РАЗМОЛ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Аппараты для переработки массы, использующие гидромеханические колебательные воздействия

До сих пор рассматривались размалывающие аппараты, осуществляющие воздействия - на волокна либо при помощи чисто механических факторов, либо при помощи гидродинами­ческих пульсаций давления. В обоих случаях для получения соответствующих воздействий использовались вращающиеся органы, посредством которых создавались пульсации давления и колебания различной частоты. Такие колебания и пульсации давления приводят к изменениям формы и поверхностных свойств, либо всех волокон (у пульсирующих устройств), либо части волокон (у размалывающих аппаратов обычного типа).

В суспензии можно также возбудить-колебательные движе­ния при помощи сильного акустического поля самой различной частоты. В качестве источника энергии для возбуждения ультра­звуковых колебаний могут быть использованы пьезоэлектриче­ские и магнитострикционные генераторы, а также гидравлические струйные генераторы. Теоретически разработанная и практи­чески осуществленная конструкция струйного гидравлического генератора типа Польмана (рис. 125) для завершения роспуска «бумагообразующих волокнистых материалов, была предложена

Я. Павом с сотрудниками [215]. Источником колебаний у рас­сматриваемого генератора является металлический симметрич­ный вибратор 1, заостренный с обоих концов. Вибратор закреп­лен в узловых точках при помощи четырех прижимных винтов и может изгибаться, совершая циклические колебания вокруг узловых линий. На один конец вибратора направлено щелевид - ное сопло, из которого вытекает струя волокнистой суспензии. Под действием периодически чередующихся колебаний вибра­тора, передающихся через жидкую среду, вытекающая струя в свою очередь приобретает колебательное движение и при определенном расстоянии между устьем сопла и острием вибра­тора, частота колебаний последнего входит в резонанс с часто­той колебаний струи и жидкости в сосуде. Интенсивность и ча­стота колебаний зависят от размеров вибратора и сопла, их

Взаимного расположения и ско­рости истечения струи из сопла. Вибратор и сопло представляют

---- собой единый рабочий орган (так

__ называемый струйный генератор),

~' встроенный в общий корпус ап­парата. В стенке корпуса имеется приспособление для регулировки длины и направления струи, вы­текающей из сопла, а также вин­ты для закрепления шланга, под­водящего массу. Во время раз­мола рабочие органы аппарата целиком погружены в массу. Последняя при концентрации до 2% и давлении до 15 ати по­дается сначала из массного бассейна в распределительную ка­меру. Отсюда масса по высоконапорным шлангам поступает к отдельным рабочим органам (генераторам), расположенным в общем корпусе, из которого размолотая масса направляется на дальнейшую переработку. Часть массы может быть возвра­щена на рециркуляцию.

При переработкие плохо распущенных материалов, например макулатуры, в струйных генераторах используют сопла круг­лого сечения и стержневые вибраторы с коническими кон­цами [216]. При переработке не вполне распущенной макулатуры можно полностью разделить массу на отдельные волокна за один пропуск через генератор, если только будет применено надле­жащее давление. У целлюлозных волокон при пропуске массы

1 Здесь авторами книги допущена неточность. Источником колебаний, как они и сами отмечают ниже, являются завихрения, образующиеся на границах движущейся струи жидкости и граничащего тела; роль вибратора сводится к приему^ колебаний от завихрений и к передаче их в окружающую водную среду, причем они аккумулируют и тем усиливают колебания. (Прим. перевод­чика.)
через струйный генератор происходит повышение степени фиб­риллирования и увеличивается пластичность волокон. Особенно целесообразна переработка на струйном генераторе волокон с предварительно нарушенной структурой.

Описанный выше аппарат не имеет вращающихся частей и практически не изнашивается. Части, подверженные истиранию и кавитационным воздействиям, по размерам незначительны и легкозаменяемы. -«Энергия, расходуемая насосом для создания необходимого напора при поступлении массы в аппарат, при­мерно равна энергии, которая расходуется на других видах раз­малывающих устройств, предназначенных для той же цели (для завершения роспуска и рафинирования массы).

Рис 126 Схема гидравлического генератора по

Маркову:

1 — баки; 2 — насос; 3 — сопло; 4 — отражатель (виб­ратор)

Принцип гидромеханических колебаний используется также в гидравлическом генераторе Маркова [217], схематически изоб­раженном на рис. 126. Масса подается насосом под давлением 6—10 ати в целый ряд параллельно расположенных сосудов с неподвижными или подвижными отражателями, установлен­ными под определенным углом к направлению поступающей струи. Ударяясь о ребро отражателя, струя начинает колебаться и в свою очередь заставляет вибрировать ребро и сам отража­тель1. Частота таких колебаний может достигать ультразвуко­вых значений и зависит от формы и расположения ребер и при­легающих к ним отражателей. Наилучшие результаты были до­стигнуты с отражателями, имеющими рифленую поверхность,

1 На аппарате Маркова практически отсутствует вибрация. Действие его основано на ударной силе струи о преграду. {Прим. переводчика) установка которых допускает регулировку. Хорошие результаты были получены также и при гладкой поверхности отражателя в форме перевернутой буквы W, когда масса, отражаясь от по­дошвы отражателя, стекает вдоль его стен. При таком устрой­стве масса, ударяясь об острые ребра, разбрызгивается на тон­чайшие струйки, растекается в стороны от острия, стекает по стенкам отражателя к его подошве и оттуда удаляется в направ­лении, противоположном входу. В изгибах струй под действием центробежной силы возникает значительное трение волокон как о поверхность отражателя, так и между собой. В другом испол­нении гидравлического генератора Маркова поток массы раз­брызгивается, ударяясь о рифленую поверхность вращающегося диска или цилиндра.

Эффективность всех вариантов рассматриваемых устройств увеличивается с повышением давления массы, а следовательно, и скорости истечения жидкости из сопла. Значительная часть энергии при этом способе работы расходуется на перекачку. Удельный расход энергии возрастает с повышением давления массы. С экономической точки зрения важно, чтобы масса имела как можно более высокую концентрацию. Однако для перекачки густой массы нельзя пользоваться высоконапорными насосами, сконструированными, как правило, для подачи воды или других низковязких жидкостей. Вследствие этого обычно приходится до­вольствоваться концентрацией массы не выше 3—4%.

При гидравлическом размоле почти не происходит укороче­ния волокон. По исследованиям Маркова [217], на сульфатной жесткой прочной целлюлозе достигался помол до 90° ІІІР, сред­няя длина волокон при этом составляла примерно 2 мм. Изго­товленная из этой массы бумага обладала высокой механичес­кой прочностью. Обработка прочных видов целлюлозы посред­ством одного лишь гидравлического размола до настоящего времени неэкономична. Гидравлические генераторы пригодны для завершения роспуска макулатуры, оборотного бумажного брака и других видов материалов, волокна которых в процессе предшествующей обработки были уже укорочены до надлежа­щей длины.