CN1054457A - 宽流量范围单层或多层流浆箱 - Google Patents

Abstract

使用浓度为0.7-2.2％的纸浆的造纸或浆板机的 单层或多层流浆箱，设有流量比调节器。调节器的作 用是将堰板腔的一部分纸浆排出流浆箱，使流向堰板 的浆流在流浆箱的任何一点上的流速及湍流都无变 化。

Description

本发明涉及放在造纸机或纸板机流浆箱中的一种设备，这种设备在通过的纸浆的粘度为0.7-2.2%时，使流浆箱的运转参数，可在一个相当宽的范围中选择。更准确讲，本发明涉及一种设备，使流浆箱堰板流量可以调节，同时，无论如何调节，都可将通向堰板的浆槽的重要几何尺寸，维持在容限范围，保持浆流在机器的横向上保持理想的湍流和均匀度基本不变。并且，可将多管进浆装置分成不同的部分，使堰板排出的纸浆构成多层纸幅。

本发明还涉及一种产生单层或多层纸幅的方法，将有关的流浆箱在不同浆槽3的不同流速下运行、改变堰板槽8中总湍流的形式。还可以选择不同长度和形状的隔壁3a，对流型产生影响。

在非用于所谓大批量级生产的而是产品相对经常变化的造纸机中，流浆箱的可调性常发生问题。流浆箱的功能是将纸浆向造纸网喷射。纸浆从流浆箱中喷出时速度与造纸网速度相同。假使造纸网的速度恒定，则留在网上的纤维层的厚庹，取决于纸浆的粘度，和堰板口的大小。如果网的速度变化，则通过调节流浆箱的内液压，便可改变流浆箱排出的纸浆的速度。最后液压大小取决于送料泵。于是送料泵的输出/压力比的特性，为流浆箱的可调性设定了绝对极限。

还有某些其他的限制。纸浆的流动方式，必须保持湍流状态，成为防止形成纤维束的因素。匀浆辊型流浆箱与水压式流浆箱以不同方式达到这要求。匀浆辊型流浆箱的流量调节幅度比水压式流浆箱宽。但有若干理由说明水压式流浆箱有优点，例如可以高速度运行，可使用较高浓度的混合纸浆。水压式流浆箱对湍流干扰敏感。这就是湍流发生器中管子内的流速被限制在某一较窄的范围内的原因。如达不到这一要求，则喷到造纸网上的纸幅的成形不佳，纸的质量达不到要求。

在先有技术的方案中，流量调节除用送料泵外，还应用两种不同的原理。即在流浆箱的某一点上，使浆流截面的一部分减小。另一方法是在堰板口前的某一点，设置一个旁路流，引导一部分浆流作再循环，以减少堰板流。除此之外在某些先有技术的方案中，将流浆箱的尺寸调整，如浆流量在较前的某一点已减小，则堰板腔的截面减小。这说明已考虑到在浆流量减小后，还必须保持堰板腔中的足够流速和湍流水平。

但是先有技术方案有的缺点本发明可以消除。一个典型缺点是先有技术中所实现的流量控制法使整个流浆箱中的流速变化。另一缺点在于关闭流浆箱的某些槽道时，会造成堵塞的机会，从而纤维束达到造纸网上。第三个缺点是旁路的布置方式，使堰板腔中的湍流形式会产生一个根本变化。与第三缺点相似的第四缺点，是将减少的流量引入尺寸不变的堰板腔，湍流因流速减低而被破坏。可提到的第五个缺点，是调节方法是不切实的机械调节方法。

本发明用一个方案克服全部五个缺点，并且提供了用同一流浆箱生产多层纸幅的机会。

一种匀浆辊型流浆箱（例如美国专利第3，972，771号）是本文讨论的最老式的流浆箱结构。可用于传统的0.1-1.0%的浓度的浆。这类型流浆箱用于较高的浓度的浆有一定困难。另一方面，通过流速的调节范围很宽;即可能的最大通过流量与最小通过流量的比率相当大，可能S＝2.5（S指可能的最大通过量与最小通过量的比率，“可能的”指的是一个限度，超过限度时纸幅质量便不能满足质量或运转性能的要求）。上述类型的流浆箱指的是其中有空心辊子（66），设有多孔壳体在流浆箱中缓慢旋转，在纸浆流到堰板口前使纸浆得到搅拌。

