CN107148500B - 用于纤维材料幅脱水的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于纤维材料幅、尤其纸、纸板、纸巾幅脱水的装置，所述装置具有带式压榨机，所述带式压榨机包括沿幅面运行方向延长的压榨压区，所述压榨压区构造在可渗透的压榨带和配合元件的至少部分地被所述压榨带围绕的弯曲的表面之间。所述纤维材料幅与可渗透的支承带一同被导引通过所述带式压榨机的压榨压区。配设器件，用于向所述带式压榨机的压榨压区的至少局部区域这样地施加流体，使得所述流体流动穿过所述支承带和所述纤维材料幅。流体施加器件包括吹气装置，吹气装置布置和实施为，使得所述流体从所述带式压榨机的配合元件的弯曲的表面流向所述带式压榨机的压榨带。

Description

用于纤维材料幅脱水的装置

本发明涉及一种用于纤维材料幅、尤其纸、纸板、纸巾幅脱水的装置，该装置具有带式压榨机，带式压榨机包括沿幅面运行方向延长的压榨压区，压榨压区构造在可渗透的压榨带和配合元件的至少部分地被该压榨带围绕的弯曲的表面之间，其中，纤维材料幅与可渗透的支承带一同被导引通过带式压榨机的压榨压区，并且配设器件，用于向带式压榨机的压榨压区的至少局部区域这样地施加流体，使得该流体流动穿过支承带和纤维材料幅。

在专利文献US 7 351 307 B2中已经公开了一种用于制造体积大的纸巾幅，其中，所谓的带式压榨机结合热空气罩和蒸汽施加装置用于使纤维材料幅脱水至确定的干重含量。

文献EP 1 852 551 A1公开一种用于在制造或精制纸、纸巾幅或其他纤维料幅的机器中给纸、纸巾幅或其他纤维料幅脱水的脱水装置。该纤维料幅在此位于两个带之间通过吹气辊导引，该吹气辊在包绕区域内将吹送的空气指向纤维料幅。

文献DE 103 03 959 A1描述一种用于纤维料幅脱水的位移脱水压榨机。该纤维料幅在此同样位于两个带之后通过吹气辊导引，该吹气辊在包绕区域内将吹送的空气指向纤维料幅。脱水在此同时通过为排除纤维料幅中的水应用气压和机械压力而实现。

由专利文献US 2010/7615136 B2、US 2007/7297233 B2、US 7 815 773 B2和WO2012/143163 A1已知一种用于制造传统纸巾幅的装置，其分别包括压榨区，该压榨区具有尤其是带式压榨机的沿幅面运行方向延长的压榨压区，并且其中，纤维材料幅接着被输入干燥滚筒。

在传统的新月型成型器(Crescent-Former)中，纤维材料幅在成形器区域中通过成形筛借助施加的离心力被脱水至固体含量约为12％，纤维材料幅接着借助真空进一步脱水至固体含量约为23％以及机械式地从固体含量约为23％进一步脱水至40％。以此大大压缩了纤维材料幅，这对其厚度、体积和吸水能力有负面影响。虽然基本上不希望对纸巾幅压榨，但这却是必要的，以便实现预期的干重含量和另外借助杨基干燥罩干燥纤维材料幅。

23％的干重含量界限或多或少地表现为在干重含量-真空-曲线中的最大干重含量值，该值可以通过纸巾幅在湿毛毡上脱水实现。提供更大的真空容量是能效不高的。

本发明要解决的技术问题在于，提供一种对开始所述类型装置的改进装置，凭借该装置在保持尽可能小的能量需求的情况下在带式压榨机之后立即实现更高的纤维材料幅干重含量以避免不期望的过度压缩纤维材料幅并且因此也可以用于制造体积大的纸巾幅。

