Дисковые мельницы

Дисковые мельницы

Размол в дисковых мельницах происходит между вращающимся и неподвижным дисками, или между вращающимися в разные стороны дисками, которые облицованы размалывающей гарнитурой. В зависимости от числа зон размола и вращающихся размалывающих поверхностей различают однодисковые, сдвоенные и двухдисковые мельницы.

Однодисковые мельницы имеют одну зону размола с одной вращающейся и одной неподвижной размалывающими поверхностями. Основной недостаток однодисковых мельниц - значительные осевые усилия, возникающие при их работе, что приводит к усложнению конструкции.

Сдвоенные мельницы имеют две зоны размола с одной вращающейся и одной неподвижной размалывающими поверхностями в каждой зоне. Эти мельницы как бы объединяют в себе две однодисковые мельницы. В них отсутствуют осевые усилия на валу, что значительно упрощает конструкцию.

Двухдисковые мельницы имеют одну зону размола и две вращающиеся в противоположные стороны размалывающие поверхности. По конструктивным решениям двухдисковые мельницы значительно сложнее однодисковых.

В мельницах широко применяется также смешивание волокна, связующего и парафина. Левый конец вала, имеющий внутренний винт, проходящий по всей длине, пропускают через внешнюю подшипниковую опору. Внешний конец закрепляют во вращающемся приспособлении и присоединяют к насосу. Связующее подается в центр диска мельницы, где встречается со щепой и равномерно распределяется в ней. Эта система заменяет смесители.

Дисковые мельницы, работающие в производстве ДВП сухим способом. оборудуются двухвинтовым подающим механизмом, циркуляционной системой смазки, гидравлическим усилителем для ручного регулирования положения дисков, отверстиями для принудительной вентиляции главных двигателей. Последнее очень важно при сухом способе производства плит, так как внешняя очистка воздуха предотвращает попадание в двигатель древесной пыли и ее возгорание. Эти дисковые мельницы используют при мощности двигателя до 200 кВт, хотя выпускаются и более мощные машины. Двухдисковые машины ограничиваются мощностью 220-440 кВт, на них получают частицы для сухого способа производства ДВП. Оба вида мельниц могут иметь станину как чугунную, так и из нержавеющей стали.

Эти станки имеют на дисках устройства для отбрасывания или сдувания древесной муки или волокон, которые могут остаться внутри мельницы и послужить причиной пожара. Спицы в двухдисковой мельнице способствуют циркуляции воздуха и тем самым се охлаждению воздушный отсасывающий поток предназначен для переноса готовых волокон, разгрузки  их из мельницы и подачи дальше по технологическому потоку. Необходимо направлять этот поток так, чтобы он проходил через мельницу. увеличивая производительность мельницы и охлаждая се изнутри.

Двухдисковые мельницы считаются наилучшим оборудованием для получения размолотого до волокон материала. Встречное вращение дисков обеспечивает относительную частоту вращения 2400-3600 мин'1. И, что особенно важно - преобладающее количество частиц ориентировано между дисками в радиальном направлении, а это будет способствовать их более тонкому измельчению.

Имеется много типов размалывающих дисков, применяемых в нескольких сочетаниях, они могут быть плоскими или коническими.

Размольная гарнитура - основной рабочий орган мельницы, осуществляющий непосредственное воздействие на волокна. Рабочая поверхность гарнитуры характеризуется числом и размерами ножей и канавок, а также их расположением на поверхности. Совместно с частотой вращения роторного диска и потребляемой мощностью параметры гарнитуры определяют качество размола массы, транспортирующую способность мельницы, ее технико-экономические показатели. Несмотря на накопленный опыт, выбор оптимального варианта гарнитуры для данного процесса (на практике применяется большое число различных типов гарнитуры) осуществляется обычно эмпирическим путем.

 

Расчет производительности и мощности привода машин для размола массы

К основным параметрам дисковых мельниц относятся диаметр дисков размалывающей гарнитуры, частота вращения ротора, мощность электродвигателя, производительность мельницы, степень обработки полуфабриката, масса мельницы.

Мощность на валу мельниц с ножевой гарнитурой, равна

где N- полная мощность, расходуемая на размол, кВт; Nv - полезная мощность размола, кВт; NH - мощность, затрачиваемая на создание напора (насосный эффект), кВт; Nr-n – мощность гидравлических потерь, расходуемая преимущественно на трение ротора о массу, являющаяся основной непроизводительной составляющей, кВт; N м.п - мощность, затрачиваемая на преодоление механических потерь в сальниках и подшипниках, кВт .

