CN1105803C - 造纸机的带有边缘给料装置的流浆箱 - Google Patents

造纸机的带有边缘给料装置的流浆箱 Download PDF

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Abstract

造纸机的流浆箱，设有稀释整形系统，用调节系统控制纸幅横向定量轮廓。该系统包括稀释液或低稠度浆料用的给料联管箱12，设有给料导管和调节阀351…35N，使稀释液通到入口联管箱11的前壁11a和流浆箱的片导管17之间区域。该系统中，边缘给料装置已被整体结合，它们装入流浆箱两侧区域。边缘给料装置包括导管，使边缘流Fa、Fb从入口联管箱通入流浆箱两侧区域，边缘流有能被设定和/或调节的速度和/或相互速度比。用边缘流在浆料射流J中产生受控的横向速度分量，以控制横向纤维取向轮廓。

Description

造纸机的带有边缘给料装置的流浆箱
本发明涉及一种造纸机的流浆箱，该流浆箱设有一个稀释整形(dilution profiling)系统(或称稀释横向调节系统)，通过其机构，利用一反馈连接的调节系统，使纸幅的横向定量轮廓(profile)得到控制，所述稀释整形系统包括一个稀释液或浆料悬浮体(其稠度低于流浆箱中的稠度)用的给料联管箱，联管箱外面有给料导管，它们设有调节阀，以使稀释液被通到流浆箱的入口联管箱的前壁和料壁的片导管之间的区域，最适合通入安置在所述区域内的紊流发生器的导管中。
如从先有技术中已知的，流浆箱中的浆料悬浮体的片流必须具有沿造纸机横向的均匀速度。同样，已知在所述流中可能出现有害的高横向速度。尤其在在纸幅的侧向区域中，这已经(例如)以增强边缘波形的形式产生害处。为了生产一种沿纸幅的整个宽度具有均匀的定量(basisweight)、构形和强度性能的纸，也为了从纸幅边缘切去的比例尽可能小，这些已知的要求被强化了。
为了满足所述要求，从先有技术中已知(除了别的以外)，使用一种解决办法，在该法中，在浆料流被排放到造纸网上之前，通过流浆箱的片管的两侧壁除去浆料流的一个小比例(如F1专利No.43,812，Beloit公司)。也知道一种相反的解决办法(F1专利No.30,095，Valmet Oy)，其中使一个附加的水流通过侧壁，尽管后一种解决办法在实际中尚未完成，至少尚未由该申请人完成。关于与本发明有关的先有技术，也可参见US专利No.5,560,807(beloit技术公司)。
所述未受控制的横向速度可能产生纸幅中纤维取向轮廓形态的变形，这对生产的纸的品质因素产生影响，如对于与湿度有关的纸的尺寸稳定性。目标是纸中纤维网内方向分布即取向的主轴线应当与纸的主轴线方向一致，而且取向应当相对于这些轴线对称。
当然，在流浆箱中浆料流导管的边缘处，由于竖直的壁，具有较高的摩擦。这种边缘效应在纤维取向轮廓中产生一种强的线性变形。流浆箱中紊流发生器的轮廓缺点通常在流动导管的侧部区域内产生轮廓的非线性变形。
已经试验过补偿定量轮廓(断面)的不均匀性，这种不均匀性起因于纸的干缩，是由于片孔形成拱形而使片孔在浆料射流中部较厚所致。当纸幅干燥时，其中部区域的收缩小于其侧部区域，通常，中部区域的收缩约为1…3％，而在侧部区域中约为4…6％。所述收缩轮廓在纸幅的横向定量轮廓中产生相应的变化，由于收缩，在压制区段后其横向定量轮廓均匀的纸幅的干燥定量轮廓在干燥期间发生变化，使得纸幅两侧区域的定量稍大于中部区域。在从先有技术中已知的方式中，所述定量轮廓已利用片孔的顶部片杆调节，使得顶部片杆在中部区域保持比侧部区域中开口更大。利用所述配置，浆料悬浮体被迫移向纸幅的中部区域，这进一步影响纤维取向的轮廓。
