CN101163835A - 圆网成形器上的扩展伏辊辊隙 - Google Patents

Abstract

一种用于具有靴(28)的圆网机的设备，该靴(28)具有与圆网(14)或筛网形成大致配合的关系的凹形压力表面。该靴的凹形压力表面增加了作业织物(16)在圆网(14)或筛网上所具有的包绕量，从而增加在作业织物(16)与圆网(14)或筛网之间产生的摩擦量。该增加的摩擦导致在作业织物与圆网或筛网之间的扭矩传递的改善。

Description

圆网成形器上的扩展伏辊辊隙

技术领域

本发明总体上涉及造纸机和例如纤维水泥(FC)生产的其它工业应用中的圆网成形器，并且更具体而言涉及具有位于圆网的成形部中的压力靴的扩展伏辊辊隙，所述压力靴替换传统伏辊以更有效地将扭矩从作业织物传输到圆网或筛网。

背景技术

通常，在制造例如但不局限于纸、纸板、盒用纸板的纸制品的加工期间，通过将纤维浆料、即纤维素纤维的水分散体沉积在造纸机成形部中的移动成形织物上来形成纤维素纤维网。大量的水从通过成形织物从浆料排出，在成形织物的表面上留下纤维素纤维网。

新成形的纤维素纤维网从成形部前进到包括一系列挤压辊隙的挤压部。纤维素纤维网通过由挤压织物支撑、或者通常支撑在两个这样的挤压织物之间的挤压辊隙。在挤压辊隙中，纤维素纤维网经受压力，该压力从纤维素纤维网挤出水，并使网中的纤维素纤维彼此粘附以将纤维素纤维网变成纸张。水被挤压织物或织物吸收，并且理想地不会返回到纸张。

纸张最终前进到包括至少一系列可旋转的干燥滚筒或圆筒的干燥部，这些干燥滚筒或圆筒的内部通过蒸汽加热。新成形的纸张沿绕系列滚筒中的每个滚筒的蛇形路径由干燥织物顺次引导，该干燥织物将纸张保持为紧密地抵靠滚筒的表面。加热的滚筒通过蒸发将纸张的水分降低到期望的程度。

目前存在有许多成形连续纸张、纸板或盒用纸板的方法。例如，连续的纸张能够利用多个独立的成形部形成。但是，安装多长网造纸机所需的成本高，并且因为所需总成本，所以有时改变不可行。此外，这种类型的造纸机要求较大的空间需求。在选择要使用的成形加工中考虑的另一因素可以是待生产的板的重量或者待形成的板的特性。因此，在某些应用中，在成形中采用圆网是合乎需要的。

利用圆网成形器来形成片材的原理在图1中描述并如同下述。具有织物套筒的水平圆筒(圆网或筛网)14布置成大约四分之三浸没在纸的容器(浆槽)22或其它储料器20中地旋转，使得圆筒圆周的一个小弧线位于料线上方。在该情况下，储料器限定为纤维悬浮液和水。纤维可以是合成的或天然的纤维素。也可具有例如无机颗粒的形成产品特性所需的其它添加剂。与纤维悬浮液关联的水21通过织物套筒排出，导致纤维层沉积在织物套筒的表面上。排水的发生是因为浆槽22中储料与圆网14内的回水23之间的差异所引起的。该差异被称为作业落差。

然后移动织物或“作业织物”16通过与圆网14接触的伏辊12在圆网14的大致顶部位置处受挤压。由此，已形成在织物套筒上的纤维层(纤维网或纤维悬浮液)被转化或压到作业织物16并随织物16离开织物套筒。由于作业织物16比织物套筒少孔并且平滑，所以大气压力促进转移，因此，形成在织物套筒上的纤维层18在接触时被转移到作业织物16上。当伏辊12抵靠圆网或筛网14上的织物套筒而挤压作业织物16时，作业织物16执行多个任务。织物16从圆网14的套筒表面拾取湿纤维网18。作业织物16还起到用于整个成形/挤压部的驱动皮带的作用。最后，作业织物通过提供织物中的空隙体积或容积来使纤维网层部分地脱水，该织物内的空隙体积或容积用于由真空从纤维层挤压出或去除的水可以通过。由于圆网14通常没有连接到驱动装置，所以作业织物16是圆网14的旋转源。一旦纤维网18转移到作业织物16，圆网14的套筒通过喷水清洗，且没转移到作业织物16的任何纤维材料都进入纤维储存池20供形成新层18使用。

