Статья открывает серию материалов, посвящённых особенностям работы и правилам эксплуатации бумагоделательных машин. Тема в настоящий момент достаточно актуальная, учитывая желание ряда предприятий, выпускающих гофропродукцию, самостоятельно производить необходимое им сырьё.
- Введение. Виды и принцип работы массонапускных устройств бумагоделательных машин
- Подвод бумажной массы к напорному ящику
- Регулировка потока бумажной массы компонентами напорного ящика
- Напорные ящики открытого типа
- Напорные ящики закрытого типа
- Гидродинамические напорные ящики
- От массонапуска — к обезвоживанию
Введение. Виды и принцип работы массонапускных устройств бумагоделательных машин
Напускное устройство (напорный ящик) — это узел бумагоделательной машины (БДМ), отвечающий за подачу диспергированного потока разбавленной бумажной массы в виде плоской струи на непрерывно движущуюся формующую сетку, являющуюся основой для отлива бумажного полотна.
Задача напорного ящика — обеспечить постоянство скорости потока бумажной массы, которая должна соответствовать скорости движения формующей сетки. Соотношение между этими скоростями называется коэффициентом массонапуска. Как правило, его значение при выработке бумаги на плоскосеточных машинах находится в диапазоне 0,98–0,99.
Скорость движения формующих сеток БДМ варьируется от 200 метров в минуту у устаревших тихоходных машин до 1700 метров в минуту у тишью-машин, на которых осуществляется выработка санитарно-бытовой и санитарно-гигиенической бумаги. Концентрация же бумажной массы непосредственно в напорном ящике может составлять от 0,2 до 1,2%.
Поэтому возникает необходимость в проектировании массонапускных устройств с различными характеристиками, зависящими от условий работы БДМ. В первую очередь, скорость движения выходящей из напорного ящика струи тем выше, чем выше величина напора бумажной массы в массонапускном устройстве. Кроме того, чем больше масса одного квадратного метра выпускаемой продукции, тем выше должна быть концентрация бумажной массы в напорном ящике или уровень раскрытия верхней губы напорного ящика.
По типам конструкции массонапускные устройства можно разделить на напорные ящики открытого, закрытого и гидродинамического типа. Первые применяют при работе машины на скоростях до 400 м/мин; закрытого типа — на скоростях до 800 м/мин., а гидродинамические — на скоростях до 1700 метров в минуту. Существенным различием в их конструкции является способ создания давления подачи (напора).
Так, в напорных ящиках открытого типа оно создаётся за счёт высоты столба бумажной массы; в устройствах закрытого типа — за счёт суммарного давления воздушной подушки, давления, создаваемого массным насосом, и столба бумажной массы, а в гидродинамических напорных ящиках — за счёт давления, создаваемого насосом, осуществляющим массоподачу. В последнем случае воздушная подушка в напорном ящике отсутствует.
Подвод бумажной массы к напорному ящику
Качество изготавливаемой на БДМ бумаги существенно зависит от качества диспергирования находящихся в бумажной массе целлюлозных волокон, то есть равномерности их распределения по всему объёму.
Так, для получения равномерного по толщине и массе метра квадратного бумажного полотна нужно обеспечить равномерный подвод бумажной массы к напорному ящику по всей его ширине. Подвод этот осуществляется через специальный, распределяющий бумажный поток, коллектор. На рисунке 1 представлена схема такого, наиболее часто используемого потокораспределителя.
В приведённом на схеме напорном ящике бумажная масса подаётся через конический коллектор (5), сужающийся по всей длине по направлению движения массы. Это необходимо для равномерного распределения её потока по распределительным трубам (2).
Для регулирования профиля потока массы в каждой распределительной трубе имеются специальные задвижки (3). Для устранения возможных пульсаций давления часть массы отводится в контур рециркуляции через отдельную трубу (4). Это важно, поскольку выбросы по давлению подачи могут стать причиной наплывов на бумаге или колебаниям массы одного квадратного метра по площади полотна.
Регулировка потока бумажной массы компонентами напорного ящика
Колебания массы одного квадратного метра становятся серьёзной проблемой при выработке бумаги различного назначения. Хотя профиль потока бумажной массы регулируется ещё в коллекторе, тем не менее это не позволяет осуществлять плавную массоподачу через напускное устройство. На фото 2 представлен механизм грубой регулировки положения верхней губы напорного ящика за счёт вращения рукоятки специального вентиля.
На рисунке 2 представлено схематичное изображение процесса массонапуска. Регулируя вертикальное и горизонтальное положение верхней губы, можно задавать объёмный расход массы, подаваемой на сетку, и угол падения струи относительно формующей сетки.
На фото 3 представлено изображение напорного ящика, на котором пунктиром выделены микроредукторы, применяемые для более тонкой регулировки положения верхней губы напорного ящика.
