71 72 73 74 75 76 77 78 79 ..

Глава 10 СУШКА БУМАГИ

НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ БУМАГИ И УСТРОЙСТВО СУШИЛЬНОЙ ЧАСТИ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ - ЧАСТЬ 1

Процесс сушки бумаги имеет своим назначением не только дальнейшее обезвоживание бумажного полотна путем испарения из него влаги, но и сближение волокон после прессования под влиянием происходящей при сушке усадки бумаги с установлением между волокнами связей, определяющих основные свойства бумажного полотна: механическую прочность, впитывающую способность, воздухопроницаемость и др. Кроме того, соответствующим технологическим режимом сушки бумаге могут быть приданы специальные свойства, связанные с завершением проклейки, окраски, приданием влагопрочности и пр. Таким образом, сушкой бумаги заканчивается процесс ее обезвоживания на бумагоделательной машине с одновременным приданием ей необходимых свойств, которые могут быть достигнуты сразу же после сушки или же после завершающего процесса отделки бумаги.

Если принять за 100% общее количество воды, удаляемой на бумагоделательной машине, то на сеточном столе из этого количества обычно удаляется 96-97,5%, на сушильной части машины примерно 1,5%. Эти 1,5% на сушильной части современной быстроходной бумагоделательной машины, вырабатывающей газетную бумагу, выражаются в виде 250-300 т и более воды в сутки. Обезвоживание сушкой обходится в 10- 12 раз дороже, чем удаление влаги на прессах, и в 60-70 раз дороже, чем удаление воды на" сеточном столе бумагоделательной машины.

Хотя широко применяемый в настоящее время способ удаления воды из бумажного полотна путем его контактной сушки является дорогостоящим и сушильная часть современной бумагоделательной машины существенно дороже других ее частей, тем не менее существующий способ сушки бумаги остается наиболее эффективным по сравнению с другими известными способами сушки материалов.

Сушильная часть бумагоделательной машины (рис. 72) обычно состоит из двух рядов обогреваемых паром бумагосушильных цилиндров 2, расположенных в шахматном порядке. Общее число бумагосушильных цилиндров зависит от скорости машины и вида изготовляемой бумаги. Оно обычно составляет 6-7 цилиндров при выработке конденсаторной бумаги, 50-70 цилиндров при выработке газетной и мешочной бумаги и достигает 100 и более цилиндров при выработке некоторых видов картона. 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 4, обеспечивающим плотный контакт между бумагой и горячей поверхностью цилиндров. Сукно, увлажненное от бумаги, высушивается на сукносушильном цилиндре 3. Все 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 же цилиндры и сукноведущие валики приводятся в движение от сушильных сукон.

Наличие сушильных секций, имеющих каждая самостоятельный привод, дает возможность в определенных пределах регулировать скорость цилиндров каждой секции и, следовательно, регулировать натяжение бумажного полотна между секциями. Очевидно, что чем больше усадка бумаги, тем больше должно быть число приводных секций и меньше бумагосушильных цилиндров в каждой секции. Благодаря этому будет обеспечено более плавное регулирование натяжения полотна в сушильной части бумагоделательной машины, не будет морщин у бумаги и обрывов полотна. Так, при выработке конденсаторной и чертежной прозрачной бумаги, изготовляемых из массы жирного помола и имеющих усадку до 9-12 % и выше, каждый цилиндр (иногда 2 цилиндра) представляет собой самостоятельную приводную секцию. При выработке же бумаги с усадкой 2,5-3,5 % и с содержанием значительного количества древесной массы (газетная, типографская и др.) привод, ная секция может состоять из 8-16 цилиндров. Для сушки сушильных сукон в каждой группе бумагосушильных цилиндров устанавливается один и обычно не более двух сукносушильных цилиндров.

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

Бумагоделательная машина представляет собой объединение производственных секций непрерывного действия, в результате работы которых из волокнистой суспензии получается бумага и картон. Различают два вида этого...

Бумагоделательная машина представляет собой объединение производственных секций непрерывного действия, в результате работы которых из волокнистой суспензии получается бумага и картон. Различают два вида этого агрегата: столовые (с плоской сеткой) и цилиндровые (с круглой сеткой).

Более распространена столовая бумагоделательная машина , с помощью которой изготавливаются основные виды бумаги.

Основными секциями этой конструкции являются: сеточная, прессовая, сушильная и отделочная части.

Сеточная часть

Сеточная часть представляет собой бесконечную сетку, изготовленную из синтетических материалов или различных медных сплавов. В этой секции формуется бумажное полотно из сильно разбавленной суспензии и устраняется первая часть излишней воды. Эти этапы происходят вследствие свободного стекания взвеси и отсасывающего воздействия регистровых валиков. В дальнейшем обезвоживание осуществляется с помощью специальных вакуумных насосов.

403 Forbidden

403 Forbidden

nginx

Прессовая часть

После прохождения сеточной секции бумажное полотно с процентом сухости приблизительно 18–22% попадает в прессовую секцию. Здесь происходит удаление лишней воды механическим отжимом. Бумага пропускается через последовательно расположенные 2–3 вальцовых пресса под одновременным воздействием вакуума и давления. При этом увеличивается ее объемная масса и прочность, а впитывающая способность и пористость, наоборот, снижаются. Процесс прессования происходит между сукнами из шерсти, которые впитывают влагу и транспортируют полотно, а также выполняют немаловажную функцию защиты слабого бумажного полотна от разрушения. Для того чтобы добиться увеличения плотности и гладкости бумаги часто устанавливают дополнительные сглаживающие прессы.

