7 Характеристика и принцип работы основного оборудования

Очистка бумажной массы перед машиной. Для очистки массы от загрязнений, имеющих плотность выше, чем у волокна, применяют вихревые конические очистители (центриклинеры). Принципиальная схема работы конического вихревого очистителя приведена на рисунке 1. Очистка массы в нем проис­ходит под действием центробежных сил, возникающих в вихревых потоках, которые подразделяются на внешний, направленный к вершине конуса, и внутренний, направленный в противоположную сторону.

Рисунок 1 - Принципиальная схема вихревого кони­ческого очистителя: 1 - корпус; 2 - питающий патрубок; 3 - патрубок очи­щенной массы; 4 - патрубок отходов; 5 - внешний по­ток; 6 - внутренний поток; 7 - воздушный столб

Для снижения потерь волокна с отходами от вихревых очистителей они компонуются в установки (УВК), состоящие из нескольких последо­вательных ступеней.

Для очистки и деаэрации массы принята установка типа УВК-500-04, оснащенная на первой ступени вихревыми очистителями ОК-04 с трубками для удаления воздуха из очищаемой массы.

На рисунке 2 пока­зана принципиальная схема I ступени установок УВК-...-04. Выделившийся из очищаемой массы воздух сосредоточивается в центральной разреженной зоне. Из этой зоны воздух с не­большим количеством массы через заборную трубу в вершине конуса поступает в водоотделитель, в котором с помощью вакуумного насоса поддерживается разрежение 0,07-0,09 МПа. Из водоотделителя жидкость удаляется насосом.

Оптимальная концентрация поступающей массы для всех установок УВК-...-04 0,7%, давление массы на входе в уста­новки 0,34 МПа, давление очищенной массы 0,02 МПа, давле­ние на выходе отходов 0,06-0,10 МПа, в вакуум-магистрали 0,07-0,09 МПа.

Рисунок 2 - Принципиальная схема I ступени установок УВК-...-04: 1 - вихревые очистители; 2 - коллектор поступа­ющей массы; 3 - коллектор очищенной массы; 4 - коллектор отходов; 5 - вакуумная магистраль; 6 - водоотделитель; 7 - вакуумный насос; 8 - насос для удаления жидкости из водоотделителя

Техническая характеристика установки УВК - 500 - 04:

Производительность по воздушно-сухому волок­ну, т/сут 500

Количество очистителей, шт.:

I ступень 26

II ступень 10

III ступень 4

Установочная мощ­ность, кВт 1096

Габаритные размеры (без насосов), м:

длина 10,11

ширина 6,52

высота 4,29

Масса, т 28,24

Для очистки бумажной массы от узелков, комочков и пучков воло­кон широкое распространение получили узлоловители закрытого типа, работающие под давлением. Они компактны, потребляют мало энергии, хорошо очищают массу, которая не контактирует с воздухом и не погло­щает его. Применение узлоловителей закрытого типа позволяет создать совместно с напорным ящиком закрытую автоматизированную систему подачи массы на бумагоделательную машину.

На рисунке 3 показан узлоловитель с двумя концентрично расположенными ситами (центрискрин). Узлоловитель имеет четыре гидродинамические лопасти, вращающиеся в межситовом пространстве в зоне несортированной массы, две из них находятся возле поверхности наружного сита, а другие - возле внутреннего.

Масса поступает в верхнюю часть узлоловителя через тангенциально расположенный патрубок под давлением 0,25- 0,35 МПа. Под действием центробежной силы тяжелые включения отбрасываются к наружной стенке корпуса, опускаются вниз в желоб тяжелых отходов, откуда периодически удаляются. Масса, освобожденная от тяжелых включений, переливается через кольцевой порог камеры в пространство между ситами и под действием напора и лопастей ротора проходит через отверстия сит и выходит из аппарата через общий патрубок. Отходы сортирования, не прошедшие через сита, опускаются вниз и удаляются через специальный патрубок с задвижкой, позволяющей регулировать количество отходов, которые обычно составляют 2,5-3,5 %.

