Конические мельницы С необычным устройством размалывающего аппарата
Для удовлетворения требований, предъявляемых к массе при различных условиях ее обработки на конических мельницах, был создан целый ряд оригинальных размалывающих аппаратов. Унифайнер (Unifiner) [185], созданный в 1945 г., представляет собой комбинацию конической мельницы с дисковым рафинером. Поступая под давлением с узкого конца конической части мельницы и пройдя коническую часть, масса далее проходит между дисками рафинера с радиально расположенными канавками. Свой путь в дисковой размалывающей части масса совершает в направлении от периферии к центру, т. е. против направления действия центробежной силы. Благодаря этому усиливается фибриллирующее и гидратирующее действие унифайнера. Присадкой конического ротора и дисков можно регулировать желаемую степень помола массы.
В размалывающем аппарате Онохина [186] сочетаются воздействия, характерные для конических мельниц, со специфическими воздействиями пульсационных размалывающих аппаратов. Коническая часть аппарата Онохина имеет ножи общепринятой ширины и высоты. На широком конце к ротору прикреплены два кольца с радиально расположенными зубьями, высота которых почти в 2 раза больше высоты ножей в конической части ротора. В зазорах между первым и вторым кольцами, а также за вторым кольцом ротора размещаются кольца статора с зубьями, расположенными на внутренней стороне кольца. При вращении зубья на кольцах ротора поочередно перекрывают зазоры в кольцах статора. Возникает гидродинамическая пульсация давления, способствующая усилению размалывающего и измельчающего воздействия аппарата.
Весьма интересную конструкцию размалывающей мельницы запатентовала фирма Дорриес (Dorries) [187]. Этот аппарат состоит из двух частей. Первая часть представляет собой коническую мельницу обычного вида, вторая часть имеет форму крутого конуса. Обе части ротора соединены между собой узкими концами. Масса, поступая в мельницу со стороны крутого конуса, протекает через внутренние полости обоих конусов и направляется в зону размола. Первую часть этой зоны масса проходит против направления действия центробежной силы, вторую часть — в направлении этой силы, т. е. от центра к периферии. В первой части ножи расположены обычным образом; размалывающие органы во второй части имеют дугообразную форму.
Необычный конический рафинер создала испанская фирма Шларб (Schlarb) [188]. Ножевой конический ротор этого рафинера расположен вертикально. Размалывающая поверхность статора образована несколькими сегментами, размещенными вокруг конического ротора. Их положение можно регулировать при помощи весового присадочного устройства. Между сегментами статора расположены два валика для перемешивания массы. Мельница может работать при концентрации 8% и больше. Степень помола определяется временем прохождения массы через мельницу. Конструкция ее несколько сложна, но зато позволяет работать с очень высокой концентрацией массы при сравнительно низкой производительности. Мельница приспособлена для подготовки массы при выработке самых высококачественных бумаг.
Стремясь сочетать высокую окружную скорость с особо выгодными условиями размола волокон, фирма Пама создала «про- тивовращаклцийся» конический рафинер типа GHM-1 [189]
Рис. 105. Схематический разрез противовращающегося конического рафинера Пама GHM-1: / — ножи внутреннего конусного роторя; 2 — ножи внешнего ротора; 3 — шкив тексропного привода; 4 — уплотнение |
(рис. 105). Рабочая часть этого рафинера представляет собой:
А) вращающийся конический кожух, опирающийся на подшипники при помощи двух соединенных с ним несущих «патрубков, и
Б) конический ротор, в свою очередь вращающийся внутри кожуха. Ротор консольно закреплен на валу путем приварки. Ножи также приварены к телу ротора. Масса поступает через один из несущих патрубков во внутреннюю часть вращающегося кожуха и затем направляется на рабочую поверхность между вращающимся кожухом и ротором. Пройдя зону размола, масса у широких концов конусов поступает в полость кожуха, а отсюда во второй несущий патрубок, внутри которого вращается вал ротора. Войдя в неподвижную часть мельницы, масса направляется в отводящий трубопровод. Участки сопряжения вращающихся несущих патрубков с неподвижными частями снабжены сальниковыми уплотнениями. Кожухі. и ротор вращаются в противоположные стороны от отдельных электродвигателей при помощи клиноременной передачи. Средняя величина окружной скорости у мельницы GHM-1 достигает 34 м/сек. Зазор между вращающимся кожухом (статором) и ротором регулируется присадкой кожуха. У мельниц стандартного исполнения осевое передвижение кожуха осуществляется вручную, однако возможно и дистанционное управление. Противовращающийся рафинер Пама может работать и как нормальный (обычный) конический рафинер. В таком случае во вращение приводится только ротор. Противовращающиеся конические рафинеры Пама изготовляются двух величин. Наиболее характерные данные о них приведены в табл.78.