Сушильная часть

В сушильную часть полотно бумаги поступает с сухостью около 45%. Эта секция бумагоделательной машины состоит из вращающихся цилиндров, расположенных в шахматном порядке и обогреваемых паром. На этом этапе производства бумажное полотно с помощью сукон придавливается к разогретым цилиндрам, что предотвращает его сморщивание и коробление. Движение его происходит с нижнего цилиндра на верхний, затем снова на нижний, расположенный рядом и т. д. Бумага в сушильной части высушивается до влажности 5–7%.

Отделочная часть

В отделочной секции находятся 5–10 чугунных отбеленных валов, расположенных друг над другом. Предварительно увлажненная холодной водой бумага движется сверху вниз между валами. После прохождения этого этапа бумажное полотно приобретает ровную, гладкую поверхность и равномерную толщину. Для предотвращения смятия полотно на накате наматывается в рулоны. При необходимости выпуска бумаги повышенной гладкости над накатом устанавливают дополнительное увлажняющее оборудование. Полученные рулоны далее поступают на продольно-разрезной станок, где разрезаются на части с необходимыми параметрами.

Специальное оборудование

Бумагоделательная машина также снабжена большим количеством автоматических приборов, обеспечивающих ее непрерывную работу. Задача этого дополнительного оборудования регулировать технологические параметры всего процесса. Для изготовления различных видов бумажного полотна устанавливаются свои технически обоснованные параметры, а именно рабочая скорость и ширина машины. Бумагоделательная машина может быть узкой и широкой.

Узкие машины с шириной полотна от 1,6 до 4,2 м в основном предназначаются для изготовления специальных технических, высококачественных документных бумаг. Широкие машины с шириной полотна более 6 м используются для производства мешочной и газетной бумаги. Рабочая скорость бумажной машины при производстве газетных и санитарно-гигиенических бумаг значительно превышает скорость при изготовлении высококачественных видов бумаг. Наличие специального оборудования и автоматических приборов способствует точности работы бумагоделательной машины и позволяет сократить количество обслуживающих ее рабочих до 3–8 человек.

Усовершенствование процесса производства

Для дальнейшего усовершенствования процесса производства бумаги необходимо изменение технологии выработки, увеличение производительности машины за счет ширины и скорости, модернизация устройства машины и ее узлов.

Увеличить производительность бумагоделательной машины за счет скорости и ширины помогут:

• специальные скоростные потокораспределители, выпускающие волокнистую суспензию на сетку с той скоростью, которая необходима при возросшей скорости движения сетки;
• гидропланки и регистровые валики, увеличивающие удаление влаги;
• различные виды прессов, такие как горячие и многовальные прессы, прессы с широкими отсасывающими камерами;
• закрепленные посередине отсасывающие валы, желобчатые рифленые валы, отсасывающие вакуумные сукномойки;
• накаты периферического типа с пневматическим прижимом бумажного полотна, используемые для намотки рулона 2200–2500 мм в диаметре.

403 Forbidden

403 Forbidden

nginx

Для сушильной секции бумагоделательной машины также успешно могут применяться: сифонное устранение конденсата, новые схемы расположения парораспределителей, более высокое паровое давление, замена сушильных сукон на сушильные сетки. В настоящее время идет активный поиск новых видов сушки, с целью замены традиционного вида на более усовершенствованный, который позволил бы повысить равномерность сушильного процесса и значительно уменьшить рабочую площадь сушильной секции. Такие новые виды сушки, как инфракрасное облучение, обдув горячим воздухом, диэлектрическая сушка и сушка под вакуумом имеют хорошие перспективы в будущем.

Принцип действия бумагоделательной машины

Бумагоделательная машина служит для изготовления бумаги из волокнистой массы путем отлива слоя волокон с последующим обезвоживанием, прессованием и намоткой в рулон. В царской России такие агрегаты начали использоваться со второй половины ХIX века. Они отличались низкой производительностью, слабым водоотделением, ручным управлением. Для ремонта требовалась остановка машин, но они обладали высокой надежностью и простотой конструкции. На Славутской бумажной фабрике такой агрегат был установлен в 1864 году и проработал до конца ХХ века.

403 Forbidden

403 Forbidden

nginx

Принцип действия машины

Существует 2 вида бумагоделательной машины: столовая — волокнистая масса распределяется на плоской бесконечной сетке и цилиндровая — с круглой сеткой. В основном используются столовые агрегаты, на цилиндровых изготавливается картон и некоторые виды бумаги. Машина выполнена по принципу последовательно установленных непрерывно действующих секций:

• сеточной;
• прессовой;
• сушильной;
• отделочной.