Рисунок 3 - Узлоловитель закрытого типа (центрискрин): 1 - ротор; 2 - впускной патрубок; 3 - корпус; 4 - патрубок очищенной массы; 5 - желоб отходов; 6 - станина; 7 - патрубок удаления отходов; 8 - сито внутреннее; 9 - сито наружное; 10 - патрубок для удаления тяжелых включений

Техническая характеристика узлоловителя УЗ-15:

Площадь сита, м² 5,60

Производительность по воздушно-сухому волокну, т/сут 100-400

Концентрация сортируемой массы, % 1,3

Перепад давления, МПа 0,02-0,05

Число лопастей ротора, шт. 6

Максимальное давление поступающей массы, МПа 0,5

Частота вращения ротора, мин^-1 210

Диаметр отверстий сита, мм 1,4-2,4

Мощность электродвигателя, кВт 75

Габаритные размеры, м:

длина 4,01

ширина 3,03

высота 2,65

Общая масса, т 8,3

Напорный ящик. Закрытый напорный ящик (рисунок 4) включает корпус, коллекторную камеру с двухсту­пенчатой перфорированной плитой, два перфорированных вала с регулируемой частотой вращения, переднюю стенку с меха­низмами регулирования, пеногасители, контрольно-регулирующую аппаратуру для поддержания постоянного уровня массы в ящике и постоянного давления воздушной подушки.

Напор массы складывается из гидро­статического столба массы и давления воздуха в воздушном пространстве над массой.

Поток массы, поступающей в напорный ящик, распределя­ется по ширине машины коллекторной камерой переменного прямоугольного сечения, проходит через отверстия перфори­рованной плиты, стабилизируется двумя вращающимися пер­форированными валами.

Передняя стенка придает потоку массы плавное ускорение (до скорости сетки). Верхняя губа, установленная в конце пе­редней стенки, имеет приспособления для местного регулиро­вания ширины щели и указатели, показывающие деформацию губы.

Общее открытие щели и перемещение верхней губы по от­ношению к нижней по горизонтали обеспечивается механиз­мами, установленными на крыше ящика. В конструкции ящика предусмотрены люки, смотровые стекла, осветители, мостки для обслуживания. Все внутренние поверхности ящика обли­цованы полированными листами нержавеющей стали.

Рисунок 4 - Напорный ящик закрытого типа: 1 - коллектор потокораспределитель; 2 - перфорированная плита; 3 - перфорированные валы; 4 - корпус ящика; 5 - передняя стенка; 6 - механизмы регулирования щели; 7 - пеногаситель; 8 - воздушная подушка

Масса из кол­лектора 1 через перфорированную потокораспределительную плиту 2 поступает в напорный ящик, где, пройдя через два вращающихся перфорированных валика 3, вытекает на сетку через выпускную щель. В пеногаситель 7 подается осветленная или свежая вода.

Техническая характеристика напорного ящика ЯЗ-06:

Максимальный расход суспен­зии на 1 м ши­рины, м³/(с×м) 0,130

Обрезная ширина, мм 6300

Максимальная скорость м/мин 600

Сеточная часть. Состоит из консольного стола, грудного, сеткоповоротного и сетковедущих валов, отсасывающего гауч-вала, формующего ящика, обезвоживающих элементов (гидропланочных, мокрых отсасывающих и отсасывающих ящиков), сеткоправок, сетконатяжек, системы спрысков.

Бумажная масса из напорного ящика поступает на сеточный стол (сетку), где осуществляется формование и обезвоживание полотна и затем передача его в прессовую часть.

В начале сеточного стола находится грудной вал диаметром 830 мм, облицованный твердой резиной.

Для уменьшения скорости обезвоживания в начале сеточного стола, регулирования процесса отлива бумажного полотна, а также для устранения прогиба сетки после грудного вала устанавливается формующий ящик шириной 675 мм, имеющий отверстие для удаления воды.

В качестве основных обезвоживающих элементов используют гидропланки, которые представляют собой разновидность шабера, устанавливаемого под углом 1 - 4° к сетке. Гидропланка передней своей кромкой, имеющей угол около 30°, снимает пленку воды, удерживаемую под сеткой силами поверхностного натяжения, и удаляет часть воды из волокнистого слоя вследствие небольшого разрежения, возникающего в клине между сеткой и наклонной поверхностью гидропланки.

Гидропланки изготовляются из высокомолекулярного поли­этилена с износостойкими вставками (шириной 10-12 мм) из нержавеющей стали с покрытием из карбида вольфрама.

Гидропланки установлены в ящики шириной 750 мм: семь ящиков по 4 шт. и 4 ящика по 6 шт. Общее количество гидропланок - 52 шт.

За гидропланками в качестве обезвоживающих элементов используются мокрые отсасывающие ящики в количестве 4 шт. шириной 420 мм. Мокрый отсасывающий ящик представляет со­бой сварной нержавеющий корпус, сверху которого установ­лена плита из высокомолекулярного полиэтилена. Плита изго­товляется с узкими щелями шириной 15 - 20 мм, направлен­ными поперек машины. Величина вакуума в мокрых отсасывающих ящиках составляет 3-10 кПа и регулируется за счет барометрических труб или подсоединения к низковакуумному насосу или вентилятору.

