CN1052714A - 纸张、纸板或纸浆干燥机运转方法及装置 - Google Patents

Abstract

通过设置堰板腔排浆旁路，而调节造纸机流浆箱 的流比，无论如何调节，流浆箱全部的流动状态，诸如 流速和湍流等都不改变。或通过开放堰板腔壁或用 放在堰板腔内的分别的排浆装置对流比进行调节。

Description

本发明与纸张，纸板或纸浆烘干机的流浆箱有关，下文中概称为流浆箱或造纸机流浆箱。

本发明与一种控制流浆箱堰板流量的方法有关，方法不影响流浆箱湍流发生器，或在流向上位于湍流发生器前方的部件，并且不改变堰板腔中的流速或流向。这控制方法可用于补充对送料泵输出的正常控制，与正常控制互不影响。

造纸机流浆箱的内部尺寸，决定通过流浆箱流量的最大值及最小值，二值之间的数值可提供合格的纸幅质量。

假使流量超过最大值，则流浆箱中的流速过高，以致纸浆在流浆箱宽度方向上的分布不均匀，并且在流浆箱输出流接触造纸网时湍流过急，不能形成令人满意的纸幅。

假如流量低于最低值，纸浆可能在流浆箱宽度方向上分布不均匀。但是低于最低值的湍流太弱，纤维便开始互相缠结，形成纤维束，即絮凝物。

这些极限普及到某种程度，然而很明显，其存在人所共知。

纸张的重量分类或质量除以面积（即：所谓的克重），取决于机器转速和流浆箱输出的纸浆的浓度。生产克重差别极大的机器，如箱板机（boxboard  machine）等，速度及浓度差别也很大。这是因为人们试图生产低浓度克重小的产品，以取得高速并具有良好成形的最大产量。而为生产克重大的产品必须提高浓度，并且由于造纸机的其它部件常限制产量提高，故必须降低机器速度。因为堰板流量和速度成正比，和浓度成反比，故这类机器流浆箱的最大流量和最小流量的流量比很大。下面列公式表示这流比（S）的关系：

S＝Qmax/Qmin

式中S＝流量比

Q_高限＝适合产生合格纸幅质量和充分运转能力的流浆箱的最高通过流量

Q_低限＝相应条件下的最低通过流量

用本流浆箱结构可取得的流量比（S），在若干情况下，在克重范围的极限点上不足以保证最终产品的合格质量。流浆箱的流量比应至少相当于造纸机的最高和最低运转能力的比例。但是最佳效果的取得，是当流浆箱的流量比增高，达到通过流浆箱的实际流量的变化范围，明确处在流量比决定的流量范围内的时候。

在匀浆辊型流浆箱中，流量比（S）约为2.5。水压式流浆箱的缺点是可控范围小，流量比（S）在1.5与2.0之间变化，视情况而定。

过去已知对上述两种类型的流浆箱，还使用其它控制措施，以调节相关流浆箱的流量比，或者在某些情况下，仅增减堰板腔（slice  chamber）中的纸浆或水，以校正堰板浆流中的局部缺陷，提高纸幅质量。

先有技术的解决方案中的一些缺点可用本发明消除。一个典型缺点是目前使用流量控制法使整个流浆箱中的流速改变。另一个缺点是将流浆箱中的一些槽道关闭时，会造成阻塞的危险，而让纤维束流到铜网上。第三个缺点是具有旁路的工艺布置方式，使堰板腔中的湍流形式有一个根本的变化。与上述最后一个缺点相似的第四缺点，当流量减少时，尺寸恒定的堰板腔内的流速降低便将破坏湍流。可作为第五缺点的是目前所应用的调节方法是不切实际的机械调节方法。

