CN104074089A - 用于纤维幅材机的流浆箱结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于纤维幅材机的流浆箱结构，其包括具有紊流发生器和喷嘴室的流浆箱，喷嘴室具有两个形成喷嘴出口的收敛壁。紊流发生器具有至少三个在经由供给装置供应的液体中产生紊流的扩散器，供给装置供给浆料悬浮物或水。每个扩散器具有进入喷嘴室的出口。至少三个扩散器中的中心扩散器具有两个被设置在其出口处并以收敛方式延伸到喷嘴室中的叶片。叶片使流经中心扩散器的液体与流经相邻扩散器的液体分离。一个或多个相邻扩散器具有被设置在出口处的附加叶片，而且附加叶片的长度短于中心扩散器的相邻叶片。

Description

用于纤维幅材机的流浆箱结构

技术领域

本发明涉及一种用于纤维幅材机例如造纸机或纸板机的流浆箱结构。

背景技术

位于造纸机或纸板机的湿部的开始处，流浆箱主要用来将主要为液体的物质（例如水和/或浆料悬浮液）供应到成形部的网上。添加剂（例如精磨纤维、填料、例如阳离子淀粉之类的阳离子聚合物等）被添加到水和/或悬浮液。这些液体物质借助供水或给水而被供给到流浆箱。然后在成形部，被施加至成形网的物质被脱水从而形成幅材。幅材随后被进一步传输到进行额外脱水的压榨部、以及幅材在其中被干燥从而形成纸幅或纸板幅的干燥部。进一步的处理取决于产品的相应要求。

因此，流浆箱的主要任务是在网上沿机器的宽度方向（CD代表“横向”）以及运行方向（MD代表“机器方向”）均匀地分布这些液体物质。在这方面，以分层的方式供应液体物质，以便确保之后形成的纸或纸板的要求的属性和质量，也是重要的问题。

从文献WO2009/115479A1可知晓一种用于造纸机或纸板机的多层流浆箱。根据这种流浆箱，第一供给装置用来将纤维悬浮物供给到引导装置，引导装置连接到喷嘴，纤维悬浮物经由间隙离开喷嘴。定量装置用来按剂量供给至少一种添加剂，例如任何种类的填料物质或化学品，具体地例如保留剂这样的造纸化学品。流浆箱具有两个含悬浮物的层和一个含水的中心层。所有的这些层在引导设备中被单独地引导。为了改善不同液体层的形成，在喷嘴中设置有多个叶片，以实现多个液体层的形成。

然而，仍然存在因各液体层中有紊流，所以只要液体层经过这些叶片，液体层就会剧烈混合的问题。因此，各层不再各自拥有所需要的浓度，而是相邻的液体层分别混合。因此，多种添加剂之间就会发生不希望有的相互作用以及化学反应，因此不得不预计后来形成的纸或纸板的质量有所降低。因此，需要提供一种流浆箱结构，其能够形成具有清晰边界的分别单纯的液体层，并将这些单纯的液体层供应到造纸机或纸板机的成形部中。

发明内容

根据本发明，一种用于纤维幅材机的流浆箱结构包括流浆箱，该流浆箱具有紊流发生器和喷嘴室，该喷嘴室具有两个形成喷嘴出口的收敛壁。该紊流发生器具有至少三个扩散器，这些扩散器在经由供给装置供应到每个相应的扩散器的液体中产生紊流，该供给装置供给作为液体的浆料悬浮物和/或水。此外，每个扩散器具有进入该喷嘴室的出口。

所述至少三个扩散器中的中心扩散器具有两个叶片，这两个叶片被设置在该中心扩散器的出口处。所述叶片以收敛方式延伸到所述喷嘴室中。因此，所述叶片使流经该中心扩散器的液体与流经相邻扩散器的液体分离。一个或多个相邻扩散器具有被设置在出口处的附加叶片，而且该附加叶片的长度短于该中心扩散器的相邻叶片。

在上述的流浆箱的结构中，所述叶片尖部的位置使得主要由水形成的中心层在其边界不与相邻的浆料悬浮物层混合。因此，当在每个扩散器中，由产生的紊流引起多种物质在相应液体中形成良好分布时，单独的多种液体由于这些叶片而保持彼此分离。此外，所述叶片的另一作用是维持每个液体层的边界区域中的紊流。

