РАЗМОЛ БУМАЖНОЙ МАССЫ

КОНИЧЕСКИЕ МЕЛЬНИЦЫ

Впервые устройство, снабженное конусами, предназначенное для размола бумажной массы, было сконструировано в мастерских Академии наук в Па­риже в 1737 г. Размол производился в сосуде, похожем на толчею. Привод осуществлялся при помощи деревянного колесного передаточного механизма. Из-за сложности конструкции это устройство не нашло дальнейшего приме­нения. Лишь в начале второй половины прошлого столетия, а именно в 1858 г., появилась коническая мельница, в принципе не отличающаяся от современных мельниц. 18 мая 1858 г. И. Жордан и Т. Евстиц получили патент на изобре­тение мельницы с ротором диаметром 300/650 мм и длиной 1240 мм, совершав­шим 200—300 об I мин. Ножи закреплялись в-пазах, выфрезерованных в чугун­ном корпусе ротора. Материалом для изготовления ножей служила сталь. Грани ножей, выступавшие над поверхностью ротора, подвергались закалке. Ножи статора закреплялись при помощи деревянных прокладок и разделялись на три секции. Клиновидные прокладки склеивались из отдельных тонких слоев дерева, что облегчало работу по углублению ячеек при частичном износе но­жей. Ротор и статор с набранными ножами тщательно обрабатывались на то­карном станке, после чего ножи дополнительно прирабатывались (прициковы- вались) на холостом ходу с водой, в которую добавлялся песок.

За 100 лет эволюции конических мельниц в их первоначальную конструк­цию было внесено много изменений. Менялись и материалы, из которых изго­товлялись различные части. Так, например, с 1872 г. у конических мельниц начали применять ножи из хромистой стали, которые были тверже и служили дольше, чем ножи из других, доступных в то время сортов стали.

Горн предложил делать выемки в ножах конических мельниц. Ножи встав­лялись в пазы ротора до уровня выемок, образовывавших кольцевые пазы, и прочно стягивались кольцами. Благодаря такому устройству смену ножей стало возможно производить непосредственно на производстве. Конические мельницы работали при 250—300 об/мин и хорошо себя зарекомендовали на многих европейских бумажных фабриках. Клаусон для предупреждения сдвига ножей в радиальном направлении предложил ту часть каждого ножа, которая скрыта в чугунном корпусе ротора, делать с уширением или загибом. Деревян­ные прокладки, с одной стороны, способствовали более прочному креплению ножей, а с другой — позволяли сохранять необходимую глубину межножевых ячеек.

Дальнейшее усовершенствование в конструкцию мельницы было внесено Маршаллом в 1887 г. Он установил на статоре со стороны выхода массы но­жевое кольцо, а против него на роторе ножевой диск. Таким образом кони­ческая мельница была совмещена с дисковым рафинерам. Мельница работала при 300 об/мин, расходовала мощность 40—50 л. с. и перерабатывала до 500 кг сухой массы в час.

В мельнице Жордана—Евстица быстро изнашивались ножи в тех местах, где окружная скорость достигает наибольшего значения, т. е. на стороне боль­шого диаметра Джефферс сделал попытку избавиться от этого недостатка. Он придал такую конфигурацию ротору, что его образующая, в начальной ча­сти (со стороны меньшего диаметра) почти параллельна оси, постепенно пере­ходила в параболу. Размалывающая поверхность выполнялась из плит сталь­ного литья с выфрезерованными в них ножами высотой 40 мм и шириной 6 мм. В зазоры между ножевыми плитами закладывались деревянные про­кладки. Дальнейшим крупным усовершенствованием было применение приспо­собления для регулирования осевого передвижения ротора в обоих направ­лениях.

Приблизительно в это же время в США появилась мельница, сочетавшая преимущества дискового рафинера и конической мельницы. Внутри статора этой мельницы, состоявшего из двух частей, вращался ротор в виде двух кону­сов, обращенных большими основаниями навстречу друг другу. Масса посту­пала в мельницу с обеих ее сторон возле вала и отводилась из середины статора, у наибольшего его диаметра. Зазор между размалывающими поверх­ностями регулировался на одной половине статора. По отношению к обеим половинам статора зазор устанавливался автоматически благодаря осевому люфту ротора.

В 1888 г. в Германии Ягенберг запатентовал оригинальное устройство, представлявшее собой коническую мельницу, приспособленную для цикличе­ского размола. Статор был собран из нескольких групп ножей, напоминающих планки ролла. Масса отводилась из мельницы по широким открытым желобам, снабженным песочницами и промывным (отчерпывающим воду) барабаном. Вся масса, либо ее часть могла возвращаться в мельницу для повторной пере­работки. По тому же принципу действуют и другие размалывающие агрегаты, работающие по замкнутому циклу, например рафинер Пи и Хизингера с раз­малывающим устройством, размещенным в ванне. Такие рафинеры были ши­роко распространены преимущественно во Франции. По замкнутому циклу, т. е. периодически работал также и рафинер «Гранд». Циркуляция массы в ванне этого рафинера имела вертикальное направление. В зону размола масса поступала через щелевидное отверстие и, пройдя зону размола, через другую щель выбрасывалась из рафинера. Центробежная сила способствовала тому, что масса не только циркулировала вокруг окружности ротора, но и перемещалась в направлении от меньшего диаметра к большему.