本发明可用一个解决方案克服这五个缺点，并且提供了用同一流浆箱生产多层纸幅的机会。

美国专利第4，133，715号公开了一种水压式流浆箱，其中有管形结构的湍流发生器，一个堰板腔与之约形成75°倾斜角，其上壁可相对多管进浆装置（manifold）上缘转动，于是可围绕相关的枢轴点调节，可增加或减小最接近堰板开口的堰板腔的高度。这样调节的结果使堰板腔的高度略变化，而向堰板腔供给纸浆的多管进浆装置输出面积保持不变。没有纸浆从堰板流中分出，而输入流浆箱的全部纸浆通过堰板流出。这种流浆箱以最高为S＝2.0的流量比运转，设定流量接近高限和低限时，会产生质量不良的纸幅。同时运转性能降低。上述例是用无流量调节系统的流浆箱的基本解决方案。

美国专利第3，972，771号公开了一种设有湍流发生器和堰板腔的匀浆辊式流浆箱。这堰板腔的高度可用上述引文中的方法调节，还可以将堰板腔上壁的枢轴点垂直移动作调节。将枢轴点垂直向下移动将湍流发生器的上口关闭，也就是减少有效湍流发生管的数目。堰板腔中的流速降低时，湍流发生器中的流速也降低，流浆箱所有其它部分中的流速也降低。流速可降低到例如低于集管的操作流速范围。

德国专利第DE  3439051号公开了为水压式流浆箱设计的解决方案（图7），将流入堰板腔（61）的一个少量纸浆放出，送回通过升降口（59）进行再循环，不使之流到堰板口，因此，虽然为取得良好的湍流状态保持湍流发生器的高的流速，但是堰板口的流速降低。另一个纸浆排出口是滑动件（58）。滑动件的开启必然降低湍流发生器（54）的流速。此发明的目的不在调节流量比而在改善纸浆上网的成形控制。这种解决办法如用于从堰板排出的主排流量，不会维持堰板腔的稳定流量。这是因为堰板腔的大小不随旁路调节而变化。此外，分流点造成向堰板口输送的浆流中的有害涡流。

美国专利第4，162，189号公开了一种流浆箱，其堰板腔（20a）的上壁可用导轨（21）（图1）升降。也可以将一部分纸浆越过阈远件（threshold）元件（26a）放入排浆管（27），排出纸浆。但是这种布置的目的，是保持纸浆的高度（S）恒定，不起堰板流减流器的作用。这种溢流结构可在许多流浆箱中见到。湍流发生器（15）的横截面是不能调节的。纸浆的高度（S）决定于阈元件（26a）。堰板腔高度的调节仅为堰板口的一种调节方式。

美国专利3，837，999号可视为一种流浆箱。堰板腔的截面从图3，4，6及7中可见。可在堰板腔内安装元件（44），改变图3中堰板腔的尺寸。可设想这种流浆箱没有湍流发生器。这种调节方法很麻烦，在造纸工业中绝对做不到，其主要目的只是调节堰板口，从图6及7是很显然的。

美国专利3，802，960号公开一种产生单层或多层纸幅的流浆箱。元件（20）可视为湍流发生器，元件（230为堰板腔。可将一个活动楔形件（29）放在湍流发生器内。湍流发生器（20）和堰板腔（23）的截面积可用这楔形件来改变。但是，楔形件的小的移动可产生很大的流量变化，纸浆湍流状态的变化难以预测。在这种流浆箱中不使用旁路。这种装置在工厂生产相当困难。甚至尺寸上的小缺陷也会使浆流型式有很大的变化。此发明的目的不在于调节流量比，而在于控制湍流，并提高堰板流的质量。这设备不适合高浓度（1.5%以上）纸浆，因为纸浆经过湍流发生器（20）后流向堰板时多少呈层流形式，即方向及速度变化达到最低。仅在纸浆速度非常高时可获得湍流。假使速度减低，絮凝物形成率非常高。楔形件的支承方法也不适合宽型机器，因为楔形件易挠曲。楔形件中部弯曲并振动，主要在中部上挤压流浆箱。速度和浓度变化的控制很困难。

与上者相同，美国专利第4，285，767号叙述用内楔形件的堰板腔的调节。供给湍流发生器（22，23）堰板腔的排出口截面积，在此发明中保持恒定。不使用旁路。

芬兰专利申请第853，293号提出一种与美国专利第3，972，771号非常相似的解决方案，现应用于水压式浆箱。图1及2的湍流发生器的最上列多管进浆装置，或图3及4中的最下列多管进浆装置，可用一个滑动件（10a）遮挡，堰板腔可旋转的上壁（8）改变堰板腔的尺寸。这申请中不使用旁路。这就是调节后各点（20，21及3）上的流速发生变化的原因。

