РАЗМОЛ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Прохождение массы через конические размалывающие аппараты

Непосредственное определение скорости направления по­тока массы в конической мельнице встречает затруднения в связи с тем, что на протяжении очень коротких промежутков времени масса в мельнице резко изменяет направление своего течения. Кроме того, техника таких определений не отработана. Вопросы, связанные с выяснением истинной траектории частиц массы, про­текающей через мельницу, могут быть разрешены главным образом на основе изучения тех реальных следов длительных воз­действий этих частиц, которые могут быть обнаружены при вни­мательном исследовании долго проработавшей мельницы. К чи­слу таких следов относится, например, износ в определенных местах ножей ротора и статора.

В общих чертах можно представить себе винтообразный путь, по которому движется частица массы внутри мельницы (см. рис. 92). Если бы только один ротор был оснащен ножами, а ста­тор имел гладкую поверхность, направление пути частицы массы в любой точке определялось бы углом цирі^ляции а0. Скорость течения і/о в направлении этого угла является равнодействующей параллелограмма, построенного на векторах скорости vn и ит. Определение скорости Vo можно произвести по формуле

Где:

Vn — окружная скорость ротора в данной точке, м/сек; v% — скорость течения массы в осевом направлении в той же точке, м/сек.

Углом циркуляции ао мы называем угол между равнодейст­вующей параллелограмма скоростей (в плоскости, касательной к образующей ротора) и вектором скорости vx, направленным параллельно оси ротора. Число полных оборотов (витков) S, со­вершаемых каждой частицей массы за время ее прохода через мельницу, можно определить по формуле

S=m;> <74>

Где:

L'± — длина образующей поверхности ротора, обычно равная

Длине его длинных ножей, м\ Up —см. формулу (43).

В действительности же в конических мельницах ножами осна­щен не только ротор, но и статор Помимо течения в ячейках (канавках) ротора, масса протекает в канавках статора, образуя весьма сложную гидравлическую систему. Создается как бы два отдельных слоя текущей суспензии: слой, текущий в канавках статора с самостоятельным движением только в осевом направ­лении, и слой массы в канавках ротора с преобладающим дви - жегч^м суспензии в направлении вращения ротора и более уме­ренным движением в осевом направлении. Смешение обоих слоев происходит на конической поверхности, ограниченной размалы­вающими гранями ножей ротора. На стыке обоих слоев скорость движения массы равна vo в соответствии с формулой (73). В ка­навках статора скорость снижается до средней величины vp.

При столь сложных условиях своего продвижения масса, по­кидающая размалывающий аппарат конической мельницы нор­мального типа, представляет собой смесь, состоящую из двух ча­стей. Первая часть, находящаяся в ячейках ротора, совершает большое число оборотов вместе с ротором, вследствие чего веро­ятность попадания этой массы в зону размола велика. Другая часть массы, находящаяся в межножевых ячейках статора (а от­части и ротора), беспрепятственно проходит напрямую весь путь от входа в аппарат до выхода из него, по существу не подвергаясь размолу. Поэтому среднее число полных оборотов, совершаемых массой внутри мельницы, следует определять по формуле

= * (75)

Где в — коэффициент соотношения объемов массы, протекающей в ячейках статора и ротора; значение є колеблется от 0,25 до 0,5.

Сквозное течение массы в межножевых ячейках несколько снижает коэффициент полезного действия конических мельниц и способствует неоднородности волокон. При создании новейших конструкций мельниц проявляется тенденция к такому их уст­ройству, при котором все количество циркулирующей массы че­рез определенные интервалы перемещалось бы из ячеек ротора в ячейки статора и наоборот. Таким образом, вся масса должна пройти обработку на рабочих поверхностях ножей. Этот принцип осуществлен в специальном коническом рафинере АСН. Глубина межножевых ячеек этого рафинера является переменной, причем меньшей глубине ячейки ротора соответствует большая глубина ячейки статора. У мельницы другого типа (рис. 93) движение

Рис 93 Направляющие грани у конических мельниц новых конструкций А — статор, Б — ротор

Рис 94 Наиболее выгодное направле­ние течения массы в конической мель­нице

Массы направляется чередующимися поперечными гранями, мно­гократно заставляющими массу переходить из ячеек ротора в ячейки статора и обратно. Схема такого устройства изобра­жена на рис. 94. С точки зрения условий размола массы эту схему можно считать наиболее совершенной.