403 Forbidden

403 Forbidden

nginx

Кроме этого, имеется много вспомогательных систем и механизмов, обеспечивающих и контролирующих непрерывный цикл изготовления бумаги. Скорость движения бумажного полотна изменяется от 40 м/мин при производстве тонкой конденсаторной бумаги, до 1000 м/мин — газетной. Это очень энергоемкий агрегат, который потребляет до 30 МВт электроэнергии и 45 т пара. Для управления технологическим процессом используется АСУТП. При таких скоростях производить ручной контроль и регулировку параметров невозможно.

Процесс изготовления бумаги начинается с этапа подготовки сырья. Для этого используется смесительная камера, в которую поступают измельченные и предварительно очищенные от посторонних предметов, не участвующих в процессе (металл, камни, скотч и т. д.) компоненты бумаги — макулатура, ветошь. Если используется дерево, то предварительно подготовленную щепу варят в растворе едких веществ до полного растворения.

Готовая масса перекачивается насосами из смесительной части в бассейн бумагоделательной машины. Концентрация поступившей среды составляет 3-4 %. В емкости происходит постоянное перемешивание раствора для поддержания однородного состояния бумажной массы по всему объему. Подачей оборотной воды, содержащей включения целлюлозы, доводят концентрацию подготавливаемого раствора до 0,15-1.5 %, он направляется на очистную аппаратуру. Для этого используются узлоуловители, центрискрины и другие. После этого бумажная масса через напускное устройство поступает на сетку.

Качество изготавливаемого материала зависит от синхронности скоростей движения сетки и истечения суспензии. Отставание перемещения массы от сетки не должно превышать 5-10 %. Отклонение параметров в ту или другую сторону приводит к неравномерному распределению волокон по площади сетки и их ориентации в сторону движения полотна. Это отражается на плотности, однородности и прочности изготавливаемой продукции.

Формирование бумаги

Отлив листа — это процесс фильтрации, при котором по мере удаления воды, образуется волокнистый слой. После прохождения регистровой части сеточного стола образуется полотно с концентрацией массы около 3 %. При достижении таких значений заканчивается «зеркало залива» и вводятся понятия «бумага, бумажное полотно» и его сухость. Процесс отлива наиболее интенсивно проходит в регистровой части, расположенной в первой трети стола. Погрешности, допущенные на этой стадии, уже не смогут быть исправленными во время изготовления бумаги и будут являться дефектом продукции.

403 Forbidden

403 Forbidden

nginx

Качество отлива бумаги и положение волокон относительно направления движения потока зависят от характера и концентрации массы, скорости движения сетки и истекания коллоидного раствора, интенсивности фильтрации воды. В свою очередь, эти параметры зависят и определяются назначением изготавливаемой продукции.

В некоторых случаях возникает необходимость увеличить скорость обезвоживания полотна, например, для предотвращения флокуляции, то есть образования сгустков волокон. На протекание этого процесса в значительной мере влияет концентрация массы. При низких значениях происходит активная фильтрация воды, что в значительной степени снижает вероятность возникновения флокуляции.

С другой стороны, слишком обильное водоотделение приводит к вымыванию волокон, особенно мелких фракций. Интенсивно этот процесс происходит в начальной стадии листообразования. В конечном счете это приводит к уменьшению содержания наполнителя в нижней (сеточной) стороне листа. Этот дефект устраняется уменьшением скорости фильтрации.

Изменение интенсивности водоотделения происходит с увеличением толщины листа и сопротивления фильтрации. Это приводит к необходимости применения принудительных методов обезвоживания волокнистого слоя. Для этого применяются отсасывающие ящики. В них специальными насосами создается вакуум, позволяющий удалять влагу, которая не успела стечь в начальной стадии бумагообразования.

Сеточный стол заканчивается устройством, которое называется отсасывающим гауч-валом. В его камере поддерживается вакуум 30-70 кПа, что дает возможность эффективно отсасывать влагу. Под гауч-валом расположена ванна, в которую идет слив воды и сброс так называемого мокрого брака. Это — отсеченные кромки бумажного полотна, срывы с прессовой части, содержимое сеточного стола при обрыве бумаги. Мешалка, расположенная в ванне, передает смесь на перекачивающие насосы, которые возвращают раствор в приемный бак на повторную переработку.

Прессовая часть

После гауч-вала бумажное полотно с сухостью 15-20 %, вакуум-пересасывающим устройством передается в прессовую часть бумагоделательной машины для дальнейшего механического обезвоживания. Она обычно состоит из 2-3 двухвальных прессов. Верхний вал выполнен из гранита, нижний — металлический, облицованный резиной. Между ними, вместе с бумажным полотном, движется сукно, защищающее поверхность мокрой бумаги от повреждений.

403 Forbidden

403 Forbidden

nginx

Конструкция прессового механизма позволяет использовать последовательное прохождение разных сторон полотна между валами. Это обеспечивает равномерное сглаживание обеих сторон бумаги. Для удаления прилипших к полотну волокон применяется сукномойка. После последовательного прохождения прессовой части, сухость бумаги составляет 30-40%.

В этой секции машины происходит не только обезвоживание, но и уплотнение полотна. При этом увеличивается площадь соприкосновения и сцепление между волокнами. Кроме того, изменяются свойства бумаги: увеличивается прочность, уменьшается пористость, повышается прозрачность и т.д. Прессовая часть должна работать с полной нагрузкой, так как увеличение сухости на 1 % позволяет уменьшить расход пара на обогрев сушильного цилиндра на 5 %. Интенсификация этих процессов позволяет значительно снизить общее энергопотребление, что в конечном счете сказывается на стоимости выпускаемой продукции.