本发明的流浆箱可根据对其修改用于下列各种用途：

单层流浆箱（卧式、斜式、立式）：

-设管形湍流发生器

-设隔板型湍流发生器

在上两情况下，使用一个分流器，在湍流发生器后面引出一部分堰板流对堰板流量作调节（从最高值减小）。

多层流浆箱（卧式，斜式，立式）：

-与上同

-两类型湍流发生器都可安装在同一流浆箱中，例如，中间层用高粘度纸浆，和有隔板的湍流发生器，外边各层用传统浓度和管形湍流发生器。

用于调节堰板流时，可在同一流浆箱中安装多达三个不同的分流器：在堰板腔的中部为固定式或可调式楔形件，并在堰板腔的底部和顶部安装升降管形的旁路槽道。

图1示流浆箱的沿造纸机中线的剖视图。堰板腔底用柔性板制造，图中用实线表示关闭状态，虚线表示开放状态。底板的关闭状态用10表示，开放状态用10a表示。致动器为气/液压缸。流浆箱可为卧式或斜/立式。

图1a示出与图1方案相似的方案，唯用弹性可膨胀容器作致动器取代气/液压缸，容器中充注气体或流体，其压力使部件10，10a弯曲。

图1b示双层流浆箱，可为立式，如图示，也可为斜式或卧式。调节方案如图1，实现调节的方法为将堰板腔的壁10，10a及110，110a开放，使堰板腔外的湍流发生器的排浆表面的一部分暴露。致动器可如图1或1a。图未示。

图2示出的方案中，图1中的柔性底板10，10a用可拆卸，互换的硬底板10b取代。流浆箱可为卧式或斜/立式。

图3示出一种方案，以前各图所示的壁的调节，用一个楔形分流器（下文简称为“楔”）取代，分流器由位于堰板腔中的壁10c限制。这楔的一边复盖了湍流发生器排浆表面的一部分。可将楔的高度固定，这时为调节用可整体更换另一楔，或者，可将壁10c垂直于堰板腔的中线移动作调节。这流浆箱也可以是卧式，斜式或立式。致动器放在楔内，可为机械式，液压或气动式。图未示。

图3a方案与图3方案的不同点，在于图3的方案中，将楔当中集聚的纸浆通过楔引导，达到楔的两端，通过流浆箱的侧壁回流而进行再循环。在图3a中，将纸浆送入湍流发生器中部上的槽道中，发生器中部槽道设有通过流浆箱侧壁的排浆孔。

图3b示出图3表示的同类型的方案，有两条分别的浆流导槽，其中使用分别的两种纸浆。两各有分别的流量比调节器，作分别的调节。在这情况下调节器为楔10c和110c，流入其中的纸浆保持分离。在图3b中，流浆箱可为立式，但同样可为斜/卧式。致动器与图3中的相似。

图3c示的排浆槽类型，通过应用于多层流浆箱的图3a所示湍流发生器，在这情况下，各纸浆层有各自的槽，引导用楔收集的纸浆，通过流浆箱后壁，回收作再循环。除浆楔收集的纸浆排出外，方案与图3b中的方案相似。

本发明设备的功能如下（图1）：送料管1排出的纸浆，流入从流浆箱后壁开始的多管进浆装置2。浆流通过多管进浆装置后，脉动在平衡腔3中衰减，平衡腔后面跟随一个湍流发生器4，湍流发生器的形式可以有隔板5，有不连续的表面来对浆流产生影响，或为管型湍流发生器5a，其典型形式为有阶梯形或锥形的湍流管。这部分后面跟随一个堰板腔6，其垂直方向上的尺寸必须与湍流发生器产生的流速有适当的比例。最后，流浆箱排出的浆流，通过堰板口7流到网（未示）上。用机构8调节堰板口7的高度。流浆箱的全部上述部件都属于已知的件。通过按下述方法移动堰板6的底部10，10a，便可取得本发明的流量控制。