В конце сеточного стола, после достижения сухости бумажного полотна 4 % дальнейшее обезвоживание до сухости 12% осуществляется на девяти отсасывающих ящиках шириной 300 мм под воздействием вакуума, создаваемого вакуумными насосами, который постепенно повышается от первого к последующим ящикам и составляет от 2 до 40 кПа. Устройство обычного отсасывающего ящика показано на рисунке 5.

Рисунок 5 - Отсасывающий ящик: а - продольный разрез; б - вид сверху; 1 - патрубок для отвода воды и воздуха; 2 - болты регулирования уровня ящика; 3 - корпус; 4 - покрытие перфорированное; 5 - шибер; 6 - винт для регулирования ширины отсоса

Отсасывающие ящики делают сварными из нержавеющей стали, а их перфорированные крышки из полимерных или керамических материалов, имеющих высокую износостойкость и небольшой коэффициент трения с сеткой.

После отсасывающих ящиков дальнейшее обезвоживание бумажного полотна до сухости 21 % осуществляется на отсасывающем двухкамерном гауч-вале.

Отсасывающий двухкамерный гауч-вал (рисунок 6) состоит из вра­щающегося пустотелого цилиндра (из нержа­веющей стали) с отверстиями диаметром 7-8 мм, расположен­ными по спирали.

Рисунок 6 - Схема двухкамерного гауч-вала: 1 - прижимной валик; 2 -вакуумная камера; 3 - спрыск

Для увеличения площади отсоса отверстия с на­ружной стороны вала раззенкованы на глубину 5 мм до диаметра 15 мм. Живое сечение отверстий без зенковки примерно 25 %, а с учетом зенковки - около 70 %. Внутри цилиндра установлены неподвижно две отсасывающие камеры, что позволяет вести обезвоживание с нарастающим вакуумом, а это положительно сказывается на качестве бумаги и способствует снижению расхода энергии на создание вакуума.

В первой более широкой камере (230 мм) применяется меньший вакуум (40-55 кПа), а во второй узкой (170 мм) - более высокий (70-80 кПа).

На гауч-вале над отсасывающей камерой устанавливают прижимной валик, который уплотняет бумажное полотно и способствует увеличению его сухости на 1-1,5 % и повышению прочности во влажном состоянии.

Сеточный стол после гауч-вала имеет сетковедущий вал, вращающийся от отдельного привода. В нижней части сеточного стола, на пути обратного движения сетки, устанавливаются сетковедущие, натяжные и правильные валики.

Прессовая часть. Прессовая часть состоит из двух отсасывающих, обратного и сглаживающего прессов.

Линейные давления прессования: 1- й пресс - 35 кН/м; 2-й пресс - 60 кН/м; 3-й пресс- 80 кН/м; 4-й пресс - 40 кН/м.

Отсасывающий пресс имеет нижний отсасывающий и верхний гранитный вал.

Гранитный вал представляет собой цилиндр, выполненный из гра­нита и закрепленный с помощью цемента и стальных шайб на стальном сердечнике.

Конструкция отсасывающего вала аналогична конструкции от­сасывающего гауч-вала. Различие заключается в том, что вал пресса имеет резиновую облицовку, более узкую отсасывающую камеру (120 мм) и меньший диаметр отверстий (5 мм), чем отсасывающий гауч-вал. Диаметр от­верстий в резиновой оболочке на 1,0 мм меньше, чем в цилиндре вала. Верхний вал смещен по ходу бумажного полот­на на 50-200 мм, а камера - навстречу ходу. Благодаря этому бумажное полотно обезвоживается сначала только под действием вакуума, а затем давления.

Обратный пресс состоит из верхнего отсасывающего и нижнего гранитного вала. Сукно охватывает верхний вал пресса.

Обратный пресс служит для выглаживания более шероховатой сеточной стороны бумажного полотна, поэтому он работает таким образом, что с шероховатой стороной бумаги соприкасается гладкий вал, а сукно находится с противоположной стороны.

Сглаживающий (офсетный) пресс состоит из двух валов: нижнего металли­ческого, покрытого медной рубашкой, и верхнего обрезиненного. Пресс сукна не имеет, так как его назначение - не обезвоживать бумажное полотно, а устранять маркировку на бумаге от сетки и сукон.

Бумага после сглаживающего пресса имеет более равномерную и сомкнутую поверхность, при сушке такой бумаги повышается коэффициент теплоотдачи между бумагой и сушильной частью, поэтому можно уменьшить число сушильных цилиндров на 3 - 5%.