因此，不同的液体能够以分层的方式被供应到成形部的网，由此保持单独的多个液体层的纯度。因为不会发生多层的混合，所以在水层中，例如填料物质、精磨纤维、氧离子淀粉等等的各种添加剂保持其在待形成的幅材中心的位置，而不会分布到浆料悬浮液层中。因此，能够避免添加剂因混合而导致的退化以及随后的与来自相邻液体层的物质的相互作用。因此，能够维持添加剂的期望属性。因此，通过以相应的多层来供应材料，能够容易地调整后面形成的纸或纸板的期望属性，这是因为不会发生由于分别与各相邻层混合而导致添加剂的各种材料属性的下降。

具体地，借助填料范围为30%至45%的中心层，能够实现中心水层中的填料含量的增大。这样增大的填料含量是优选的，这是因为填料物质本身相对便宜。

有利地，所述叶片可在根据本发明的流浆箱结构中以交错的方式设置。

由此，能够改进多个液体层的精确性。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，至少中心扩散器的叶片可延伸超过喷嘴室到流浆箱外部。

由此，确保了在网上直接地形成多个液体层。因此，在中心水层与浆料悬浮液层之间的边界处不会发生混合。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，中心扩散器的叶片的尖部可被设置在喷嘴室内。由此，到喷嘴出口（也被称为堰板开口）的距离能够被设定得尽可能地小，以便使中心水层尽可能晚地接触其他液体层。中心扩散器（也被称为中心楔）的叶片的尖部与喷嘴出口（堰板开口）之间的距离可被设定为从1到50mm。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，叶片能够以枢转方式被安装在相应的扩散器的出口处。优选地，每个叶片能够以可自由枢转的方式来设置。由此，叶片可围绕位于相应的扩散器管的端部的铰接件或接头而枢转。

由此，能够平衡各个液体层之间的压差，这样引起各液体层的边界处的紊流进一步减少。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，每个扩散器以及叶片的壁表面可具有平滑均匀的结构，以便防止各液体在边界处的搅动。

因此，当各液体层流经扩散器管，然后通过喷嘴室而流经多个叶片之间时，能够使相应液体层的边界平静下来，由此避免不同液体层在汇聚之后相互间产生相互作用。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，在喷嘴出口处可设有可调式堰板凸缘。因此，能够适应喷嘴出口（也被称为堰板开口）的尺寸，由此调整多个液体层的输出。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，中心扩散器可与供给装置连接，该供给装置将清水、稀释水和/或白水供给到中心扩散器。

有利地，根据本发明的流浆箱结构，每个叶片可具有楔形横截面。因为叶片呈楔形，所以有利于流浆箱结构的喷嘴段适应流速。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，扩散器出口的楔形叶片的厚度能够对应于以可枢转方式来保持叶片的接头的接头厚度。因此，不影响各液体层的流量分布。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，每个叶片的叶片尖部的厚度可小于0.5mm，或甚至小于0.3mm。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，流浆箱可以是多层流浆箱。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，中心扩散器可以只包含一排扩散器管。然而，应注意，中心扩散器不限于仅包含一排扩散器管。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，每个相邻通道可包含至少两排扩散器管。

有利地，在根据本发明的流浆箱结构中，附加叶片可被安装到每个扩散器管的出口处。也就是说，每个扩散器可被分配有多于两个的叶片。

具体地，本发明的优点在于，中心水层和浆料悬浮液层（也称为原料层）能够在喷嘴出口处结合在一起，但由于在相应液体层的边界区域中，紊流被维持在足以防止各层发生混合的程度，而能够保持这些相应液体层的纯度。多层的结合优选地在喷嘴出口的上游的短距离处发生。然而，在某些情况下，叶片可延伸超出喷嘴出口，使得各层仅在喷嘴外部结合，或叶片凸缘可被设置在由可调堰板凸缘构成的堰板通道中。

根据本发明，堰板的影响范围（被称为堰板凸缘突出到液体流内的程度）优选为1-10mm。

根据本发明，在两个叶片之间流动的水量可多于30l/s/m。

附图说明

根据对示出本发明当前优选实施例的附图的研究，本发明的进一步优点将变得明显。

图1是根据本发明的第一实施例的流浆箱结构的剖视图。

图2是图1所示的流浆箱结构的扩散器部和喷嘴部的放大图。

图3是根据本发明的另一实施例的流浆箱结构的剖视图。

图4是根据本发明的又一实施例的流浆箱结构的剖视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的流浆箱结构的剖视图，图2是图1所示的流浆箱结构的扩散器部和喷嘴部的放大部分。

