Формование и обезвоживание полотна в сеточной части бумагоделательной машины
4.2. Формование и обезвоживание полотна в сеточной части бумагоделательной машины
Сеточная часть бумагоделательной машины
Из напорного ящика масса выпускается на сеточный стол БДМ. В зависимости от конструкции современные сеточные столы бывают плоскосеточные, двухсеточные и гибридные.
В сеточной части из массы удаляется 98 % воды, из которых: 80 % - в регистровой части, 16 % - на отсасывающих ящиках и 2 % - на гауч-вале. В прессовой и сушильной частях удаляется по 1% влаги.
Сеточный стол с плоской сеткой
Конструкция сеточного стола с плоской сеткой определяется скоростью машины и видом вырабатываемой продукции (рис. 70).
Рекомендуемые материалы
Рис.70- Сеточный стол:
1 – грудной вал; 2 – формующий ящик; 3 – пакеты гидропланок; 4 –мокрый отсасывающий ящик; 5 – регистровый валик; 6 – ровнитель; 7 – отсасывающие ящики; 8 – гауч-вал; 9 – ведущий вал; 10,13 – сетковедущие валики; 11 – сетконатяжной валик; 12 – сеткоправильный валик; 14 – сетка
Сеточный стол БДМ (рис. 71) состоит из грудного вала, гидропланок, мокрых отсасывающих ящиков, отсасывающих ящиков, гауч-вала, сетковедущих, сеткоправильных и сетконатяжных валиков.
Рис. 71 - Плоский сеточный стол
Грудной вал.
Назначение – поддерживать сетку в начале сеточного стола. Это вал диаметром 400…1000 мм, облицованный твердой резиной. Чаще всего грудной вал приводится во вращение за счет трения с сеткой, на быстроходных машинах он имеет самостоятельный привод. Во время работы машины поверхность вала промывается водой из спрыска и очищается от волокон шабером.
Грудная доска (формующая доска) - рис.72.
Назначение – устранение прогиба сетки и уменьшение скорости обезвоживания волокнистой суспензии в начале сеточного стола для образования волокнистого фильтрующего слоя. Снижение фильтрации необходимо для получения равномерного листа бумаги, в противном случае под действием фильтрации волокна будут ориентироваться перпендикулярно плоскости листа.
Рис.72 - Формующий ящик:
1- формующая доска; 2 – планки; 3 – корпус
Струя массы из напускного устройства через выпускную щель напорного ящика под углом, близким к 0○, подаётся на сетку к передней кромке формующего ящика (рис.73).
Рис. 73- Образование фильтрующего слоя: 1 – масса, поступающая на сетку; 2 – фильтрующий слой; 3 – сетка; 4 – вода и мелкое волокно
Поверхность доски может быть сплошной или иметь отверстия в виде перфораций или шлицов. Переднюю кромку доски заостряют для получения минимального расстояния от оси грудного вала. При сходе с грудного вала сетка провисает, поэтому формующую доску в целях уменьшения износа планок устанавливают вначале ниже сетки на 1,3-3,0 мм, а заднюю кромку – на 0,5-1,0 мм.
После грудной доски удаление основного количества влаги производится на регистровой части, монтируемой из гидропланок (на тихоходных старых машинах устанавливались регистровые валики).
Для предотвращения растекания массы над сеткой по краям устанавливаются форматные линейки.
Гидропланки (рис.74).
Назначение – поддержание сетки, удаление воды из бумажной массы.
Рис. 74 - Схема работы гидропланки
Обезвоживание полотна происходит под действием разрежения, создаваемого в клиновидном зазоре между движущейся сеткой и поверхностью планки.
гидропланки для увеличения износостойкости и уменьшения трения о сетку изготавливают из высокомолекулярного полиэтилена с износостойкими вставками шириной 10–12 мм из нержавеющей стали с покрытием из карбида вольфрама. Применяют также гидропланки из керамики.
Мокрые отсасывающие ящики.
За гидропланками, в конце регистровой части, устанавливают мокрые отсасывающие ящики, в которых поддерживается небольшой вакуум (2–7 кПа) за счёт сифона удаляемой воды. Мокрый отсасывающий ящик представляет собой пакет гидропланок в корпусе с барометрической трубой (рис.75).
Рис.75 - Мокрый отсасывающий ящик: 1 – подсеточная ванна; 2 – патрубок для удаления воздуха; 3 – гидропланки; 4 – корпус ящика; 5 – барометрическая труба
В регистровой части бумагоделательной машины содержится много воды, поэтому поверхность слоя массы здесь блестит. Этот участок называют «зеркалом залива». Осевший слой, видимый после него, имеет матовый оттенок. Переход между блестящей и матовой поверхностью называется «сухой линией».
Участок сеточного стола до «сухой линии» есть зона формования бумажного полотна, включающая мокрые и часть обычных отсасывающих ящиков. После «сухой линии» обезвоживание происходит под действием вакуума на отсасывающих ящиках, отсасывающем гауч-вале.
Отсасывающие ящики.
Обезвоживание полотна в конце стола от сухости 2,5–3 % до 10–14 % осуществляется на отсасывающих ящиках (рис.76) под воздействием вакуума, создаваемого вакуум-насосами или турбовоздуходувками. Вакуум увеличивается от первого ящика к последнему и достигает 30 кПа. Ширина ящика 200–300 мм.
С увеличением вакуума интенсивность обезвоживания увеличивается, при этом повышается маркировка бумаги, промой мелкого волокна и наполнителя и снижается срок службы сеток.
Живое сечение ящиков составляет 30–40 %. Отсасывающие ящики делают обычно сварными из нержавеющей стали, крышки – из полимерных или керамических материалов, имеющих высокую износостойкость и низкий коэффициент трения о сетку.