Прессовые сукна - иглопробивные, изготовленные из шерсти с добавкой синтетических волокон. Игло­пробивные сукна обладают высокой водопропускной способностью, мягкостью и упругостью, не оставляют маркировки на бумаге, мо­гут работать при более высоком давлении, чем обычные. Срок службы иглопробивных сукон около 6 мес.

Для промывки прессовых сукон используются трубчатые (щелевые) отсасывающие сукномойки.

Сушильная часть машины. Сушильная часть машины состоит из 52 сушильных и двух холодильных цилиндров диаметром 1,5 м. Для обеспечения возможности поперечной усадки бумажного полотна в процессе сушки сушильная часть разбита на шесть приводных групп, между которыми поддерживается определенное соотношение скоростей. Благодаря этому будет обес­печено более плавное регулирование натяжения полотна в су­шильной части бумагоделательной машины, отсутствие морщин у бумаги и обрывов полотна. Компоновка цилиндров по приводным группам 6-10-10-10-10-8.

Все сушильные цилиндры разде­лены по подводу пара на три последовательно соединенные груп­пы: первая группа состоит из 30, вторая - 16. третья - 6 цилиндров. Сукносушильная группа выделена в отдельную секцию.

Сушильная часть имеет также шерстяные сукна, 13 сукносушильных цилиндров диаметром 1,5 м, сукноведущие валики, механизмы заправки бумаги, натяжения и правки сукон.

Схема сушильной части представлена на рисунке 7. Сушильная часть бумагоделательной машины состоит из двух рядов обогреваемых паром бумагосушильных цилиндров, расположенных в шахматном порядке. Бумажное полотно последовательно огибает боковую поверхность вращающихся цилиндров и проходит по ним от нижнего к верхнему, вновь к нижнему и .т. д. При этом на участке соприкосновения с цилиндрами полотно прижимается сушильным сукном, обеспечивающим плотный контакт между бумагой и горячей поверхностью цилиндров. Сукно, увлажнен­ное от бумаги, высушивается на сукносушильном цилиндре.

Бумагосушильные цилиндры разбиты на группы, состоящие каждая из нескольких цилиндров, охватываемых одним сукном. На приведенной схеме группа состоит из пяти бумагосушиль­ных цилиндров и одного сукносушильного.

Каждые две расположенные рядом группы цилиндров (ниж­няя и верхняя) представляют собой сушильную секцию, имею­щую самостоятельный привод. Бумагосушильные цилиндры в каждой группе с приводной стороны машины сцеплены между собой зубчатыми колесами, насаженными на цапфы цилиндров и приводимыми в движение от общего привода для каждой секции.

Сукносушильные цилиндры и сукноведущие валики приводятся в движение от сушильных сукон.

Для надлежащей работы сушильных сукон в каждой группе цилиндров имеются механизмы автоматической правки и на­тяжения сукна.

Холодильные цилиндры. После сушки температура бумаги 80 - 90°С, влажность 4 - 5%. В таком состоянии она имеет повышенные жесткость и ломкость, плохо поддается отделке на ка­ландрах, часто рвется и образует складки. Для устранения этих явлений бумагу направляют на холодильные цилиндры, в которые подается холодная вода. Проходя через холодильные цилиндры, бумажное полотно охлаждается до 50 - 55°С и увлажняется на 1 - 2% за счет осаждения на стенках цилиндров влаги, конденси­рующейся из окружающего воздуха.

Рисунок 7 - Схема сушильной части бумагоделательной машины: 1 - сукноведущий валик; 2 - бумагосушильный цилиндр; 3 - сукносушильный цилиндр; 4 - сукно; 5 - механизм автоматического натяжения сукна; 6 - холодильный цилиндр

Холодильные цилиндры установлены в последней группе сушильных цилиндров. При этом сушиль­ные сукна охватывают также и холодильные цилиндры. Конструк­ция холодильных цилиндров такая же, как и сушильных.

Мелование бумаги в клеильном прессе. Клеильный пресс состоит из двух валов одинакового диа­метра расположенных наклонно. Центры валов расположены под углом 45° к горизонтальной плоскости.

Нанесение покрытия осу­ществляется специальным шабером на валы клеильно­го пресса, выравниванием слоя ракельным ва­ликом и передачей покровного материала с ва­лов клеильного пресса на бумагу (пленочный пресс).

Клеильный пресс установлен в сушиль­ной части машины после 5-й приводной группы.

Предварительное подсушивание полотна после клеильного пресса осуществляется горячим воздухом, подаваемым на вертикально движущееся полотно.