一种水压式流浆箱（例如美国专利4，133，715号）没有将纸浆与水分均匀搅拌，并缓冲机身横向上的宏观浆流的匀浆辊，而用所谓的湍流发生器执行上述功能。通常这种湍流发生器为一捆靠紧的短管束，管子直径在流向上逐梯级增大。管子也可以是锥形，其截面积从起点到终点逐渐增大。管子截面可为圆形或多边形，通常为矩形。这类型的流浆箱与匀浆辊型流浆箱相同，处理浓度为0.1-1.0%的纸浆，但流量比较小。

高浓度流浆箱（US  4，021，296及4，285，767号）为水压式流浆箱的一种特殊类型。至于处理方法，由于纸浆流量低，不能用匀浆辊将纸浆搅拌，故与水压式或流浆箱有所不同。并且管形结构的湍流发生器作用又不够。为防止流浆箱堵塞必须在纸浆通过流浆箱时保持其内部运动。为此，已发现用波浪形堰板腔，或用梯级弧形堰板腔为最好的解决办法。在堰板腔的端部，将堰板口向造纸网排出的纸浆，定形为预定的纸幅。在这阶段中纤维不能互相相对移动;仅能将水分从纤维间清除。高浓度流浆箱的典型浓度范围为2-6%。可以不称为“流浆箱”而称之为“纸幅挤压器”较恰当，此名尚未使用。

主要在制纸板时，在上述流浆箱之间，留有一个约0.7-2.2%的纸浆浓度范围。而制纸板时，用这浓度较经济，但当用这种纸浆运转时，匀浆辊式流浆箱及水压式流浆箱都必须在调节范围极限上运转，造成流浆箱的调节性能不良和/或运转性能不良。

本文中的流浆箱的调节性能，指的是流比（S）的调节，可用以下公式表示：

S＝Qmax/Qmin

式中S为流比，

Qmax为适用于产生合格纸幅质量及适当运转性能的流浆箱的最高通过流量

Qmin为相似条件的最低最通流量

在匀浆辊式流浆箱中，流比（S）约为2.5。水压式流浆箱的缺点是可控范围较小;流比（S）根据条件在1.5-2.0之间变化。

本发明的目是提出一种适用于0.7-2.2%浓度介质的流浆箱，尤其对于流比有良好的调节性能。

流比受纸浆与水的混合物的湍流状态限制。湍流状态必须满足某些要求，使纸浆可从堰板中排出，以形成质地均匀、成形良好的纸幅。在水压式流浆箱中，必须保持某一最低流速，使没有活动部件的湍流发生器可达到理想的湍流水平。在另一方面，假如超过流量的某一最高极限，流浆箱中便造成过多的湍流，这种湍流会损坏堰板排出的纸幅质量。这两个极限普及到某种程度，但却很明显，其存在人所共知。

下文将讨论的先有技术方案，说明匀浆辊式流浆箱（美国专利第3，972，771号），水压式流浆箱（美国专利第4，133，715号）和高浓度式流浆箱（美国专利第4，021，296号）有明显的区别。在前两类型流浆箱中具有附加的特征，以调节这类流浆箱的流比，或者在某些情况下，仅在堰板腔中增减纸浆或水分，校正堰板流的局部缺陷，以取得较好的产品。

美国专利第4，133，715号公开的一种水压式流浆箱，有一个管形结构湍流发生器，一个堰板腔与之倾斜75°。堰板腔上壁用枢轴安装在湍流发生器的上缘上。上壁可围绕该枢轴点调节，在最近堰板口处将堰板的高度增减。由于有这种调节，堰板腔高度稍微变化时，多管进浆装置的送入堰板腔的排浆面积（discharge  area）保持恒定。没有调节器作调节。不从堰板流中分离出纸浆，但送入流浆箱的全部纸浆通过堰板流出。这类流浆箱可以S＝2.0的最高流量比运转，在设定流量接近高限和低限时产生质量不良的纸幅。此例为无流量调节器的流浆箱的基本方案。

美国专利第3，972，771号公开的一种匀浆辊式流浆箱，设有湍流发生器和堰板腔。这堰板腔的高度可用上述引文中的方法调节，也可通过将堰板腔上壁的枢轴点垂直移动进行调节。将枢轴点垂直向下移动，使湍流发生器的上口关闭，也就是将湍流发生器有效管子的数目减少。减低堰板腔内的流速，也使湍流发生器中的流速减低，于是流浆箱中其他部分中的流速也下降。这流速可减低到例如，低于集管操作流速范围。

