Гидродинамический способ размола волокнистых материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Сибирский технологический институт(56) Авторское свидетельство СССРЬВ 737008, кл. В 02 С 19/06, 1985,54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗМОЛА ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ 57) Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, в частности к Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а более конк ретно к способам разработки волокнистых материалов, преимущественно целлюлозы. Известен способ разработки волокнистых материалов, основанный на использовании эффекта ссуда рения частиц материалов во встречных потоках,Этот способ осуществляется в струйной противоточной мельнице, содержащей помольную камеру, источник энергоносителя, соосно расположенные инжекторы и разгонные трубы, которые имеют квадратное поперечное сечение и встречно-винтообразно закручены. По трубопроводам энергоноситель попадает в инжекторы и при выходе смешивается с исходным материалом. Далее энергоноситель с материалом попадает в разгонные трубы, где закручивается в разные стороны и при встречном, 501694748 А 1 ц 5 О 21 В 1/36. В 02 С 23/08 гидродинамическим способам размола волокнистых материалов, и позволяет увеличить эффективность и снизить энергозатраты. Отражателю сообщают ультразвуковые колебания, равные частоте лульсации струи суспензии, что приводит к совпадению колебаний по фазе и возникновению в месте контакта струи с отражателем резонансных колебаний струи, За счет возникновения резонанса резко повышается звуковое излучение (давление) в приграничной зоне жидкость - отражатель, что приводит к интенсивному размолу волокнистой суспензии, 2 ил,столкновении в помольнои камере частицыразмалываются.Недостатком данного способа являетсямалая эффективность и высокие энергозатраты.Наиболее близким по технической сущности является способ сверхтонкого измельчения в жидких средах, осуществляемый вструйной мельнице. Способ сверхтонкого измельчения материалов заключается в следующем. Основная струя суспензии сталкивается с плавающей отражательной плитой со скоростью, при которой возникают ударные волны, благодаря воздействию которых частицы измельчаемого материала сжимаются и пластически деформируются. От плавающей плиты частицы отражаются распределенной струей и сталкиваются с внутренней стенкой камер, где измельчаются повторно.Недостатком данного способа является малая эффективность измельчения материала и большие знергозатраты, вызванные созданием высоких скоростей основной струи измельчаемого материала,Цель изобретения - повышение эффективности и снижение энергозатрат,Для достижения указанной цепи в способе разработки волокнистых материалов путем взаимодействия пульсирующей струи суспензии с подвижным отражателем с целью увеличения эффективности разработки отражателе сообщают колебания в направлении движения струи, причем частота колебаний отражателя поддерживается равной частоте пульсаций движущейся струи. Наличие коелбания подвижного отражателя в. направлении движения струи и поддерживание частоты его колебания, равной частоте пульсаций движущейся струи, позволяет повысить эффективность разработки, снизить энергетические затраты, Так как в этом случае е зоне разработки волокнистого материала возникает резонансное усиление звукового давления в кавитационном поле, что естественно приводит к интенсивному разрушению волокон на фибриллы и повышению эффективности разработки, Снижение энергозатрат обусловлено воэможностью уменьшения скорости движения пульсирующей струи суспензии, что понижает мощность напорных механических устройств,Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения иНовизна", При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое изобретение от протитипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "Существенные отличия",На фиг.1 изображена схема установки, на которой осуществляется данный способ разработки волокнистых материалов; на фиг.2 - пример выполнения кавитатора. Установка состоит из гидрораэбивателя 1, трубопровода 2, насоса 3, нагнетающей линии 4, кавитатора 5 с пьезоэлектрическим преобразователем 6, Для регулирования давления в нагнетающей линии служит перепускной трубопровод 7 с задвижкой 8.Кавитатор 5 состоит из сопла 9, отражателя 10, штуцера 11 для приемника звуковых колебаний и патрубка 12 для отвода суспензии. Предлагаемый способ разработки волокнистых материалов осуществляют следующим образом.