CN1095901C - 生产多层或单层纸张的下毛毯倾斜平面成形装置 - Google Patents

Abstract

一种用于制成多层或单层纸张的下毛毯倾斜平面成形装置，包括许多沿着生产作业线布置的成形装置。每一成形装置支承在相应的刚性支架上并配有成形装置或其一部分置放在其上面的一辊系统，当支架撤出后，选定的成形装置或其一部分可以从生产作业线中撤出以便从事清洁或维护，同时不中断成形设备的操作。每一成形装置除了将液体从纸浆中排出之外还包括使纸浆产生活化度以供纸页成形的装置。

Description

生产多层或单层纸张的 下毛毯倾斜平面成形装置

本发明的设备用以在毛毯作业线或造纸网下面制成纸张，此纸页可以用于单层或多层纸张。如此制成的纸页具有超出在长网造纸机网案上所制成的一种纸页的优越特性。

纤维悬浮液通过一流浆箱被分布在一成形网案上，使纤维按照喷射/纤维速率并按照由一成形活动唇板产生的液压纹型来自由地取向。

活动唇板所产生的效应在一第一实施例中通过一种脉冲成形辊或者允许纤维自由地取向或以一种符合辊速的受控方式来取向而得以补充。留在纤维悬浮液中的白水由分成三个箱的真空吸水箱排出，以达到一定干燥度而与一先前装置上的纸页接触或在第一装置的情况中与毛毯接触。

本设备包括一成形网案，倾斜度可以按照生产需要而予以调节。此成形网案包括一形成纸页的毛毯、一也用作毛毯张紧器的胸辊、各成形和脱水案板、一脉冲成形辊、各吸水箱、一网笼或支承圆网、一导辊和各控制元件、支承成形设备的各支承结构、流浆箱网下白水收集盘，以及用于运转此成形设备的各轨道和辊，以便允许此装置脱离工作而不中止生产。此设备还包括一纤维分配流浆箱，方向朝着成形网案，以及一抽吸滑板，以便从毛毯内部抽取白水。还配制一橡胶伏辊，压紧毛毯和纸页，其压紧方式能使纸页附着于毛毯并可以被传送到下一成形装置。伏辊配置一机构，用于设定贴靠网笼的位置，并配置一风箱系统，以抬起伏辊或施加压力顶住所述网笼。此设备包括一些喷水管以保持支承辊、成形网和胸辊的清洁。一刮浆刀片设置在胸辊上，用于保持此辊洁净并使在此区域所排出的白水转移到一托盘。这一装置具有一包括两个竖直结构和一纵向梁架以提供刚度的系统。

在第二实施例中，成形网案基本与所述的一样，但代替各吸水箱的是一些排水刀片，后者可保证排水和活化成形。这样可免除使用一脉冲成形辊，而其他一些优点将予以说明。此外，流浆箱作了变动而具有一种用于相对于成形网调节一改进式活动上唇板的装置。两项实施例之间的其他一些差别从此处的说明中将很容易明白。

目前存在几种类型的多层纸张成形设备，其中可以指出以下一些：

圆网造纸机，这种机器通过圆筒上的网筛排出白水而制成纸张。制成的纸页被直接传送到毛毯上，用于进一步与下一层纸页结合。在此机器中，既不控制纤维取向，也不控制纤维悬浮液的排水速度。

毛毯作业线上的平面成形装置，这种成形装置在纸页成形区域内具有一平面网案，一旦纸页形成，它就被传送到一完全围绕成形网的毛毯，以便此后通过此成形装置下面并到达下一成形装置。先前技术的大多数设备具有若干缺点，诸如：不适宜的成形、不可调节的MD/CD拉伸比、成页纸张卷曲的趋势、非均匀全幅横向断面(一些条痕)、剥离和速度限制，以及其他。

本发明旨在克服先前技术设备的各种缺陷而具有其他一些优点，因为它允许控制在毛毯作业线下面一成形设备上的纤维取向。它还允许终止一成形装置并完全或部分地将其从生产线上挪开而不使生产过程关断。