如图2所描绘地，许多这样的单元可串联设置以形成多圆网造纸机。在多圆网造纸机中，连续生产多层的网或片材。每个成形单元通常具有其自身的储料器以及从其内部去除排出水的方法，使得实际上每个圆网其本身是独立的网成形单元。随着作业织物通过接续的单元，附加的织物层转移或压到已粘附到作业织物的纤维网上。

上述类型的圆网成形还可用于制造纤维水泥(FC)板。在FC工业中，圆网成形被称为“哈氏”加工。在该加工中，水泥浆料最初由水、纤维素纤维、硅土、水泥和其它添加剂构造，根据产品的期望应用来选择所述其它添加剂，以给该产品赋予特定的特征。类似于造纸，筛网圆筒或模具浸入包含浆料的浆槽中。当其被作业织物的底部运转逐渐驱动时，圆筒旋转。当作业织物在圆筒上通过并接触圆筒的网筛时，形成在筛子上的纤维层转移到作业织物上。如同在造纸中一样，许多这样的单元串联设置以形成多圆网机。该工艺能够被应用于在建筑业中使用的、例如但不局限于FC板和FC管的多种类型的FC产品。

目前存在各种类型的圆网和浆槽布置。在这点上，一种典型的圆网是围绕铸铁芯构造的，被称为支架的支撑辐条固定在该铸铁芯上。支架支撑同心轮缘，该轮缘的外周是有槽的，以便支承直径大约1厘米并分开大约3.5厘米、与中心轴的轴线平行的杆。连续的金属线围绕圆网缠绕。该骨架传统地覆盖有通常在30目至50目范围内的不锈钢金属线。常常由聚乙烯(PE)、聚偏二氟乙烯(KYNAR)和聚苯硫醚(RYTON，PPS)等制成的合成套筒通常是机织的，并且安装在圆网或筛网上，以便增加纤维支撑以及通过控制排水来控制成形。然而，由于圆网与织物之间的摩擦减小，所以合成套筒的特性和编织图案会使作业织物难于驱动圆网。织物往圆网传递的扭矩——该扭矩导致圆网旋转——的能力受伏辊与圆网之间的张紧(来自伏辊的压力)和接触量的影响，这两者都影响圆网与织物之间的摩擦量。因此，需要一种改进的装置，以增加摩擦力以及从作业织物到圆网的有效扭矩传递，以便驱动所有的圆网。

但是，如前所述，存在各种类型的圆网和浆槽布置，由于本发明能够同样地应用于各种圆网和浆槽布置，所以不详细讨论它们。

现有装置不曾开发为成在圆网成形器中增加作业织物驱动圆网或筛网的能力。例如，美国专利No.5,695,612披露了在造纸机中用于纸幅的预压机，该造纸机使用压力靴结合衬背元件来向纸幅施加压力。该纸幅在加载靴与衬背元件之间通过并且优选地定位在两个金属丝网或织物之间。采用介质向加载靴施加压力以从纸幅去除水。该介质还能够通过加载靴中的沟槽以润滑加载靴腹板的前表面。在此，加载靴不与圆网或筛网结合使用。加载靴的功能不是增加作业织物与圆网或筛网之间的摩擦从而在圆网成形器中增加作业织物驱动圆网或筛网的能力。

