CS207809B1 - Zařízení na zpracování vláknitých suspenzí mechanickým účinkem nožů - Google Patents

Description

Amor vynálezu PAVELKA ARTÚR, ing. a HRUŠKA JAROSLAV, ing., BRATISLAVA

Zařízení na zpracování vláknitých suspenzí mechanickým účinkem nožů

Vynález se týká zařízení na zpracování vláknitých suspenzí mechanickým účinkem nožů, provedených s jednou pevnou /statorovou/ a jednou pohyblivou /rotorovou/ částí.

Všechna dosavadní mlecí onožení se vyznačují tím, že složky vektoru obvodové rychlosti rotoru, vzniklé rozkladem vektoru obvodové rychlosti rotoru do směru nože statoru a směru rotoru, jsou k sobě co do velikostí v poměru rotorová ke statorové složce 1 až

1.4 s převážnou většinou provedení 1 a 1,2.

Odtud vyplývá, že mezi noži statoru a rotoru dochází jen k malému relativnímu pohybu vo směru hrany jednoho z noŽfi, tedy jen k malému tangenciálnímu, čili řeznému pohybu. Jde více o pohyb sečný, s poměrně krátkým kontaktem vlákno - hrana nože, který potom musí být silný, energický, aby vykonal funkční práci.

Nevýhodou dosavadního konstrukčního uspořádání nožů dále je, že drážky mezi jednotlivými noži fungují jako kanály odstředivého čerpadla se značným čerpacím účinkem, oož

V V · -ú# je pro opracování vláken nefunkční a tak i nepotřebná práoe zařízení.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nože nebo nožové skupiny rotoru a statoru svírají spolu uhel v rozmezí 0 °až 90 přičemž rotorové nože nebo nožové skupiny mají od radiálního směru rotoru odklon 50 °až 90 ⁰ a drážky mezi noži jedné skupiny jsou velmi úzké, v rozmezí 0,1 až

2.5 mm, takže mimo jiného čerpací účinek onožení je potlačen na minimum. Jde o nepříznivou

207 809

- 2 107 BOB polohu drážok vzhledem na čerpací efekt a nepříznivé rozměry většiny drážek pro proudění. Dále ee zvětšuje doba zdržnosti vláken v onožení, zvyšuje oe počet zásahů jednoho ví Alma nožovými hranami a plochami, zvyšuje oe rovnoměrnost opraoování vlákniny a možnost šetrného opracování vláken, prodlužuje se kontakt vlákna s nožovou hranou, mění se způsob styku vlákna s nožem.

Experimentálně je možné potvrdit a bylo na provozním zařízeni ověřeno, že onožení podle vynálezu je sohopné provozně dosahovat /ve fibrilačním provedení/ měrnou spotřebu i pod 6 kWh/t °SR. To představuje úsporu energie na mletí nejméně 25 %, oproti současné světové úrovni v mlecích strojích. Onožení vyhazuje při provozních otáčkaoh 1 000 ot/mln. tzv. jalovou spotřebu energie okolo 15 % příkonu mlecího stroje /při jeho maximálním zatížení/, tedy asi polovinu současných čelných mlecích zařízení. Při provozních zkouškách se prokázalo, že na pohon mleoího zařízení s aplikovaným vynálezem bude postačující hnací elektromotor přibližně s 60 % výkonem dosavadních hnacích jednotek. V aplikaci na určitý program papírenského průmyslu to představuje úsporu více než 10 milionů kWh/rok elektrické energie* Při rozšířeni do oelého odvětví dokonce několik desítek milionů kWh/rok.

Další předností vynálezu je velmi tichý ohod. Úroveň zvukové hladiny onožení při mletí je na úrovni zvukové hladiny dnešního hnacího elektromotoru. Hluk současných mlecích orgánů je podstatné větší.

Konštrukční princip umožňuje aplikovat tento typ mleoích orgánů v oblasti nejen fibrilačního, ale i univerzálního a krátícího mleoího efektu.

Jakost opraoování vláken na zařízení podle vynálezu je na světové špičce. Poměr mezi stupněm mletí a dosaženými mechanickými vlastnostmi je nejméně na současné světové úrovni. Vzhledem na malý čerpací efekt může byt onožení opatřeno podstatně vyššími noži než dosud, což s sebou přináší zvýšení životnosti onožení.