在图1中，流浆箱从左向右包括：流浆箱的进浆总管（header）39、41和43；集流腔，其中设置有歧管25、27和29；扩散器室，其中设置有扩散器管1、3、5、7和9；以及喷嘴室，具有形成堰板开口（喷嘴出口）24的收敛壁21、22。歧管25、27和29从进浆总管39、41、43到扩散器管1、3、5、7、9形成连通。叶片11、13、15、17分别经由接头31、33、35和37附接到扩散器管1、3、5、7、9的出口。叶片11、13、15、17具有楔形横截面，其中厚端附接到相应的扩散器管，同时薄端11a、13a、15a、17a朝向堰板开口突出。这些叶片以交错的方式来设置，即叶片11、13作为中心叶片，在长度方向上延伸超过叶片15、17。

各种液体从进浆总管39、41、43，经由歧管25、27和29，被泵送到相应的扩散器管1、3、5、7和9。根据本发明，例如白水或清水这样的水从进浆总管41经由歧管29被供给到扩散器管1，同时其他扩散器管3、5、7和9供应原料或浆料悬浮液。在各液体已经进入各扩散器管1、3、5、7和9之后，在这些液体中产生紊流，以便实现相应液体中存在的添加剂和材料的期望分布状态。具体地，经由供给管29被供应到扩散器管1的水（中间层液体）中存在大量填料。从进浆总管41供给的中间层液体中的纤维浓度显著低于其他液体层的纤维浓度。

在喷嘴室中，在液体朝向造纸机或纸板机的成形部射出之前，叶片11、13、15和17保持各液体层分离。每个叶片11、13、15和17经由以自由方式枢转的接头31、33、35和37，被附接到位于相应的扩散器管1、3、5、7和9之间的壁部。因此，远离位于最上方和最下方的扩散器管5、9，扩散器管1、3和7中的每一个分别通过叶片11、13、15和17中的两个叶片来延续。位于最上方和最下方的扩散器管5和9分别通过叶片15与喷嘴室壁22以及叶片17与喷嘴室壁21来延续。

在图1中的扩散器管1、3、5、7和9的右侧端，从扩散器管1、3、5、7和9朝向喷嘴室，即朝向相应的叶片11、13、15和17以及喷嘴室壁21、22，以均匀光滑的方式形成有过渡区，以免产生使相应的流动和液体搅动的障碍。这用来避免分别由于叶片11、13、15和17与喷嘴室壁21、22之间的扩散器管1、3、5、7和9，而出现对应的液体层的边界的搅动和产生进一步的紊流。

因此，通过喷嘴室流向堰板开口24的各液体仍被各叶片11、13、15和17分离。叶片11、13、15和17的表面摩擦维持各液体层的边界区域中的紊流。因此，当在叶片15的尖端15a处汇聚被叶片15分离开的原料或浆料悬浮液流时或当在叶片17的尖端17a汇聚被叶片17分离的原料和浆料液体流时，因为相应的边界区域中的紊流仍然比例小，所以各液体层之间不会发生相互作用。因此，原料或浆料悬浮液流随后将会在叶片15、17的尖端15a、17a的下游合并在一起。叶片15、17的长度可被选择成，使得叶片15、17到叶片11、13的尖端11a、13a的距离足以确保各原料或浆料悬浮液合并在一起。有利地，叶片15、17的长度可以是中心叶片11、13的长度的50%到95%。叶片11、13和喷嘴室壁21、22维持原料或浆料悬浮液流中的紊流。

当由原料或浆料悬浮液组成的上述多个液体层分别在叶片11的尖端11a与叶片13的尖端13a处，与在叶片11和叶片13之间流动的水层汇聚时，会产生与如上所述相同的效果。如以上已经描述的，叶片11和13的尖端11a和13a分别地被设置成与尖端15a、17a相比，更靠近堰板开口24。也就是说，使水层与原料或浆料悬浮液层分离的叶片11、13的长度分别超过叶片15、17的长度。关于这方面，还必须注意，尽管叶片11、13的长度在图中相互对应，叶片11、13可具有不同长度，但重要的是，叶片11、13的长度分别超过其他叶片15、17的长度。因为水层中纤维的浓度非常低，所以从流浆箱直到成形部中幅材成形过程开始之前，紊流都将在堰板流（slice flow）中保持活跃。