德国专利第DE3，439051号公开水压式流浆箱的一种原理方案（图7），流入堰板腔（61）的少量纸浆，被通过升降口（59）回收作再循环，而不使之流到堰板口，于是，虽然保持湍流发生器的高流速水平，以取得良好的湍流，而堰板口的流速减低。另一纸浆排口为滑动件（58）。滑动件开放必然减低湍流发生器（54）的流速。此本发明的目的不在于调节流比，而在于改进上网成形控制。这种解决办法如用于从堰板排出的主排流量，则不能在堰板腔中造成稳定的浆流。这是因为堰板腔的尺寸不随旁路调节而变化。此外，浆流的分流点造成流向堰板口的浆流中的有害涡流。

美国专利第4，162，189号公开一种流浆箱，可利用导轨（21）（图1）将堰板腔（20a）的上壁升降。这里也可以将一部分纸浆从阈元件（26a）上流过，送入排浆管（27），排出纸浆。但这样布置的目的是保持纸浆液面（S）恒定，不起堰板节流器的作用。这种溢流结构可在许多流浆箱中可以见到。湍流发生器（15）的排浆面积不能调节。纸浆液面高度（S）取决于阈件（26a）。这种堰板腔高度的调节仅为调节堰板口的一种方法。

美国专利第3，837，999号可视为一种流浆箱。堰板腔截面从图3，4，6，及7可见。在堰板腔中安放一个固体件（44）可改变图3中堰板腔尺寸。可估计在这流浆箱中没有湍流发生器。调节方法很麻烦故造纸技术中绝对做不到。这种作为一种堰板口调节的主要目的在图6及7是很显然的。

在诸如美国专利第4，604，164及3，843，470号等的某些方案中，将堰板腔用隔板分成若干上下放置的槽道，主要防止宏观（粗）湍流，而使每一分别的槽中有微湍流。槽的尺寸不能有实际的调节，而隔板的严格位置由各槽中的压力决定。多管进浆装置的排浆面也没有调节。在上述的专利公报中，流比的调节不通过中途改变流通面积或分流出部分纸浆进行。

美国专利第3，802，960号公开一种产生单层或多层纸幅的流浆箱。可将元件（20）视为湍流发生器，元件（23）视为堰板腔。可将一个活动楔形件（29）放在湍流发生器内。湍流发生器（20）及堰板腔（23）的截面积可用这楔形件来改变。然而楔的小的移动可产生很大的浆流量的变化，纸浆湍流的变化状态难以预测。在这个专利中不使用旁路。设备的工厂生产相当困难。甚至尺寸的小误差可造成流型的相当大的变化。此发明的目的不在于调节流比，而在于控制湍流，并提高堰板流的质量。设备不适合高浓度纸浆（1.5%以上），因为纸浆通过湍流发生器（20）后，流向堰板的浆流多少为层流型，即方向与流速的变化最小。仅非常高的纸浆流速可能产生湍流。如减小流速，则形成絮凝物的机会极高。由于楔形件会弯曲，故楔的支承方法不适用于宽幅机器。楔的中部弯曲和振动，主要对流浆箱的中部挤压。流速与浓度的变化很难控制。

与上述相似美国专利第4，285，767号中提出用一个内楔形件调节堰板腔。供给堰板腔的湍流发生器（22，23）的排浆面积在此发明中也保持恒定。不使用旁路。

芬兰专利申请第853293号提出一种与美国专利3，972，771号非常相似的方案，此方案用于水压式流浆箱。在图1及2中，湍流发生器多管进浆装置的最上列，或图3及4中的多管进管装置的最下列，可用一个滑动件（10a）遮挡，堰板腔的可旋转上壁（8）使堰板腔的尺寸变化。在这申请案中不使用旁路。这就是在各点（20，21及3）上流速因调节而变化的原因。