类似地，PCT公开No.WO01/51703披露了在纸幅成形期间用于预压纸幅的方法和装置。纸幅或纸板夹在一对成形金属丝网之间。在各种实施方式中，成形金属丝网和纸幅的夹层然后通过一个或多个压力辊隙，其中压力辊隙可以是一个或多个压辊的辊隙或者是一个扩展的辊隙挤压器，该扩展的辊隙挤压器具有沿着纸幅的部分长度挤压该纸幅的压力靴。再次，在该情形下的压力靴不会增加作业织物与圆网或圆网之间的摩擦从而增强圆网成形器的织物驱动圆网的能力。

美国专利No.4,308,097披露了用于在金属丝网上生产纤维悬浮液的纸幅的纸幅成形机。该成形机包括具有开口的凸靴，纸浆悬浮液通过该开口脱离到靴的滑动表面上。使用该成形机的构造仍然使用伏辊，以压出纸幅并且将纸幅压到输送(作业)织物。该成形机不替换伏辊并且与圆网不构成“夹持”关系(其中靴结合衬背元件向纤维网施加压力)。

在美国专利No.4,880,500中，通过用固定压合装置替换常规的可旋转伏辊来改进造纸机。该固定压合装置具有如下构件：该构件具有凸出弯曲的、并且有槽的上表面，纸幅在该上表面上滑动。该凸出弯曲的压合装置与圆网不构成“夹持”关系，因此该装置不用于增加摩擦和从不用于作业织物到圆网传递扭矩以便旋转圆网。

最后，美国专利No.4,919,760披露了具有上金属丝网和下金属丝网的用于造纸的纸幅成形机。成形靴配合在下造纸网环内侧并且沿纸幅运行方向位于第一成形辊之后，并对双金属丝网脱水区域部分进行引导。成形靴具有凸出的弯曲面板，以用于引导下金属丝网环。成形靴在造纸机中的布置有助于不通过抽吸地从纸幅去除和收集水分。相反，水分基于动能、并且部分地基于重力而被收集和去除。具有凸出弯曲面板的成形靴与圆网不构成“夹持”关系。因此，该装置不用于增加摩擦和不用于从作业织物到圆网传递扭矩以便旋转圆网。

因此，存在对于扩展伏辊辊隙的需求，该扩展伏辊辊隙具有用于圆网成形器上的压力靴，其将辊隙扩展到作业织物的更大的表面上，以便通过增加织物与圆网或筛网之间的摩擦来提高织物驱动圆网或筛网的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆网成形器上的扩展伏辊辊隙，以便增加作业织物在圆网造纸机中的圆网上所具有的包绕量，从而更有效地将扭矩从作业织物传递到圆网。

本发明涉及一种用于圆网造纸机中的设备。设置具有凹形压力表面的靴，该压力表面与圆网或筛网形成配合关系。该凹形压力表面增加作业织物在圆网或筛网上所具有的包绕量，从而增加在作业织物与圆网或筛网之间产生的摩擦量。该增加的摩擦导致扭矩传递的增加。该设备还包括：加载装置，用于增加或减少靴上的压力；和用于在靴的期望的部分处调节压力的装置。

本发明的另一方面是一种用于增加作业织物在圆网或筛网上所具有的包绕量的方法。该方法包括：提供具有与圆网或筛网形成配合关系的凹形压力表面的靴，并增加作业织物在圆网或筛网上所具有的包绕量。该增加的织物包绕导致在作业织物与圆网或筛网之间产生的摩擦增加。该增加的摩擦导致扭矩传递的增加。该方法还包括向压力靴提供压力，以便使作业织物驱动圆网或筛网。

表现本发明特征的新颖性的各种特征特别地在附属于本公开内容、并形成本公开内容的一部分的权利要求中指出。为了更好地理解本发明、其操作优点和通过其使用所获得的具体目的，参考所附的说明，其中在附图中描述了本发明的优选实施方式，在附图中，相应的构件以相同的标号示出。

