Комплексное использование древесины

Раздел: Учебники

При выработке технологической щепы наряду с кондиционной фракцией образуются крупные и мелкие частицы, размеры которых не соответствуют требованиям стандарта. Для удаления некондиционных частиц щепу сортируют.

Устройство машины для сортировки щепы показано на  45. Рабочим органом машины являются сита 6 и 7, которые установлены в подвижном коробе 1. Сита расположены одно над другим таким образом, чтобы щепа просеивалась и последовательно разделялась на фракции от крупной до мелкой. Под нижним ситом устанавливают поддон для сбора мелкой щепы и опилок. Массивная опорная рама 2 машины смонтирована на четырех шаровых опорах 3, которые опираются на фундамент 4. Привод машины осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу и эксцентриковый вал 5 с противовесом. Благодаря такому приводу и шаровым опорам короб 1 с ситами 6 и 7 совершает круговое движение в горизонтальной плоскости с амплитудой 50—100 мм.

Сортируемая щепа ч.ерез загрузочный лоток 8 поступает на верхнее сито 7 с крупными отверстиями. За счет центробежных сил, возникающих при круговом движении, щепа равномерно распределяется по всей поверхности сита. Кондиционные и мелкие частицы просеиваются, крупные постепенно перемещаются по наклонной поверхности сита и сходят с него на выносной лоток. Разделение остальной щепы на кондиционную и мелкую фракцию осуществляется ситом 6 с мелкими отверстиями. Мелкая щепа просеивается через сито и по лотку ссыпается на выносной транспортер. Кондиционная щепа перемещается по поверхности сита в сторону уклона и поступает на выносной лоток. Производительность сита с мелкими отверстиями значительно меньше, чем с крупными, поэтому его площадь соответственно больше.

Классификация сортировочных машин для щепы осуществляется по способам перемещения частиц во время сортировки, конструктивным и технологическим признакам.

Перемещение щепы в процессе сортировки производится пневматическим ( 46, а) или механическим ( 46,6 — е) способами. Пневматическая сортировка осуществляется в циклонах, внутри которых установлен перфорированный конус-сепаратор. Потоком сжатого воздуха щепа с большой скоростью подается в циклон, где под действием инерционных и центробежных сил частицы прижимаются к внутренней поверхности конуса и скользят вниз по спиральной кривой. В процессе скольжения мелкие частицы проходят через перфорации на внешнюю сторону конуса и ссыпаются к выносному лотку. Крупные частицы остаются внутри конуса и через нижнее выпускное отверстие ссыпаются на выносной конвейер [19]. При пневматической сортировке скорость движения частиц достигает 27— 40 м/с и может вызвать дополнительное измельчение щепы. Сложность разделения частиц на три фракции в одном циклоне также ограничивает использование этого способа.

При сортировке наиболее широко используют механическое перемещение частиц в ситовых устройствах, которые подвергаются вращательному движению или колебаниям в горизонтальной или вертикальной плоскости. Различают гирационные, барабанные и вибрационные сортировочные машины.

В гирац ионных сортировочных машинах ( 46, б, д) щепа совершает круговые колебания в горизонтальной плоскости. Это обеспечивает равномерное послойное распределение частиц параллельно горизонтальной поверхности сита и наиболее высокое качество сортировки. Конструкции машин могут быть в напольном и подвесном исполнении. Гирационные машины меньше засоряются, просты, надежны в работе и получили самое широкое распространение в промышленности. Основной недостаток их — неполное отделение частиц крупной фракции и закупорка отверстий сит застрявшими частицами.

Сравнительно редки в эксплуатации барабанные сортировочные машины. Основное их достоинство — способность к самоочистке, когда застрявшие частицы при повороте барабана выпадают из сит под действием веса. Недостатками барабанных машин являются сравнительно низкая производительность, приходящаяся на единицу поверхности, и низкое качество сортировки. При хаотичном перемешивании щепы во вращающемся барабане длинные нестандартные частицы могут торцами просеиваться через калиброванные отверстия и засорять кондиционную щепу.