В гидроразбивателе 1 производится5 роспуск целлюлозы. Суспензия самотекомпо трубопроводу 2 поступает в насос 3, Насос подает суспензию по нагнетающей линии 4 под давлением 4 - 6 кгс/см - 0,4 -20,6 Мпа в кавитатор 5 с пьезоэлектриче 10 ским преобразователем 6. Из кавитаторасуспензия вновь поступает в гидроразбиватель,В кавитаторе 5 (фиг,2) струя суспензииистекает из сопла 9, При истечении струи из15 сопла со скоростью до 50 м/с наблюдаетсяпульсация струи в поперечном сечении,Причиной возникновения кавитации, которая является основным размалывающимфактором, являются звуковые колебания ча 20 стотой 4-40 кГц, которые возникают в результате столкновения струи с отражателем10. Проходя через жидкость, звуковые волны данной частоты вызывают кавитацию вжидкости. Схлопывание кавитационных пу 25 зырьков создает ударные микроволны, подвоздействием которых волокно разделяетсяна продольные пучки. Происходит размолволокна. Сообщение отражателю ультразвуковых колебаний, равных частоте пуль 30 сации стекающей струи, приводит ксовпадению колебаний по фазе и возникновению в месте контакта струи с отражателем резонансных колебаний струи. Засчет возникновения резонанса резко по 35 вышается звуковое излучение (давление) вприграничной зоне жидкость - отражатель(возле отражателя 10), что приводит к интенсивной разработке волокнистой суспензии.40 Предлагаемый способ размола осуществляют с волокнистой суспензий из целлюлозы сулзфитнои беленои марки А Красноярского ЦБК концентрациеи 3,Обеем разрабатыааемои суслензии 0,120 м,45 Давление в системе 4,5 кгс, при этом частота колебаний струи 12,5 кГц. Частоту колебаний и звуковое давление кавитационногополя регистрируют гидрофоном. Количественную характеристику частоты звуковых50 колебаний кавитационного поля поля оцени- .вают с помощью лучевого осциллографа С 1-104,При этом на фоне сплошного спектра шума,который характеризует кавитацию, выделяют субгармонические колебания частотой55 12 - 13 кГц, которые характеризуют источник возмущения колебаний, т,е, пульсациюструи. Величину звукового давления оценивают косвенным методом, т,е. по высотеспектра шума на экране осциллографа. Еслипри неработающем ультразвуковом преоб 1694748разователе высота спектра составляет одно деление (регулируется усилителем), топри включении преобразователя при совпадении колебаний наблюдается спектршума, превышающий основной в 3 - 8 раз 5по высоте.П р и м е р 1. Суспензию разрабатываемого материала с частотой колебания12,5 кГц подают на неподвижной отражатель 10 со скоростью 24,5 м/с. После разработки материала в течение 15 мин градуспомола равен ШР, величина звуковогодавления равна единице,П р и м е р 2, Суспензию разрабатываюттак же, как в примере 1, однако отражателю 1510 сообщают колебания в направлении,перпендикулярном движении пульсирующей струи, при этом градус помола равенШР.П р и м е р 3. Суспензию разрабатывают так же, как в примере 1, однако отражателю 10 сообщают колебания, равные б кГцв направлении движения струи. Как показывают результаты обработки, градус помоларазрабатываемого материала равен.ШР, 25П р и м е р 4. Суспензию разрабатываюттак же, как в примере 1, однако отражателю. 10 сообщают колебания 12,5 кГц в направлении движения пульсирующей струи (т.е, обеспечивают режим резонанса). Как показывают исследования, градус помола разрабатываемого материала равен ШР, при этом звуковое давление равно пяти единицам.Таким образом, осуществление процесса разработки волокнистых материалов предлагаемым способом позволяет более двух раз увеличить эффективность разработки, а следовательно уменьшить энерго- затраты и себестоимость выпускаемого продукта. Формула изобретения Гидродинамическийспособ размолаволокнистых материалов путем взаимодействия пульсируюющей струи суспензии с подвижным отражателем, о т л и ч а ю щ и йс я тем; что, с целью увеличения эффективности и снижения энергозатрат, отражателю сообщают колебание в направлении движения пульсирующей струи, при этом частоту колебаний отражателя поддерживают равной частоте пульсаций движущейся струи,1694748Составитель Н.Войнов Редактор М.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор Т.Па Заказ 4135 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва; Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10