本发明在同一流浆箱结构中结合了下列各特点。

1.流浆箱适宜处理浓度为0.7-2.2%的纸浆，这就是设置湍流发生器的原因。在湍流发生器的槽道中，纸浆流发生流向或浆流截面上的急剧变化。

2.无论流速变化如何，流浆箱流量比（S）变化保持在流浆箱的任何部分中，从送料管直到堰板，仅堰板流量除外，都有恒定的流送状态。

3.可将流浆箱设计为多层浆箱，在这情况下，可将第二点中叙述的调节，应用于至少一个纸浆层中的浆流。

4.流浆箱中设有内清洗系统，防止调节系统中没有浆流经常冲刷的部分有纸浆在上粘附。

本发明主要参照图1进行叙述，图1示出了流浆箱的剖视图。图2为图1的放大图，示出顶部位置上的导流件4。图3中导流件4处于其最低位置。图4示出导流件4如何将堰板流的两条槽道的输出流分离出来。

图1  公开的流浆箱中集管1将纸浆导入有三列（条）槽道2的多管进管装置2a中。纸浆通过槽孔从多管进浆装置2a中通过。集管（可用一个或多个隔板1b分成分别的集管。在这情况下，可用流浆箱生产多层纸幅。在图1的方案中，隔壁之间的最低槽3中的纸浆与隔壁间的两上槽道中送出的纸浆分开输送。至于旁路，在这个实施例中，流速调节仅在两个上槽道中进行。隔壁1b可放置在最适合产品的地点上。纸浆流入机器横向上伸展的阶梯状隔壁3a之间的槽3中。在这个实施例中，由于流浆体11与堰板腔8的底壁6a具有与隔壁3a配合的阶梯状外形，它们之间所形成的梯级形状的三条分开的槽道中的浆流可取得理想的湍流。纸浆从这些槽中流入堰板腔8。堰板腔由下方的固定壁6a和上方的旋转壁6限定，旋转壁6的枢轴点7固定在可在垂直方向上可移动的导流件4上。通过一个调节器10，可将壁6绕枢轴点7旋转。纸浆通过堰板腔8后，接着通过堰板口9，向造纸机（未示）的造纸网上排放。枢轴点7可以用刚性安装件取代。使用弹性材料制造的元件6，其可在堰板口9的位置上沿垂直方向弯曲。隔壁3a在多管进浆装置端部刚性固定，但可更换，例如换成不同形状的板件。隔壁的长度可变化，不必须用相同长度。

在柜架11上安排一个滑动表面，导流件4可沿之在垂直方向上移动。导流件4有两个极端位置，最高位置如图2所示，最低位置如图3及4所示。还可以将导流件在这两个极限之间调节（未示），这旁路就部分起作用。导流件中槽5的开口高度可在流浆箱宽度方向上变化。这样可影响例如在流浆箱的边缘区的堰板流与旁路流之间的分流的比例，使其与流浆箱的中部不同。这个特征可用于均化全纸幅横向上的定向及定量（克重）。

还可以将槽道5分为流浆箱宽度方向上的若干腔，并将纸浆用不同真空装置从腔中抽出，使流入槽5的纸浆流量，在流浆箱宽度方向的不同点上变化。

当导流件4在顶点位置上时，流浆箱利用湍流发生器3的全部排浆面，作最大流速的运行。

当将导流件4调节到图3中的最低位置时，导流件4中的槽道5移动到三条水平浆槽中最高的一个浆槽的地方，其底部弯角处（4a）接触隔壁（3a）的阶梯部分，隔壁3a和导流件4下缘4a之间的隙缝被密封。最高槽道中的全部浆流被通过槽5引到排浆口5a，回收作再循环。根据上述原理还可将导流件4设计为将一条以上的槽道中的纸浆排入槽5（图4）。当导流件4在顶部位置时（图2）时，可用清水W冲涮槽5及5a，以防纤维束形成。

如图1中的导流件4在最低位置时（见图3），仅两最低槽道向堰板输送纸浆。但同时堰板腔的上壁6已降低，使堰板腔8的截面积减小，使纸浆流速增大，其流速足以产生湍流。用一个单独的装置10将堰板口9调节到适当的尺寸。至于槽3中的浆流，导流件4的转动方向可和流向倾斜15-165°。图中的角度为90°。在这个有三条水平湍流槽的实施例中，将导流件4降低时，便使流浆箱在堰板处的流速比进浆流速低三分之一。槽5a将旁路流引出流浆箱，最好通过流浆箱的边侧，但也可用其它的排流方向。