应当提及某些现有技术中的设备。在PCT申请WO 95/30048中描述了一种用于生产纸张的倾斜式毛毯下面成形装置。由一真空箱形成排水。利用一种分离的活化生成装置器件82。它没有给出设置一种元件可形成两种功能，即排水和活化的任何启示。

在美国专利第4789433号中，它只是披露一种用于形成纤维悬浮液微观扰动的刀片。至于美国专利第4472244号，目的在于把一种单股金属丝结构转换为一种双股金属丝结构。

通过参照附图对本发明的描述，可明白本发明比现有技术的优越之处。

图1是一纸张成形装置的立面视图，表明其所有构成部分；

图2是伏辊连同其所有机构的细节；

图3表明胸辊、成形刀片和流浆箱连同它们的所有部件的细节；

图4A、4B和4C表明活动唇板以及其所有部件；

图5表明构成部分成形装置的各白水收集托盘和各喷淋器；

图6表明成形辊的一侧视图；

图7表明成形辊叶片的细节；

图8是纸张成形装置的一立面视图，此机装有连同其所有其他部件的各排水和成形刀片以及流浆箱；

图9是示于图8的各排水和成形刀片连同流浆箱的一放大立面视图；

图10是示于图8的各排水和成形刀片的一放大剖面视图；

图11是示于图8的流浆箱的一放大剖面视图；

图12A、12B和12C表明活动唇板以及其各部件；

图13表明流浆箱上的活动唇板；以及

图14是示于图8的流浆箱的一局部剖面透视图。

参见示于图1-7的实施例，本发明的设备包括一铅直机架1，在其下部上由各螺钉4予以锚固，并还包括一第二机架3，在其下部上由各螺钉7锚固于地板。一梁架2设置在两机架的顶部上，借助于螺钉5和6把两机架连接起来。在第二机架3上，在纸页的出口一侧设置一机构，用以施加压力或用以抬起伏辊25。这一机构包括两个支架8和9，每一支架具有连接于它的一相应的橡胶气动风箱10。如图2中可见，上部气动风箱顶部10用各螺钉14连接于支架8的上部和臂12的下部，而底部连接于一借助于各螺钉15装接于伏辊的臂杆12。上部风箱具有抬起伏辊的功能。下部气动风箱11下部借助于各螺钉17装接于支架9，而顶部借助于各螺钉16装接于臂杆12。一支座13连接于机架3。支座13在其中心部位上装有一轴承；所述轴承容放一销轴31，用作臂杆12的一个支点，臂杆12则借助于一支座18固紧伏辊，而支座18本身又通过各螺钉20装接于一支承块体19。支承块体19在其中心部分上具有一带螺纹的孔眼，此块体可借助于一心轴21调节其位置，心轴21则借助于分度器28和29固定于臂杆12。支承块体19装接于颈轴承26，后者借助于各转动螺钉23和一分隔块体22支承伏辊25。

各转动螺钉23借助于各螺帽24压紧伏辊的颈轴承，并借助于固定于块体19的各销轴27而转动。

参见图1，本发明的设备还包括一抽吸滑板134，当纸页和毛毯被压紧在伏辊25与圆筒或支承辊32之间时从中抽取白水。注意，如果本发明替换为圆网造纸机时，则该机器的圆网辊可以有效地装入倾斜式成形装置，而不是被丢弃。

在图3中表明，此设备还包括一胸辊97、一成形辊83和一吸水箱，后者有三个隔间74、75和76，在它们的上部具有相应的高密度聚乙烯盖罩77、78和79。此设备还具有一圆网或支承圆网或辊32和一织物引导辊51，以及一成形网72。