上述技术问题按照本发明通过具有一种用于纤维材料幅脱水的装置解决。所述装置具有带式压榨机，所述带式压榨机包括沿幅面运行方向延伸的压榨压区，所述压榨压区构造在可渗透的压榨带和配合元件的至少部分地被所述压榨带围绕的弯曲的表面之间，其中，所述纤维材料幅与可渗透的支承带一同被导引通过所述带式压榨机的压榨压区，并且配设器件，用于向所述带式压榨机的压榨压区的至少局部区域这样地施加流体，使得所述流体流动穿过所述支承带和所述纤维材料幅，其中，流体施加器件包括吹气装置，吹气装置布置和实施为，使得所述流体从所述带式压榨机的配合元件的弯曲的表面流向所述带式压榨机的压榨带。

按本发明规定，带式压榨机的压榨带具有≤4mm、尤其≤2.8mm和优选≤1.9mm的厚度，其中，所述带式压榨机的配合元件包括吹气辊子。

所述装置的流体施加器件包括吹气装置，其布置和实施为，使得流体从带式压榨机的配合元件的弯曲的表面流向带式压榨机的压榨带。

流体因此沿由于配合元件的弯曲的表面而作用在纤维材料幅上的离心力流动。由此不仅实现减小施加流体所需的能量需求，也可以实现更高的幅面运行速度，据此，不同于在配合元件的侧面的传统的真空作用的是不必为了实现相应的脱水作用而首先补偿离心力。因为流体的流动按照本发明沿作用在纤维材料幅上的离心力的方向作用并因此也通过离心力辅助纤维材料幅在带式压榨机的压榨压区中的脱水，所以可以实现在保持较小的能量耗费的情况下在带式压榨机之后就立刻得到相应的较高的纤维材料幅干重含量，这在纤维材料幅接着还应该输入布置在带式压榨机之后的干燥区域时尤其有优势。

吹气装置尤其可以包括配属于带式压榨机的配合元件之一的吹气箱。

优选的是，纤维材料幅位于支承带和压榨带之间地导引通过带式压榨机的压榨压区。

按照本发明的装置的优选的实际实施方式，与支承带一同被导引通过带式压榨机的压榨压区的纤维材料幅接触压榨带，支承带接触带式压榨机的配合元件。在此，即仅带有纤维材料幅的支承带被导引通过带式压榨机的压榨压区。

为了实现尽可能高的干重含量，向带式压榨机的压榨压区的至少一个局部区域施加的流体有利地包含热的、湿的空气和/或蒸汽。

按照本发明特别优选的实施方式，所述装置实施为用于构成结构化的纤维材料幅，并且配设结构化的带作为支承带。相应的装置尤其适合于制造体积大的纸巾幅。

纤维材料幅优选地与支承带一同从所述装置的成形器区域导引至带式压榨机并通过带式压榨机。

所述装置尤其包括成形器区域，在成形器区域中纤维材料幅构造在优选结构化的支承带上。

还优选地在带式压榨机之后布置干燥区域，纤维材料幅和支承带一同输入该干燥区域。在此，这种干燥区域适宜地具有干燥滚筒、尤其杨基滚筒，并且优选具有配属于干燥滚筒的罩。

优选的是，构成其他压榨区域的干燥滚筒配有配合元件，配合元件有利地包括靴式压榨元件、尤其靴式压榨辊和具有对应的抽吸装置、尤其抽吸辊子的配合元件，或者传统的压榨辊子。

优选地，纤维材料幅在其他压榨区域中从支承带转移至干燥滚筒上并且在干燥滚筒上继续导引。

带式压榨机的压榨带设计用于尽可能高的拉应力并且优选用于≥30kN/m的拉应力。

按照根据本发明的装置的优选的实际实施方式，作用在带式压榨机的压榨带上的拉应力在约10kN/m至30kN/m的范围内。

尤其为了避免纸页溜走(sheet stealing)，带式压榨机的压榨带的表面有利地具有带纤维的纤维结构，该纤维结构具有≤44dtex、尤其≤17dtex和优选≤11tex的线密度。

带式压榨机的可渗透压榨带优选地具有大于20cfm、优选大于60cfm和优选大于100cfm的渗透能力，尤其透气能力。

因为水流和空气流必须穿透压榨带并且在压榨带中的停留时间是受限制的，所以压榨带的厚度应尽可能地小。因此，带式压榨机的压榨带具有≤4mm、尤其≤2.8mm和优选≤1.9mm的厚度。

