CN1009118B - 流料箱飘片元件 - Google Patents

Abstract

一种于造纸机中用以将纸浆送至成型表面之流浆箱，此流浆箱有一分层室和分层室开口，并有飘片元件安置于分层室内、横互流浆箱而延伸，并有装置仅将飘片元件之上游端定住，而使下游部分未被固定而可自己定位，以只对朝分层室流之纸浆所施加之力量起回应，飘片元件对于因暂态压力变化所引起于横交造纸机方向之弯曲有阻力，而对液体流中之变形提供最小阻力，俾将飘片元件之对向两侧上之压力加以平衡；飘片元件在一种形式时，系与多个各向异性之层叠合。

Description

本发明系关于造纸机流浆箱之改进，尤其是流浆箱之分层室之改进，其中，飘片元件自由朝分层室开口延伸，俾于分层室开口处维持纸浆中之细微摄动。

美国专利第3，939，037号Hill氏首先揭示一种观念，于流浆箱之分层室中设置可自由移动、可自己定位之飘片元件。于美国专利RE    28，269号中，Hill氏等人揭示一种横跨之飘片元件。此种飘片元件能够在朝分层室开口流过之纸浆中，产生或维持细微之扰动。前述诸专利之观念亦可被采用以利用其优点于制造多层纸之机器中发生作用，使不同特性之纸浆馈至该飘片元件相对两侧之室内，诸飘片元件在此室内横互于池之两边。

流浆箱之设计有一基本限制，即在纤维悬浮体中产生扰动以便将纤维分散之设置以往皆为比较大型之装置。此种装置，可以利用增加所产生扰动之强度而发展小规模之扰动。因此，扰动能量自然由大规模扰动传至小规模扰动，而且，强度愈高、能量传递速率便愈大，因而较小规模之扰动得以维持。然而，此种高强度大规模之扰动后随有不良之效应，即，于长网枱上形成大的波动与自由表面扰动。因此，流浆箱性能之一般规则为，流浆箱排出料中之分散程度与扰动程度有密切关连。扰动程度愈高，分散程度愈佳。

于是，在此限制条件下选择流浆箱之设计，可能走极端，或则为 产生高扰动、细分散之出料之设计，或则为产生低扰动、不良分散出料之设计。由于扰动程度非常高或非常低（因而分散程度不佳）对于长网造纸机上之纸张成形产生缺点，因此，在流浆箱之设计技艺方面，在于使此二极端有适当之折衷。也就是说，至此时流浆箱设计之主要目的系在于产生一种扰动程度，高至足以达成分散，低至足以在纸张成形期避免自由表面之缺陷。所得瞭解者，最佳之折衷可因造纸设备型式之不同、浓度、长纲枱设计、造纸机设计、造纸机速度等之不同而异。此外，因为此等折衷总是牺牲最佳之可能分散程度及/或于长网线上之最佳的可能流动型式，因此，吾人认为当今日之流浆箱设计大有改进之馀地。

前述为专利之元件之独特而新颖之组合能使料浆送至造纸机之成形表面，此造纸机有高度之纤维分散程度，而于排出口之拢动程度则低。在此等条件下产生细微程度之纤维分散而不致坏到有普通流料设计所产生之扰动分散。经发现，没有大规模之扰动，便防止纤维之大量再凝集，因为纤维之凝集主要系由于小规模扰动持续之结果。于是，在长网线上之流动纸料中维持分散程度，直接造成改进之纸张成形。

造成上述情形之方法，即产生细微扰动而不产生大规模涡流，所凭藉之方法系将纤维悬浮体通过平行横跨之槽道系统，此等槽道具有均匀之小尺寸但百分率开口面积大。此两个条件，均匀之小槽道尺寸与大的出口百分率开口面积系属必需。因此，槽道中所形成之最大规模扰动，与个别槽道之深度相仿，此为保持个别槽道深度不大，而结果所得之扰动规模便小。必需有一大的出口百分率开口面积，以防止在排出区域形成大规模之扰动。也就是在槽道之间存在之大的固态区域，会在此等区域之后，造成大规模之扰动。

于是在观念上，流动槽道必须由大的入口变至小的出口。此种变化应有一相当长的距离，俾充许有时间，令入口结构之后所产生之大规模粗流扰动降至所需之小规模扰动。槽道之间之面积接近出口端必须具有之小尺寸，此种同时收敛之观念为本发明设计之一重要构想。

在某些操作条件下，被用以获得细微扰动之拖曳元件未必稳定。横过造纸机之暂态压力有将飘片元件沿横方向弯曲而造成纸张横方向均匀性之变动。该飘片元件之沿机器方向之变形阻力可造成该飘片元件之后边缘处流离表面之纸料之均匀速度之些微变异。于某些操作状况，可能发生静态或动态非稳定性，而且可能到达共振频率，视液体动力而定。经发现，惯性与液体动力偶合可藉由质量之适当分布与飘片结构之弹性予以消除，而适当之质量分布与刚性分布具有重要性。