带有三个隔间74、75和76的吸水箱借助于其本身可使吸水箱对中和找平的各螺钉，80和81装接于主结构35上。此吸水箱具有一板件130，可避免从成形设备82排放出来的白水粘附于吸水箱各隔间的内部。网笼32在一装放在一颈轴承33之中的轴承上转动。这一颈轴承借助于各螺钉34装接于一主结构35。此主结构35借助于两个块体37和60予以支承，而后者本身又装接于成形设备的底座39和61。这些底座借助于间隔块体41、49、63和70装接于支座43、47、65和68。可挪动的块体37借助于两个转动螺钉36和38装接于底座39和装接于主结构35。一第二可挪动块体60借助于转动螺钉58和59装接于结构和支座61。可挪动的块体37和60以如下方式托持整个成形装置，即当需要更换成形网72时，所述各块体仅仅予以挪动，而整个装置保留处于悬臂状态，允许在最短时间内进行新网的安装。设置在支承辊紧下面的支座39借助于由螺钉40和50固定的间隔器41和49装接于底座43和47。在胸辊紧下面的支座61借助于间隔器63和70装接于底座65和68，这些支座借助于螺钉62和71予以固定。

本发明的设备具有一辊系统45、46和66，当间隔块体63、70、49和41从支承位置挪动时，允许装置座放在轨道44和67上。这样就允许装置被完全从机器上挪动，只是从成形器的操作位置上将其拉走而不停止生产。

这一装置具有一个用于借助于一导向辊51控制成形网72的位置的系统。用于驱动这一导向辊的机构操作如下：导向辊51由一颈轴承57予以支承，这一颈轴承装接于一支承板件56，由两个气动调节风箱54和55予以促动。支承板件56由辊52和53保持就位，这些辊维持支承板件的水平和铅直位置。调节风箱54和55可通过变更每一所述风箱之中的气动压力而调节导向辊的位置。

这一设备包括一成形辊82，借助于各螺钉101装接于主结构35之后，此辊装有颈轴承83，成形辊围绕此轴承相对于所述结构转动。

如图6和7所示，成形辊是由以下各件组成的，即一钢芯138，涂敷一种树脂82，其表面经机械加工而形成一流线断面138，这样可使得在首次接触网时生成一正冲量，而当此断面脱离与塑料成形网接触的时候生成一负冲量。此辊的周向速度低于成形网的速度，允许白水从网的下部弹射到纤维悬浮液所在的上部，从而造成纤维的重新布置。

胸辊97，示于图3，在设置于一颈轴承98之内的轴承上转动，颈轴承则借助于螺钉99和100装接于主结构35。胸辊位置的调节借助于螺帽95和96由一心轴91予以实现。心轴91装接于也支承各成形刀片86底座的结构88。此底座借助于一螺钉87装接于结构88。各成形刀片的底座靠近各胸辊的位置借助于一心轴和卡持螺帽93和94予以调节。

结构88借助于螺钉89和90装接于主结构35，各成形刀片的结构借助于各T形滑板85夹持成形刀片84。

一塑料刀片103予以设置以保持胸辊97的清洁，塑料刀片103起到清洁作用并同时使得由胸辊排出的白水偏向一收集盘128。

如图3所示，成形设备包括一流动流浆箱，它是一锥形的总管121，功能是在成形装置的宽度方向上均匀地分配纤维悬浮液的流量，借助于一狭口117装接于此锥形总管的是一阶梯式扩散器114，在上部和下部处借助于一塑料筒118予以密封。为避免阶梯式分散器的挠曲，设置一种完全盖住此分散器的板件115。板件115由螺钉119和120装接于总管和流浆箱的上部。阶梯式扩散器的主要作用是保持纤维在一种完全分散的状态上。

如图4A、4B和4C所示，流浆箱具有一下唇板109和一活动上唇板108。上唇板设定其开启位置以借助于设置在流浆箱端部处的螺钉122来控制排出流动。箱体断面由设置在流浆箱内部之中的各螺钉104予以调节，在两种情况下，各螺钉都借助于卡持螺帽106和104予以调节。内部104和外部122螺钉装接于一个允许唇板作均匀移动的桥接件105。

如图3所示，在对置的一端，活动上唇板108具有一支承在一板件112上并支承于一卡持组件111的万向接头110。这样可允许活动上唇板108自由运动而无纤维悬浮液的泄漏。活动上唇板的排出端部具有一种设计得可在纤维悬浮液中造成活化度的断面。此断面能定向高浓度的纤维；它还能获得较低密度的纸张。此断面由一倾斜部分136和一平直部分135组成，它们在水平和铅直两方向上造成纤维悬浮液流动方向的速度变化。活动断面借助于各区段137在流浆箱宽度方向上间隔开来，(示于图4B)，同时保持活动上唇板的厚度不变。活动上唇板从内部生成的液压型状在纤维悬浮液离开流浆箱的时候会产生遍及网案的横向流动。这就使得纤维取向在横向上得到改进，亦即在机器方向对横向纤维取向的纤维取向比值减小了。这样，纸张在横向的物理特性各数值趋于类似于机器方向上的那些数值。