带式压榨机的配合辊子的配合元件的弯曲的表面的曲率半径有利地≤0.6m并且优选地在0.35m左右。若配设吹气辊子作为带式压榨机的配合元件，则其直径相应地有利地≤1.2m并且优选地在0.7m左右。凭借相应地较小的曲率半径或者直径实现较高的离心力，其中实现相应较高的脱水。

按照本发明的装置因此尤其适于制造结构化的体积大的纸巾幅，其中，所制造的纤维材料幅具有尤其大于70％未被压榨的纤维，以及具有比先前所述装置制造的纤维材料幅大两倍或者大两倍以上的厚度，和相应地更大的体积以及相应更大的吸水能力。按照本发明的装置尤其即使在更高速度下也可以运行。此外，投入成本和能源成本比已知的装置例如TAD(Through Air Drying)机器或者具有靴压机的新月型成型器更小。

如上所述，按照本发明的带式压榨机之后可以布置具有干燥滚筒、尤其杨基滚筒的干燥区域。凭借所述带式压榨机尤其可以在使用非常小的、例如约0.85bar的压榨压力和凭借非常长的、例如约0.9m的压榨压区的条件下对尤其结构化的纤维材料幅脱水，该压榨压区比传统压榨机长约15倍，传统压榨机例如具有长度为60mm的压榨压区并且在例如35bar下运行。

凭借按照本发明的装置的带式压榨机例如可以实现从12％至30％范围内或者更高的干重含量。优选地，纤维材料幅输入具有≥30％的干重含量的干燥区域，以便纤维材料幅在干燥区域中进一步干燥，该干燥区域包括干燥滚筒、尤其具有对应干燥罩的杨基滚筒。

按照本发明的装置可以以简单的方式通过相应改装例如具有靴压机的传统造纸机获得。

作为流体例如可以使用热的干燥的空气、蒸汽或者湿的热的空气。该流体可以用于加热纤维材料幅和/或用于吸收来自纤维材料幅的水。

适宜的是，该流体可以至少部分地从配属干燥区域的干燥滚筒的罩的罩排出气中提取，由此相应地进一步降低能源消耗。

在成形器区域中，纤维材料幅优选地形成在结构化的支承带上，凭借该支承带使得纤维材料幅优选地向带式压榨机转运并且通过带式压榨机转运至布置在带式压榨机之后的干燥区域中。在与干燥区域的干燥滚筒构成的压榨机中，仅压榨结构化的带的凸起部，其中，纤维材料幅的纤维的70％至80％保持完全不被压榨，总之这导致具有更大厚度和更高比体积的体积更大的纤维材料幅。

纤维材料幅例如也可以在双筛成形器或者另一种成形器中构成。此外，构成的纤维材料幅也可以借助容纳靴或者类似物转移给结构化的支承带。

带式压榨机的设计用于高拉应力的可渗透压榨带尤其可以是高压带、例如具有加固缝的或者带缝入的纤维绒毛纤维(Felted Belt)的连续的螺旋式联结的织物(reinforced wire with reinforced seam or endless spiral link fabric)的加固的毡。

此外，即使在更高温度下压榨带也应该具有受限的延伸率，尤其流体是热的并且在相关造纸机中存在有限的空间供使用。压榨带的加固的结构可以具有编织式的或者非编织式的结构，这要根据在拉应力和温度方面所要求的条件而定。

为了使压榨带有足够的抗拉强度，压榨带的材料尤其可以包含不同的聚合物(优选PET、PA和PU或者其他聚合物例如凯夫拉)。为了产生压榨带的相关结构和性质，所使用的材料也可以包含双组分类型的组分(components with bico character)。双组分纤维(Bi-Componenten纤维)本身在现有技术中是已知的。有利的是，这种双组分纤维和/或纱线用于压榨带的制造，不仅用于支承结构，而且也用于压榨带的至少接触纸的表面的构造。双组分纤维和/或纱线包括两个材料组分。第一材料组分构成纤维或者纱线的芯，第二材料组分包围或者包套第一材料组分。由此可以在纤维或者纱线中结合两个材料组分的不同性质。通过为制造压榨板使用双组分纤维或者纱线因此例如可以实现高抗拉强度，同时实现与相邻纤维或者纱线和/或支承结构的良好的粘接性质。

