CN101433796B - 用于收集纸尘的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于收集在造纸中产生的纸尘的方法和系统，涉及包括用于接收含尘空气的孔的空气入口通道。到所述入口通道的所述孔可具有约等于造纸机中纸幅宽度的宽度。所述空气入口通道没有水喷射。所述纸尘收集器可包括中心涡流室，并且可由外壁和内部引导叶片形成。可具有安装在外壁中并且将水喷射到所述中心涡流室的喷水装置，并且可具有可连接到水和空气分离器的所述中心涡流室的排出出口。

Description

用于收集纸尘的方法和系统

交叉引用

本申请要求2007年11月16日递交的美国专利申请序列号No.60/988,447的权益，其通过引用以其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及尘土收集，具体地，涉及由例如面纸机等造纸机产生的纸尘的收集。

背景技术

纸尘，例如纸纤维和其他小的空气中浮游的碎屑，在面巾纸和其他类型纸的生产过程中形成。由造纸机(例如面巾纸机)产生的纸尘量随经过造纸机的纸幅速度的增加而增多。生产柔软面巾纸和具有高起皱率的纸的造纸机容易产生更大量的纸尘。

需要在造纸工艺过程中去除产生的纸尘。纸尘去除需要避免可能由于在造纸机和由这些机器形成的纸幅上收集纸尘造成的问题。由造纸机产生的大部分纸尘的去除能使所产生纸的纸质和适印性提高。

传统的纸尘去除系统，例如美国专利6,176,898(下称：’898专利)中所公开的，利用各种形状的十字机器头的排气管。纸尘收集器通常使用大量废气来排出在造纸工艺过程中形成的纸尘。’898专利公开了一种具有内部空气涡流和喷雾的纸尘收集圆柱体，空气一进入收集器，内部空气涡流和喷雾就带走载有纸尘的空气。在’898专利中公开的纸尘收集器中，通往纸尘收集器的入口关于圆柱状收集器短并且凹入，以使含尘空气立即由收集器中的空气涡流和水润湿。

发明内容

已经开发了一种新颖的纸尘收集和去除系统，包括涡形中心室，在所述涡形中心室中，空气涡流、纸尘和水循环，并且从所述涡形中心室排出。所述系统可包括用于收集含尘空气的伸出入口。所述入口可包括用于加速空气的窄喉部。所述入口的下游为弯曲通道，水喷射到所述弯曲通道中，或在所述弯曲通道之后喷射。空气中的纸尘可由水滴带走。空气和水滴与纸尘的混合物从所述通道流入形成在所述涡形中心部分中的涡流。在所述中心部分一端处的出口可排出空气、纸尘和水的混合物，并且可将吸气供到所述中心部分来形成涡流。

在一个实施例中，新颖的纸尘收集和去除系统包括伸出的入口，所述入口允许通到所述入口的孔靠近面巾纸幅或其他纸尘源设置。进入所述入口的含尘空气可加速为高速流。水可喷射到所述流中或在所述流之后喷射来带走纸尘。所述空气、纸尘和水流入所述系统中心的涡流中。所述空气、纸尘和水的混合物从所述系统的中心处排出，并且在此处空气从所述混合物中与纸尘和水分离。排气风扇可将吸气供到所述排出出口来形成所述系统中心内的涡流。所述系统可有效地在或靠近例如面巾纸机等造纸机收集空中浮游纸尘，将纸尘与水混合，并且可将水和纸尘混合物排出以便进行废水处理。

在一个实施例中，所述纸尘收集和去除系统可包括可变长度的入口部分，其具有延伸面巾纸幅全部宽度的宽度，以将纸尘微粒带走。在伸出入口的下游，空气中浮游的纸尘可使用一个或多个水喷雾淋浴，以将纸尘微粒捕获到携带在气流中的水滴中。所述系统还可允许在通到所述入口的所述孔处的空气入口速度变化。朝向所述纸尘提取器后面的喉部可调节来控制进入所述入口的空气速度。入口速度可手动或自动控制。该关于入口速度控制的特征允许细微调节各种机器速度和纸等级。

在一个实施例中，已经开发出一种用于收集和处理造纸环境中纸尘的方法，包括：将含尘空气在所选速度下吸入收集器入口的孔内，其中，吸入所述孔中的空气速度取决于所述入口槽的横截面积；将水喷射到流经所述收集器的空气中，其中，所述水从所述入口下游引入，并且空气中的纸尘附着到所述喷射的水；将涡流引入所述收集器室中的所述水、纸尘和空气流中，并且将所述水、纸尘和空气从所述收集器排出。