堰板腔6的底板10，10a，用很薄的软板材制造，其在造纸网一侧的边缘被刚性固定。同一板10在湍流发生器一侧上的边缘，可用在流浆箱的外部下侧的动力装置的驱动下进入堰板腔6内，达到位置10a，从而由隔板隔成的一条或多条浆槽，或管形湍流发生器的某些相应最下排管子，在板10，10a的下面外露，将其中排出纸浆在流浆箱下引导，回收作再循环。在板10，10a前缘上方的这些槽或管排，向堰板腔6排放浆流，达到堰板7。用上述装置可达到下列目的：

送料管1，多管进浆装置2，平衡腔3，湍流发生器5，5a的浆流状态与板10，10a的位置无关。

堰板腔6的浆流状态和湍流的流型基本没有变化，仅当底板10，10a的位置向着堰板腔变化时，流向堰板口7的流量减少。

堰板浆流特点保持与板10，10a的调节状态无关，从而机器的运转性能非常良好。

当使用以弹性变形为基础的方法来调节板10，10a时，可使结构变得非常简单。不需用铰链而使壁上有隙缝。

实现这种结构还需要解决板10，10a有足够的刚度，板缘抵靠湍流发生器的升降方法，将湍流发生器底部排出的纸浆流引导，回收作再循环等问题。这些都属细节，可用下列若干方案解决。

板10，10a的刚度可用附在板底表面上的加强件11，11a提高。这些加强件可与浆流平行或垂直。升降方法的实现可用：1）液压缸13;2）与诸如步进电机等驱动装置连接的齿条齿轮;3）使用螺纹装置;或4）在机器横向上伸展的水平轴，当轴转动时轴上的连杆或凸轮将板10，10a升降;或者5）用压力操纵的可变形的囊（13a）（图1a）。用一个固定在板10，10a上的垂直防溅挡板11，引导纸浆流并对板加强。防溅挡板11引导流浆箱下方的排出浆流，防止过多的飞溅。同时挡板11使底板10，10a的刚度明显提高。

在图1b示的多层流浆箱方案中，分流的方式与图1中的单层流浆箱相同。图1b中的流浆箱有两个分别的浆流槽道。右侧槽各部用与单层流浆箱（图1）相同的标号。左侧槽的各部用与右侧槽对应的号，但增加一百。例如右侧防溅挡板的标号为11，左侧则为111。

流浆箱的其他部分保持和上述的结构相同，下列的方案可取代用柔性底板10，10a进行的调节。

用一个斜底板10b（图2）取代堰板腔底板（10，10a）（图1）。现斜底板10b将来自湍流发生器最低槽的浆流直接向下排放。调节通过将底板10b从流浆箱侧壁中抽出，向下通过排浆口抽出，或通过流浆箱的堰板口抽出，再用倾斜角度（k）不同的底板10b代替。当k＝0°时，10b部分相当于在图1中位置10上的底板。

这种易代品很容易在工厂生产。流量控制为无级调节，但通过每一级调节可能使流动状态非常接近最佳化。

在浆流方向上，在堰板腔6内中部的湍流发生器4（图3）的后方，设有一个在机器横向上的楔形件10c。楔形件中空，因而可以切断最中间管列或板孔的浆流输出，而通过楔端12再经流浆箱侧壁引出浆流。楔10c可用高度不同的另一楔形件取代，或通过流浆箱侧壁或堰板口将楔形件全部取出。还可将楔10c作成可调节的，因而可从流浆箱外，无级调节靠在湍流发生器一侧的楔的高度。

在图3a中，将楔形件收集的纸浆反向排入湍流发生器的槽14中，并通过流浆箱侧壁上的孔12a，排出流浆箱。

在图3b中，将图3中的调节方案应用于多层流浆箱。图的标号如图1b所述的方法标。

在图3c中，两个不同纸浆槽各部分的标号与图1b及3b方法相同。在这方案中，将楔收集的纸浆，反向排入在机器纵向上通过流浆箱的槽14及114中，并通过孔12b及112b排出流浆箱。