Вибрационные сортировочные машины ( 46, г, в) имеют возвратно-поступательное движение сит. Возникающая в процессе их работы вибрация частично гасится пружинными, рессорными или тросовыми подвесками. При встряхивании, сит нестандартные частицы торцами могут проникать через сита и засорять кондиционную щепу. Более крупные частицы застревают в отверстиях, поэтому вибрирующие сита быстро засоряются.

Сортировка щепы по длине не дает полного представления о действительных геометрических размерах частиц. Ширина некоторых из них может быть больше длины. Такие частицы будут отбракованы как крупные. На достоверность фракционного состава оказывает влияние не только ширина, но и положение частиц в процессе сортировки. Длинные нестандартные частицы, находясь в вертикальном положении, просеиваются через сито, либо застревают в ячейках. Чтобы этого не происходило, щепа своей длинной стороной должна ориентироваться параллельно плоскости сита. Необходимы равномерная подача щепы и минимальная скорость частиц. При большой скорости подачи происходят динамический удар щепы о поверхность сита, дополнительное измельчение частиц и их заклинивание в ячейках. Неравномерная подача щепы на сортировку, особенно большими порциями, способствует удержанию частиц в вертикальном положении в толстом слое. Часть кондиционных частиц не успевает просеиваться и вместе с крупными сходит в отсев. Для снижения скорости частиц и равномерной подачи на сортировку щепа, подаваемая ленточными конвейерами, предварительно поступает в уравнительный бункер ( 46,ж), а пневмотранспортом — в циклон ( 46, з). Из промежуточной емкости щепа дозирующим устройством ссыпается по направляющей пластине на приемный лоток сортировочного короба. Для лучшего разравнивания и распределения щепы на поверхности, равномерного движения и схода частиц сита размещают в коробах с уклоном от 2 до 10°, а иногда — до 20° к горизонту. Разравнивание щепы улучшается в том случае, когда направляющая пластина расположена с уклоном, обратным уклону верхнего сита ( 46,з). Равномерная дозированная подача щепы на сортировку достигается различными устройствами, например вертикальным шнеком ( 46, и).

Вынос рассортированной щепы от машины осуществляется конвейерами, которые располагаются под выносными лотками. Количество лотков зависит от числа фракций, на которые разделяется щепа. Когда щепа сортируется на кондиционную фракцию и отсев, имеется два-лотка ( 46, тс). В этом случае отсев образуют крупная и мелкая некондиционные фракции. Для увеличения выхода крупную фракцию рекомендуется после сортировки щепы направлять на доизмельчение. Тогда сортировочные машины имеют три лотка ( 46,л), которые могут выходить на две или одну сторону короба ( 46,ж). Для выноса щепы используют ленточные или скребковые конвейеры, а кондиционная фракция может удаляться на склад пневмотранспортом ( 46,л).

Конструкции сит по назначению подразделяются на две основные группы: плоские сита — для сортировки щепы по длине у щелевые сита — для сортировки частиц по толщине

Плоские сита изготовляют из металлического листа перфорированием сверху вниз. Неровные края отверстий с заусенцами способствуют опрокидыванию длинных частиц на торец и проходу их в кондиционную фракцию. Поэтому перфорированное сито нельзя перевертывать, чтобы не ухудшать качество сортировки. Поверхность сита должна быть ровной, без перегибов и коробления, которые препятствуют равномерному рассеву частиц. Форма отверстий может быть круглой, квадратной или эллипсной. Расположение перфораций влияет*на качество сортировки и производительность сита.

Отношение общей площади сита Fn к суммарной площади всех отверстии Г о определяет коэффициент использования полезной площади М. Перфорации пробивают на листе обычно в шахматном порядке, что позволяет наиболее полно использовать площадь сита. Круглые отверстия располагают по вершинам правильного шестиугольника, центр которого совпадает с центром одного из соседних отверстий.