Onožení podle vynálezu se dá s úspěchem použít i na regenerační mletí sborového papíru, kdy o nepatrným množstvím vynaložené energie /okolo 3 kWh/t °SR/ dosáhneme vysoké kvality této sekundární vlákniny /nejlépe s následným oddělením nulových vláken/·

Konstrukce onožení umožňuje použití 1 v oblasti zvýšených hustot papírenské vodolátky /dvojnásobek dnes běžně používaných /, Čímž dále klesá měrná spotřebo energie o 30-40 %.

Při výrobě onožení podle vynálezu je možné použít i nejmodexnější a laoinou technologii odlévání, maximálního efektu provozní úspory energie se však dosáhne při fibrilačním onožení ve variantě anodomeohanlokého a dále pak třískového orábění, nebo zalévání nožů do živičné či jiné vhodné umělé hmoty.

Vyiží mleoí účinek nového onožení umožňuje současně snížit počet mleoíoh jednotek ve výrobní linoe papírenské přípravy látky a představuje tak i úsporu na inveatloíoh.

Konstrukce je v zásadě aplikovatelná jak na diskové tak na kuželové mlýny.

Na připojených výkresech jsou znázorněna uspořádání rotorového a statorového onožení.

- 3 207 809

Na obrázku 1 je vektorový diagram, ukazujúoi rozložení vektoru obvodové lyohlosti rotoru na složky ve směru hran nožů.

Obrázok 2^ a 2g představuje čelní pohled segmentu rotoru a statoru diskového mlýna s rovnoběžnými noži ve všech nožových skupinách segmentu a kanály mezi těmito skupinami, , rovnoběžnými s nimi. Na obrázku 2^ je řez uspořádání nožů. Obrázok 3_A a 3g představuje čelní pohled na sektor statoru a rotoru diskového mlýna, kde nože každá skupiny jsou rovnoběžné a kds jednotlivé skupiny mají stejný uhel vzhledem na radiální směr. Na obrázku 4_A a 4g je stejný pohled, kde v segmentu jsou všechny nože všech skupin rovnoběžné, avšak kanály mezi jednotlivými skupinami jsou nakloněné k tomuto směru. Obrázok 4_C představuje detail uspožádání nožů ve skupinách.

Na obrázku 5_A a 5_B jsou segmenty statoru a rotoru z čelního pohledu, kde hrany nožů jsou vytvářeny uzavřenými křivkami, v daném případe kruhy se vzájemné rovnoběžnými kanály mezi každou skupinou. Obrázok 6 ukazuje schematický podélný řez, ukazující aplikaci nožového systému v diskovém mlýně.

Ve skříni i, stroje je uložen rotujíc! a osově přestavitelný hřídel 2, který má na sobě upevněn rotor 3, uspořádaný v pracovní komoře 2 stroje. Rotor je opatřen vyměnitelným rotorovým onožením 4.» provedeným z jednoho nebo více kusů a sestávajícím vždy z více nožových skupin s jednotným geometrickým uspořádáním nožů v jednotlivé skupině. Komora 2 j® uzavřena pevným nebo pouze osově posuvným víkem 6, které spolu s pevně uchyceným, ale vyměnitelným statorovým onožením f tvoří stator funkční části stroje. Podobně jako rotorové onožení 4» rovněž statorové onožení 2 j® provedeno z jednoho nebo více kusů a sestává vždy z více nožových skupin s jednotným geometrickým uspořádáním nožů v jednotlivé skupině. Mezi statorovým onožením 2 ^a rotorovým onožením 4 je uspořádána pracovní mezera 8, ve které ae odehrává vlastní opracování vlákniny nožovými hranami a plochami nožů, které se míjejí. Vláknina ve formě vodní suspenze je přiváděna na vstupu £ a po průchodu rotorovým onožením 4» statorovým onožením 2 ^a pracovní mezerou 8, odchází ze stroje výstupem 10.

Zařízení podle vynálezu pracuje, podobné jako většina současných mlecích strojů, na základe mechanického účinku nožů na vlákna, která se s nimi dostanou do kontaktu.

Vlákna se hmoždí uvnitř, odírají na svém povrchu, trhají a řeží nebo sekají na základě vzájemného míjení nožů umístěných na statoru /pevný díl/ a na rotoru /otáčivý díl/, kdy vzdálenost mezi noži rotoru a statoru v okamžicích setkání je tak malé, že oelulózová a dřevní vlákna ee porušují způsobem shora uvedeným.