为了控制所述问题，已经提出了所谓边缘给料装置，例如可以参见本申请人的US专利No.4,687,548和相应的F1专利No.70,616和No.75,377。在这些先有技术的边缘给料装置中，可以调整的边缘流取自流浆箱的入口联管箱，使得边缘流由流浆箱中的浆料悬浮体组成。边缘流被通向入口联管箱外部的流浆箱两侧区域，或者通过安置在流浆箱外部的旁路管，或者利用在流浆箱的紊流发生器中两侧区域内的可以调整的侧导管。
近年来，所谓稀释流浆箱已成为普遍，在这些流浆箱中，沿流浆箱的横向，通过将调整量的稀释液如造纸网用水或稠度低于流浆箱中浆料的浆料悬浮体送入流浆箱横向中的不同进料点来调整定量轮廓。关于这些先有技术稀释流浆箱，作为例子，可以参考申请人的F1专利No.92,229(等效于EP-0,633,352A1)。
本发明的目的是进一步发展设有稀释整形系统的先有技术流浆箱。
本发明的特定目的是提供一种结构简单的稀释流浆箱和实施例，其中所述先有技术边缘流装置可以以一种新颖的有利方式应用，主要着眼于控制纸幅中的横向纤维取向变形。
为了获得上述和将在后面出现的目的，本发明的主要特征在于，在所述稀释整形系统中，边缘给料装置已被整体结合，它们已被装入流浆箱的两侧区域，所述边缘给料装置包括导管，通过导管机构可以使边缘流从稀释整形系统的入口联管箱通入流浆箱的两侧区域，这些边缘流具有能够被设定和/或被调节的速度和/或相互速度比，利用所述边缘流，在浆料悬浮体射流中产生一个受控的横向速度分量，从而控制横向纤维取向轮廓。
在本发明中，先有技术的稀释整形和从先有技术中本身已知的边缘给料装置已经以一种新颖的协同方式结合，从而提供一种结构简单而易于操作和维修的流浆箱。
利用本发明，同时提供具有实际意义的其它显著优点，例如侧向边缘给料的给料压力不需要限制于流浆箱中的压力损失，在这种情况下对于纤维取向的横向轮廓的调整获得更宽的调整范围。
根据本发明，当使用稀释整形系统的稀释水作为边缘流时，同时避免在造纸网部件中形成侧向飞溅，从而使造纸网部件在操作中保持比先有技术中更好的洁净程度。
本发明的边缘给料装置对纸幅的横向定量轮廓不产生有害影响，因为在任何情况下，从纸幅的两边缘切去宽度约为10…15cm的修整狭条，而本发明的边缘给料最好延伸到一个仅仅约5cm的宽度。
本发明的另一优点是纸幅的侧部区域不会变得比中部区域更厚，这便于纸幅在造纸网部件中和造纸网部件后的处理。
本发明实现稀释整形系统和边缘给料装置的最佳协同配合的基本优点。这些优点中最重要的优点之一是可以将稀释水和边缘给料液体的泵吸和处理系统结合在一起。
下面将参考本发明的一些示范实施例和应用环境来详细描述本发明，本发明绝不限于所述实施例或环境的细节。
图1是一种流浆箱的示意侧视图，其中应用本发明的一种边缘给料装置的第一实施例。
图2是本发明第二实施例的对应于图1的示图。
图3是沿图1中线III-III截取的竖直截面图。
图4是沿图2中线IV-IV截取的竖直截面图。
图5是本发明应用环境和有关调节系统作为流程和方框图的比图1…4更宽的示意图。
图1和2中所示的造纸机的流浆箱10包括一个入口联管箱11，浆料悬浮体流FM(图5)从浆料系统通过主浆料管57(图5)送入入口联管箱11。入口联管箱11后随紊流发生器14。紊流发生器14包括五排紊流管15，一排安置在另一排之上，所述紊流管的上游端部15C开口进入入口联管箱11的前壁11a中。紊流管15的下游端部15d开口进入片管17，片管17被限定在上凸缘壁16a和下凸轮壁16b之间。在紊流管15的下游孔15d的水平排之间，利用铰接头18a连接板状叶片18，这些叶片向上延伸到片孔A或其附近。浆料悬浮体射流J从片孔A排放在成形造纸网上或进入成形造纸网之间(未示出)。排放射流J的横向轮廓利用稀释整形系统调整，该系统将在后面描述。在本发明中，片材的横向纤维取向轮廓的变形是按照利用边缘流Fa和Fb的同一原理控制的，后者可以被调整或固定。申请人在1984年已经发现了这种控制的原理，这方面可以参考申请人的US专利No.4,687,548及相应的F1专利No.70,616和75,377。