为了避免材料输入(例如废纸)过多，也可以想到压榨带的不具有纤维的带结构，以此也易于湿度处理，并且避免结构的快速脏污。在此，例如在铸造带时和/或通过塑料或者其他材料熔融和/或通过去除材料的方法例如凭借激光或者水射流技术产生压榨带的尤其接触侧面的表面结构。在此的优点在于，可以制造几乎能任意构造的表面结构。渗透性例如可以在铸造带时和/或通过去除材料的方法例如凭借激光或者水射流技术产生。

在带式压榨机的压榨压区中产生的压榨力p由拉应力T除以带式压榨机的配合元件的曲率半径或者配设为配合元件的吹气辊子的半径R而算出。以此例如在拉应力为30kN/m并且吹气辊子的直径为0.7m的情况下得到作用在由纤维材料幅和支承带构成的夹层结构上的压榨力为0.85bar。

必要时配设的纤维垫或者压榨带的纤维绒毛以及通过压榨带作用的压榨力保证实现与纤维材料幅的紧密接触，由此明显改进毛细式脱水。此外，在通过吹气装置沿与离心力相同的方向的流体施加之后可以实现更高的幅面运行速度。凭借配合元件的弯曲表面的相应小的曲率半径或者构成配合元件的吹气辊子的相应小的直径得到更高的离心力，由此进一步提升脱水。

在按照本发明的装置中，在带式压榨机中的脱水因此从配合元件的弯曲表面开始向压榨带的方向首先通过多孔的支承带，接着通过纤维材料幅进行。尤其结构化的渗透的支承带近似干燥地在配合元件的侧面上运行通过带式压榨机的压榨压区，以此相较于在配合元件的侧面上的毡得到明显更少的返潮。

在带式压榨机之后，纤维材料幅保留在结构化的支承带上而不在配设毡料的压榨带上，因为纤维材料幅的纤维位于结构化的支承带的凹陷部中。

虽然在带式压榨机中通过压榨带产生的压榨力较小，例如0.85bar，然而凭借这种带式压榨机可实现的干重含量比没有带式压榨机和带有一般毡结构的支承带高7％，比没有带式压榨机和带有结构化的带结构的支承带高12％。

在按照本发明的装置中，带式压榨机的压榨压区尤其具有≥700mm的长度。凭借使用热空气和/或蒸汽进一步提高可实现的干重含量。

在干燥区域中仅压榨支承带的凸起部。与干燥滚筒一起构造的压榨机仅用于纤维材料幅的继续运输而不是用于提高干重含量。以此在带式压榨机的出口处应当达到至少30％的干重含量，这相当于紧邻与干燥区域的干燥滚筒一起构造的压榨机之后的干重含量。以此可以借助干燥滚筒和与其对应的干燥罩进一步干燥纤维材料幅，而不会形成鼓包并且在运行能力性或者机器通用性方面不产生问题。

下面根据实施例参照附图进一步说明本发明。唯一的附图中示出按照本发明的用于纤维材料幅脱水的装置的示例性实施方式的示意图。

唯一的图1示出用于纤维材料幅12脱水的装置10，该装置尤其用作用于制造体积大的纸巾幅的机器。

装置10或者机器包括带式压榨机14，带式压榨机包括沿幅面运行方向M延长的压榨压区16，压榨压区16形成在可渗透的压榨带18和配合元件20的至少部分地被压榨带18围绕的弯曲的表面之间。

在此，纤维材料幅12与可渗透的支承带22一同被导引通过带式压榨机14的压榨压区16。此外配设有器件，用于向带式压榨机14的压榨压区16的至少局部区域施加流体，使得该流体流动穿过支承带22和纤维材料幅12。