На рубеже XIX и XX столетий было еще несколько попыток использова­ния конических мельниц для периодического размола, однако, эти попытки ни к чему не привели. Вплоть до последнего времени наиболее распространена ко­ническая мельница непрерывного действия типа Жордана, конструкция кото­рой непрерывно совершенствуется.

Увеличение спроса на прочные упаковочные и технические бумаги, появление массовых способов их производства потребо­вали радикального изменения старого способа подготовки бу­мажной массы и ускорили переход к непрерывному размолу волокнистых материалов. Требованиям непрерывного размола бу­мажной массы лучше всего соответствовали конические мель­ницы. Область их использования постепенно расширялась. Вместо того, чтобы пользоваться коническими мельницами, как это раньше делали, исключительно для выравнивания массы, их начали применять на всех стадиях массного размола. Широкое внедрение конических мельниц было осуществлено прежде всего в США, а затем уже в Европе.

В 20-х годах текущего столетия появились мельницы с корот­ким, крутым конусом (мельницы Клафлина), предназначенные для рафинирования отходов сортирования. Эти мельницы рабо­тали при концентрации 3% и делали 400—450 об/мин.

Потребляемая ими мощность составляла 40—110 квт при про­изводительности 20—40 т в сутки. Размалывающие органы этих мельниц выполнялись либо в виде стальных рубашек с выфрезе - рованными в них ножами, либо в виде набора отдельных ножей с деревянными прокладками между ними. Применялись ножи шириной в 5, 6, 10, 13 и вплоть до 19 мм. В 30-х годах текущего столетия размалывающие аппараты других типов стали вытес­нять конические мельницы, но в последнее время на рынке вновь появились конические мельницы в усовершенствованном виде. Они поставляются в различных конструктивных вариантах и предназначаются для переработки жесткой сульфатной целлю­лозы и полуцеллюлозы.

В 1930 г. первые конические мельницы появились в чехосло­вацкой промышленности. Ими стали пользоваться прежде всего для размола сульфатной целлюлозы. Это были шведские мель­ницы KMW. Потреблявшаяся ими мощность при 300 об/мин составляла 150 кет. Ножи статора и ротора были набраны с деревянными прокладками, а привод осуществлялся через ре­дуктор.

В период, последовавший после 1930 г., получил дальнейшее развитие классический тип тихоходной конической мельницы. Эта мельница прежде применялась для укорочения волокон и размола очень прочных волокнистых материалов при концен­трации массы 2,5—3%. Такой тип конической мельницы был господствующим до начала второй мировой войны (в Европе до конца этой войны).

Около 1935 г. начинаются поиски новых путей повышения про­изводительности и экономичности конических мельниц, а также усиления их фибриллирующего действия. В этих целях была по­вышена окружная скорость роторов и увеличена ширина разма­лывающих ножей. Одновременно появились и новые конструк­ции мельниц. В течение более чем 25 лет напряженных поисков был создан целый ряд типов и конструкций различных кониче­ских мельниц с четко направленным характером воздействий на волокна и сравнительно узкой сферой применения. В настоящее время по конструкции и назначению конические мельницы могут быть разделены на следующие группы:

А) конические мельницы, предназначенные для укорочения волокон и интенсивного («острого») размола целлюлоз, обладаю­щих повышенным сопротивлением размолу;

Б) гидрофайнеры, устанавливаемые на поточных линиях непрерывного размола в тех случаях, когда требуется усиленное фибриллирование с сохранением максимально возможной длины волокон; поэтому гидрофайнеры работают при сравнительно ма­лом удельном давлении размола; иногда их используют и для за­вершения процесса роспуска волокнистых материалов после гидроразбивателей;

В) конические рафинеры, предназначенные для таких поточ­ных линий и стадий размола, когда требуется укоротить волокна и одновременно достичь определенной степени их фибриллиро­вания;

Г) конические мельницы, предназначенные для экономичного завершения роспуска на отдельные волокна массы, предвари­тельно распущенной в гидроразбивателях;

Д) специальные конические рафинеры, конструктивно отли­чающиеся от обычных типов конических мельниц, либо имеющие дополнительные устройства, например встроенные сортировки; к этой группе относятся также и конические мельницы, у которых в зоне размола поток массы направлен навстречу действию цент­робежной силы, как это осуществлено в рафинерах Винера, Мор - дена, АСН и пр.