного производства: Межвуз. сб. СПб., 1997. С. 23-27.
4. Алашкевич Ю.Д. Основы теории гидродинамической обработки волокнистых материалов в размольных машинах: Дис. ... докт. техн. наук. Красноярск, 1990. 361 с.
5. Набиева А.А. Оценка влияния и совершенствование основных технологических параметров ножевых размалывающих машин: Дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2004. 182 с.
6. Патент №2314379 (Россия) Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы / Ю.Д. Алашкевич, В.И. Ковалев, В .А. Кожухов / 10.01.2008, БИ №1. 5 с.
Поступило в редакцию 30 марта 2009 г.