所述入口可伸长，例如通过将所述入口的孔固定或叠缩到靠近纸幅或其他纸尘源的区域。所述水的喷射可包括将水通过安装到所述收集器外壁的一个、两个或一排水喷嘴喷射。而且，所述水可喷射进入所述入口下游及所述涡流上游的通道中。可选地，所述水可在所述入口下游喷射。

所述通道可由所述收集器外壁和内部引导叶片形成。所述收集器可包括涡形体，其中，所述入口的喉部在所述涡形体外壁和所述涡形体内部涡卷之间。而且，所述内部涡卷可形成将空气、纸尘和水引导到所述涡形体中心室中涡流的引导叶片。

在一个实施例中，已经开发出一种纸尘收集器，包括：空气入口通道，包括用于接收含尘空气的孔和靠近所述入口的出口的喉部，其中，到所述入口通道的所述孔具有约等于造纸机中纸幅宽度的宽度，并且所述喉部具有小于所述孔横截面积的横截面积；入口引导叶片通道，从所述喉部延伸到中心涡流室，并且由涡形体外壁和所述涡形体的内部引导叶片形成，其中，所述外壁和内部引导叶片由连续的片形成；喷水装置，安装在所述外壁中，并且将水喷射到所述通道中；所述中心涡流室，由所述涡形体形成，并且与所述涡形体同轴，并且所述中心涡流室的排出出口可连接到水和空气分离器以及吸气源。

所述喉部或入口的横截面积可调节，例如通过使用在所述收集器外壁和内部引导叶片之间延伸的夹。所述入口通道可以弯曲和基本上笔直。所述空气入口通道可没有水喷射。

在一个实施例中，具有纸尘收集器，包括：空气入口通道，包括用于接含尘空气的孔，其中，通到所述入口通道的孔具有约等于造纸机中纸幅宽度的宽度，其中，所述空气入口通道没有水喷射；中心涡流室，由外壁和内部引导叶片形成；喷水装置，安装在所述外壁中，并且将水喷射到所述中心涡流室内；和所述中心涡流室的排出出口，可连接到水和空气分离器。

附图说明

图1是灰尘收集和去除系统的实施例的示意性剖视图。

图2是显示包括水供给、水和纸尘收集器以及真空源的纸尘收集和去除系统实施例立体视图的示意图。

图3是图2中示出的纸尘收集和去除系统实施例的示意性剖视图。

图4是纸尘收集和去除系统实施例的立体视图。

图5是纸尘收集和去除系统实施例的立体视图。

具体实施方式

图1以剖视图显示了具有用于纸尘收集的伸出入口12和用于纸尘去除的涡形部分14的纸尘收集器和去除系统10的实施例。含尘空气16被吸引到入口的孔18中，并且经过干燥的通常笔直的入口部分20。入口的部分22具有产生经过入口的含尘空气速度的特定横截面积。加速的纸尘和空气进入涡形部分14，在涡形部分14中，快速移动的含尘空气与水喷雾混合，并且旋转形成涡流。水由一个或多个布置在涡形部分中的喷水装置24，26沿切向喷射。内部引导叶片28将含尘空气引导形成涡流。含尘和水的空气在收集器和去除部分的端部之一处从涡形部分去除。

收集器和去除系统10可由例如电镀钢等金属片形成，以最小化腐蚀。系统10的内部表面可选地由塑料材料覆盖或由塑料衬垫形成，以防止水从系统中的接头漏出。

入口部分20横截面可通常为矩形，但是例如跑道、长方形、卵形和椭圆形等其他横截面形状可适于特定应用。入口的横截面积优选从孔恒定。优选地，入口部分的宽度，具体地孔18的宽度约例如在面巾纸机或由机器形成的面巾纸幅宽度的10％内。类似地，涡形部分14的长度优选约为入口部分的宽度，并且也约为面巾纸机的宽度。

入口的孔18可邻近纸幅或靠近常常产生纸尘的机器部分设置。入口部分可包括最初笔直部分20。笔直部分20的长度，例如一英尺到十英尺，由例如纸尘收集器和去除系统关于面巾纸机的位置和用于到入口的孔18的最佳位置等设计考虑因素决定。

