турбосепаратор
Классы МПК: | D21D5/00 Очистка бумажной массы механическими способами; устройства для этого |
Автор(ы): | Зайцев В.Б. (RU), Яблочкин Н.И. (RU), Овчинников М.Д. (RU), Ковернинский И.Н. (RU), Дулькин Д.А. (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество по производству и переработки бумаги "Караваево" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-05-23 публикация патента:
10.08.2004 |
Предназначено для использования в целлюлозно-бумажной промышленности на начальных этапах приготовления бумажной массы из макулатуры, а именно для грубой доочистки макулатурной массы от легких и тяжелых загрязняющих включений и одновременного ее дороспуска. Турбосепаратор включает конический корпус с размещенной внутри него конической приемной камерой для поступающей на обработку макулатурной массы, тангенциальный патрубок, встроенный у меньшего основания корпуса для тангенциальной подачи массы в приемную камеру, откидную крышку у большего основания конического корпуса с патрубком для удаления из приемной камеры массы с легкими загрязняющими включениями, встроенным в центральной части откидной крышки. Кроме того, он включает патрубок для вывода тяжелых загрязняющих включений из приемной камеры, размещенный в нижней части корпуса, перфорированное сито для очистки макулатурной массы от загрязняющих включений, расположенное у меньшего основания конического корпуса, камеру для очищенной макулатурной массы с патрубком для удаления ее из камеры. А также ротор с лопастями, размещенный в приемной камере вблизи поверхности сита и соосно с камерой и ситом, вал, расположенный соосно с конической приемной камерой и проходящий через центральную часть сита, при этом на одном конце вала закреплен ротор с лопастями, а другой конец вала связан с электроприводом. Каждая лопасть ротора снабжена лопаткой, прикрепленной к свободному концу лопасти. Лопатка в продольном сечении имеет вид прямой трапеции с площадью не менее трети площади поперечного сечения выходного отверстия тангенциального патрубка и расположена в радиальном направлении по нормали к плоскости вращения лопастей ротора таким образом, что средняя линия трапеции либо лежит в плоскости поперечного сечения турбосепаратора, проходящей по продольной оси внутреннего канала тангенциального патрубка, либо параллельна ей и отстоит от нее на расстояние не более 200 мм. Поверхность лопатки, обращенная к внутренней поверхности корпуса, расположена концентрично ей и отстоит от нее на расстояние 1-150 мм. Обеспечивается качество очистки за счет повышения избирательной способности турбосепаратора по отделению в приемной камере из макулатурной массы легких загрязняющих включений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Турбосепаратор, включающий конический корпус с размещенной внутри него конической приемной камерой для поступающей на обработку макулатурной массы, тангенциальный патрубок, встроенный у меньшего основания корпуса для тангенциальной подачи массы в приемную камеру, откидную крышку у большего основания конического корпуса с патрубком для удаления из приемной камеры массы с легкими загрязняющими включениями, встроенным в центральной части откидной крышки, патрубок для вывода тяжелых загрязняющих включений из приемной камеры, размещенный в нижней ее части, перфорированное сито для очистки макулатурной массы от загрязняющих включений, расположенное у меньшего основания конического корпуса, камеру для очищенной макулатурной массы с патрубком для удаления ее из камеры, ротор с лопастями, размещенный в приемной камере вблизи поверхности сита и соосно с камерой и ситом, вал, расположенный соосно с конической приемной камерой и проходящий через центральную часть сита, при этом на одном конце вала закреплен ротор с лопастями, а другой конец вала связан с электроприводом, отличающийся тем, что каждая лопасть ротора снабжена лопаткой, прикрепленной к свободному концу лопасти, при этом лопатка в продольном сечении имеет вид прямой трапеции с площадью не менее трети площади поперечного сечения выходного отверстия тангенциального патрубка и расположена в радиальном направлении по нормали к плоскости вращения лопастей ротора таким образом, что средняя линия трапеции либо лежит в плоскости поперечного сечения турбосепаратора, проходящей по продольной оси внутреннего канала тангенциального патрубка, либо параллельна ей и отстоит от нее на расстоянии не более 200 мм.2. Турбосепаратор по п.1, отличающийся тем, что поверхность лопатки, обращенная к внутренней поверхности корпуса, расположена концентрично ей и отстоит от нее на расстоянии 1-150 мм.