Všechna dosavadní mlecí onožení se vyznačují tím, že podle obrázku č. 1 složky a v_g vektoru obvodové rýohlosti rotoru v, vzniklé rozkladem vektoru obvodové rýohlosti rotoru do směru nože statoru a nože rotoru při setkání nožů jsou k sobě co do velikosti v poměru τ i v_g > 1 až 1,4 s převážnou většinou provedení mezi 1 a 1,2,

Odtud vyplývá, že mezi noži statoru a rotoru dochází jen k malému relativnímu pohybu ve směru hrany jednoho z nožů, tedy jen k malému tangenciálnímu, čili řeznému po207 800 hybu. Jde víoe o pohyb sečný.

Naproti tomu zařízení podle vynálezu určené pro fibrilační efekt opracování vláken se vyznačuje a odlišuje tím, že je konstruováno pro pracovní oblast ve vyššíoh pomereoh ^vr^{: v}s ^a t° ^v intervalu 1,5 až 3, Tedy doohází k výraznému tangenciálnímu vzájemnému pohybu nožů ve směru jedné z hran, t.j. značný efekt vnějšího rozdíránl a vnitřní plastlfikaoe vláken /vnitřní fibrilace/, bez většího požadavku na energetický příkon.

Dalším funkčním znakem odlišnosti současných a nového onožení je velmi ostrý uhel; vektoru v obvodové rýchlosti rotoru a směru nožové hrany rotoru Je v rozmedzí 0 až 45 °s výhodou 10 až 20 °. Tím je docíleno nízkého čerpacího účinku onožení a tedy aj nízkého tzv. jalového příkonu mlýna a to i při vyšších praoovníoh otáčkách, jako je např. 1 500 ot/min., při onožení průměru 500 mm. Vedle toho se tak zvětšuje doba zdržnosti vlákna v onožení, má delší průtokovou dráhu, zvyšuje se tedy 1 počet zásahů jednoho vlákna nožovými hranami a plochami při jednom průchodu, roste tedy mlecí efekt a zpracování vlákniny je rovnoměrnější, poněvadž při delší zdržnosti je menší pravděpodobnost, že některá vlákna projdou mlýnem nezpracována.

Zařízení podle vynálezu, určené specielně pro vysoce krátící efekt zpracování vláken, tedy pro přičné dělení vláken, zůstáváoo do poměru v_r a v_fl u současného provedení, blízko hodnoty 1, avšak vyznačuje se ostatními přednostmi nového řešení, které plynou z uvedeného ostrého úhlu směru obvodové rychlosti rotoru a nožové hrany rotoru /nízký jalový příkon, dlouhá průtoková dráha vlákna/.

Posledním novým znakem zařízení podle vynálezu /který je vhodným, nikoliv podetatným konstrukčním znakem/ je skupinové uspořádání nožů do skupin S, v jedné výseči na obr. 2, V jedné výseči jsou nože s výhodou vzájemně rovnoběžné. Nožové skupiny jsou vytvořeny střídáním několika menších a jedné větší mezery. Mezery mezi rovnoběžnými noži jedné skupiny jsou určeny především k vytváření nožovýoh hran, nikoliv k dopravě látky v onožení.

Příklad 1

Na obr. 2_A a 2_β anáaomgna gást onožení podle vynálezu v provedení A pro rotor, v provedení B pro stator. Poněvadž jsou nože e výhodou v každé výseči vzájemně rovnoběžné, je při použití technologie třískového obrábění výhodná rozdělit onožení na výseče a vyrábět každou zvlášt skupinovým nástrojem. Každá výseč je potom upevněna zvlášt na statorovou /rotorovou/ desku nebo kužel a to s výhodou přišroubováním dvěma nebo víoe šrouby ze zadní strany onožení.

Mezera R, obr. 2_A a ostatní slouží k rozvádění látkové suspenze mezi nožovými skupinami S a nožovými výsečemi _ a její rozměry jsou řádově shodné s mezerami M,oddělujícími nožové ekupiny B. Mezery M představují hlavní rozváděoí kanály látkové suspenze při jejím pohybu onožením. Suspenze částečně proudí i mezerami H mezi noži ve skupině, zejména u typu onožení pro výrobu odléváním a pro krátíoí mleoí efekt a odtud se doplňuje látkový film,vytvářený mezi noži statoru a rotoru. Vzdálenost H mezi noži se

- 5 207 809 pohybuje v rozmezí od 0,3 do 6 mm, s výhodou obnáší 1 mm u fibrilačního onožení. Sirka nožů T je volena minimální, jakožto funkčně málo efektivní rozměr a obnáší 0,1 až 2,5 mm e výhodou 1 až 1,5 mm.