附图说明

以下的详细说明通过示例给出，并且不用于将本发明完全限制于该详细说明，该详细说明最好结合附图理解，其中相同的附图标记指示相同的元件和部件，其中：

图1是采用传统软橡胶伏辊的常规圆网成形器的横截面视图；

图2是多圆网造纸机的横截面视图；

图3是根据本发明一个实施方式的具有扩展伏辊辊隙的圆网成形器的横截面视图，其中该伏辊辊隙具有压力靴；

图4是描绘根据本发明的一个实施方式在圆网成形器上的压力靴的布置的横截面视图；

图5是描绘根据本发明的一个实施方式在圆网成形器上的压力靴的另一布置的横截面视图；以及

图6是在扩展伏辊辊隙处的夹层构造的放大横截面视图。

具体实施方式

本发明涉及扩展伏辊辊隙，该扩展伏辊辊隙具有替换圆网造纸机的圆网上的常规伏辊的压力靴。本发明的可能应用包括例如但不局限于纸、纸板和盒用纸板的纸制品的生产。本发明还可用于生产例如但不局限于FC板或管的纤维水泥(FC)产品。

在以下的说明中，贯穿所有附图，相同的附图标记指示相同或对应的部件。在图中，箭头指示元件的旋转方向以及从左到右的作业织物16的行进方向。

如在此使用地，圆网与筛网或模具同义。作业织物与织物和挤压织物同义；纤维网与网同义；而压力靴与靴同义。

图1描绘了采用传统的软橡胶伏辊12来形成纤维网的传统圆网造纸机10。在图3描绘的圆网造纸机26中，具有压力靴28的扩展伏辊辊隙替换了传统伏辊。用具有压力靴28的扩展伏辊辊隙替换伏辊12，增加了与作业织物16接触的压力表面29(凹面)的面积。通过增加与作业织物16接触的压力表面29，增加了作业织物16在圆网或筛网14上的包绕量，并因此更大的扭矩和更大的驱动力能够从作业织物16传递到圆网14。

在图1中，在伏辊12、作业织物16和圆网14之间的接触面积发生于伏辊辊隙20处的一个小的、不连续的区域上。当作业织物16行进通过伏辊辊隙20并且由伏辊12施加压力时，扭矩从作业织物16转移到圆网14、从而导致圆网14旋转。但是，圆网14上合成套筒的添加、以及作业织物16与圆网14之间小的接触面积的结合导致摩擦减小，使得作业织物16难以驱动(旋转)圆网14。

图3中扩展伏辊辊隙压力靴28具有凹形压力表面29，以便形成与圆网14的配合关系。压力表面29的凹形通过增加作业织物16在圆网14上的包绕量来增加作业织物16与圆网14之间的接触面积。该增加的包绕导致圆网14与作业织物16之间的摩擦增加和织物16驱动(旋转)圆网14的能力的增加。此外，由于与作业织物16接触的压力表面29的面积的增加、以及纤维网18与作业织物16接触时间的延长，所以改善了纤维网18的脱水。

以两种方式影响作业织物16在圆网14上的包绕量：1)与作业织物16接触的压力靴28压力表面29的尺寸；和2)压力靴28相对于圆网14的周向定位。因此，较大的与作业织物16接触的压力表面29导致增加作业织物16的包绕并增加在圆网14上的摩擦。较小的与作业织物16接触的压力表面29导致减小作业织物16的包绕并减小圆网14与织物16之间的摩擦。

但是，作业织物16的包绕以及摩擦还会受压力靴28相对于圆网14的周向定位的影响。例如，根据本发明的一个实施方式，压力靴28定位成如图4所描绘地位于圆网14的高位置处。在该构造中，在圆网14上的作业织物包绕17的量等于与圆网14接触的压力表面29的面积。但是，压力靴28沿旋转方向向下较低地放置在圆网14上也影响作业织物16的包绕。在描绘了本发明另一方面的图5中，压力靴28沿旋转方向定位在圆网14上的下方较低的位置处。该构造使得不与压力表面29接触的作业织物16的部分21包绕圆网14，导致作业织物包绕19的增加。再次地，增加的作业织物16包绕增加了作业织物16与圆网14之间的摩擦，导致扭矩传递和驱动力的增加。