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано на начальных этапах приготовления бумажной массы из макулатуры, а именно для грубой доочистки макулатурной массы от легких и тяжелых загрязняющих включений и одновременного ее дороспуска (разволокнения).Обработке в турбосепараторе подвергают макулатурную массу, полученную после роспуска макулатуры и грубой очистки массы от загрязняющих включений в гидроразбивателе, снабженном ситом с диаметром отверстий до 20 мм.К легким загрязняющим включениям относятся все виды полимерных материалов с удельной плотностью меньшей, чем у воды и волокна.К тяжелым загрязняющим включениям относятся все виды механических примесей с удельной плотностью большей, чем у воды и волокна.Общим в турбосепараторах любой конструкции является то, что для минимизации затрат электроэнергии на транспортировку макулатурной массы по трубопроводу и подачу макулатурной массы через тангенциальный патрубок в турбосепаратор скорость подачи массы выбирают в пределах 2,2-3,0 м/с.Все типы турбосепараторов имеют принципиально одинаковую конструкцию. Турбосепаратор фирмы "Voith" (Смоляницкий Б.З. Переработка макулатуры, М, Лесная промышленность, 1980, С.48-61) имеет горизонтально расположенный цилиндрический корпус с размещенной внутри него приемной камерой для поступающей на обработку макулатурной массы. На одной из торцевых сторон цилиндрического корпуса закреплена откидная крышка, в центре которой вмонтирован патрубок для удаления из приемной камеры массы с легкими загрязнениями. В нижней части цилиндрического корпуса вблизи крышки вмонтирован патрубок для вывода тяжелых загрязнений. С противоположной стороны цилиндрического корпуса, возле торцевой стенки тангенциально встроен патрубок для тангенциальной подачи массы в приемную камеру. С этой же стороны к торцевой стенке корпуса и соосно с ним закреплена камера для очищенной (сортированной) макулатурной массы (прошедшей очистку и дороспуск) с патрубком для удаления ее из камеры. Обе камеры разделены между собой вертикально установленным ситом. В приемной камере для подлежащей обработке макулатурной массы, соосно с камерой и вблизи рабочей поверхности сита размещен ротор с лопастями. Ротор приводится во вращательное движение при помощи вала от электропривода.Процесс очистки и дороспуска макулатурной массы от тяжелых и легких загрязняющих включений в упомянутом турбосепараторе заключается в следующем. Макулатурная масса поступает в приемную камеру турбосепаратора через тангенциально встроенный патрубок и под воздействием энергии вращения лопастей ротора приходит во вращательное движение вокруг оси камеры. Скорость вращения массы возрастает с увеличением частоты вращения ротора. Вращающийся вокруг оси камеры поток массы одновременно движется и вдоль внутренней цилиндрической поверхности корпуса в сторону его откидной крышки и затем, меняя направление своего движения, возвращается по центральной части вдоль оси приемной камеры к ротору и ситу. Под действием возникающих во вращающемся потоке массы центробежных сил тяжелые загрязняющие включения отбрасываются к цилиндрической стенке приемной камеры и вместе с движущимся потоком направляются в сторону откидной крышки корпуса - в отверстие патрубка для вывода тяжелых загрязнений. Под воздействием радиального перепада давления в приемной камере турбосепаратора, возникающем вследствие действия центробежной силы, легкие загрязняющие включения устремляются к оси камеры, удерживаются там и удаляются через патрубок, расположенный в центральной части откидной крышки. Вместе с легкими загрязняющими включениями через этот патрубок выводят 10-20% макулатурной массы.