Сушка бумажного полотна в прессовой части в 10 раз дешевле, чем в сушильной. Из общего объема удаленной воды около 95 % приходится на сеточную часть, 3-4 % на прессовую, а остальное — на сушильную. Поэтому первые 2 части называются мокрыми. Чтобы удалить оставшиеся 1-2 % влаги, затрачивается большая часть энергии, предназначенной для обезвоживания бумажного полотна.

Сушильная часть

Эта секция машины состоит из 2 рядов последовательно разложенных в шахматном порядке цилиндров, охватываемых сушильным сукном. Устройство сушильного цилиндра представляет собой полую цилиндрическую емкость, обогреваемую изнутри паром. Давление рабочей среды — 0,35 МПа. Диаметр сушильного цилиндра составляет 1500 или 1800 мм и зависит от вида изготавливаемой бумаги.

403 Forbidden

403 Forbidden

nginx

Количество цилиндров зависит от вида выпускаемой продукции и скорости машины. Для изготовления конденсаторной бумаги устанавливают 5-8 барабанов, а для газетной и мешочной — 50-80. Сушильные цилиндры объединяются в 3-5 самостоятельных групп, что позволяет осуществлять раздельное регулирование и поддержание температуры в отдельных блоках. Схема движения бумаги и сукон обеспечивает нагрев и испарение влаги не только при ее контакте с греющей поверхностью сушильного цилиндра, но и во время свободного хода. Использование индивидуального привода для каждой из групп, позволяет синхронизировать скорости соседних блоков для обеспечения безобрывного движения бумажного полотна.

В каждой группе предусмотрена установка сушильного цилиндра для сукон, предназначенных не только для впитывания влаги, но и транспортировки бумажного полотна по этой части агрегата. В машинах с большой скоростью движения бумаги, сушильная часть полностью накрыта колпаком, позволяющим сохранять тепло без дополнительного использования энергии. Он оборудован системой принудительной вентиляции и теплообменниками-рекуператорами. Нагретый влажный воздух, прежде чем будет выброшен в атмосферу, своим теплом нагревает подаваемую среду, которая догревается на теплообменнике и поступает на обдув полотна.

В зависимости от типа производимой бумаги, температура цилиндров 80-115 °С. В процессе сушки из 1 кг бумаги удаляется до 2,5 л влаги, что в 60-80 раз меньше, чем на сеточной и прессовой частях машины. Увеличение показателя нагрева барабанов ускоряет процесс сушки, поэтому его надо проводить при максимальных значениях данного параметра, не влияющего на качество готовой продукции. В сушильных колпаках высокоскоростных машин применяется сопловой обдув полотна нагретым воздухом. Это ускоряет процесс обезвоживания и уменьшает затраты энергии.

Отделочная часть состоит из каландра и наката.Установлен он между сушильной частью и накатом и состоит из 5-8 горизонтально расположенных валов. Нижние являются приводными и обеспечивают проход бумаги между ними. При этом она дополнительно уплотняется и разглаживается. На накате бумага формируется в рулоны по весу или диаметру и в дальнейшем отправляется на резку.

На этом процесс производства бумаги заканчивается. Применение передовых технологий и автоматизация процесса изготовления, при скоростях движения полотна 1000 м/мин и более, позволило сократить обслуживание агрегата до 5-8 человек.

Бумагоделательная машина БДМ-10 предназначена для выработки различных видов бумаги: обойной, печатной, для упаковки пищевых продуктов. При производстве бумаги бумагоделательная машина - самостоятельный агрегат, основные узлы которого установлены строго последовательно вдоль монтажной оси.

Техническая характеристика бумагоделательной машины

Техническая характеристика бумагоделательной машины БДМ-10 приведена в таблице 2.1. Общая схема БДМ-10 приведена на рисунке 2.1

Таблица 2.1 - Техническая характеристика БДМ-10

Наименование параметра	Значение
Ширина полотна, мм: На накате Обрезная ширина
Продукция - бумага основа для обоев массой, г/см2
Производительность, кг/час
Скорость, м/мин: По приводу Вспомогательная
Предел устойчивого регулирования электропривода
Производительность при выработке расчетного вида бумаги массой 150 г/м2, кг/час
Линейная нагрузка в нижнем захвате валов каландра, кН/м: От веса валов с вылегченными консольными частями Наибольшая при работе с дополнительным прижимом
Минимальная длинна сеток 1 сушильной группы после модернизации, м: Верхней

Рисунок 2.1 - Схема бумагоделательной машины БДМ-10:

1 - напорный ящик; 2 - сеточная часть; 3 - прессовая часть; 4 - сушильная часть; 5 - каландр; 6 - накат

Состав бумагоделательной машины

БДМ включает: напорный ящик, сеточную, прессовую и сушильную части, каландр и накат. Так же к ней относится машинный бассейн для массы, оборудование для ее очистки, насосы для подачи воды и массы, вакуумные насосы, устройства для переработки брака, оборудование для циркуляционной смазки, приточно-вытяжная вентиляционная система, регулирующие и контрольно-измерительные приборы и др. 1. Схема напорного ящика закрытого типа представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Напорный ящик:

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

Напорный ящик предназначен:

Распределять поток суспензии при напуске на сетку машины с одинаковым расходом и скоростью по ширине отливаемого полотна;

Передавать суспензию к выпускной щели без выпадения волокон и без появления поперечных струй;

Выпускать на сетку машины струю волокнистой суспензии с определенной скоростью при высокоинтенсивной турбулентности и малом ее масштабе.