Из сказанного следует, что на число полных оборотов (вит­ков), которые совершает каждая частица массы за время про­хода ее через мельницу, решающее влияние оказывает скорость движения в осевом направлении, иначе говоря, количество массы, протекающей через мельницу в единицу времени. Чем это количе­ство больше, тем меньше витков совершит масса и тем меньшим будет воздействие размалывающего аппарата на волокна. По­этому скорость течения массы через мельницу не должна слиш­ком значительно отличаться от расчетной скорости, опреде­ленной приведенными выше формулами *(64) — (69), а также (33) и (34).

У размалывающих аппаратов, снабженных коническим рото­ром, рабочие поверхности ротора и статора обычно оснащаются набором длинных и коротких ножей. В направлении от мень­шего диаметра ротора к большему площадь живого сечения по­тока массы сначала постепенно возрастает. В том месте, где на­
чинается зона коротких ножей, площадь живого сечения, через которое проходит поток массы, резко снижается. Скорость же этого потока, наоборот, с переходом в зону коротких ножей сразу возрастет. Изменение скорости потока массы в осевом на­правлении у гидрофайнера «Папцел-05» и у скоростной кониче­ской мельницы «Папцел-01» изображено на рис. 95. У некоторых конических мельниц, имеющих ножи разной длины, для выравни-

Vlt м/сек tpf"2 1,1 22OF

Рис 95. Изменение скорости потока массы в конической мельнице вверху в конической мельнице «Папцел-01», внизу в гидрофай-

Нере «Папцел 05» (А — площадь живого сечения — Fp, В — ско рость течения в осевом направлении — vt, С — скорость течения в направлении угла вращения у0)

Вания характеристики потока устанавливаются трапецеидаль­ные ножи. Толщина ножей возрастает в направлении от мень­шего диаметра ротора к большему. Типичным представителем такого типа мельниц является гидрофайнер 01 А Шартль— Дилтса.

Для работы мельницы немаловажное значение имеет вели­чина угла между направлением ножей и образующей ротора. Большинство мельниц имеет на роторах прямые ножи, установ­ленные параллельно образующим. Ножи статора имеют зигзаго­
образную, стреловидно-изломанную форму. Угол между этими ножами и образующей бывает равен нескольким градусам. Ти­пичным образцом таких мельниц является коническая мельница «Папцел», у которой ножи расположены под углом 6°.

У мельниц с ножами стреловидно-изломанной формы вер­шины углов направлены в сторону вращения. При таком их расположении масса, захваченная ножами ротора, легче протал­кивается к средней части размалывающего устройства и сопро­тивление ее течению в первой части мельницы снижается. В мель­ницах с прямыми ножами те ножи статора, которые установлены у широкого конца, несколько сдвигаются в направлении вра­щения.

Угол, под которым встречаются ножи ротора и статора, ока­зывает влияние на качество массы. По мере увеличения этого угла помол массы становится более тощим и длина волокон со­кращается. Наоборот, ножи, приближающиеся к направлению образующей, позволяют осуществить фибриллирование волокон и ужирнение массы. На результаты размола оказывает влияние также конусность ротора. Для целей укорочения волокон жела­тельно иметь конусность ротора 14—18°, а у скоростных мельниц до 23°.

Каждый тип мельниц обладает характерными особенностями, отвечающими требованиям, предъявляемым к размолу. В соот­ветствии с этим все конические мельницы разделяются на пять основных групп: собственно конические мельницы, гидрофай - х неры, конические рафинеры, конические домалывающие устрой­ства и специальные конические рафинеры. Раньше других появи­лись конические мельницы, получившие в мировом масштабе наиболее широкое распространение.