Дороспуск крупных компонентов (лепестков) макулатуры на отдельные волокна происходит в результате воздействия на них напряжений сдвига в пространстве между рабочей поверхностью сита и поверхностью лопастей ротора. Макулатурная масса после дороспуска и грубой очистки проходит через отверстия сита в камеру для сортированной массы и удаляется из нее через выходной патрубок. Качество сортированной массы улучшается с уменьшением диаметра отверстий сита и увеличением частоты вращения ротора. Производительность турбосепаратора увеличивается с увеличением диаметра отверстий сита и частоты вращения ротора.Однако цилиндрическое выполнение корпуса турбосепаратора в процессе работы обусловливает длинный путь спиралеобразного движения абразивных тяжелых загрязняющих включений по внутренней цилиндрической поверхности приемной камеры в сторону откидной крышки корпуса в патрубок для вывода тяжелых загрязнений (отходов), что вызывает быстрый износ стенки корпуса и сокращение срока эксплуатации турбосепаратора.Кроме того, конструкция описанного турбосепаратора характеризуется низкой избирательной способностью, выражающейся с одной стороны, в том, что в удаляемой из приемной камеры макулатурной массе с легкими загрязнениями содержится большой количество крупных лепестков нераспустившейся макулатуры, которые составляют потери высококачественного волокна, а с другой стороны - в том, что в сортированную массу попадает большое количество легких загрязнений.Оптимальной эффективности работы турбосепаратора достигают при массовой доле волокна в суспензии 3,0%. При дальнейшем повышении значения этого параметра эффективность работы снижается.Известен также турбосепаратор фирмы "Escher Wyss" под названием "Fiberizer" (Смоляницкий Б.З. Переработка макулатуры, М, Лесная промышленность, 1980, С.55-57).Турбосепаратор "Fiberizer" состоит из следующих конструктивных элементов:- горизонтально расположенного конического корпуса с размещенной внутри него конической приемной камерой для обработки макулатурной массы;- тангенциального патрубка, встроенного у меньшего основания корпуса - для тангенциальной подачи массы в приемную камеру;- откидной крышки у большего основания корпуса с патрубком для удаления из приемной камеры массы с легкими загрязняющими включениями, встроенного в центральной части откидной крышки;- патрубка для вывода тяжелых загрязняющих включений из приемной камеры, размещенного в нижней ее части возле откидной крышки корпуса;- перфорированного сита для очистки макулатурной массы от загрязняющих включений, расположенного у меньшего основания конического корпуса;- камеры для очищенной макулатурной массы из прошедшего через отверстия сита и очищенного волокнистого полуфабриката с патрубком для удаления его из приемной камеры;- ротора с лопастями, размещенного в конической приемной камере вблизи поверхности сита и соосно с камерой и ситом;- вала, расположенного соосно с конической приемной камерой и проходящего через центральную часть сита, при этом на одном конце вала закреплен ротор с лопастями, а другой конец вала связан с электроприводом. При этом ротор выполнен в виде диска, к которому закреплены в радиальном направлении лопасти и при помощи которого ротор с лопастями крепится к приводному валу. Каждая лопасть имеет по всей длине в передней ее части рабочую плоскость, а с тыльной стороны вакуумную камеру. Лопасти закреплены к диску таким образом, что все рабочие плоскости лопастей расположены параллельно поверхности сита и отстоят от нее на расстояние 1,2-2,0 мм.