 

Полезная мощность размола определяется по формуле

где Bs — удельная нагрузка на кромки ножей, Дж/м; Ls-секундная режущая длина, м/с; j - количество зон размола

Удельная нагрузка на кромки ножей характеризует работу, производимую над размалываемыми волокнами ножом ротора длиной 1 м при прохождении им ножа статора.

Секундная режущая длина показывает общую длину пересечений ножей статора ножами ротора за одну секунду и косвенно характеризует количество одновременно обрабатываемых волокон, т. е. производительность мельницы:

где п — частота вращения ротора, мин-1; L$ - режущая длина за один оборот, м.

Секундная режущая длина гарнитуры зависит от конструктивного исполнения ее рабочей поверхности и скорости вращения ротора. Ориентировочно секундная режущая длина может быть рассчитана по следующей формуле:

где D - диаметр размалывающей гарнитуры, м; п - частота вращения ротора, мин-1.

В случае, если шаг ножей ротора и статора постоянен, секундная режущая длина гарнитуры определяется как

где А-коэффициент, характеризующий отношение малого диаметра размалывающей зоны гарнитуры к большому к = d/D , tp, tc- соответственно средний шаг между ножами гарнитур ротора и статора, м; а - угол конусности мельниц (для дисковых мельниц а = 90°), град.

Определенные затруднения представляет выбор частоты вращения ротора мельницы. В принципе можно задаться любым стандартным значением частоты. Однако стремление к выбору большого числа оборотов хотя и приводит к некоторому уменьшению диаметра гарнитуры, но вместе с тем вызывает резкое возрастание непроизводительной мощности и снижает коэффициент эффективности мельницы.

При этом частота вращения ротора мельницы определяется по формуле

 

где v - окружная скорость на большем диаметре, м/с.

Для вычисления большего диаметра рекомендуется следующая формула:

где b - средняя ширина канала между ножами м; δ - толщина ножей гарнитуры, м; Q — производительность мельницы, т/сут; Δ°ШР - прирост степени помола при прохождении массы через мельницу; А0 — удельный полезный расход энергии, МДж/(т • °ШР); ψ - отношение числа ножей на статоре к числу ножей на роторе .

Удельный полезный расход энергии показывает, какая работа затрачивается в межножевом зазоре мельницы для того, чтобы увеличить степень помола 1 т абсолютно-сухого волокна на 1°ШР. Этот показатель при постоянном удельном давлении в зазоре между ножами ротора и статора не зависит от типа размалывающей машины и определяется видом волокна и его сопротивляемостью размолу.

Гидравлическая мощность для дисковых мельниц рассчитывается по следующей эмпирической зависимости:

где п - частота вращения ротора, с1; D- большой диаметр ротора, м;

Затраты мощности на механические потери можно учесть, введя механический КПД мельницы г|м, равный 0,93-0,95. Тогда

Обработка массы при высокой концентрации осуществляется в основном за счет трения волокон друг о друга. Ножи лишь предотвращают проскальзывание волокон относительно поверхности дисков. Поэтому при размоле массы высокой концентрации расчет мощности ведется не по удельной нагрузке на кромку ножа, а по среднему давлению между дисками.

В общем случае мощность, затрачиваемая на размол массы высокой концентрации, может быть определена по формуле

где Ср - коэффициент размола; р - давление между дисками;

Коэффициент размола зависит от типа гарнитуры и имеет большие значения для мельниц первой ступени размола щепы, а также для мельниц, используемых для размола грубых отходов (щепы после молотковых мельниц, сучков непровара и т. д.), и массы при очень высокой концентрации.

Часто возникает задача определить производительность существующей мельницы и рассчитать число таких мельниц для обеспечения производительности данного потока.

Производительность одной мельницы с известной секундной режущей длиной гарнитуры находится из соотношения

 

 

Дефибратор и принцип его работы

Схема установки дефибратора: 1 - бункер щепы; 2 - электродвигатель привода винта питателя; 3 - клиноременная передача; 4 - редуктор; 5 - винт подачи щепы в подогреватель; б- раструб; 7- электродвигатель привода мешалки; 8- редуктор; 9- клапан загрузки; 10- привод клапана; 11- подогреватель; 12- мешалка; 13- датчики уровня щепы; 14 - шкив привода винта; 15 - винт подачи щепы в дефибратор; 16- дефибратор; 17 - станина дефибратора с механизмом прижима; 18 - штурвал прижима дисков; 19 - пульт управления; 20 - электродвигатель привода диска дефибратора

 

Щепа из бункера равномерно поступает в приемное отверстие винтового питателя. Винт питателя приводится в движение от электродвигателя через передачу и редуктор. Питатель, имеющий внутри подающий винт, проталкивает щепу через конический патрубок в прогреватель. Винт питателя, создающий давление на щепу около 2 МПа, уплотняет щепу в коническом патрубке в пробку, препятствующую выходу пара высокого давления из подогревателя. По мере поступления щепы в питатель пробка непрерывно наращивается и проталкивается в подогреватель.