Напорные ящики открытого типа
На рисунке 3 представлена схема напорного ящика открытого типа. Скорость подачи бумажной массы на формующую сетку БДМ в массонапускном устройстве такого типа обуславливается высотой столба бумажной массы.
В итоге, создается давление, обычно находящееся в диапазоне от 1,0 до 1,5 метров водного столба. Цифрой 3 на рисунке 3 обозначены так называемые валики Венцеля с круглыми отверстиями, занимающими около 50% площади валиков.
Валики непрерывно вращаются со скоростью от 6 до 30 оборотов в минуту, диспергируя бумажную массу и предотвращая процесс флокуляции — слипания в сгустки (флоккулы) целлюлозных волокон. Его результат — ухудшение просвета бумаги и снижение её прочностных свойств. Бумажники часто называют такой просвет «облачным», или «леопардом», в отличие от требуемого «молочного», или «матового».
На фотографии 4, через смотровое окошко, сняты валики Венцеля. Винтообразный характер размещения на них отверстий способствует более равномерному продвижению бумажной массы по напорному ящику без пульсаций. Важно отметить, что внутреннюю поверхность напорного ящика необходимо поддерживать в чистоте и производить её периодическую полировку во избежание отложения на ней волокон.
Напорные ящики закрытого типа
На рисунке 4 представлена схема напорного ящика закрытого типа. Давление бумажной массы в данном случае формируется высотой её столба и давлением в воздушной подушке, а также напором, создаваемым насосом, прокачивающим бумажную массу.
Гидродинамические напорные ящики
Эти напорные ящики применяются на самых быстроходных машинах. На рисунке 5 представлена схема наиболее распространённого напорного ящика гидродинамического типа с пластинами «Конверфло». Отличительной особенностью таких конструкций является отсутствие воздушной подушки и валиков Венцеля.
Эти массонапускные устройства придают поступающей в них бумажной массе высокий уровень диспергирования и турбулентности. Напор в массонапускном устройстве данного типа создаётся при помощи подающего массу насоса, которая, проходя через коллектор (1), поступает в потокораспределитель, представляющий собой набор труб (2), и затем в так называемую успокоительную камеру.
После прохождения через перфорированную перегородку массный поток распределяется между закреплёнными на шарнирах пластинами «Конверфло». Благодаря такому креплению, пластины могут совершать колебания вместе с потоком бумажной массы, тем самым создавая в нём микротурбулентность.
Площадь поперечного сечения ящика плавно уменьшается за счёт его суживания по направлению к выпускной щели, что ускоряет движение бумажной массы. Данные конструктивные особенности позволяют подавать бумажную массу под любым углом, что необходимо при формовании полотна между двумя сетками.
Так, на рисунке 6 показана схема двухсеточного формующего устройства типа Optiformer LB. Его отличительной особенностью является подача бумажной массы под углом между формующими валами, что даёт возможность осуществлять массонапуск на наибольших скоростях и с высоким уровнем диспергирования бумажной массы.
От массонапуска — к обезвоживанию
Процесс подачи массы в напорный ящик и её напуска на формующую сетку закладывает основу качества и однородности получаемого бумажного полотна. Другим, не менее ответственным, этапом является процесс обезвоживания полотна.
В следующем разделе данного материала пойдёт речь об элементах сеточной части, которые обеспечивают реализацию этой очень важной части процесса формования бумажного полотна.
Автор: Владимир Денисович, независимый специалист
Библиографический список
1. Иванов, С. Н. Технология бумаги [Текст] / С. Н. Иванов. — М.: Лесная промышленность, 2006. — 696 с.
2. А. В. Александров, Т. Н. Александрова. Реология и гидродинамика процессов отлива и формования бумаги, часть 2. Гидродинамика процессов формования бумаги. Учебное пособие. Санкт-Петербург 2015.
3. Фляте Д. М. Технология бумаги [Текст] / Д. М. Фляте — М.: Лесная промышленность, 1988, 438 с.
4. Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3 т. Т 2. Производство бумаги и картона. Ч. 1. Технология производства и обработки бумаги и картона. — СПБ.: Политехника, 2005. — 423 с.: ил.
5. Г. З. Шульман А. В. Тверитина. Теория и конструкция бумагоделательных машин. Часть I. Текст лекций Санкт-Петербург, 2023 [Текст]: учеб. пособие / М-во образования и науки РФ, ВШТЭ СПбГУПТД. — СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2023. — 84 с.
6. Шульман, Г. З. Сеточная часть бумагоделательных и картоноделательных машин. Расчёт основных узлов [Текст]: учеб. пособие / Г. З. Шульман, Н. В. Евдокимов; М-во образования и науки РФ, ВШТЭ СПбГУПТД. — СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2016. — 53 с.
7. Valmet paper machine. www.linnmachinery.com