伸出的入口部分20允许用于纸尘收集器和去除系统10的孔18布置到靠近面巾纸幅或机的小的或限定位置，所述位置不允许放置涡形部分14。入口的长度可在纸尘收集器和去除系统10的设计阶段过程中选择。可选地，入口的长度可例如通过可由多个矩形管道形成的入口的叠缩来调节，所述矩形管道滑入彼此中。伸出的入口使孔18设置在可能不够用于涡形部分的空间的位置处。虽然入口12以笔直状显示，但是其可以是形状制成用于安装到靠近面巾纸的不规则空间中并且布置来将孔18靠近机器上的面巾纸幅或其他纸尘源的曲形的、弯曲的或其他形状。孔可包括防止例如纸幅部分等体积较大的材料吸入孔18中并且进入纸尘收集器和去除系统10内部的一系列条或格19。

入口12的喉部22可具有比伸出入口12笔直部分20具有的横截面积小的横截面积。喉部缩小的横截面积可加速含尘空气16经过干燥的入口。空气的加速形成经过入口部分22的相对高速的气流。加速和高速空气遇到空气中的混合纸尘，倾向于防止纸尘积聚在入口侧上，并且向纸尘和气流施加动能。

入口22在部分20和涡形部分14之间。由于纸尘收集器和去除系统10的涡形部分14的弯曲内部引导叶片28和弯曲外部壳体壁30，喉22可具有曲率。外部壳体壁30可由从卷形物卷绕成形的金属片形成，其中卷形物的外部形成外部壳体壁，卷形物的内部形成内部引导叶片28。

入口22的横截面积，例如在外部壳体壁和内部引导叶片之间的入口高度，可选择来提供气流的最佳加速度。可选地，入口的横截面积可调整来改变气流，例如气流速率和速度，以适合各种操作情况。

含尘空气经过入口并且进入在外壳体壁30和内部引导叶片28之间的涡形通道部分32。在示出的实施例中，膨胀部分为在喉部和涡形体中心部分34处的开放的通常圆柱状室34之间的弯曲通道。膨胀部分的横截面积通常大于喉部22的横截面积。通道部分32的横截面积可最初靠近喉部相对小，并且当通道围绕涡形体弯曲并且延伸到通道出口36时增加。当含尘空气流经入口通道部分36时，气流返回来在圆形路径中流动，并且由此形成涡形气流。在出口36处，含尘空气流入涡形的中心部分34中。空气在圆形路径中流动，例如在中心部分中的涡流。圆形气流路径由入口叶片部分的弯曲开始。涡形体的中心部分中的涡流使含尘空气在涡形体内循环。

水或其他液体从喉部22的下游喷射，并且喷入经过通道部分32的气流中。水优选由喷嘴24以能带走气流中纸尘的薄雾、喷雾或液滴等方式喷射。当水与空气混合时，空气中的纸尘会吸附着水。水优选以足够细的液滴喷射，并且以足够的速度喷入气流中，以使水保留在气流中。但是，一些水可积聚在通道部分和涡形中心部分的内壁上。壁上的水倾向于洗涤壁，并且从壁去除纸尘。

喷水装置24可以是多个或单个喷嘴，布置来将水喷射到通道部分32中的气流中。例如，喷水装置可以是安装在外壳体壁30上并且布置来将水沿切向喷射到弯曲通道32中的一排水喷嘴。喷嘴可沿外壳体壁的整个长度布置。而且，喷水装置可略微设置在喉部最窄部分的下游，例如在六英寸到两英尺内，以使水以相对高速的气流进入。

可选的第二喷水装置26可安装在外部壳体壁30中，并且布置来将水直接喷射到涡形体43的中心部分中。第二喷水装置26可以是一个或多个布置在外壳体壁中并且将水投射到中心部分中的水喷嘴。一个或多个水喷嘴26可布置在中心部分的一端，以使水喷射到形成在那部分中的涡流中。在该结构中，水喷嘴安装在图2中所示的外壳体的端壁42上。可选地或另外，水喷嘴26可沿中心部分的弯曲侧壁30成排布置，并且将水沿切向喷射到中心部分中的涡流。

图2为显示了将水从水源40供到喷水装置22，26的水泵38的纸尘收集器和去除系统实施例的立体视图。水泵将水提供到例如一排水喷嘴26的喷水装置，并且提供到安装在端壁42上的水喷嘴44。