Сеточная часть предназначена для формования бумажного полотна с концентрации суспензии составляет 0,1 - 1,3 %. Процесс фильтрации волокна из суспензии и формования полотна на сеточной части происходит на сравнительно коротком участке стола и является определяющим в получении качественных показателей бумаги. Основным элементом сеточной части является одна бесконечная сетка, натянутая между валами. Сеточная часть БДМ приведена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Сеточная часть:

1 - напорный ящик; 2 - грудной вал; 3 - формующий ящик; 4 - ящик гидропланок; 5 - мокрый отсасывающий ящик; 6 - регистровый вал; 7 - отсасывающий ящик; 8 - отсасывающий вал; 9 - ведущий вал; 10 - сеткоправка; 11 - сетковедущий вал; 12 - сетконатяжка; 13 - сетка

Прессовый механизм определяется по количеству удаляемой воды и равномерности влажности полотна бумаги. Обезвоживающая способность зависит от зоны контакта валов и от количества этих зон. При прессовании так же изменяется и структура полотна, увеличится прочность бумаги, изменится ее толщина, плотность, воздухопроницаемость, непрозрачность и других свойства. В прессовой части должно обеспечиваться: 1) максимальное обезвоживание полотна бумаги с получением заданных физико-механических свойств; 2) равномерная влажность полотна по ширине; 3) безобрывная проводка полотна с минимальными участками свободного хода.

Прессовая часть бумагоделательной машины приведена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Прессовая часть бумагоделательной машины:

1 - желобчатый вал; 2 - отсасывающий вал; 3 - вал обрезиненный; 4 - гладкий вал; 5 - ведущий вал; 6 - отсасывающий вал; 7 - прижимной вал; 8 - сукноведущий вал; 9 - сукноправка; 10 - сукнонатяжка; 11 - сукно

Сушильная часть предназначена для обезвоживания (сушки) бумажного полотна. Сушильная часть состоит из сушильных цилиндров, нагреваемых паром. Они размещены в шахматном порядке в два яруса. По сушильным цилиндрам проходит бумажное полотно, поочередно соприкасаясь с нижними и верхними цилиндрами то одной, то другой поверхностью. Натяжение сукон и их правка осуществляются сукноведущими, сукнонатяжными и сукноправильными валиками, оснащенными необходимыми механизмами. Подсушивание сукон обеспечивается сукносушильными цилиндрами и сукнопродувными валиками.

Схема сушильной части приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Сушильная часть:

Каландр предназначен для достижения требуемых показателей гладкости, плотности и равномерности толщины полотна при соблюдении прочих показателей качества в заданных пределах. Каландр состоит из: металлических валов; станины, в которых размещены корпуса подшипников и рычаги валов; привод для вращения нижнего вала; механизм подъема и устройства дополнительного прижима валов. Приводной вал передает вращательное движение смежным валам благодаря силам трения.

Ниже приведена схема каландра на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Каландр:

1 - механизм прижима и подъёма валов; 2 - станина; 3 - промежуточные валы; 4 - нижний (коренной) вал

Рисунок 2.7 - Накат:

1 - наматываемый рулон; 2 - станина; 3 - цилиндр наката; 4 - тамбурный валик; 5 - приемные рычаги; 6 - пневмоцилиндр прижима тамбура: 7 - расправочный валик; 8 - канатик заправочный; 9 - цилиндр привода поворота приемных рычагов; 10 - цилиндр привода основных рычагов; 11 - основные рычаги; 12- тормозное устройство рулона; 13 - демпфер

Накат предназначен для равномерной и плотной намотки бумажного полотна в рулоны. Чем выше качество и равномерная плотность намотки рулонов, тем лучше процесс резки на продольно-резательных станках. Схема наката приведена на рисунке 2.7.

Накат входит: цилиндр наката; тамбурные валы; приемные рычаги; рабочие рычаги, держащий тамбурный вал намотки полотна, и механизмы привода поворота приемных и рабочих рычагов.

Описание работы бумагоделательной машины

Основные операции: аккумулирование бумажной массы; напуск массы на сетку; формование бумажного полотна на сетке; прессование; сушку; машинную отделку и намотку бумаги в рулон 3.

Подготовленная бумажная масса с концентрации 2,5 - 3,5 % подается в машинный бассейн с циркуляционным устройством. Для лучшей концентрации ее дополнительно измельчают коническими и дисковыми мельницами. Далее масса концентрацией 0,1 - 1,3 % подается в напорный ящик.