在汇聚水层与原料或浆料悬浮液层之后，液体经由堰板开口24，以分层的方式喷射到成形部的网或织物上以进行进一步的处理，例如脱水、压榨和干燥。从叶片11、13的尖端11a、13a到成形部的距离短，以确保分层的结构。因为薄的叶片尖端11a、13a在很大程度上改进了幅材的分层结构，所以叶片尖端的厚度小于0.5mm，优选地小于0.3mm。

为了调整喷射出的液体流，在上喷嘴室壁22处设置有堰板凸缘23。堰板凸缘23可在原位被调整，即具体地堰板凸缘23的作用范围可例如通过水平或竖直堰板定位器、微调器等等的已知装置来调整。为了简化事项，这些并未在图中示出。应注意，由于喷射出的液体的分层结构，堰板的作用范围R（见图2）优选为1到10mm，由此有利地作用在喷射的液体流（也被称为“自由射流”）上而不会影响各液体层的纯度。因此，借助根据本发明的流浆箱结构，能够在比现有技术已知的更高的程度上影响喷射的液体流。

此外，由于液体的分层结构，即水层被夹在原料或浆料悬浮液层之间，因为完全排除了各液体层的混合能够被切实地排除，所以各液体层中存在的添加剂和其他物质不会发生相互作用。因此，有利于通过将添加剂或其他物质引入原料或浆料悬浮液/水中，来调整后来形成的纸或纸板的属性。此外，特别地，能够增加水层中的填料量，由此与具有相对高填料含量的纸或纸板相比，能够实现显著的成本下降。

图3示出根据本发明的流浆箱结构的另一实施例。在图3中，与以上已经描述的元件相同及等同的元件以相同的附图标记来标识；因此将不再重复这些元件的描述。

根据该实施例，进浆总管39、41和43被设置在图3中左侧的底部。例如浆料悬浮液和水之类的液体从进浆总管39、41、43，分别经由歧管61、63和65，被供应到中间室67a、67b、67。然后，液体从中间室67a、67b、67c，经由紊流管71、73和75，被进一步供应到扩散器管1、3、5、7和9。经过扩散器管之后，如以上关于前述实施例所描述的那样，液体在喷嘴室中分别在叶片的尖端15a、17a、11和13a处汇聚，进而通过堰板开口24喷射。

此外，还设有稀释水总管57，并且稀释水总管57经由阀59与管61连接，以控制机器横向的幅材基重的分布。典型地，相邻的管61与阀59之间的机器横向的距离在60到150mm之间。

图4示出图3的实施例的一种更改方式。根据这种更改，在进浆总管的位置设置较大的进浆总管71，进浆总管71直接地连接到相应的供给管25、27。用于供水的总管73经由管75与扩散器管1直接地连接。其他元件和功能则对应于已经描述的那些元件和功能。

尽管已经借助当前优选的实施例描述了本发明，但是应注意本发明不限于此，而是本发明的范围仅由随附权利要求书限定。

具体地，流浆箱自身不限于上述的包括中间室、扩散器室和喷嘴室的结构，但可利用进浆总管直接地连接到扩散器的流浆箱。在这样的流浆箱中，进浆总管与扩散器室之间只有一组管（扩散器管）。

除了上述流浆箱结构，本发明也可应用于其他流浆箱结构，例如包括混合室的流浆箱，稀释水在混合室中被引入浆料悬浮液内。

虽然在以上描述中，术语“添加剂”被用来作为加入原料、浆料悬浮液或水的物质的示例，但应理解，除了上述物质之外，所述添加剂也可以是精磨纤维、氧离子聚合物（具体地氧离子淀粉）、助留化学品或助留剂（retentionaid helper），具体地为微粒或硅胶（colloidal silica）。

在能够应用本发明的流浆箱的造纸机或纸板机中，添加剂可在用于使原料与白水混合的成浆池内被混合到浆料中。通过这种方式，可使得添加剂更易于在浆料中被分散和稀释，而无需设置任何附加处理元件。