Эффективность сортировки определяется производительностью сита и оценивается количеством щепы, сортируемой в единицу времени при заданном коэффициенте разделения смеси е. Величина этого коэффициента характеризует качество работы сортировочной машины. Она определяется отношением количества п' просеянных через сито частиц заданного размера к их содержанию в щепе до ее сортировки я, т. е. г = п'/п. Высокое качество разделения достигается в том случае, когда е = 0,90-^0,98. При меньшем коэффициенте разделения, равном 0,85, качество сортировки считается средним. Низкое качество сортировки наблюдается, когда е = 0,8.

Другим показателем качества сортировки является коэффициент засоренности отсортированной кондиционной щепы нестандартными частицами, который определяется отношением количества нестандартных частиц, попавших во время сортировки в кондиционную фракцию, к количеству их в исходной щепе. В идеальном случае этот коэффициент должен быть равен нулю.

Качество сортировки щепы зависит и от формы перфорации сита. Более достоверно разделение смеси осуществляется на ситах с круглыми отверстиями, так как при других формах линейный размер проходного сечения непостоянен.

Для разделения щепы по толщине разработаны щелевые сортировочные устройства. Рабочие элементы таких машин выполнены из стальных стержней либо пластин, расположенных параллельными рядами. Для лучшей ориентации щепы относительно щели и просеивания частиц по толщине пластины имеют V-образное расположение ( 47, д). С той же целью стержни должны иметь не однорядное расположение в одной плоскости ( 47, г), а двухрядное ( 47, е). В верхнем ряду расстояние х между стержнями составляет 32 и 38 мм для лиственных и хвойных пород соответственно. Расстояние у в нижнем ряду рекомендуется для лиственных пород 8 мм, для хвойных 10 мм. Недостатком щелевых сортировок является возможность быстрого засорения их крупными частицами. Щепа заклинивается в щелях торцовыми срезами, сделанными под острым углом. Решением проблемы в данном случае является использование барабанных сортировок, способных к самоочистке.

Сортировочные машины для щепы, выпускаемые отечественными заводами, имеют механическое перемещение частиц и отличаются размерами и производительностью. К ним относятся напольные гирационные установки СЩ-1, СЩ-1М, С1ЦМ-60, СЩ-120. Сортировочные установки СЩ-1 и СЩ-1М близки по конструкции, которая схематично показа на  45. Верхнее сито имеет перфорации размером 35 мм. Крупные частицы задерживаются этим ситом и сходят на выносной лоток. Кондиционная щепа и мелкие частицы просеиваются через верхнее, сито и поступают для разделения на следующее сито с перфорациями размером 10 мм. Верхнее и нижнее сита наклонены в разные стороны для более удобного отвода рассортированной щепы. Угол наклона сит 3°. Площадь сита с мелкими отверстиями увеличена установкой дополнительного среднего сита, которое параллельно верхнему и имеет срез для свободного осыпания щепы на нижнее сито. Мелкая фракция и опилки собираются на поддоне.

Производительность установки СЩ-1 составляет 40 нас. м3/ч. Частота колебаний короба 150 мин-1, мощность привода 4 кВт. Производительность установки СЩ-1М увеличена до 60 нас. м3/ч. Частота колебаний короба составляет 180 мин-1, мощность привода снижена до 3 кВт. Одна из модификаций этой установки (типа СЩМ-60) имеет аналогичную конструкцию, но несколько иное, удобное для практики, расположение лотков для схода щепы. Крупная и мелкая фракции сходят по отдельным лоткам, расположенным с одной стороны установки. Лоток для кондиционной щепы располагается с противоположной стороны короба.

Более мощная сортировочная установка СЩ-120 опирается на восемь шаровых опор. В коробе размещены три плоских сита: верхнее с отверстиями размером 30 мм, среднее 10 мм и нижнее 6 мм. Мелкая фракция и опилки собираются на поддоне. Все сита параллельны друг другу, поэтому лотки для схода частиц и выносные транспортеры располагаются по одну сторону установки. Угол наклона сит 2°. Производительность машины 120 нас. м3/ч, частота колебаний короба 150 мин-1, мощность привода 4,5 кВт.