与上述不同，本发明的应用环境例如可以是一个流浆箱，该流浆箱沿浆料悬浮体的流动方向首先包括一个入口联管箱，然后是分配歧管的静水箱、紊流发生器、最后是片管，后者也可以没有图1和2中所示的叶片18。在该应用环境中，可以调整的边缘流Fa和Fb最好在所述紊流发生器中在其侧面部分的导管中通过。
本发明的边缘给料装置已经以一种新颖的方式与稀释整形流浆箱明显连接而成为整体。该稀释整形系统以其本身已知方式包括一个稀释液体(通常为造纸网用水)用的入口联管箱12，后者在图1和2中合适地安装在入口联管箱11上方并由间隔壁13与该联管箱11隔开。该稀释整形系统在图1、2和4中最清楚地显出。从稀释联管箱12出来，分配管30通过一系列调节阀351…35N进入分配管31，从该处水平给料管32开口进入紊流管15的竖直各排。这样，对于每一排竖直的紊流管15有一个稀释液体分配管30，31，该管从开口进入稀释联管箱12的上游孔30c开始，并当给料管32开口进入紊流管15时结束。可以利用调节阀351…35N系列调节的稀释液流FD1…FDN通过管子30、31、32通入紊流管15的竖直各排，在紊流管中稀释液流与主浆料流有效地混合，并以这种方式提供一个生产的纸幅定量的横向整形系统。关于将主浆料流和稀释流引在一起并引向本发明应用的各种环境，作为例子，可参考本申请人的F1专利申请No.946180和No.946181(母申请F1 901593，申请日期1990年3月30日，发明人Risto Savia)。
在图1中，稀释整形的调节系统示意例示为方框40。一系列调节信号S1…SN从该方框40通到系列调节阀351…35N。调节系统40从纸幅定量的横向轮廓测量构架41接受反馈信号FBS，该构架以其本身已知方式安装在造纸机的干燥部(未示出)中。
按照本发明，边缘给料装置已经与上述稀释整形系统整体结合，主要用于控制纸幅横向纤维取向轮廓的目的。上面和下文，标号指示符a和b与边缘流动装置的标号一起使用。具有标号指示符a的部件示于图1至4，但具有标号指示符b的部件大部分没有示出，因为它们是沿横向安置在流浆箱的对置侧部中的相同部件。可以想象，具有参考指示符b的部件可在想象的图1至4的镜象中看到。如图1中所示，调节信号Sa和Sb从调节系统40通过，通过这些装置使边缘流Fa和Fb的调节阀25a和25b受到控制。调节信号Sa和Sb可以代表手动控制，在此之外或作为其替代，也可以使用闭合/反馈连接的调节系统和纤维取向轮廓的测量装置，甚至在线的测量装置。该反馈连接的纤维取向控制系统也部分地通过测量架构41和通过反馈信号FBS例示。
下面参照图1和3描述本发明的第一实施例，其中在流浆箱10的两侧区域中有旁通管20a、20b，这些旁通管从稀释液用的入口联管箱12沿流浆箱两侧区域通向流浆箱的紊流发生器14的中部区域。旁通管20a、20b开口通入它们自已的分配件21a、21b。
水平流通管23a、23b从分配件21a、21b通入紊流发生器15中的侧导管15a、15b内。在紊流发生器14的侧向区域内沿侧导管15a、15b的上游区域不一定要有开口进入入口联管箱11中的紊流管15，但如果使用此种管子，它们可以(例如)在入口联管箱11的前壁11a处闭合。作为一种替代，可以使用沿流动方向在紊流发生器14的整个长度上延伸的侧导管15a、15b，在这种情况下边缘流Fa和Fb与侧导管15a、15b中的“正常”浆料悬浮体流结合，并在旁通管20a、20b之后在侧导管15a、15b的下游部分中存在边缘流Fa和Fb与“正常”流的联合流。边缘流Fa和Fb被分为进入侧导管15a、15b的分支流Fa1…Fa5、Fb1…Fb5。通过设定或调整边缘流Fa、Fb的流速和/或速度的相互比例，可以在浆料悬浮体射流J中产生一横向速度，利用该横向速度，例如按照US专利4,687,548和F1专利70,616及75,377中提出的原理对纤维取向轮廓的可能变形进行补偿。
