Дисковые рафинеры
В последнее время большое распространение получили дисковые рафинеры с одним и двумя вращающимися дисками и с большим числом оборотов (450—1000 об/мин). Такие рафинеры применяются в картонном производстве, при рафинировании небеленой целлюлозы, переработке отходов сортирования, размоле макулатуры и т. д. Однако преимущественное применение они находят для рафинирования волокнистых материалов в производстве древесноволокнистых плит.
Дисковые рафинеры получили широкое применение в размольно-подготовительных отделах бумажных фабрик, вырабатывающих массовые виды бумаги, не только благодаря высокой 'производительности, но, что самое важное, вследствие небольшого габарита. Дисковые рафинеры имеют надежную, прочную конструкцию и обладают высокой окружной скоростью дисков (около 50 м/сек). Рафинирование массы осуществляется за один ее проход через рафинер в считанные доли секунды. Высокой удельной производительности дисковых рафинеров способствует значительная режущая длина. Под воздействием трения, расчесывания и мятия происходит измельчение волокон за счет их расщепления при незначительном укорочении. Степень помола массы, прошедшей обработку в дисковых рафинерах, а также характер этой массы зависят прежде всего от размалывающей гарнитуры и величины зазора между дисками. Размалывающая гарнитура дисков выполняется из сегментов (каждый сегмент обычно занимает шестую часть окружности). Сегменты изготовляются обычно из чугуна или стали, а форма и расположение канавок на их размалывающей поверхности зависят от свойств перерабатываемого материала. В комплект постановки рафинеров обычно включают запасные сегменты с различной формой расположения канавок.
Для того чтобы размалывающие поверхности были всегда одинаково притуплены, у некоторых рафинеров имеет смысл каждый раз по прошествии определенного числа отработанных часов (через 2—3 дня и до 2 недель) менять направление вращения ротора на обратное путем переключения фазовых обмоток электродвигателя. После частичного износа сегментов направление вращения дисков целесообразно изменять чаще. У некоторых типов рафинеров при изменении направления вращения дисков могут изменяться условия обработки массы. Так, у дисков с пи - ловидными канавками при вращении в одном направлении будут скрещиваться тупые грани, а при вращении в обратном направ-' лении — острые грани. Таким образом можно изменять помол с жирного на тощий. Износ сегментов оказывает свое влияние на производительность рафинера и характер помола. Необходимость замены сегментов определяется в зависимости от производительности рафинера. По мере износа сегментов глубина канавок и их общая площадь живого сечения постепенно уменьшаются, вследствие чего снижается производительность рафинера.
В зависимости от условий переработки массы используются сегменты с различной формой канавок. Сегменты с лентовидными, желобчатыми и волнообразными канавками используются при переработке мягких материалов или для грубого рафинирования. При размоле твердых волокнистых материалов или получении массы тонкого помола (при подготовке бумажной массы) используются сегменты с радиальными тонкими рифлениями (канавками). Рифление размалывающих поверхностей отдельных сегментов имеет сложный рисунок. На каждом сегменте рифленые поля образуют несколько кольцевых рядов. Канавки в этих рядах расположены под разными углами к направлению радиуса диска. Для достижения высокой режущей способности эти углы не должны быть меньше 3°. Глубина канавок уменьшается от центра к периферии диска. У некоторых рафинеров у края дисков глубина канавок может снижаться до 0,01 мм. Благодаря своеобразной форме размалывающих поверхностей секундная режущая длина у рафинеров с одним вращающимся диском может достигать 65 000 м/сек, а у рафинеров с двумя вращающимися дисками 1 500 000 м/сек.
Производительность дисковых рафинеров и характер помола массы зависят от вида волокнистого материала, концентрации и количества протекающей через рафинер массы, величины размалывающей поверхности сегментов, величины зазоров между дисками, величины напора массы, скорости и нап^вления вращения дисков. Данные об общей площади живого сечения при обычном рифлении сегментов для разных диаметров дисков и при различной величине зазоров между ними приведены в табл. 51.
Количество массы, которое может пройти через данный зазор между дисками( т. е. через данную площадь живого сечения), за-
Влияние конструкции и расположения дисков на общую площадь живого сечения
Диаметр диска, |
Общая площадь живого сечения Fv см2 при расстоянии между дисками, мм |
||
Мм |
0,05 |
0,08 |
0,10 |
810 |
1,3 |
2,0 |
2,6 |
1067 |
1,7 |
2,7 |
3,3 |
1220 |
1,9 |
3,1 |
3,8 |
Висит от скоростного напора (окружной скорости) и концентрации массы. У дискового рафинера средней величины с обычными сегментами (ножами) при размоле сульфатной целлюлозы концентрацией 3% и просвете между дисками 0,08 мм (что соответствует площади живого сечения 2,7 см2) производительность составила около 2300 л! мин, или 100 т а. с. волокна в сутки.
По производительности и расходу энергии дисковые рафинеры вполне могут конкурировать с коническими мельницами. На одном советском предприятии, изготовляющем покровный слой для тарного картона из прочной сульфатной целлюлозы, конические мельницы с установочной мощностью 260 кет были заменены дисковыми рафинерами с одним вращающимся диском (диа- мехры дисков 1067 мм и 1220 мм). Замена позволила повысить производительность на 50% при снижении установочной мощности электродвигателей на 10%. Удельный расход энергии на размол массы снизился при этом с 260 до
IgQ кет • ч
Т
Современные дисковые рафинеры по конструктивному выполнению можно разделить: 1) на рафинеры с одним вращающимся и одним неподвижным диском; 2) на рафинеры с двумя неподвижными дисками и одним вращающимся; 3) на рафинеры с дисками, вращающимися в противоположных направлениях; 4) на многодисковые рафинеры.
Дисковые рафинеры в процессе размола выполняют работу определенного характера. Однако характер размола, осуществляемого этими рафинерами, может быть изменен путем замены одних сегментов другими с иным профилем размалывающей поверхности. Сами же диски при этом не меняются. При использовании массивных сегментов с грубым рифлением рабочей поверхности и при наличии дополнительного устройства^, обеспечивающего подачу волокнистого материала в размалывающий аппарат под определенным давлением, дисковый рафинер может работать в качестве дефибратора. При сегментах с тонким рифлением рабочей поверхности мельницы работают как рафинеры. Поскольку здесь разница в характере воздействий на волокнистую массу значительна, с помощью одного размалывающего аппарата не следует выполнять различные функции размола. В процессе приготовления массы, в особенности при переработке целлюлозы высокого выхода и полуцеллюлозы, необходимо придерживаться следующей последовательности операций: дефибра - ция-> рафинированиетонкий размол. На дисковые размалывающие устройства, выполняющие функции дисковых рафинеров, совершенно необходимо подавать волокнистую массу, у которой предварительно было произведено расщепление пучков волокон и в результате химических воздействий нарушена первоначальная структура древесины, другими словами — дефибраторную массу. Перерабатывать массу, предварительно не прошедшую через дефибраторы, неэкономично и технологически малоэффективно. Кроме того, такое использование рафинирующих устройств ведет к чрезмерно быстрому износу рабочих сегментов.