因此，本发明之目的为提供一种创新之飘片元件设计，而避免前此已有之结构于某些操作条件发生之缺点，特别为一种飘片元件，对于造纸机横方向之挠曲提供阻力，而且对于液体流中之变形产生最小阻力，因而于该飘片元件之后边缘之对向两侧，压力得以平衡。

名词定义：

造纸机方向：流动方向

各向同性的：于所有方向皆有相同性质

各向异性的：非各向同性，即，当沿不同方向之轴线测试时，呈现不同性质。

根据本发明之原理，本发明之目的之达成，为提供一种飘片元件，此飘片元件之横交于造纸机方向之结构刚性（最好于下游端）较大于造纸机方向之结构刚性，而且它有较佳之由各向异性材料，最好是由叠层材料形成之形式，该叠层材料之个别层由材料之性质、方向、 尺寸或数量提供横交于造纸机方向之刚性以及造纸机方向之强度与可挠性。或者探用编织或针织材料，以编织方向或材料或丝线之尺寸或数量控制方向性之刚性。

利用各向异性的材料，则设计因素可包括诸可强度、刚性、耐腐蚀性、耐磨耗性、重量、疲劳寿命、热膨胀或收缩、热绝缘、热传导性、声音绝缘、减震、皱曲、低摩擦及最佳制造设计等等，否则上述设计因素便不总能提供。

参看本发明所指导之原理，配合说明书中对较佳具体实例之揭示以及权利要求书与附图，则本发明之其他目的，优点与特色将更为显明。于附图中：

图1A，1B与1C为断面侧视图，大略以示意图显示具体实施本发明原理之造纸机流浆箱;而

图2为图1之流浆箱之飘片元件之透视图，部份为断面图。

如图1所示，流浆箱10有造纸原料11送来而经由流浆箱流至一分层室。于流浆箱中、在分层室之上游安置有各种装置，以控制纸浆之流动与扰动。纸浆向前通过入口处之壁14之孔而流至该分层室。飘片元件18与19，（图1A），于分层室中向下游延伸，其上端以可旋转之方式安装，而沿其长度方向不受拘，而于其下端，仅可因流至分层室开口16之纸浆之力量予以定位。当纸浆由该分层室开口16冒出时，纸浆被送至一移动之成形表面上。该飘片元件系于其上游端以可旋转方式安装，而且可旋转之安装部紧接着有一个弯曲部或角形部份，使该飘片元件之一短截垂直于壁14，而且，由于该弯曲部之故，该飘片元件立即转向而于该分层室之方向延伸。

于图1B中，两个外侧飘片元件18′实质上延伸于该分层室之 全长，而一中间飘片元件19′系以较大之长度制成而延伸通过该分层室开口且略微超出该开口。

于图1C之装置中，该飘片元件18″与19″之下游端系成曲度以便实质上与该分层室之曲率一致，如图1C所示。上侧之飘片元件18″不到分层室开口16便终止，而下侧之飘片元件19″则延伸过分层室开口一短距离。

方图2中，详细示有一飘片元件18′′′之形式。飘片元件18′′′具有外层18a与18b以及一中央一体夹住中央属18C。飘片元件之上端以可旋转之方式支持于壁14′中，例如，利用上端之加大或球状隆起缘24，以旋转方式安装于壁14′中之槽孔25内。图中显示方向线，造纸机方向线以90°轴线表示，而横交于造纸机之方向以0°轴线表示，而中间方向则双箭头之线表示，以a表示介于双箭头线与造纸机方向线间之角度。

流浆箱可用多种形式，如为热稔本艺之人士所熟知，包括前述美国专利RE28，269与3，939，037所示者在内。

于目前已有之结构中，飘片元件系由金属或塑胶或织物形成，而且其性质系各向相同的，即，于流动方向与横交流动之方向，飘片元件刚性（杨氏系数）相同。根据本发明，飘片元件于横交于流动之方向系平坦延伸、为分开之长条、或为整个横跨方向皆连续者，此飘片元件可为单层或多层，平坦或弯曲，（于流动方向）均匀厚度、或锥形、薄的或厚的。材料系各向异性，而以便于不同方向有不同之强度及/或刚性。于较佳之形式中，各向异性的飘片元件于横交造纸机之方向较之造纸机方向之刚性为大。于飘片元件之下游末端，此点更为重要。

利用增加横向刚性，则由于压力变化所引起之变形可减少或消除。利用使飘片元件于造纸机方向为可挠性，则飘片元件上游之效应或压力差对于飘片元件下游边缘位置之效应为最小，故发生作用使边缘冒出之各层有相同之速度，使层与层间之剪力最小。