此外，压力靴28连接到例如、但不局限于气动装置、液压装置和/或弹簧或它们的任何组合的加载装置30，以便压力能够施加到压力靴28以增加织物16与圆网14之间的摩擦。可以增加或减少施加到压力靴28的压力量，这使得用户可以控制在产生于织物16与圆网14之间的摩擦量，并从而控制因此在织物16与圆网14之间传递的扭矩量。这导致用户具有对圆网14旋转速度的更多控制。此外，压力靴28能够铰接地调节或以其它方式调节，从而能够在靴28的期望部分处——例如压力靴28的前缘32和后缘34——调节施加到靴28的压力。

由于本发明的扩展伏辊辊隙以不同的方式影响作业织物16与圆网14之间的摩擦以及由此导致影响扭矩传递，所以圆网成形器能够具有许多构造。例如，当使用具有较大的与作业织物16接触的压力表面积29的压力靴28时，可通过施加较低的载荷来实现摩擦的增加。可选择地，织物16与圆网14之间的摩擦增加也能够通过如下方式实现：采用施加有较高载荷的较小压力靴28、或者采用如图5所描绘地沿旋转方向在圆网14上定位于较低位置处的较小压力靴28。基本上，如技术人员所显而易见地，改变压力靴28的尺寸、位置和/或施加到压力靴28的压力的多种构造能够用于实现期望的扭矩传递量。

压力靴28能够由例如、但不局限于氧化锆陶瓷、具有聚合物或无机表面的金属或固体陶瓷的尺寸稳定且耐磨的材料制成。适于压力靴28的其它材料对于技术人员将是显而易见的。靴28与作业织物16接触的凹形压力表面29是基本平滑的，使得靴28对于作业织物16的非纤维网形成侧25的摩擦是低的且无磨损，并且可以是不透液体的。基本上，如图6所描绘地，在扩展伏辊辊隙处存在由模具套筒15、纤维层18、作业织物16和压力靴28构成的夹层构造。在作业织物16的每侧存在两个分离且独立的摩擦力。存在有在压力靴28与作业织物16之间的摩擦力36和在作业织物16/纤维层18与模具套筒15之间的摩擦力。因此，作业织物16与压力靴28之间的摩擦减少不会影响作业织物16驱动圆网14的能力。由于减小的摩擦导致较少的能量转化成热，所以压力靴28与作业织物16之间的摩擦减少使得可以使用较少的机械能来驱动圆网14。因为压力靴表面29对织物16磨损少并且破坏较小，所以减小的摩擦还延长作业织物的寿命。

最后，在通过该方法由多个湿层形成的任何产品中，重要的是纸板的加固——例如强度、层间结合等。再次地，由于纤维网18长期地处于施压状态下，所以期望产品的品质得以提高。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式以及本发明的变型，但要理解的是本发明并不因此而受局限，并且在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。

Claims (37)

1.一种用于圆网机的圆网设备，所述设备包括：

靴，该靴具有与圆网或筛网形成大致配合的关系的大致呈凹形的压力表面，其中所述凹形压力表面增加作业织物在所述圆网或筛网上所具有的包绕量，从而增加在所述作业织物与所述圆网或筛网之间产生的摩擦量，导致扭矩传递的增加。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述大致呈凹形的压力表面由尺寸稳定且耐磨的材料制成。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述尺寸稳定且耐磨的材料选自氧化锆陶瓷、具有聚合物表面的金属、具有无机表面的金属和固体陶瓷。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述大致呈凹形的压力表面是大致平滑的。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述大致平滑的表面是不透液体的。

6.如权利要求4所述的设备，其中所述大致平滑的表面与作业织物接触。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述大致呈凹形的压力表面提供用于驱动所述圆网或筛网的压力。

8.如权利要求1所述的设备，其中当与伏辊相比较时，所述大致呈凹形的压力表面与所述作业织物的接触表面积较大。

9.如权利要求7所述的设备，还包括：

加载装置，该加载装置用于增加或减少所述靴上的压力；和

用于在所述靴的期望部分处调节所述压力的装置。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述加载装置选自气动装置、液压装置和弹簧。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述加载装置能够是所述气动装置、所述液压装置和所述弹簧的任何组合。