按照图2和4中所示的本发明第二实施例，边缘流Fa、Fb用的入口联管箱26a、26b与安置在流浆箱10的紊流发生器14两侧处的侧导管15a、15b连通，最好与所述侧导管的竖直排连通，沿流Fa、Fb方向越来越窄的竖直流导管27a、27b从联管箱26a、26b开口进入侧导管15a、15b，它们属于紊流发生器14并沿流动方向延伸在其整个长度上。侧导管15a、15b的横截面和流动面积最好大于标准正常紊流管15的横截面流动面积。边缘流Fa和Fb从稀释联管箱12通过管子30a、30b和调节阀25a、25b通入所述分配件27a、27b并进一步进入侧导管15a、15b的垂直排。侧流的调节阀25a、25b利用从调节系统40得到的调节信号Sa和Sb来控制(图1)。
稀释整形系统可以用不同于上述的多种方式实现。作为此种替代方式的一个例子，可参考申请人的F1延迟公开公报92,229(原始日期1993年7月1日)(相应的已公布的EP申请No.0,633,352A1)。
当稀释整形系统与本发明的边缘给料装置结合时，对于边缘给料可以利用一个比先有技术明显高得多的压力差，它用下述例子说明，其中的压力参数示于图1中。在申请人的流浆箱中，入口联管箱和片管之间的压力差是正常的，例如ΔP2≈0.8巴(图2)，该值对应于与申请人的先有技术边缘给料装置的连接中使用的边缘给料的压力差。稀释流浆箱中稀释液体的入口联管箱中用的压力通常高于上述压力，该压力例如是ΔP1≈3巴。此压力差ΔP1和上述压力差ΔP2加在一起≈3.8巴，可以用于本发明的边缘给料中。
当使用稀释整形系统时，流浆箱可以带有一个宽度均匀的片孔A而运行。此外，以片孔的横向整形为基础的横向(CD)定量调节可以完全省略，或者所述整形可以仅仅用作片孔A的基础调整和平衡。这产生本身已知的优点，就是可以基本上消除浆料悬浮体射流中的局部控制不良的横向流。
图5是本发明的边缘给料装置的应用环境例子的比图1至4更宽的示意图。图5同时示出流浆箱的调节系统100，它包括图1中所示的调节系统40。利用调节系统100，造纸机的横向轮廓、稀释比和排放射流J的速度受到控制。图5中所示的浆料给料系统包括一个网下白水坑51，它通过泵52与造纸机的短循环系统50连通，从该短循环系统50获得主浆料流FM，它通过主浆料管57通入流浆箱10的入口联管箱11。网下白水坑51与稀释液的第一给料泵53连通，该泵使稀释液通入除气器55。稀释液54从除气器通过压力筛56送入稀释联管箱12，该联管箱12也可与图1和2不同而与流浆箱的联管箱11分开。稀释流FD1…FDN以上述方式从联管箱12通过调节阀系列351…N送入紊流发生器14中的分配管组15。
上面仅仅描述了本发明的两个优选实施例，但在本发明的发明构思范围内可以有许多其它实施例和变化。本发明也绝不以任何方式限制于图1、2和5中例示的应用环境，而可以有许多其它环境，只要其中利用一个纸幅的横向定量的整形系统，而本发明的边缘给料装置与该系统结合。作为本发明的一个可以替代的应用环境的例子，可以参考所述US专利4,687,548(等效于F1专利70,616和75,377)中于图1示出的流浆箱，该流浆箱沿浆料悬浮体流方向在列举的程序中包括一个入口联管箱(20)、一个分配歧管(19)、一个静水箱(18)、一个紊流发生器(16)和一个片管(15)。在这种应用环境中，本发明的上述边缘流Fa和Fb最好通到紊流发生器(16)的高度。