与第一端壁42相对的第二端壁46包括水和气流出口48，其可以是结合到第二端壁的锥形管道。抽水泵应用到出口以用来从中心部分34抽出空气和水。抽水泵至少部分形成中心部分中的涡流。涡流还可由进入中心部分中的来自喷射器24和26的沿切向喷射的水喷雾和来自通道部分的切向气流形成。

为了形成抽水泵，并且吸取空气和水，导管50将含纸尘和水的空气引导到例如旋风器等分离器52，所述分离器52具有结合到例如风扇54等真空源的上部出口，并且具有流到水和纸尘收集器56的下部排水沟。纸尘可使用传统的水处理技术从水过滤。

图3以剖视图示出具有用于纸尘收集和去除的伸出入口108的纸尘收集器和去除系统100的实施例。含尘空气102被吸引到入口的孔103中，并且经过干燥的通常笔直入口(例如喉部)部分106。形成孔103的结构可选地为铃状或其他曲线形状。入口108可具有近乎恒定的或可变的横截面积。如所示出的，入口部分的高度可以是基本上圆柱状室108直径的5到15％。纸屑和空气在位于壁116和内部引导叶片110之间的入口排出口处沿切向进入基本上圆柱状的室108。具有一个或多个连接机构，例如所示出的螺栓107，使纸尘收集器和去除系统100靠近和/或在面巾纸或纸片附近连接。如所示出的，螺栓107在沿通常笔直入口部分106的孔103附近。

含尘空气进入入口108的孔103，并且流经通常笔直的入口部分106。所述空气流入在圆柱状室118的壁116和入口引导叶片110之间入口弯曲部分。入口的曲率导致的空气旋流促进室118中形成涡流。流经入口的空气可能很快，因而具有高的势能。入口曲率引导气流，以使气流能量有效地施加来形成涡流。

当含尘空气进入圆柱状室108时，水由一个或多个喷水装置112通过喷嘴114沿切向喷射。铰链111允许控制板接近喷水装置112和喷嘴114，以允许清洗或重新配置喷嘴114、维修等。入口引导叶片110将含尘空气引导形成涡流。铰链111也可促进进入由内部引导叶片110形成的入口108的弯曲部分。

含尘和水的空气从涡流部分在收集器端部之一处通过出口104去除。如所示出的，出口104基本上垂直于圆柱状室108的中心轴布置，以使含尘和水的空气通过壁116中的孔排出(并且不只是通过圆柱状室顶部或底部中的孔)。室108的基本上圆柱状形状、含尘空气的切向入口和通过喷嘴114的水的切向喷雾分别或共同促进沿图3中示出的箭头方向的涡流形成。

水或其他液体从入口108的下游喷射，并且喷射到经过基本上圆柱状室108中的气流中。水优选通过喷嘴114以带走气流中纸尘的薄雾、喷雾或液滴喷射。当水与空气混合时，空气中的纸尘附着到水。水优选以足够细的液滴喷射，并且以足够的速度喷射到气流中，以使水保留在气流中。水也可洗涤基本上圆柱状室108的壁116，以防止纸尘在其上积聚。

喷水装置112可包括多个或单个布置用于将水投射到室108中气流内的喷雾喷嘴。例如，喷水装置可以是安装在外部壁上的一排水喷嘴，布置来将水沿与排出入口108的气流相同的方向沿切向喷射。喷嘴可沿外壳体壁的总长度布置。

在排出出口104之后，纸尘、空气和水的混合物可使用具有结合到真空源的上部出口和具有流到水和纸尘收集器的下部排水沟的分离器，例如旋风器分离。纸尘可使用传统的水处理技术从水中滤出。

图4和5示出根据本发明实施例的收集器200的立体视图。如所示出的，具有基本上沿收集器整个长度延伸的到收集器200的孔205(例如与面巾纸或纸片宽度匹配)。具有设置在靠近收集器200一端的出口210。如所示出的，出口210可从收集器200一端延伸10到20％(即其轴向长度)，但是在有些实施例中，出口210可延伸达收集器轴向长度的100％。而且，可具有多个设置为遍布收集器200的出口。而且具有进入面板240和铰链230，其有利于接近喷水装置及其喷嘴(未显示)。连接螺栓220在或靠近收集器200的端部类似示出。

所有所描述和要求的数字测量和范围为近似值，并且包括至少一定程度的变化范围。

虽然本发明已经结合被认为是目前最实用和优选的实施例进行了描述，但是应可理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求精神和范围内的各种改进和等同布置。