无论用堰板腔的活动外壁或堰板腔内的楔形件将浆流分隔，这种分流器的连接点和湍流发生器的排浆面都不必须完全液密。部件10，10a;10b;10c;110，110a和分流器110c不必须在流浆箱宽度方向上成为直线形。举例而言，可有凹面或凸面，从而将纸浆主流分成到堰板口的浆流，和回收作再循环的浆流，使流浆箱边侧上的浆流与在流浆箱中部浆流分流的关系不同。这特点可用于影响克重和全幅横向定向（orientation  profiles  of  the  web）。

Claims (9)

1、一种纸张，纸板或纸浆干燥机中的一个单层，多层，卧式，斜式或立式流浆箱，包括一个集管，多管进浆装置，可能包括一个平衡腔，湍流发生器或多管进浆装置与湍流发生器的组合，分流器，堰板腔和堰板调节器其特征在于有一个可调分流器和湍流发生器的排浆面连接，分流器为下列之一或其组合件；

使堰板口收窄的外壁在纸浆流垂直方向上是可移动的，使其在湍流发生器侧的窄端，可沿端流发生器排浆面向湍流发生器的中心移动，从而湍流发生器表面的一部分暴露在流浆箱的外部。壁和湍流发生器间的狭缝不必须液密(图1，1a，1b)。

该外壁易于更换为另一尺寸不同的外壁，该可更换的外壁使堰板腔的尺寸有很大的相应变化，该可更换的外壁全部或局部形成一条槽道，湍流发生器表面的一部分沿该槽道暴露于流浆箱的外面(图2)。

堰板腔内，在该两外壁之间，设有楔形部，其底侧靠在湍流发生器的排浆面上，从底侧区域收集排入楔形件的浆流。楔形部的朝向机器边侧的侧边上设有孔口，通过孔口进一步将纸浆排出流浆箱外。湍流发生器可设分开的槽，依赖楔形部收集的纸浆通过槽排出流浆箱外。楔形部与湍流发生器间的狭缝不必须液密(图3，3a，3b，3c)。

2、权利要求1所述的设备，其特征在于可用气/液压缸，柔性气/液容器，齿条齿轮，螺纹装置，或用带凸轮的轴作动力装置的执行机构等，将堰板腔壁向着堰板腔中线作弹性弯析（图1，1a，1b）。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于在堰板腔内，在上述两壁间放置一个楔形件，使楔形件的底靠在湍流发生器的排浆表面上，楔形件侧边与堰板壁形成分别的浆槽，两个浆槽在靠近堰板出口处汇合，楔底的宽度为可调式或固定式，可通过流浆箱侧壁或堰板口，将楔形件更换为另一宽度的楔形件。底部宽度还可作成可调的（图3，3a，3b，3c）。

4、如权利要求1和3所述的设备，其特征在于楔底宽度调节机构位于楔形件内。

5、如权利要求1和4所述的设备，其特征在于楔底宽度的调节机构，有气/液压控制的缸或可变形的囊，或用一个轴操作的调节机构，通过楔的大头部的楔边控制。

6、如权利要求1至5所述的设备，其特征在于流浆箱为一个多层流浆箱，至少设两个分别的集管，相应有分别的湍流发生器（图1b，3b，3c）。

7、如权利要求1所述的设备，其特征在于分流器的分流部件在流浆箱宽度的方向上不是平面形状。

8、一种可应用于纸张，纸板或纸浆烘干机的流浆箱的方法，其特征在于将湍流发生器排浆面上的最边缘的孔中排出的浆流部分，从堰板浆流中排除，或者作为替代或补充，将从湍流发生器中部部分的孔口排出的浆流部分引导到复盖湍流发生器中部的部件内，并将这部分浆流进一步排出流浆箱而不关闭上述部分中的湍流发生器，同时将堰板腔按截面积减小的比例收小，保持湍流的流型基本不随流浆箱任何部分的堰板流量变化，从而将流浆箱的最高通过流量和最低通过流量间的比例关系调节。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于纸浆被分成进入堰板口的浆流和回收作再循环的浆流，在流浆箱宽度方向上的不同位置分流关系不同。

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