К недостаткам указанных установок следует отнести сложность монтажа многоопорной конструкции, трудности технического обслуживания, наладки и ремонта привода, размещенного в нижнем основании машины между опорами. Другие недостатки связаны с неравномерной загрузкой и сортировкой щепы. По мере перемещения щепы по ситу от загрузочного до выгрузочного лотка наблюдается неравномерное просеивание частиц. Наиболее интенсивно этот процесс осуществляется на участке

сита вблизи загрузочного лотка. С удалением частиц от лотка эффективность использования сита все более снижается.

Шведской фирмой КМВ разработана гирационная установка СЦЛ которая не имеет указанных недостатков [15]. Подвижной короб 3 такой установки, имеющий форму шести- или восьмигранной призмы, подвешен на тросах 13 к неподвижной опорной раме. Привод 1 с противовесом 2 расположен в верхней части короба, который разделен вертикальными стенками на шесть или восемь секторов. Каждый сектор состоит из верхней направляющей пластины 4, двух сит 5, 6 и поддона 7.

Щепа подается пневмотранспортом через трубопровод 14 в уравнительный бункер, расположенный над коробом. Частицы щепы из аэросмеси опускаются на дно бункера, а воздух возвращается через трубопровод 15. В основании бункера смонтирован вертикальный шнековый дозатор 12 с приводом 16, который обеспечивает равномерную подачу щепы на сортировку. Направляющие пластины 4, расположенные с уклоном от центра короба, обеспечивают перемещение щепы к основанию сегментов и далее на верхнее сито 5. Расположенное с уклоном к центру сито обеспечивает равномерное отделение крупной фракции, которая через боковой лоток 10 направляется на доизмельчение в рубительную машину 11. Нижнее сито с уклоном к центру обеспечивает разделение щепы на кондиционную и мелкую фракции. Важное преимущество такой сортировки в том, что по мере просеивания щепы пропорционально уменьшается и площадь сегментного сита. Это обеспечивает компактность машины. Кондиционная щепа выносится через нижнее отверстие в центре короба и поступает в питатель 9 пневмо- транспортной установки. Мелкая фракция через боковой лоток поступает на выносной конвейер 8.

Определенные трудности представляет сортировка зеленой щепы. В ее составе находятся крупные частицы несколько необычной для щепы формы. Из такой щепы трудно отделить на плоских ситах хвойную лапку, длинные обрубки веток, рогатки, отщепы древесины и куски коры. Разработана специальная установка для сортировки зеленой щепы, рабочим органом которой являются вращающиеся зубчатые диски с определенным зазором, выполняющим роль калибра. Они насажены в шахматном порядке на горизонтальные валы, которые максимально сближены и вращаются в одну сторону с одинаковой скоростью. Подача щепы осуществляется специальным питателем, который обеспечивает ориентацию крупных частиц в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению движения. На первой секции установки эти частицы отделяются, а оставшаяся щепа проходит между широкими дисками и подается на вторую секцию. Здесь диски имеют значительно более узкий зазор, через который проходит только мелкая фракция. Кондиционная щепа, оставшаяся на дисках второй ступени, сходит с них на выносной конвейер. Мелкая щепа подвергается дополнительному разделению на плоском сите. Преимуществом дисковой установки является способность к самоочистке.

В нашей стране разработана пневматическая установка ( 48, б) для сортировки зеленой щепы, которая позволяет отделить древесную зелень [18]. В серийно выпускаемом измельчителе— пневмосортировщике ИПС-1 сучья и ветви 5 подвергаются измельчению режущим механизмом 4. Полученная зеленая щепа, состоящая из смеси частиц древесины 2 и древесной зелени 3, по наклонному патрубку поступает в вертикальную сортировочную колонну 1. Здесь она подхватывается нагнетаемым потоком сжатого воздуха. Аэродинамические свойства частиц различны. Более легкая древесная зелень в виде кусочков неодревесневших побегов, покрытых хвоей (на рисунке они показаны крупнее), потоком воздуха выносится из колонны, а более тяжелые древе-сные частицы падают вниз на транспортер.