Claims (20)

1.一种用于收集和处理造纸环境中纸尘的方法，包括：

将含尘空气吸入收集器入口的孔内，其中，至少一部分所述入口基本上笔直，并且其中，至少一部分所述入口围绕所述收集器中基本上圆柱状室弯曲；

将吸入所述入口的空气加速，其中，吸入所述孔中的所述空气的速度取决于所述入口的横截面积；

在所述室中以经过所述入口弯曲部分并且进入所述室的气流引入旋流；

将水喷射到流经所述收集器的空气中，其中，所述水从所述入口的下游引入，并且所述空气中的纸尘附着到所述喷射的水；

以水、纸尘和空气流将涡流引入所述收集器的基本上圆柱状室中，和

从所述收集器排放水、纸尘和空气。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述入口的基本上笔直入口部分沿所述基本上圆柱状室的切向可伸长。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述可伸长的入口叠缩。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水的喷射包括将水喷射经过安装到所述收集器外壁的至少一个水喷嘴。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水的喷射进入所述入口弯曲部分下游的所述基本上圆柱状室中。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基本上圆柱状室至少部分由所述收集器外壁和形成所述入口一部分弯曲部的内部引导叶片形成。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水的喷射进入其中引入所述涡流的基本上圆柱状室中。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述收集器包括涡形体，并且所述入口的围绕所述收集器中基本上圆柱状室弯曲的部分位于所述涡形体的外壁和所述涡形体的内部涡卷之间，其中，所述内部涡卷形成将空气、纸尘和水引导到所述涡形体中心室中的涡流的引导叶片。

9.一种纸尘收集器，包括：

空气入口通道，包括用于接收含尘空气的孔和靠近所述入口的出口的喉部，其中，到所述入口通道的所述孔具有约等于造纸机中纸幅宽度的宽度，并且所述喉部具有小于所述孔横截面积的横截面积；

入口引导叶片通道，从所述喉部延伸到一中心涡流室，并且由涡形体外壁和涡形体的内部引导叶片形成，其中，所述外壁和内部引导叶片由连续的片形成；

喷水装置，安装在所述外壁中，并且将水喷射到所述入口引导叶片通道内或所述中心涡流室内；

所述中心涡流室，由所述涡形体形成，并且与所述涡形体同轴；和

所述中心涡流室的排出出口，可连接到水和空气分离器以及吸气源。

10.根据权利要求9所述的纸尘收集器，其中，所述入口的横截面积可调节。

11.根据权利要求10所述的纸尘收集器，其中，所述入口包括用于调节所述喉部横截面积的可调节夹。

12.根据权利要求9所述的纸尘收集器，其中，所述入口引导叶片通道弯曲，并且所述空气入口通道基本上笔直。

13.根据权利要求9所述的纸尘收集器，其中，所述空气入口通道没有水喷射。

14.根据权利要求9所述的纸尘收集器，其中，所述中心涡流室的排出出口基本上垂直于所述中心涡流室的中心轴布置。

15.一种纸尘收集器，包括：

空气入口通道，包括用于接收含尘空气的孔，其中，到所述入口通道的所述孔具有约等于造纸机中纸幅宽度的宽度，其中，所述空气入口通道没有水喷射，其中，所述空气入口通道包括基本上笔直部分和弯曲部分；

中心涡流室，由外壁和内部引导叶片形成，其中，所述中心涡流室基本上为圆柱状；

喷水装置，安装在所述外壁中，并且将水喷射到所述中心涡流室中；和

所述中心涡流室的排出出口，可连接到水和空气分离器，其中，所述排出出口沿所述中心涡流室的所述外壁沿切向设置。

16.根据权利要求15所述的纸尘收集器，其中，所述喷水装置安装成使水沿与所述气流相同方向切向地喷射，以使涡流引入所述中心涡流室中。

17.根据权利要求15所述的纸尘收集器，包括安装在所述外壁中并且将水喷射到所述中心涡流室中的多个喷水装置。

18.根据权利要求15所述的纸尘收集器，其中，所述排出出口延伸所述纸尘收集器轴向长度的10到20％。

19.根据权利要求15所述的纸尘收集器，其中，所述空气入口通道的高度为所述中心涡流室直径的5到15％。

20.根据权利要求15所述的纸尘收集器，其中，所述空气入口通道的所述弯曲部分位于所述外壁和所述内部引导叶片之间。

Images