Работа по очистке макулатурной массы в турбосепараторе "Fiberizer" заключается в следующем. Макулатурная масса поступает в приемную камеру турбосепаратора через тангенциально расположенный патрубок и приходит во вращательное движение вокруг оси приемной камеры. В результате вращательного движения лопастей ротора скорость вращения потока возрастает. Вместе с увеличением скорости вращения потока увеличивается и центробежная сила. Вращающийся поток массы одновременно движется и вдоль внутренней конической поверхности корпуса в сторону откидной крышки. Не достигнув ее, поток меняет направление своего движения и возвращается по центральной части вдоль оси приемной камеры к ротору. Под действием центробежной силы тяжелые включения отбрасываются к стенке приемной камеры и, продвигаясь вперед в направлении откидной крышки корпуса, стекают в отверстие патрубка для улавливания этих загрязнений. Вследствие радиального перепада давления в приемной камере турбосепаратора, возникающего под действием центробежной силы, легкие загрязняющие включения сосредотачиваются и поддерживаются во взвешенном состоянии вдоль оси вращающегося потока, откуда они удаляются через патрубок, расположенный в центральной части откидной крышки. Вместе с легкими загрязняющими включениями через этот патрубок выводят 10-20% макулатурной массы.Разделение мелких и крупных компонентов нераспустившейся макулатуры на отдельные волокна происходит в пространстве между поверхностью сита и рабочей плоской поверхностью лопастей ротора в результате трения этих компонентов между собой и воздействия напряжений сдвига между лопастями ротора и поверхностью сита. Очищенная и отсортированная масса, прошедшая через отверстия сита, удаляется из камеры для очищенной массы через выходной патрубок.Турбосепаратор "Fiberizer" выбран нами в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности.Упомянутый турбосепаратор характеризуется низкой избирательной способностью по отделению в приемной камере из макулатурной массы легких загрязняющих включений.С одной стороны, низкая избирательная способность турбосепаратора выражается в том, что при обработке макулатурной массы вместе с массой с легкими загрязняющими включениями из приемной камеры турбосепаратора, кроме волокна и пучков волокон, удаляется большое количество мелких и крупных лепестков нераспустившейся макулатуры, которые во избежание потерь годного волокна подлежат отделению от легких загрязняющих включений и использованию в производстве бумажной продукции. В зависимости от количества компонентов волокнистого происхождения в массе с легкими загрязняющими включениями ее подвергают той или иной обработке в дополнительном оборудовании с последующим отделением из массы при помощи сортировок легких загрязняющих включений. Схемы для дополнительной обработки этой массы и удаления из нее легких загрязняющих включений являются громоздкими и энергоемкими.Избирательная способность турбосепаратора по отделению в его приемной камере легких загрязняющих включений от лепестков нераспустившейся макулатуры, составляющих потери годного волокна с отходами, определяют ситовым анализом путем просеивания пробы массы с легкими отходами на сите с диаметром отверстий 1,0 мм и вычисляют по формуле![турбосепаратор, патент № 2233928](/images/patents/235/2233928/2233928-2t.gif)
![турбосепаратор, патент № 2233928](/images/patents/235/2233007/964.gif)
![турбосепаратор, патент № 2233928](/images/patents/235/2233928/2233928-3t.gif)
![турбосепаратор, патент № 2233928](/images/patents/235/2233007/964.gif)
![турбосепаратор, патент № 2233928](/images/patents/235/2233013/176.gif)
Класс D21D5/00 Очистка бумажной массы механическими способами; устройства для этого
напорный фильтр с вибратором - патент 2457887 (10.08.2012) | |
способ и устройство для производства целлюлозной волокнистой массы - патент 2358055 (10.06.2009) | ![]() |
способ и устройство для переработки целлюлозы - патент 2352700 (20.04.2009) | ![]() |
устройство для удаления воздуха в сгустителе - патент 2328565 (10.07.2008) | ![]() |
разделительное устройство - патент 2324780 (20.05.2008) | ![]() |
циклон - патент 2306183 (20.09.2007) | ![]() |
гидроциклон - патент 2303671 (27.07.2007) | ![]() |
турбосепаратор - патент 2232219 (10.07.2004) | |
турбосепаратор - патент 2232218 (10.07.2004) | |
турбосепаратор (варианты) - патент 2232217 (10.07.2004) |