于较佳之装置中，横交造纸机方向与顺造纸机方向之刚性差值，最小5%，而最好为500%或大于500%。目前，横交于造纸机方向由杨氏系数所示之刚性极限为最大100，000，000Psi，而顺造纸机方向之最小刚性为50，000Psi，由于现有材料性质所致。

各向异性的飘片元件可由复合材料做成，即，一种叠层材料，其不同层材料之不同物理性质可加以利用。例如，若提供一种三层之飘片元件，则外层可由诸如石墨等材料之横向纤维予以形成，使内层含有诸如玻璃纤维等沿造纸机方向定位之较弱刚性材料。这样会由于材料刚性与该基质内之材料位置而使于横方向有较大刚性，而在顺造纸机方向有较小之刚性。各向异性的飘片元件可由下列复合材料做成。例如，石墨、Kevlar、硼、玻璃、碳、铍、钢、钛、或铝纤维于下列基质中，诸如环氧、聚醯胺、碳聚酯、苯酚、硅酮、醇酸、密胺、碳氟化合物、聚碳酸酯、丙烯酸、乙缩醛、聚丙烯、ABS共聚物、聚嗍

、聚乙烯、PEEK、聚苯乙烯、PPS、尼龙、热固性塑料、热塑性材料、玻璃、金属或其他基质。可将不同材料组合，并非如同合金术一般使结果成为均质而且各向同性的。复合叠层材料之优点为，可获得各成分之最佳品质，而且通常非单独存在时所能具有。将各向将异性材料加以适当配合，不但产生某一方向所需之刚性、强度、热膨胀、热传导性、声音绝缘、疲劳寿命，而且流浆箱工作时，有创新之作用。所要追求之相对因素为：强度、刚性、热膨胀、热传导性等等。如果使用各向同性的材料，则必须就所选择之材料加以折衷。 于各向异性的结构中，此种折衷则无必要，可以利用其不同方向之良好性质。杰出的机械性质可以同独特的适应性结合起来。使用各向异性的设计可加以改良之性质包括强度、刚性、耐腐蚀性、耐磨耗性、重量、疲劳、寿命、热膨胀或收缩、热绝缘、热传导性、隔音、减震、皱曲、低摩擦与最佳的制造设计。

利用设计，惯性与流体动力藕合可藉由质量之适当分布与飘片结构之弹性予以消除、而适当之质量分布与刚性与刚性分布深具重要性、而使飘片元件有创新之功能。

虽然所示结构系使飘片元件于其上游端以可旋转方式安装，但这只是较佳之安排方式，其他安装方式亦可采用，而不需为可旋转者。然而，重量的是，飘片元件要能自己定位，因此，使位置由飘片元件对向两侧流动之纸浆之压力所控制，该元件最好于侧边未被固定，但于某些结构中，由液压造成之移动小之场合，该元件可于侧边固定。虽然可使用由单一材料形成之飘片元件。但是可采用诸如图2所示之叠层材料，其不同层之不同物理性质可加以利用。该飘片元件之后边缘可采用多种厚度，但发现满意之厚度为10至120密耳。

因此可见，本发明已提供一种创新之流浆箱设计、符合上文所揭述之目的与优点，而且消除本艺中以往某些操作条件下所存在之问题。

Claims (5)

1、一种用于造纸机流浆箱的飘片元件，上述流浆箱具有分层室和分层室开口，上述飘片元件置于分层室内以便被纸浆流引发而运动并横跨上述流浆箱，上述元件于其上游端被固定而其下游端不固定并做成可自行定位以便只对纸浆流经其表面上时所施加之力作出反应，上述元件具有在横过造纸机方向大于顺造纸机方向之结构刚性，

其特征在于，

上述元件系由多层沿其面对之表面互相叠合之材料所组成。

2、一种如权利要求1所述之流浆箱飘片元件，其特征在于，上述元件具有中间层和外层，其中间层之一具有在横过造纸机方向大于顺造纸机方向之结构刚性，而其外层具有面对纸浆流的平滑外表面。

3、一种如权利要求1所述之流浆箱飘片元件，其特征在于，上述飘片元件之后边缘具有10至120密耳之厚度。

4、一种如权利要求1所述之流浆箱飘片元件，其特征在于，在上述分层室中设有多个其构造实质上相似的飘片元件。

5、一种用于造纸机流浆箱的飘片元件，上述流浆箱具有分层室和分层室开口，上述飘片元件置于分层室内并横跨上述流浆箱，

其特征在于，

上述飘片元件由多个叠合层组成，上述多个叠合层之一属于各向异性材料，选自石墨、Kevlar、硼、玻璃、碳、铍、钢、钛、或铝纤维，置于选自下列材料之基质中，如环氧、聚醯胺、碳聚酯、苯酚、硅酮、醇酸、密胺、碳氟化合物、聚碳酸酯、丙烯酸、乙缩醛、聚丙烯、ABS共聚物、聚嗍

、聚苯乙烯、尼龙、塑胶、热塑性材料、热固性塑料、玻璃或金属。

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