Сеточной часть служит для отлива и формования бумажного полотна, чтобы удалить излишки влаги из бумажной массы. При прохождении сетки по поддерживающим ее регистровым валикам и гидропланкам, бумажная масса обезвоживается до концентрации 2 - 4 %. Дальнейшее обезвоживание происходит на отсасывающих ящиках под действием вакуума до концентрации 8 - 1,2%. Также обезвоживание происходит на гауч-вале под действием вакуума в отсасывающей камере. Сухость бумажного полотна после сеточной части составляет 12 - 22 %.

Дальше бумажное полотно поступает в прессовую часть, где обезвоживается до сухости 30 - 42 %. Пресс состоит из двух валов, из которых нижний - отсасывающий. Между прессовыми валами проходит бесконечное, поддерживаемое сукноведущими валиками сукно, которое транспортирует бумажное полотно. Сформованное полотно автоматически вакуум-пересасывающим устройством передается на сукно прессовой части. Прессовая часть позволяет обеспечить прохождение бумаги, где сукно постоянно поддерживается, следовательно, позволяет осуществить безобрывную проводку бумаги в прессовую часть.

Сушильная часть БДМ состоит из сушильных цилиндров, нагреваемых паром. Их располагают в шахматном порядке, в два яруса. При прохождении сушильной части бумажное полотно, соприкасаясь сначала с нижними цилиндром, а затем с верхним то одной, то другой поверхностью. Натяжение сукон и их правка осуществляются за счет сукноведущих, сукнонатяжных и сукноправильных валиков. Сухость после сушильной части составляет 92 - 95%, а температура 70 - 90 °С. В конце сушки установлены холодильные цилиндры. При охлаждении бумага впитывает в себя влагу и увлажняется на 1 - 2 %. Дальше бумажное полотно проходит через машинный каландр для уплотнения и повышения гладкости, состоящий из восьми валов. Каландр машины снабжён прижимным, подъемным и вылегчивающим механизмом. Дальше при прохождении каландра, бумага наматывается на тамбурные валы в рулон диаметром до 2500 мм. Перезаправка производится при помощи специальных механизмов и устройств. В дальнейшем бумага режется на специализированных станках и уаковывается.

Бумагоделательная машина

многосекционный агрегат непрерывного действия, на котором из сильно разбавленной водой волокнистой суспензии получают бумагу и некоторые виды картона (рис. 1 ).

Различают 2 основных типа Б. м.: плоскосеточные (столовые), применяемые для выработки основных видов бумаги, и круглосеточные (цилиндровые), на которых изготовляется ограниченный ассортимент бумаги и картона. Эти типы имеют различные устройства для выпуска бумажной массы на сетку Б. м. и отлива бумажного полотна, конструкция же остальных узлов, а также технологический процесс изготовления бумаги аналогичны (за исключением машины «сухого формования»).

На рис. 2 приведена схема плоскосеточной Б. м., включающая наряду с оборудованием собственно Б. м. вспомогательное оборудование, предназначенное для подготовки бумажной массы перед подачей её на сетку. Виды вспомогательного оборудования и его конструкция чрезвычайно разнообразны.

Готовая бумажная масса концентрацией около 3-4% с помощью насоса подаётся из массоподготовительного отдела в машинный бассейн, откуда поступает на Б. м. Постоянным перемешиванием массы в машинном бассейне добиваются выравнивания степени помола и концентрации массы по всему объёму. Предварительно она разбавляется оборотной водой (от обезвоживания бумажной массы на сетке Б. м. до концентрации 0,1-1,5%) и пропускается через очистную аппаратуру (узлоловители, центриклинеры, центрискрины и т.д.), где удаляются различные посторонние включения и грубые частицы минерального и волокнистого происхождения. Из очистной аппаратуры бумажная масса поступает в напорный ящик, который обеспечивает истечение массы с определённой скоростью и одинаковую толщину струи по всей ширине сетки.

Б. м. состоит из следующих основных частей: сеточной, где из разбавленной суспензии непрерывно формуется полотно бумаги и из него удаляется первая часть избыточной воды; прессовой, где производится обезвоживание и уплотнение полотна бумаги: сушильной, в которой удаляется оставшаяся в бумажном полотне влага: отделочной, где полотно подвергается необходимой обработке для придания лоска, плотности, гладкости и наматывается в рулоны.

Сеточная часть - бесконечная сетка (вытканная из нитей различных сплавов меди или синтетических материалов). Привод сетки осуществляется от гауч-вала. На новых машинах, имеющих вакуум-пересасывающие устройства, приводным является также ведущий вал сетки. Чтобы бумажная масса не стекала, по краям сетки устанавливаются ограничительные линейки. Обезвоживание бумажной массы и формование полотна бумаги происходят за счёт свободного стекания и отсасывающего действия регистровых валиков. Для получения более однородного полотна бумаги в продольном и поперечном направлениях, при скорости машины не более 300 м/мин , регистровая часть иногда подвергается тряске в поперечном направлении. Дальнейшее обезвоживание происходит над отсасывающими ящиками под действием вакуума, создаваемого специальными вакуумными насосами. При выработке высокосортных бумаг над ними часто устанавливают лёгкий равнительный валик (эгутер). Он служит также для нанесения на бумагу водяных знаков (См. Водяной знак). После этого полотно бумаги содержит ещё сравнительно много влаги (88-90%), для удаления которой сетка вместе с полотном бумаги проходит над гауч-валом (на тихоходных машинах гауч-пресс), который имеет от одной до трёх отсасывающих камер. Гауч-вал - перфорированный пустотелый цилиндр из бронзового сплава или нержавеющей стали (площадь перфорации составляет около 25% поверхности вала). Внутри корпуса находится неподвижная вакуумная камера с графитовыми уплотнениями, которые пневматически прижимаются к внутренней поверхности цилиндра. Вакуумная камера соединена с непрерывно действующим вакуумным насосом. Гауч-вал завершает формование и обезвоживание (до сухости 18-22%) полотна бумаги на сетке Б. м.