Рис. 76 - Отсасывающие ящики: а, б – мокрые отсасывающие ящики; в, г – обычные отсасывающие ящики; д, е – разновидности перфорации ящиков
При выработке бумаги из массы садкого помола устанавливают 2–3 ящика, из массы жирного помола - 10–12 ящиков.
Гауч-вал.
Сеточная часть машины заканчивается гауч-валом, на котором происходит обезвоживание полотна до 18–22 % за счёт разрежения, создаваемого внутри корпуса вала (рис.77).
Рис.77- Схема отсасывающего многокамерного гауч-вала: 1 – рубашка гауч-вала; 2 – отсасывающие камеры; 3 – прижимное устройство; 4 – уплотнитель; 5 – прижимной валик; 6 – бумажное полотно; 7 – сетка; 8 – водяной спрыск
На быстроходных машинах гауч-вал имеет 2–4 камеры. Вакуум в камерах увеличивается от 40 кПа в первой до 100 кПа в последней. Диаметр вала до 1,5 м, диаметр перфорации поверхности 6–8 мм с раззенковкой до 15 мм (зенковка предназначена для увеличения площади отсоса).
В настоящее время машины с плоским столом значительно уступают двухсеточным машинам по ряду показателей (например, ограничение скорости работы до 1000 м/мин; разносторонность бумаги и др.), поэтому в большинстве случаев на новых предприятиях устанавливают двухсеточные устройства.
Виды воды
В водно-волокнистой суспензии вода содержится в трех видах: свободная, капиллярная, связанная.
Свободная вода может быть замкнутой (заполняющей закрытые поры и полости) и гравитационной (свободнотекущей под действием сил тяжести или приложенного давления в сквозных полостях между твердыми телами и занимающей основной объем в жидкой суспензии). Вязкость воды зависит от температуры. С увеличением температуры она снижается, и вода становится более текучей.
Капиллярная вода. Свойства воды в капиллярном объеме существенно отличаются от свойств воды в тонких пленках, которые образуются на поверхности твердых тел, в порах внутри твердых тел. Установлено, что в капиллярах, диаметр которых меньше 0,1 мкм, вязкость воды на поверхности кварца увеличивается в 1,4 раза по сравнению с ее вязкостью в капиллярах диаметром 2 мкм. Существует мнение, что в узких порах вода не способна кристаллизовываться, так как ее молекулы дезориентированы значительными поверхностными силами. Для смачиваемых поверхностей тонкие пленки воды создают расклинивающее давление. В системе целлюлозные волокна – вода расклинивающее давление положительно. Отрицательное расклинивающее давление возникает при медленном удалении воды (механический сдвиг или медленное испарение).
Капиллярная вода делится на три вида: микрокапиллярная (гидравлический радиус пор 0,001…0,100 мкм); капиллярно-конденсированная из паров, или мезокапиллярная (гидравлический радиус пор 0,1…10,0 мкм), обладающая наибольшим капиллярным поднятием; макрокапиллярная (гидравлический радиус 10—103 мкм) с незначительным капиллярным поднятием.
Связанная вода образуется в результате взаимодействия воды с целлюлозой за счет водородных связей. Связанная вода не удаляется сушкой при температуре 105 °С в сушильном шкафу при обычном атмосферном давлении, не участвует в растворении солей, растворимых в обычной воде, не замерзает до температуры – 13 °С.
На сеточном столе можно выделить пять фаз процесса отлива.
Входная фаза.
Угловое движение массы из напорного ящика становится горизонтальным со скоростью, близкой к скорости движения сетки. Переход не должен сопровождаться повреждением волокна или захватом массой воздуха. На этом этапе может возникнуть необходимость некоторого замедления обезвоживания, т.к. излишнее отведение воды на формующей доске может отрицательно сказаться на структуре полотна и привести к повышению провала мелочи сквозь сетку.
Фаза формования.
Создание в потоке массы микротурбулентности во избежание излишнего хлопьеобразования волокон. Эта фаза должна быть активной – тогда формование полотна будет оптимальным. Обезвоживание должно происходить без усилий, чтобы свести к минимуму получение плохой структуры полотна и провал мелочи сквозь сетку.
Люди также интересуются этой лекцией: Аддиктивный тип девиантного поведения.
Фаза обезвоживания.
Обезвоживание необходимо усиливать, постепенно увеличивая угол скоса гидропланок и начиная подавать небольшой вакуум. Необходимо поддерживать частоту гармонических колебаний, насколько это практически возможно, путем соблюдения четкого расстояния между лезвиями планок – оно должно соответствовать установленному значению, либо быть кратным ему.
Переходная фаза.
Необходимо продолжать постепенно увеличивать вакуум так, чтобы полотно дошло до так называемого пограничного состояния между сухостью и влажностью. Использование двухкамерных обезвоживающих элементов, работающих на среднем уровне вакуума, поможет получить оптимальное качество обезвоживания при минимально возможном вакууме.
Фаза высокого разряжения.
После пограничного состояния вода удерживается в полотне только за счет капиллярного притяжения, и для ее удаления требуется приложения усилия, то есть необходимо значительно увеличить скорость прососа воздуха за счет использования более высокого разряжения. Здесь правила постепенного приложения вакуума действуют как ни в какой другой части сеточного стола. Достижение равномерного просвета изготовляемой бумаги возможно только если волокна укладываются мягко и постепенно. В этой части стола хорошо зарекомендовало себя использование многокамерных отсасывающих элементов, которые позволяют повысить концентрацию с одновременным снижением тяги. Приложение слишком сильного разряжения на ранних этапах может свести на нет все описанные выше усилия, а также привести к чересчур высокому потреблению энергии и не позволить осуществить последующие процессы прессования и сушки оптимальным образом.