然而，期望的是进一步增加所要生产的纸的粘合强度。也就是说，如果能够进一步提高原料纤维之间的粘合强度，则举例来说浆料内的原料百分比就能够进一步减小。这个缺失的百分比因此能够被较便宜的填料取代。然而，粘合强度提高当然也就会使得纸更加耐用。

根据本发明，水层可被形成为中间层，而且当堰板开口喷射出汇聚的液体时，能够保持水层的纯度。与前两段所描述的混合方式相比，添加剂也可被加入形成中心水层的水中。这样的添加剂可以是精磨纤维、阳离子聚合物（具体地氧离子淀粉）、填料（类似于PCC或GCC）、助留化学品或助留剂，具体地为微粒或硅胶。只要不同的液体层之间没有相互作用这就是有利的，而且能够显著增大填料的含量。因此，能够显著地造纸或纸板的降低成本，同时仍然能够实现期望的纸或纸板的属性，具体地实现期望的纸的强度。

尽管本发明被描述成包括夹在两个吸引的相邻的浆料悬浮液层之间的一个中心水层，但是只要水层夹在两个浆料悬浮液层之间，还可以其他的多层设置方式。例如，流浆箱可被构造成，使得两个中心水层被一个浆料悬浮液层分离，并嵌入两个其他浆料悬浮液层之间。关于水层和浆料悬浮液层的数量，可以是任何数量。

Claims (15)

1.一种用于纤维幅材机的流浆箱结构，包括流浆箱，所述流浆箱具有紊流发生器和喷嘴室，所述喷嘴室具有两个形成喷嘴出口（24）的收敛壁（21、22）；

所述紊流发生器具有至少三个扩散器（1、3、5、7、9），所述扩散器在经由供给装置（25、27、29）供应到每个相应的扩散器（1、3、5、7、9）的液体中产生紊流，所述供给装置供给作为液体的浆料悬浮物和/或水，每个所述扩散器（1、3、5、7、9）具有进入喷嘴室（24）内的出口；

所述至少三个扩散器（1、3、5、7、9）中的中心扩散器（1）具有两个叶片（11、13），所述叶片被设置在所述中心扩散器的出口处并以收敛方式延伸到所述喷嘴室中，所述叶片（11、13）使流经所述中心扩散器（1）的液体与流经相邻扩散器（3、5、7、9）的液体分离；其中

一个或多个所述相邻扩散器（3、5、7、9）具有被设置在出口处的附加叶片（15、17），而且所述附加叶片（15、17）的长度短于所述中心扩散器（1）的相邻叶片（11、13）。

2.根据权利要求1所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述叶片（11、13、15、17）是以交错的方式设置的。

3.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，至少所述中心扩散器的叶片（11、13）延伸超出所述喷嘴室到所述流浆箱的外部。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述中心扩散器（1）的叶片的尖部（11a、13a）被设置在所述喷嘴室内，而且所述叶片（11、13）的尖部与出口之间的距离被设定在1与50mm之间。

5.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述叶片（11、13、15、17）以枢转方式被安装到相应的扩散器出口。

6.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，每个所述扩散器（1、3、5、7、9）以及所述叶片（11、13、15、17）的壁表面具有平滑均匀的结构。

7.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，在所述喷嘴出口（24）处设有可调式堰板凸缘（23）。

8.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述中心扩散器（1）与供给装置（29）连接，所述供给装置将清水、稀释水和/或白水供给到所述中心扩散器（1）。

9.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，每个叶片（11、13、15、17）具有楔形横截面。

10.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，每个叶片（11、13、15、17）的叶片尖部（11a、13a、15a、17a）的厚度小于0.5mm，优选地小于0.3mm。

11.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述流浆箱是多层流浆箱。

12.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述中心扩散器（1）只包含一排扩散器管。

13.根据前述多个权利要求中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，每个所述相邻扩散器包含至少两排扩散器管（3、5、7、9）。

14.根据权利要求12所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述附加叶片（15、17）被安装到所述扩散器管（3、5、7、9）中的每一个的出口。

15.根据前述权利要求1-14中任一项所述的用于纤维幅材机的流浆箱结构，其中，所述附加叶片（15、17）的长度是所述中心扩散器的叶片（11、13）的长度的50%到95%。