下面给出本专利的权利要求，而在所述权利要求限定的发明构思范围内本发明的不同细节可以显示出变化，并且甚至在相当大的程度上不同于仅作为例子已在上面陈述的内容。

Claims (8)

1.一种造纸机的流浆箱，该流浆箱设有一个稀释整形系统，通过其机构，利用一反馈连接的调节系统(40，100，FBS)，使纸幅的横向定量轮廓得到控制，所述稀释整形系统包括一种稀释液或其稠度低于流浆箱中的稠度的浆料悬浮体用的给料联管箱(12)，联管箱外面有给料导管，它们设有调节阀(351…35N)，以便将稀释液通到流浆箱的入口联管箱(11)的前壁(11a)和流浆箱的片导管(17)之间的区域，最适合通入安置在所述区域内的紊流发生器(14)的导管(15)中，其特征在于，在所述稀释整形系统中，边缘给料装置已被整体结合，它们已被装入流浆箱的两侧区域，所述边缘给料装置包括导管，通过导管机构可以使边缘流(Fa，Fb)从稀释整形系统的入口联管箱(12)通入流浆箱的两侧区域，这些边缘流具有能够被设定和/或被调节的速度和/或相互速度比，利用所述边缘流(Fa，Fb)，在浆料悬浮体射流(J)中产生一个受控的横向速度分量，以便控制横向纤维取向轮廓。
2.一种如权利要求1中所述的流浆箱，其特征在于，旁通管(20a，20b)从稀释整形系统中的稀释溶液用的入口联管箱(12)通入流浆箱的紊流发生器中的侧导管(15a，15b)，所述旁通管(20a，20b)设有调节阀(25a，25b)，通过其机构所述边缘流(Fa，Fb)可以相互地和/或利用一调节系统(40，100)受到控制。
3.一种如权利要求2中所述的流浆箱，其特征在于，所述边缘流管子(20a，20b)利用分配件(21a，21b)沿流动方向连接在流浆箱的紊流发生器(14)中的侧管(15a，15b)上或相应的侧流导管上，最好在紊流发生器(14)的中部区域中。
4.一种如权利要求2或3中所述的流浆箱，其特征在于，所述分配件(21a，21b)包括一个流动导管(22a，22b)，该管基本上在紊流发生器的整个高度上延伸，而且流动导管(23a，23b)从该管通向紊流发生器管(14)中的侧向流动管(15a，15b)，所述流动管(15a，15b)的数目最好为至少两个，一个竖直排列在另一个之上，而在所述侧向流动管(15a，15b)的上游没有紊流管，或者此类紊流管是关闭的(图1和3)。
5.一种如权利要求1中所述的流浆箱，其特征在于，从稀释整形系统中的稀释液入口联管箱起，在稀释整形阀(351…35N)系列的两侧，稀释液的分配部件(26a、26b)连接在流浆箱两侧区域的紊流发生器(14)内的侧管或等效的侧流动导管(15a)上(图2和4)。
6.一种如权利要求5中所述的流浆箱，其特征在于，从流浆箱的稀释整形系统入口联管箱(12)来的可调整的边缘流(Fa，Fb)的连接部件被安置在流浆箱的入口联管箱(11)的前壁(11a)附近，以便将边缘流(Fa，Fb)送入紊流发生器中的所有侧导管或相应的边缘流导管中，而且所述连接部件包括沿流(Fa，Fb)的方向变得越来越窄的分配部件(27a，27b)。
7.一种如权利要求1-6中任何一项所述的流浆箱，其特征在于，该流浆箱包括一个安置在其入口联管箱(11)和沿流动方向变得越来越窄的片导管(17)之间的紊流发生器(14)，而在所述片导管(17)中已经安装板状叶片部件(18)。
8.一种如权利要求1至7中任何一项所述的流浆箱，其特征在于，设置来用于在稀释整形系统中给料稀释液的入口联管箱(12)被安装成与流浆箱(10)固有的入口联管(11)相连接，两个联管箱之间由间隔壁(13)隔开。
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