Дальнейшее обезвоживание происходит в прессовой части механическим отжимом под действием давления и вакуума путём пропуска полотна через несколько (2-3, реже 4-5) вальцовых прессов, расположенных последовательно (часто первый и второй прессы объединены в сдвоенный пресс). При этом повышаются объёмная масса, прочностные свойства, прозрачность, снижаются пористость и впитывающая способность бумаги. Прессование выполняется между шерстяными сукнами, которые предохраняют ещё слабую бумагу от разрушения, впитывают отжатую влагу и одновременно транспортируют полотно. Каждый пресс имеет своё сукно. На всех новых быстроходных Б. м. нижние валы прессов делаются перфорированными (как гауч-валы). Они покрываются специальной резиной, что улучшает обезвоживание и увеличивает срок службы. На некоторых Б. м. вместо нижних отсасывающих валов устанавливаются валы со специальным желобчатым рифлением (канавками). На мощных Б. м. нижние валы первого и второго прессов делаются отсасывающими (аналогично гауч-валу). Часто, кроме прессов с сукнами, устанавливают ещё сглаживающие (или офсетные) прессы без сукон для уплотнения бумаги и придания ей гладкости. Затем полотно бумаги с сухостью до 45% поступает в сушильную часть.

Сушильная часть (наибольшая по длине) состоит из вращающихся, обогреваемых изнутри паром и расположенных обычно в 2 ряда в шахматном порядке цилиндров. Полотно прижимается к нагретой поверхности цилиндров при помощи сукон, улучшающих теплоотдачу и предотвращающих коробление и сморщивание поверхности бумаги при сушке. Верхний и нижний ряды сушильных цилиндров имеют раздельные сукна, причём одно сукно охватывает сразу несколько цилиндров (группа сушильных цилиндров). Полотно бумаги движется с верхнего цилиндра на нижний, затем на соседний верхний и т.д. При этом бумага высушивается до содержания остаточной влаги 5-7%. На современных Б. м. во второй половине сушильной части обычно помещают клеильный двухвальный пресс для поверхностной проклейки бумаги и нанесения поверхностного слоя. Сушильная часть некоторых Б. м. снабжена автоматическими регуляторами подачи пара в цилиндры, приспособлениями для автоматической заправки полотна бумаги на сушильные цилиндры и т.д. Пар собирается под колпаком, расположенным над всей сушильной частью Б. м., а затем отводится вытяжными вентиляторами наружу. Тепло используется в калориферах и теплообменниках.

Отделочная часть представляет собой каландр, состоящий из 5-10 расположенных друг над другом валов из отбелённого чугуна. Предварительно бумага для придания ей большей эластичности и мягкости охлаждается и несколько увлажняется на холодильном цилиндре (через пустотелые шейки которого подводится и отводится холодная вода). При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Затем бумага наматывается бесконечной лентой в рулоны на накате (принудительно вращаемом цилиндре, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой). Для увлажнения бумаги при дополнительной отделке её на суперкаландрах (для получения бумаги с повышенной гладкостью, лоском и объёмной массой) над накатом устанавливается увлажнительный аппарат. Далее рулон разрезается на продольно-разрезном станке на необходимые форматы. Одновременно бумага сортируется, обрывы, возникшие при её выработке, склеиваются. При выпуске бумаги в листах рулоны для разрезания подаются на саморезку.

Б. м. имеет также большое количество различного оборудования, необходимого для обеспечения её непрерывной работы, и автоматических приборов, регулирующих технологические параметры. Для каждого вида бумаги установлены технически и экономически обоснованные ширина и рабочая скорость Б. м. Наиболее узкие Б. м. (с шириной бумажного полотна 1,6-4,2 м ) предназначены для производства тончайших конденсаторных бумаг, специальной технической, высококачественных фото- и документных бумаг. Широкие Б. м. (свыше 6 м ) служат для выработки газетной и мешочной бумаги. Рабочая скорость Б. м. при производстве конденсаторной бумаги составляет 40-150 м/мин , газетной бумаги - до 850 м/мин , санитарно-гигиенических бумаг - около 1000 м/мин и более. Производительность Б. м., изготовляющей конденсаторную бумагу толщиной 4-12 мкм , составляет 1-4 т/сутки , газетной бумаги - 330-500 т/сутки и более. Длина Б. м. для выработки газетной бумаги достигает 115 м , масса около 3500 т , высота отдельных частей до 15 м , мощность всех электродвигателей (включая оборудование для подготовки бумажной массы) около 30 000 квт . Привод отдельных секций Б. м. осуществляется двигателями постоянного тока. В течение 1 часа такая Б. м. потребляет до 45 т пара. Автоматические приборы регулируют процессы отлива и сушки бумаги на больших скоростях. Высокая оснащённость автоматическими приборами, точность регулировки и исполнения Б. м. позволяют свести количество рабочих, непосредственно её обслуживающих, до 3-8 человек.