Može atatoru a nože rotoru spolu při pracovní poloze svírají úhel 0 až 65 ⁰ / podle druhu technologických požadavku/,u fibrilačního onožení a výhodou 15 až 40 °v závislosti od bodu měření.

Nožové výseče _t > jsou s výhodou voleny stejně velké a takové, aby jejich menší příčiny rozměr 1 byl roven nebo větší než je větší příčny rozměr L výsečeStatorové a rotorové nože mají /mimo sklonu/ s výhodou stejné rozměry R, S, Η, Μ, T a.^.

Příklad 2

Na obrázku 3_A, 3g je znázorněna část onožení podle vynálezu V provedení A pro rotor a v provedení B pro stator, v kruhovém uspořádání nožových skupin S. Mezery mezi nožovými skupinami S, jsou potom vytvořeny nikoliv rovnoběžnými, ale rftznoběžnými noži, které je vymezují a to na velikosti M^ a M₂. Nože v jedné skupině S jsou a výhodou rovnoběžné.

Mezikruží v šířce v má s výhodou rňznou šířku v^, v₂ . . . až v_n, přičemž v^ je větší než v₂, větší než v_n· líhel sklonu nožft je v celém mezikruží statoru Či rotoru s výhodou stejný.

Mezikruhová mezera opět slouží k rozvádění látkové suspenze a obnáší 3 až 15 mm, podle velikosti stroje.

Příklad 3

Další provedení zařízení podle vynálezu představuje segmentové uspořádání onožení z V ’ z z V jako je znázorněno na obr. 2g, s tim rozdílem, ze na statorovém onožení je zde uspořádáno méně dopravních mezer M, nebo jsou vftbeo vynechány. Potom jsou mezery H mezi noži s výhodou asi o 50 % větší než při provedení podle obr. 2g.

V

Přiklad 4

Další variantu onožení podle vynálezu představuje provedení, u kterého rozměry podle obr. 2_A /Μ, Η, T, S a ίβ/nejsou v celé nožové výseči ·' stejné.

Příklad 5

Na obr. 4_A, 4g je varianta provedení, u které kanály pro rozvod látky M jsou rftznoběžné se směrem nožft. Toto řešení má tu výhodu, že i při značné radiálně postavených nožích zftstávají kanály rozvodu látky M v poloze, která je výhodná z hlediska čerpacího účinku a z hlediska zdržnosti látky v onožení.

Příklad 6

Obrázok 5_A, 5g představuje příklad provedení onožení s nožovými pracovními hranami do sebe uzavřenými, zakřiveného tvaru, kde pracovní hrany jsou převážně tvořeny vhodnými otvory nebo výčnělky na základní hmotě rotoru, či statoru.

- 6 207 809

Nožové skupiny S jsou od sebe opět odděleny kanály R a M pro hlavní rozvod látky onožením. Pracovní hrany jsou s výhodou kruhového tvaru, v průměreoh s výhodou do 5 mm.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízení na zpracování vláknitých suspenzí mechanickým účinkem nožů, které pozůstávají z rotorových nožů a spolupracujících, najčastěji statorových nožů a které jsou provedeny z více nožových skupin, charakterizovaných podobným nebo shodným geometrickým uspořádáním nožů v jednotlivé skupině, vyznačené tím, že hrana nože nebo nožové skupiny rotoru, v místě styku s funkčínm protikusem - nejčastěji statorem - svírá s nožovou hranou nebo nožovou skupinou protikusu /statoru/ ostrý úhel v rozmezí 0 ⁰ až 90 s výhodou 30 ⁰ až 60 °, při současném odklonu hrany rotorových nožů nebo hrany rotorové skupiny nožů od radiál rotoru v rozmezí 50 °až 90 °, s výhodou 70 ⁰ až 80 ⁰ a že alespoň rotorové nože /4/, nebo i statorové nože /7/ jsou s výhodou uspořádány do takových nožových skupin, kde rovnoběžné drážky mezi noži v jedné skupině jsou vyhotoveny v Šířce 0,1 až 2,5 mm, anebo do takových nožových skupin, kde každá nožová skupina tvoří jeden blok opatřený na svých stykových plochách s protikusem otvory a mezi těmito nožovými skupinami jsou drážky.