В винтовом питателе часть влаги выжимается из древесины и через отверстия в нижней части патрубка питателя вытекает в сток. Конец патрубка выходит в подогреватель и прикрыт клапаном. Шток клапана пропущен наружу и снабжен приводом.

Клапан, создавая дополнительное сопротивление проходу щепы, помогает образованию пробки в патрубке. Одновременно он способствует разрушению пробки при выходе ее в подогреватель и предотвращает выход из него пара. На спрессованную в пробку щепу действует пар высокого давления, она разбухает и рассыпается. Пар прогревает древесину до высокой температуры.

Щепа из камеры предварительного нагрева под действием собственной массы поступает в разгрузочный винтовой конвейер. Камера конической формы. Заданный уровень щепы автоматически поддерживается посредством изотопных устройств или датчиков. В камере имеется медленно вращающаяся мешалка, способствующая движению древесных частиц к разгрузочному конвейеру и предотвращающая образование сводов на дне устройства. Разгрузочный винтовой конвейер подает материал в центр неподвижного диска и в центр вращающегося диска. Этот конвейер приводится от многоскоростного двигателя. Его винт не формирует пробки, как это делает винт подающего устройства. Пробка формируется из волокон между дисками так, что давление камеры предварительного нагрева сохраняется и в зоне дисков.

Щепа через центральное отверстие неподвижного диска попадает на установленную на конце вала против этого отверстия шайбу. Вращающаяся шайба отбрасывает щепу к периферии, в зону истирания размольных дисков. Рабочие поверхности  размольных дисков снабжены канавками и рифлениями с острыми  краями, которые смещены так, что прямое прохождение частиц древесины по канавкам исключается. Поэтому щепа, перемещаясь, благодаря формам насечек к периферии дисков, перетирается при высокой температуре  под давлением пара в размольной камере, разделяясь на отдельные волокна и пучки волокон.

В камере размола размягченная паром древесина превращается в волокно и выбрасывается с дисков наружу под действием избыточного давления пара и центробежных сил. Отдельно контролируют давление пара для зоны размола и камеры предварительного нагрева, что позволяет устанавливать между ними положительный или отрицательный градиент давления. Пар поступает в подающую трубу дефибратора верхней части пропаривателя и в зону размола. Разность давлений во входной и разгрузочной частях дисков можно регулировать для того, чтобы получить нужный поток пара и волокна. Для этого корпус дисков оборудован дренажным клапаном и клапаном потока продукции. Последний имеет регулируемое отверстие, контролирующее скорость, с которой волокно и пар удаляются из дефибратора. Величина давления в зоне размола устанавливается автоматически регулированием давления пара и величины отверстия в выпускном клапане. Для перехода щепы из подающей зоны в размалывающую на диске сделаны широкие впадины. Практически размол начинается во второй зоне. Щепа подаваемая между дисками, по канавкам движется к периферии дисков за счет возникающей при вращении центробежной силы и за счет действия наклонных к радиусу канавок и рисок. При этом острые края канавок растирают древесину, отделяя волокна друг от друга, частично раздавливая отдельные волокна и перерезая их.

В процессе работы острые кромки канавок и углублений дисков затупляются, при этом уменьшается степень размола, снижается качество массы и производительность дефибраторов. Цельные диски с фрезерованной поверхностью снимают и затачивают на дискозаточном станке.

 

Сушилки для измельченной древесины

Применяемые в производстве древесных плит и пластиков сушилки можно классифицировать по следующим признакам.

По способу передачи тепла к высушиваемому материалу сушилки делятся на конвективные, в которых материал непосредственно соприкасается с сушильным агентом, и комбинированные, в которых тепловая энергия передается материалу сушильным агентом, и контактом от соприкосновения материала с нагретыми деталями сушилки. Такой способ реализован в роликовых сушилках для шпона.