流体施加器件包括吹气装置，吹气装置布置和实施为，使得流体从带式压榨机14的配合元件20的弯曲的表面流向带式压榨机14的压榨带18。由此在带式压榨机14的配合元件20的侧面得到吹气区域24，该吹气区域24沿带式压榨机14的压榨压区16的至少局部区域延伸。

吹气装置例如可以包括配属于带式压榨机14的配合元件的吹气箱。

在此实施形式中，带式压榨机14的配合元件20例如包括吹气辊子。

纤维材料幅12位于支承带22和压榨带18之间地导引通过带式压榨机14的压榨压区16。在此，与支承带22一同被导引通过带式压榨机14的压榨压区16的纤维材料幅12接触压榨带18，支承带22接触带式压榨机14的配合元件20。

向带式压榨机14的压榨压区16的至少一个局部区域施加的流体尤其可以包含热的、湿的空气和/或蒸汽。

装置10在实施形式中设计用于构成结构化的纤维材料幅12。为此配设结构化的带作为支承带22。

纤维材料幅12与支承带22一同从成形器区域26导引至带式压榨机14并通过带式压榨机。在此，在所示情况中配设成形器区域26，在成形器区域26中纤维材料幅12构造在结构化的可渗透的支承带22上。支承带22与成形器带28一同在构成被施加来自流浆箱30的纤维悬浮液的进入缝隙32的条件下围绕成形器元件34、在此为成形器辊子导引。在成形器元件34之后，成形器带28再次与纤维材料幅12和支承带22分离，纤维材料幅12与支承带一起继续导引。

干燥区域36布置在带式压榨机14之后，纤维材料幅12与支承带22一起输入干燥区域36。干燥区域36包括干燥滚筒38、在此例如为杨基滚筒，还具有配属于干燥滚筒38的罩40。通过罩可以向围绕干燥滚筒38导引的纤维材料幅施加热流体、尤其热空气。

在此，为构成至少基本上仅用于把纤维材料幅12从支承带22向干燥滚筒38转移的其他压榨区域42，干燥滚筒38配有配合元件44，在此实施形式中，配合元件是靴式压榨辊。

如上所述地，纤维材料幅12在其他压榨区域42的区域中从支承带22向干燥滚筒38转移并且在干燥滚筒38上继续导引。然后，在包括带有对应罩的干燥滚筒38的干燥区域36中进一步干燥纤维材料幅12。

带式压榨机14的压榨带尤其可以设计用于≥30kN/m的拉应力。在运行中在压榨带18上尤其可以作用一个在约10kN/m至约30kN/m的范围内的拉应力。

带式压榨机14的配合元件20的弯曲表面的曲率半径尤其可以≤0.6m并且优选地在0.35m左右。

紧邻带式压榨机14前纤维材料幅12例如可以具有10％的干重含量(TG)，紧邻带式压榨机14后以及紧邻仅用于把纤维材料幅12向干燥滚筒38上转运的、其他的压榨区域42之后尤其具有≥30％的干重含量。

转移给干燥滚筒38的纤维材料幅12尤其可以包含在约70至约80％之间的未压榨的纤维。

附图标记列表

10 装置

12 纤维材料幅

14 带式压榨机

16 延长的压榨压区

18 可渗透的压榨带

20 配合元件

22 可渗透的结构化的支承带

24 吹气区域

26 成形器区域

28 成形带

30 流浆箱

32 进入缝隙

34 成形器元件

36 干燥区域

38 干燥滚筒

40 罩

42 其他的压榨区域

44 配合元件

M 幅面运行方向

Claims (27)

1.一种用于纤维材料幅(12)脱水的装置(10)，所述装置(10)具有带式压榨机(14)，所述带式压榨机(14)包括沿幅面运行方向(M)延伸的压榨压区(16)，所述压榨压区(16)构造在可渗透的压榨带(18)和配合元件(20)的至少部分地被所述压榨带(18)围绕的弯曲的表面之间，其中，所述纤维材料幅(12)与可渗透的支承带(22)一同被导引通过所述带式压榨机(14)的压榨压区(16)，并且配设器件，用于向所述带式压榨机(14)的压榨压区(16)的至少局部区域这样地施加流体，使得所述流体流动穿过所述支承带(22)和所述纤维材料幅(12)，