Таблица 78
Характеристика противовращающихся конических рафинеров
Пама
Величина рафинеров |
||
Наименование показателей |
||
GHM-0 |
GHM-1 |
|
Мощность электродвигателя кожу- |
14 |
46 |
Ха, квт........... |
||
Число его оборотов в минуту. . . |
1450 |
1430 |
Мощность электродвигателя ротора, |
20 |
46 |
Квт.............................................................. |
||
Число его оборотов в минуту. . . |
2900 |
1430 |
Число оборотов кожуха в минуту. |
1500 |
1050 |
Число оборотов ротора в минуту. |
2100 |
1150 |
Общая потребляемая мощность, квт |
34 |
70—80 |
Концентрация массы, % ............................. |
3—4 |
3—4 |
Производительность, т в сутки. . . |
1—8 |
20—50 |
Противовращающийся конический рафинер GHM-0 предназначен для исследовательских целей. В производственных условиях применяется рафинер GHM-1. Оба рафинера пригодны прежде всего для измельчения макулатуры и оборотного бумажного брака. Эти рафинеры можно использовать и для размола полумассы из однолетних растений, например из соломы, при условии предварительной ее обработки химикатами и паром.
Размалывающее устройство противовращающегося конического рафинера выполнено таким образом, что этот рафинер может перерабатывать и неочищенные волокнистые материалы, например макулатуру низких сортов. Массивные приваренные к корпусу ножи при сравнительно больших зазорах между кожухом и ротором без затруднений позволяют перерабатывать массу, содержащую пряжки, проволоку, обрывки шпагата и веревок от упаковки кип и т. п. Это является главным преимуществом описываемой мельницы.
Производительность, степень воздействия и удельный расход энергии зависят от степени присадки размалывающего устройства и количества проходящей через мельницу массы. В табл. 79 показана зависимость качественных показателей массы из не
Свойства массы после единичного пропуска через рафинер Пама GHM-1 (концентрация массы 3%, производительность 36—39 т в сутки)
Межножевой зазор |
Нераспущенная часть, % |
Степень помола, °ШР |
Число двойных перегибов |
Разрывная длина, м |
Удельный расход энергии, квт-ч Т |
* |
8,8 |
48,5 |
39 |
2770 |
|
2,0 |
4,2 |
51,5 |
67 |
2950 |
45,6 |
1,5 |
3,9 |
52,0 |
57 |
3350 |
47,0 |
1,0 |
3,3 |
53,0 |
75 |
ЗОЮ |
49,0 |
0,5 |
2,5 |
54,0 |
87 |
2890 # |
51,1 |
* Масса перед поступлением в рафинер.
Полностью распущенной макулатуры от величины зазора между ножами ротора и статора при единичном пропуске массы концентрацией 3% через рафинер GHM-1, производительность которого составляла 36—39 т в сутки. В табл. 80 приведены показатели, достигнутые в результате пропуска макулатуры концентрацией 3,5% при постоянном межножевом зазоре в 1,2 мм, что повлекло за собой изменение количества массы, проходящей через рафинер.
Таблица 80
Свойства массы в зависимости от производительности противовращающегося рафинера Пама GHM-1 (концентрация массы 3,5%, постоянный межножевой
Зазор 1—2 мм)
Производительность, т в сутки |
Нераспущенная часть, % |
Степень помола, °ШР |
Разрывная длина, м |
Число двойных перегибов |
Удельный расход энергии, квт-ч Т |
* |
12,3 |
52,3 |
1740 |
6 |
|
63 |
7,3 |
55,3 |
2080 |
10 |
25,2 |
50 |
6,6 |
55,0 |
2090 |
8 |
28,6 |
34 |
5,0 |
55,3 |
2140 |
13 |
35,9 |
20 |
4,2 |
57,5 |
2210 |
9,5 |
53,0 |
* Масса перед поступлением в рафинер.