Разрабатывается много новых конструкций Б. м., различающихся в основном методами формования полотна бумаги. В Б. м. типа инверформ (Англия) полотно бумаги отливается и формуется между двумя сетками - нижней и верхней (рис. 3 ). Бумажная масса из напорного ящика подаётся в захват между нижней и верхней сетками, при этом создаётся давление на поток жидкости. Некоторая часть воды проходит вниз через отложившийся слой волокна на нижней сетке, а оставшаяся часть удаляется через верхнюю сетку. С внутренней поверхности сетки вода отводится шабером, снабженным ножом из пластичного материала и лотком для отвода воды. Дальнейшее обезвоживание выполняется на обычных и «перевёрнутых» отсасывающих ящиках при вакууме, не превышающем 12 кн/м 2 (0,12 кгс/см 2 ). За отсасывающими ящиками установлен пресс, и отжатая вода через верхнюю сетку отсасывается шабером. При выработке многослойной бумаги верхних сеток бывает несколько (по числу слоев). Вода практически удаляется только через верхние сетки по шаберам и в «перевёрнутые» отсасывающие ящики.

В Б. м. типа вертиформ (рис. 4 ) бумажное полотно обезвоживается с обеих сторон между двумя вертикально перемещающимися сетками с помощью шаберов и отсасывающих ящиков, что обеспечивает осаждение волокон одинаковой фракции по обе стороны полотна бумаги. При этом вначале осаждаются короткие и тонкие волокна, вследствие чего образуется поверхность, наиболее пригодная для печати, а в середине листа оказываются крупные волокна, что увеличивает прочность бумажного полотна.

Наблюдается тенденция к использованию при отливе бумаги круглосеточных машин, где формование бумажного полотна осуществляется на цилиндрах, обтянутых сеткой и находящихся в ванне или без ванны, куда подаётся бумажная масса. В машине типа ротоформер (рис. 5 ) напорный ящик и сеточная часть выполнены в одном компактном узле, а обезвоживание осуществляется с помощью отсасывающей камеры, расположенной внутри вращающегося вала. Скорость таких машин до 300 м/мин . Они могут работать с малыми концентрациями, что важно при выработке бумаг из искусственных волокон.

При производстве длинноволокнистых бумаг, изготовляемых из хлопка, асбеста и синтетических материалов, применяется «сухое формование» бумажного полотна, основанное на принципе осаждения на сетке волокон, диспергированных в воздушном потоке. Возможно, что такое формование получит широкое применение для выработки технических и специальных видов бумаги.

Дальнейшее повышение эффективности Б. м. связано с изменением технологии производства бумаги, усовершенствованием конструкции машины и отдельных узлов, увеличением производительности за счёт скорости и ширины. Резкое увеличение скорости и ширины машины обеспечат: потокораспределители и напорные ящики закрытого типа, позволяющие выпускать массу на сетку со скоростью, отвечающей возросшей скорости движения сетки; регистровые валики желобчатого и сетчатого типа, гидропланки, двух- и трёхкамерные отсасывающие гауч-валы, интенсифицирующие обезвоживание; новые типы прессов (обратные отсасывающие, прессы с широкой отсасывающей камерой, многовальные и горячие прессы); обрезиненные отсасывающие валы и валы, закрепленные посередине, валы с желобчатым рифлением, прессы с подкладной сеткой, вакуумные отсасывающие сукномойки, валы, устанавливаемые на каландре станины открытого типа с шарнирным закреплением рычагов, закрепленные посередине (нижние и верхние), плавающие, не нуждающиеся в бомбировке для компенсации прогиба; периферического типа накаты для намотки рулонов диаметром до 2200-2500 мм с пневматическим прижимом рулона и автоматической передачей его из заправочных в рабочие опоры и т.д. В сушильной части Б. м. предусматривается применение более высокого давления пара, новые схемы парораспределителей с циркуляцией пара, сифонное удаление конденсата, полностью закрытые колпаки над сушильной частью, установка сушильных сеток вместо сушильных сукон и так далее. Кроме распространённой и сравнительно дешёвой сушки через контакт поверхности сушильных цилиндров машины с полотном бумаги, изыскиваются новые виды, которые позволили бы значительно сократить рабочую площадь сушильной части, повысить равномерность сушки. Перспективны новые виды сушки: диэлектрические (за счёт тока высокой частоты, пропускаемого через полотно бумаги); облучением инфракрасными лучами; обдувом горячим воздухом; под вакуумом.

Лит.: ИвановС. Н., Технология бумаги, М.-Л., 1960; Эйдлин И. Я., Бумагоделательные и отделочные машины, 2 изд., М., 1962; Jahn К., Arbeit an der Papiermaschine, 4 Aufl., Darmstadt, 1958; Hardman H. and Cole E. I., Papermaking practice, Manch., 1960.

В. А. Смирнов.