其中，流体施加器件包括吹气装置，吹气装置布置和实施为，使得所述流体从所述带式压榨机(14)的配合元件(20)的弯曲的表面流向所述带式压榨机(14)的压榨带(18)，其特征在于，所述带式压榨机(14)的压榨带(18)具有≤4mm的厚度，其中，所述带式压榨机(14)的配合元件(20)包括吹气辊子。

2.按照权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述吹气装置包括配属于所述带式压榨机(14)的配合元件(20)的吹气箱。

3.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述纤维材料幅(12)位于所述支承带(22)和所述压榨带(18)之间地导引通过所述带式压榨机(14)的压榨压区(16)。

4.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，与所述支承带(22)一同被导引通过所述带式压榨机(14)的压榨压区(16)的所述纤维材料幅(12)接触所述压榨带(18)，所述支承带(22)接触所述带式压榨机(14)的配合元件(20)。

5.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，向所述带式压榨机(14)的压榨压区(16)的至少一个局部区域施加的流体包含热的、湿的空气和/或蒸汽。

6.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述装置(10)实施为用于构成结构化的纤维材料幅(12)，并且配设结构化的带作为所述支承带(22)。

7.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述纤维材料幅(12)与所述支承带(22)一同从成形器区域(26)导引至所述带式压榨机(14)并通过所述带式压榨机(14)。

8.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，配设成形器区域(26)，在成形器区域(26)中所述纤维材料幅(12)构造在结构化的支承带(22)上。

9.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，在所述带式压榨机(14)之后布置干燥区域(36)，所述纤维材料幅(12)与所述支承带(22)一同输入所述干燥区域。

10.按照权利要求9所述的装置，

其特征在于，所述干燥区域(36)具有干燥滚筒(38)并且具有配属于所述干燥滚筒(38)的罩(40)。

11.按照权利要求10所述的装置，

其特征在于，构成其他压榨区域(42)对所述干燥滚筒(38)配有配合元件(44)。

12.按照权利要求11所述的装置，

其特征在于，构成其他压榨区域(42)，所述干燥滚筒(38)配有靴式压榨辊，具有对应的抽吸辊子，或者压榨辊子。

13.按照权利要求12所述的装置，

其特征在于，所述纤维材料幅(12)在所述其他压榨区域(42)中从所述支承带(22)转移至所述干燥滚筒(38)并且在所述干燥滚筒(38)上继续导引。

14.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的压榨带(18)设计用于≥30kN/m的拉应力。

15.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，作用在所述带式压榨机(14)的压榨带(18)上的拉应力在10kN/m至30kN/m的范围内。

16.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的压榨带(18)的表面具有带纤维的纤维结构，纤维结构具有≤44dtex的线密度。

17.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的可渗透压榨带(18)具有大于20cfm的渗透能力。

18.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的配合元件(20)的弯曲的表面的曲率半径≤0.6m。

19.按照权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述纤维材料幅(12)是纸、纸板、纸巾幅。

20.按照权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的压榨带(18)具有≤2.8mm的厚度。

21.按照权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的压榨带(18)具有≤1.9mm的厚度。

22.按照权利要求10所述的装置，

其特征在于，所述干燥滚筒(38)是杨基滚筒。

23.按照权利要求16所述的装置，

其特征在于，所述纤维结构具有≤17dtex的线密度。

24.按照权利要求16所述的装置，

其特征在于，所述纤维结构具有≤11tex的线密度。

25.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的配合元件(20)的弯曲的表面的曲率半径为0.35m。

26.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的可渗透压榨带(18)具有大于60cfm的透气能力。

27.按照权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述带式压榨机(14)的可渗透压榨带(18)具有大于100cfm的透气能力。

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