如图5所示，一喷淋器131可保持网笼32洁净。还有一第二喷淋器132来保持导向辊51洁净。成形网72借助于一高压喷淋器133保持洁净。

为收集装置中的排放白水，具有一系列托盘127、128、129和126，收集这种白水并将其驱向一独设的槽。

现在转向示于图8-13的本发明实施例，与先前所述那些零部件相同的零部件作了同样的编号并用一撇标示出来。机架基本上是一样的，只是用一单独的第二构件150代替组合构件3。梁架2’通过一可调节的支承构件151支承抽吸滑板134′，而此支承构件可以以任何适合此目的的方式予以设计。

伏辊25′由机架150以此前所述的方式予以支承。一圆筒或支承辊32′设置得由一底座152予以支承。与前一实施例明显不同，设置了一主结构153，固定地予以安装并经由一可挪动的梁件154联接于底座152。支承辊32′和底座152在挪动各间隔块体41′和49′和梁件时从成形装置拉开，由于维护、更换或任何其他认为必须如此行事的原因。

主结构153包括一向下伸展的腿柱155和一水平构架156，后者联接于支承着胸辊90′的一底座157。腿柱155和底座157经由螺栓158、159、160、161固定地予以安装。可挪动的间隔块体37′、162、60在挪动之后可允许更换成形网72′。当然，在挪动这些块体时，它们所支承的各零件必须通过比如暂时安放在机器两侧上的(即出或入图8的两侧上)的悬臂装置使之保持就位。

如图8和9上可见，在此实施例中，各吸水箱已经拿掉了。设置了一系列排放/活化刀片167和168，安放在各自的抽吸箱169和170上，这些抽吸箱由一水平构架156支承在一收集盘171上面，此盘也由构架156支承。各刀片167和168造成纸页的活化度和从中的排水。

图10A和10B画出一只刀片或活动成形板167的较为详细的图像。依此，刀片包括一主刀片172和一尾刀片173。主刀片172可以包括在其引导端或着陆区的一镶嵌件174，由一种陶瓷或抗磨材料，或者其他适当的材料制成。引导端175为成形网72′提供了一个支承表面并相对于网基本上是平坦和水平的。引导端175的后面，沿着直线176的刀片表面以一大约2°的角度逐渐离开网72′。引导端175后随一系列在与之间隔开某一距离179的各个形状圆滑的凸起段177和凹下段178。在图示刀片167上，各凸起段彼此离开大约1.5″。取决于机器的速度，各凹下段可以稍大或稍小，以便在保持层流的同时提供所需的回流量。

尾刀片173设置得具有一上部表面180，以一大约2°的角度从网72′斜向下方离开。整个刀片167的长度比如大约是167/8″，而尾刀片173的长度大约是37/8″。主刀片172具有一邻近网72′大约13″的表面。在主刀片172与尾刀片173之间形成一间隙181，在其中点处的横距大约是3/16″。

几个通常的T形固定件181予以设置，以便把刀片167可滑动地安装在抽吸箱169上。这一间隙181可保证液体从网72′上排出并在运行期间与主刀片167与网72′之间的空间一起始终是注满的。这样将保证来自网72′的白水的一种液体至液体传输。

前述各尺寸和各角度虽然都是合乎需要的，但不是至关重要的。

间隙181大小可根据机器速度、纸浆构成、纸浆留着率和纸浆质量予以调节而达到所需的排水量。在各刀片之间采用一狭小间隙可使通过注满网与刀片之间的空间来使网底面隔绝空气而造成的某一给定排水力量所引发的排水达到最大。决定从纸页中排出的白水多少的主要因素是间隙大小。采用较小的间隙，排出的白水多少相对地既不受刀片形状也不受抽吸箱真空水平的影响。