Весьма интересную конструкцию конической мельницы предложили Шкрабак и Коциан [190]. Мельница состоит из конического статора, в котором вращается ротор и три конических сателлита с ножами на боковой поверхности. Масса концентрацией 8—20% подводится через тангенциально расположенный патрубок с узкой стороны статора. Придя сначала в контакт с ножами статора и ножами конических сателлитов, масса затем проходит между ножами этих же сателлитов и центральным ножевым конусом. Центральный конус вращается со скоростью 300— 400 об! мин и в свою очередь придает вращение трем планетарно движущимся конусам (сателлитам). Скорость вращения последних вокруг своих осей составляет 900—1000 об! мин. В целях увеличения размеров эффективной размалывающей поверхности, размалывающие конусы-сателлиты почти наполовину вдаются в тело центрального конуса. Благодаря тому, что сателлиты, вращаясь вокруг оси центрального конуса, одновременно вращаются вокруг собственных осей, происходит выталкивание густой массы из кольцевого пространства между центральным конусом
Рис. 106. Планетарная коническая мельница (Чехословацкий патент 95494) |
И статором, причем масса попадает в зону размола между ножевыми сателлитами и центральным ножевым конусом, а затем с большой скоростью входит в межножевой зазор статора и сателлитов. Большая окружная скорость массы является результатом сложения скоростей вращения конических сателлитов и центрального конуса.
Чтобы масса не проходила напролет от входного патрубка к выходному, на центральном конусе имеются канавки, направляющие ее (массу) под ножи размалывающих конусов. Зазор между ножами регулируется передвижением рубашки статора при помощи штурвала. Конические сателлиты перемещаются в коническом пространстве между статором и центральным конусом при помощи трех планетарных шестерен. Эти шестерни обкатываются внутри зубчатого колеса с внутренним зацеплением зубьев, закрепленного в статоре. Второе, меньшее зубчатое колесо, с внешней стороны которого расположены планетарные шестерни, позволяет снизить число оборотов сателлитов и изменить направление их вращения.
Форма ножей зависит от их назначения. Мельница схематично изображена на рис. 106.
К числу новых конструкций рафинеров рассматриваемой группы относится двусторонняя коническая мельница системы Шкрабака [191] (рис 107) Ротор этой мельницы имеет форму двух конусов, соединенных основаниями Статор составной из двух частей Масса засасывается или поступает под напором через тангенциально расположенный штуцер в спиралевидную камеру, из которой центробежный насос непрерывно прокачивает ее (массу) через первую ступень размола, оснащенную толстыми ножами В этой части мельницы масса течет в направлении от узкого конца сдвоенного конуса к середине Затем под действием насоса масса поступает на вторую ступень размола и течет в направлении от широкого конца к узкому Ножи во второй ступени
Размола тоньше и предназначены для укорочения волокон Далее через рабочее колесо насоса и спиральную камеру масса направляется к выходному штуцеру В первой ступени размола гидростатическое давление снижается, а скоростной напор возрастает, во второй же ступени, наоборот, скоростной напор снижается и постепенно переходит в
Гидростатический Давление массы на входе в мельницу Шкрабака и на выходе из нее одинаково
Присадка ножей в каждой из двух частей мельницы осуществляется независимо одна от другой путем перемещения съемных рубашек статора, закрепляемых во избежание их проворачивания на скользящей шпонке Передвижение рубашек осуществляется при помощи червячного редуктора Мельница обладает большой режущей длиной и значительной размалывающей поверхностью Она может вращаться в любую сторону При использовании косо установленных ножей можно осуществить при вращении в одном направлении фибриллирование волокон, а при вращении в обратном направлении — их укорочение Подобно описанному устроен и другой двухконусный рафинер, запатентованный во Франции [192]