Машинный каландр. Машинный каландр включает: металлические валы, распо­ложенные в виде вертикальной батареи, контактирующие друг с другом и опирающиеся под действием собственного веса на коренной вал батареи; станины, в которых размещены корпуса подшипников и рычаги валов; привод для вращения нижнего либо второго снизу вала; механизм подъема и устройства до­полнительного прижима валов.

Для сглаживания неровностей на бумаге перед клеильным прессом установлен двухвальный машинный каландр, состоящий из двух металлических валов, уста­новленных отвесно один над другим. Нижний вал с регулируемым прогибом (типа Кюстерс). Линейное давление в зоне контакта 50 кН/м.

После сушильной части машины установлен машинный четырехвальный каландр. Первый и третий вал снизу с регулируемым прогибом. Линейное давление в нижней зоне захвата 100 кН/м.

В процессе каландрирования бумажное полотно подвергается механическому постепенно возрастающему давлению каландровых валов. В результате повышенного давления гладких валов и при этом частичного их проскальзывания происходит уменьшение и выравнивание толщины бумажного полотна по всей его ширине, а также повышение его гладкости, лоска и плотности.

Накат периферический. Предназначен для намотки полотна бумаги или картона в рулоны. У периферических накатов (рисунок 8) тамбурный валик с рулоном бумаги приходит в движение за счет прижима к цилиндру (барабану) наката, вращающегося с постоянной окружной и угловой скоростью. Рулон бумаги по мере увеличения его диаметра вращается все медленнее, однако его окружная скорость остается постоянной, равной скорости барабана (с точностью 0,05-0,15 %).

Рисунок 8 - Периферический накат: 1 - наматываемый рулон бумаги; 2 - станина; 3 - цилиндр (барабан); 4 - тамбурный валик; 5 - приемные рычаги; 6 - пневмоприжим тамбура; 7 - расправочный валик; 8 - канатик заправочный; 9 - цилиндр поворота приемных рычагов; 10 - цилиндр привода основных рычагов; 11 - основные рычаги; 12 - тормозное устройство рулона; 13 - демпфер

Цилиндр наката имеет диаметр 1100 мм и по конструкции аналогичен холодильным цилиндрам. Вовнутрь его подается холодная вода, за счет чего происходит охлаждение наматывающего бумажного полотна и уменьшение его электризации. На цилиндре имеется шабер, который очищает его от загрязнений и предотвращает наматывание на него бумаги.

Тамбурные валики имеют диаметр 300 мм. Они представляют собой стальную трубу с цапфами, имеющими подшипники и устройства, обеспечивающие возможность соединения их с продольно-резательным станком и с механизмами для разгона валиков.

Продольно-резательный станок. В процессе перемотки и разрезания бумажного полотна на рулоны устраняют дефектные участки, склеивают концы клеевой лентой и обрезают крайние кромки, которые пневматически удаляются в гидроразбиватель сухого бумажного брака для переработки. Продольно-резательные станки работают периодически, поэтому их скорость должна быть в 1,5-2 раза выше, чем скорость машины.

На рисунке 9 представлена схема перемотно-резательного станка с нижней заправкой бумажного полотна. На раскате 2 устанавливается разматываемый рулон бумаги, который с помощью механического, пневматического или электрического тормозного устройства 1 может быть быстро остановлен при обрыве бумажного полотна. Это же устройство служит для поддержания постоянного натяжения разматывае­мого бумажного полотна.

Рисунок 9 - Перемотно-резательный станок с нижней заправкой бумажного полотна: 1 - тормоз для остановки разматываемого рулона бумаги; 2 - раскат; 3 - бумаговедущий валик; 4 - чашечные ножи; 5 - дисковые ножи; 6 - привод прижимного вала; 7 - при­жимной вал; 8 - наматываемый рулон; 9 - стол для опускания рулона; 10, 11 - несу­щие валы; 12 - вентилятор для удаления обрезаемых кромок

Для установления нужной ширины от­резаемых кромок разматываемый рулон бумаги может переме­щаться в осевом направлении с помощью специального ручного или автоматического приспособления. Разматываемое бумажное полотно огибает бумаговедущий валик 3 и проходит между ча­шечными 4 и дисковыми 5 ножами, осуществляющими разреза­ние бумажного полотна по принципу ножниц. Далее разрезан­ная бумага наматывается в рулон 8 на намоточном валике, поддерживаемом несущими валами 10 и 11, приводимыми в дви­жение от электродвигателя с регулируемой частотой вращения. Для получения плотной намотки скорость второго по ходу бу­маги несущего вала на 1-2 % больше скорости первого несу­щего вала.

Надлежащую плотность намотки бумаги в рулоне создает прижимной вал 7, давление которого на рулон регулируется с помощью специального гидравлического или пневматического устройства.