在保持层流的同时，刀片的弯曲表面可引发有利于成形的铅直流动速度(亦即，向上穿过网和纸浆)。在保持接近层流的同时形成这一情况的刀片几何关系可以由熟知的翼上液流原理为方程并如以下出版物所述那样予以确定和形成，这些出版物是：Dover出版公司出版、Ira H.Abbotr和AlbcrtE.Von Doenltoff所著的“机翼截面理论”(“Theory of wing sections)(特别包括110-115页)，以及Dover出版公司出版、Bryan Thwaites所编的“非压缩性空气动力学”(“Incompressible Aerodynamics )(特别包括42-56页)。

图10B大体上表明从网72′上材料纸浆184中排出的液体的预期流动型态。各箭头185表明液体的流动。可以看出，一部分液流被导致通过网72′回流而进入纸浆184，造成构成纸浆184的纤维186活化和分散。

各刀片可以在不存在外部真空，或者在起动期间作为一原动件在有限真空的情况下工作。一种可控制的真空可以形成于抽吸箱169和170。

在图9的例示中，带有刀片的抽吸箱169和170顺应胸辊97′并作用于非水平的或倾斜的网72′。刀片168的结构与刀片167的相同。注意刀片167和168的对置两端在CD方向上用框带密封起来，而在两端处的上部表面是平直的。

执行其双重功能(即排水和活化)的刀片162能够去除纸浆中大约65～80％的白水而不会造成纸页密不透水。第二刀片168可去除少量的白水，留下必需的白水以形成如果采用接续的各种设备时由它所构成的各纸页的良好多层粘合。

在经过各刀片167和168之后，纸页一直前行直至它到达伏辊25′与支承圆网32′之间的压区为止。在此处，纸页被传送到水平造纸网73′的底面。纸页然后可以前行到另一或一系列同样结构的托网(underwire)成形装置，在那里，另外成形的各纸页相互粘合。

现在转向图11至13，图中表明另一流动流浆箱164。流浆箱164在成形装置横跨CD方向上均匀地分配纸浆或纤维悬浮液的液流。一狭口117′设置得纸浆可经由入口187给进其中。安置在狭口117′内的是一凸起的梯形刀片202，最好是由一种塑料制成，可滑动地卡持在T形刀片安装座189上面。狭口117′在CD方向上长达流浆箱164的长度并用以减少经过流浆箱的纸浆的扰动。一阶梯式分散器188联接于狭口117′。

流浆箱164具有一下唇板109和一活动上唇板189。上唇板189联接于一支承件190，此件可围绕由装于唇板189的构件192支承的轴承191作枢转。许多调节装置204联接于支承件205，此件经由各构件206固定地装接于唇板189并沿着唇板189后部CD方向间隔开来安置，以便依靠其各别调节来使唇板189围绕轴承191作枢转或发生挠曲。唇板189在每一端部处联接于一调节机构193(两件之中只画出一件)，此机构经由一联杆装置194与唇板一起联接于支承件205。这可使整个活动唇板的位置通过使下唇板109围绕枢转点203作枢转而相对于下唇板109予以调节。调节其间的距离可以控制并影响排放流量。活动唇板189也通过各卡持螺帽196联接于支架190。如先前实施例和如当前图12A-12C以及13所示，活动上唇板189具有一种设计得可在纤维悬浮液中形成活化并能够造成扰动以适应高浓度纤维的断面；它还使得可能获得一种低密度纸张。这一断面包括一倾斜部分197和邻近各倾斜部分199和200一平直部分，以及一平直部分201。这些部分使得在纤维悬浮液流动中，与CD方向上的流动一起，既在水平方向也在铅直方向的速度变化(空间增大导致速度或速率较小，空间减小导致速度或速率较大)。活动断面借助于各区段137′间隔开来，各区段间隔比如大约是0.5″，深度大约是0.2″而保持活动上唇板的厚度不变。活动上唇板向内生成的液压型态会在纤维悬浮液离开流浆箱的时候产生成形网案上面的横向流动。这就使得纤维取向在横向上得以改进，亦即机器方向对于横向纤维取向的纤维取向比值减小了。这样，纸张在横向上各种物理特性数值趋向于类似在机器方向上的那些数值。