12.如权利要求9所述的设备，其中所述压力调节装置是铰接结构。

13.如权利要求9所述的设备，其中所述期望的部分是所述靴的前缘。

14.如权利要求9所述的设备，其中所述期望的部分是所述靴的后缘。

15.如权利要求9所述的设备，其中施加到所述靴的压力的量与在所述作业织物与所述圆网或筛网之间产生的摩擦的量相对应。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述摩擦与从所述作业织物传递到所述圆网或筛网的扭矩的量相对应。

17.如权利要求7所述的设备，其中所述设备用在所述圆网机中以生产纸、纸板、盒用纸板、纤维水泥板或纤维水泥管。

18.一种用于在圆网机中增加从作业织物传递到圆网或筛网的扭矩的量的方法，包括以下步骤：

提供具有凹形压力表面的靴，所述凹形压力表面与所述圆网或筛网形成大致配合的关系；和

增加作业织物在所述圆网或筛网上所具有的包绕量，从而增加在所述作业织物与所述圆网或筛网之间产生的摩擦量，导致扭矩传递的增加。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：

提供加载装置，以增加或减少所述靴上的所述压力；和

提供用于在所述靴的期望部分处调节所述压力的装置。

20.如权利要求19所述的方法，其中压力施加到所述压力靴。

21.如权利要求18所述的方法，其中当与伏辊相比较时，所述压力表面与所述作业织物相接触的表面积较大。

22.如权利要求19所述的方法，其中所述加载装置选自气动装置、液压装置和弹簧。

23.如权利要求22所述的方法，其中所述加载装置能够是所述气动装置、所述液压装置和所述弹簧的任何组合。

24.如权利要求19所述的方法，其中所述压力调节装置是铰接结构。

25.如权利要求19所述的方法，其中所述期望的部分是所述靴的前缘。

26.如权利要求19所述的方法，其中所述期望的部分是所述靴的后缘。

27.如权利要求19所述的方法，其中所述方法用于在纸、纸板、盒用纸板、纤维水泥板或纤维水泥管的生产中增加从作业织物传递到圆网或筛网的扭矩的量。

28.在具有至少一个作业织物和至少一个圆网或筛网的用于生产纸制品或纤维水泥制品的机器中，包括以下改进：

加载靴，该加载靴具有位于圆网外周面处的大致呈凹形的压力表面；

其中所述靴增加所述作业织物在所述圆网或筛网上所具有的包绕量；以及

由此，所增加的包绕量增加在所述作业织物与所述圆网或筛网之间产生的摩擦量，从而增加在所述作业织物与所述圆网或筛网之间传递的扭矩。

29.如权利要求28所述的设备，其中所述大致呈凹形的压力表面由尺寸稳定且耐磨的材料构成。

30.如权利要求28所述的设备，其中所述大致呈凹形的压力表面提供用于驱动所述圆网或筛网的压力。

31.如权利要求30所述的设备，其中当与伏辊相比较时，所述大致呈凹形的压力表面与所述作业织物相接触的表面积较大。

32.如权利要求30所述的设备，其中所述改进还包括：

加载装置，该加载装置用于增加或减少所述靴上的压力；和

用于在所述靴的期望部分处调节所述压力的装置。

33.如权利要求32所述的设备，其中所述加载装置选自气动装置、液压装置和弹簧。

34.如权利要求33所述的设备，其中所述加载装置能够是所述气动装置、所述液压装置和所述弹簧的任何组合。

35.如权利要求32所述的设备，其中所述压力调节装置是铰接结构。

36.如权利要求32所述的设备，其中施加到所述靴的压力的量与在所述作业织物与所述圆网或筛网之间产生的摩擦的量相对应。

37.如权利要求36所述的设备，其中所述摩擦与从所述作业织物传递到所述圆网或筛网的扭矩的量相对应。

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