考虑到流浆箱通过流比S的自然调节允许误差为1.6，可取得总调节的下列极限值。（假设由于纸浆浓度相当均匀，自然调节的允许误差相当小）。

导流件4处于顶部位置：（流浆箱宽度每米流量）

最大流量 5000（1/分钟×米）＝5000＝Q₁

最小流量 5000/1.6（1/分钟×米）＝3125＝Q₂

导流件4  处于底部位置时：

最大流量 2×5000/3（1/分钟×米）＝3333＝Q₃

最小流量 2×5000/3×1.6（1/分钟×米）＝2080＝Q₄

因此在使用导流件4时，流比（S）的调节范围为：

S＝Q₁/Q₄＝5000/2080＝2.4

不用导流件4时为：

S＝Q₁/Q₂＝5000/3124＝1.6

假如流浆箱设有一个图1所示的隔壁1b，通过用旁路调节流量比，仅涉及通过靠上两槽的纸浆流量。由于可将一半的流量回收作再循环，此等级的纸浆的流量比值大于上述的数字。

除有三条湍流槽的流浆箱外，本发明还适用于槽道多于或少于三条的流浆箱。并且，图示多管进浆装置与堰板腔倾斜60°的结构，也并非唯一可用的结构，可为0°至180°之间的任何角度。湍流发生器的槽道可代之以管件。但是用管子时，纸浆浓度不能超过1.5%。同一流浆箱还可兼用槽道及管子。例如，假使多层流浆箱中使用两种分别的纸浆，可将一种纸浆通过槽道，另一种通过管子。

Claims (11)

1、一种造纸机或浆板机的流浆箱，包括带有一条或多条槽道的集管(1)，多管道浆装置(2a)，扩散腔(2b)，隔壁(3a)，位于隔壁之间的槽的(3)，导流体(4)，一个堰板腔(8)，其有一个壁(6)用铰链(7)或弹性关节，安装在导流件(4)上，使堰板腔的尺寸可根据导流板(4)的垂直位置而变化，和一个堰板(9)，其特征在于导流件(4)可沿与槽(3)的浆流方向成倾斜15-165°方向移动，该导流件(4)有槽(5，5a)作为旁路用，槽(5，5a)引导纸浆进入位于槽(3)输出端前面的导流件(4)表面，通过导流件主体，流向位于流浆箱边侧上的导流件的一端或两端，或者经过导流件的某些其它表面引出流浆箱；还在于隔壁(3a)在多管进浆装置(2a)上刚性固定，而有可拆卸的接口，使隔壁(3a)可更换不同形状的隔壁(3a)；并且在于流浆箱体(11)与堰板腔(8)底壁在隔板(3a)处为阶梯形状以增加湍流。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于导流件（4）可通过一条或多条槽（3），将纸浆全部或部分排出。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于导流件（4）可将一个种（stock  grade）纸浆的堰板流的一部分排出，或者在多层流浆箱中，排出几种不同的纸浆的堰板流，并且导流件（4）的槽（5）的槽形使得在流浆箱宽度上的不同点，将浆流按不同比例分配给堰板及旁路。

4、如权利要求1所述的设备，其特征在于当将导流件（4）降低到底部位置时，其底部弯角处（4a）接触隔壁（3a）的阶梯部分，使密封性提高。

5、如权利要求1所述的设备，其特征在于当导流件（4）在顶部位置时，其内浆槽（5）与清水供应（W）管路连接，从而停机时也能保证对槽道（5）清洗。

6、如权利要求1所述的设备，其特征在于各隔壁（3a）可有不同长度，因而在浆流方向上测量时，各端部处在不同位置。

7、如权利要求1所述的设备，其特征在于湍流发生器的隔壁（3a），或其中的某些隔壁被用管子取代。

8、一种用堰板口前面的旁路流调节流浆箱流量比，将纸浆引出流浆箱的方法，其特征在于将旁路布置成在纸浆流向上紧接湍流发生器之后，使其流量可以调节，从而其流量不影响流浆箱中其它部分的流速或湍流的型式。

9、如权利要扩8所述的方法，其特征在于在多层流浆箱中，分隔开的槽（3）中可有不同的流速，从而可在堰板（9）前面影响堰板槽（8）中的湍流状态。

10、如权利要求8所述的方法，其特征在于在多层流浆箱中，分别的纸浆层通过不同类型的湍流发生器（隔板或管子）。

11、如权利要求8所述的方法，其特征在于在流浆箱宽度的不同地点，将浆流按不同比例分配给堰板及旁路。

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