流浆箱164可使纸浆得以分配而不会由于速度或斜度变化而影响定量分布。活动唇板189可产生活化度而避免纸页品质不均。刀片167和168与流浆箱164结合使用可使得纸页中的冷冻成形并避免在排水不受限制的情况下发生回卷。同样要注意，造纸网73′与成形网72′之间的角度在第一实施例中是大约10°，而在第二实施例中是大约5°，较小的角度允许成形网速度增大。

因此，可以认识到本发明的优点。虽然在此已经披露和详述了各项优选实施例，但其范围不应当由此而受到限制，其范围应当由所附各项权利要求来确定。

Claims (10)

1.一种一造纸机中的下毛毯倾斜平面成形装置，所述成形装置包括：

一胸辊(97′)；

一支承辊(32′)，位于胸辊(97′)的下游；

一成形网(72′)；

一排水装置(167，168)，安置在胸辊(97′)与支承辊(32′)之间，用于从成形网(72′)中排出液体；所述胸辊(97′)、支承辊(32′)、成形网(72′)和排水装置(167，168)安置在一造纸机上的一造纸毛毯以下；

所述成形网(72′)以闭环方式接合所述胸辊(97′)和支承辊(32′)并越过所述可从成形网上的纸浆中除去液体的排水装置(167，168)和所述可在纸浆中产生活化度的活动装置；

所述排水装置包括活动装置，迫使一部分向回排放的液体穿过成形网以便在允许从纸浆中排出液体的同时产生成形网上纸浆中的活化；

一伏辊(25′)，安置在一造纸毛毯(73′)上方和所述支承辊(32′)上方，以使所述造纸毛毯触合成形网，以致可使一成形在成形网(72′)上的纸页传送到一造纸毛毯(73′)；

所述排水装置和成形网相对于一造纸毛毯是倾斜的；

一流浆箱(164)，安置在成形网的起始处，用于把纸浆置放在成形网上；以及

其中纸浆由流浆箱(164)送到成形网上去，此流浆箱由于胸辊(97′)和支承辊(32′)的转动而导致成形网越过排水装置(167，168)，而流浆箱可导致液体被从纸浆中排出而形成一纸页，此纸页随后被传送到形成在伏辊(25′)与支承辊(32′)之间的接合段处的一造纸毛毯(73′)上。

2.按照权利要求1所述的下毛毯倾斜平面成形装置，其中活动装置包括至少一个活动成形刀片(167，168)。

3.按照权利要求2所述的下毛毯倾斜平面成形装置，还包括活动引发装置(189)，设置在流浆箱处(164)，用于在流向成形网之前引发纸浆的活化度和分散。

4.按照权利要求2所述的下毛毯倾斜平面成形装置，其中所述支承辊是一网笼。

5.按照权利要求2所述的下毛毯倾斜平面成形装置，其中流浆箱(164)包括一阶梯式扩散器(188)，保持纸浆处于一种分散状态。

6.按照权利要求3所述的下毛毯倾斜平面成形装置，其中活动引发装置包括一活动上唇板(189)，设置在流浆箱处，用于当纸浆送至成形网上时在纸浆中产生活化度。

7.按照权利要求2所述的下毛毯倾斜平面成形装置，其中所述成形装置包括支承装置(152，153)，用于在一造纸毛毯之下支承所述成形装置，并包括用于从一造纸毛毯下面拽离支承辊而不终止此毛毯上的生产的装置。

8.按照权利要求2所述的下毛毯倾斜平面成形装置，包括许多下毛毯倾斜平面成形装置，它们串联安置并用于形成纸页。

9.按照上述任何一个权利要求所述的下毛毯倾斜平面成形装置，其中相对于造纸网(73′)的成形装置倾斜角度是大约5至10度。

10.按照权利要求6所述的毛毯下毛毯倾斜平面成形装置，其中所述活动唇板当纸浆在机器方向上流动时可导致流动速度的变化。

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