CN110589558A - 一种水针换卷吹托装置及纸卷生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水针换卷吹托装置及纸卷生产线，属于造纸技术领域。该装置包括：至少一个用于向纸尾运动方向正对喷气的喷气单元，其具有进气管、分配管及喷气支管，进气管一端连接分配管，另一端连接气源，喷气支管与分配管连接连通，喷气支管的出口倾斜朝向纸尾的运动轨迹方向；至少一个用于控制所述喷气单元工作的控制单元，其具有一PLC控制器。通过设置喷气支管向甩起的纸尾提供一个正面的吹力，在纸尾运动轨迹方向设置一个作用力，来保证纸尾的运动轨迹在可控的范围内，使得高速旋转的纸尾不会落入新的卷纸辊上，避免造成正在卷曲的纸张断裂。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域，更具体地说，涉及一种水针换卷吹托装置及纸卷生产线。
背景技术
随着国际化大型纸机快速的发展，车速的提升成为Metso、Voith等国际著名造纸设备制造商与生产工厂一致追求的目标。然而车速的提升，受到各种条件的限制，尤其是在高车速的情况下，成品纸卷在换卷时会产生很大的离心力，在生产光滑纸种时，芯轴刹车停下的时候，成品纸卷外层由于惯性离心力的作用，仍然运行，从而造成成品纸卷的松脱，严重影响纸机的正常生产与车速的提升，同时产生大量损耗。
水针换卷装置安装于卷纸缸和弧形辊之间，借助高压水针对纸页的可控切割，纸页平整地卷绕在新卷纸辊上，瞬间完成换卷过程，可应用于文化纸/涂布纸/包装纸/板纸/特种纸/生活用纸生产。通过水针换卷装置，可以消除吹气换卷的辊底纸页皱褶和碎片，消除纸带换卷打纸带压痕引起的辊底纸损，卷纸辊底部纸损极少，全自动换卷过程，消除人为不安全因素，提高了设备本质安全。
但是在造纸卷曲水针自动换卷工艺，中在换卷过程中卷纸辊都不可避免产生纸尾飘断现象，飘断的纸尾卷入到新卷纸辊的纸层中，极易造成该卷纸辊在卷曲或复卷处断纸。
为了解决上述的问题，经检索，例如，中国专利申请号为200810060300.3，公开日为2008年9月3日的专利申请文件公开了一种卷纸机，包括工作台，工作台上设置有卷纸辊、换卷铁芯和加载刹车装置，它还包括用于换卷时将纸卷的端部粘接在纸卷表面的喷胶系统；由于在卷纸机的换卷铁芯周围设置有喷胶系统，在换卷前六秒在纸面喷胶，使纸的端部粘接在纸卷上，从而彻底解决了纸卷在惯性离心力作用下的松脱现象，同时也解决了换卷后纸尾的甩动现象。再如，中国专利申请号为201320651848.1，申请公开日为2014年4月9日的专利申请文件公开了一种收卷装置，其包括：收卷单元，其用于将进入收卷单元的待收卷纸张进行收卷以形成具有预定直径的纸卷；切纸单元，其用于在收卷单元卷绕形成纸卷后，将进入所述收卷单元的待收卷纸张切断以完成一个卷绕制程；以及封尾单元，其包括与水源相连通的喷嘴，喷嘴用于在切纸单元切纸过程中向被切纸单元切断的纸卷尾部喷水以润湿纸卷的纸尾，利用喷嘴在切纸单元进行切纸作业时向卷绕完成的纸卷的纸尾喷水，以将纸卷的纸尾润湿，从而使纸卷的纸尾在润湿的情况下能够很好的贴合在纸卷的最外层而不会发生甩纸现象。
上述方案均不失为解决卷纸过程甩纸问题的良好探索，但仍有进一步提升的空间，行业内对于甩纸问题的研究也从未停止。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有卷纸过换卷过程中，在离心力的作用下会造成纸尾甩纸现象，造成纸卷断纸的问题，本发明提供一种水针换卷吹托装置及纸卷生产线，减少纸卷断纸现象的发生，提高工作效率。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的水针换卷吹托装置，该装置包括：至少一个用于向纸尾运动方向正对喷气的喷气单元，其具有进气管、分配管及喷气支管，进气管一端连接分配管，另一端连接气源，喷气支管与分配管连接连通，喷气支管的出口倾斜朝向纸尾的运动轨迹方向；
至少一个用于控制所述喷气单元工作的控制单元，其具有一PLC控制器。
于本发明一种可能的实施方式中，所述进气管上设有开闭阀门，所述PLC控制器与所述开闭阀门电连接。
于本发明一种可能的实施方式中，所述开闭阀门为电磁阀或流量阀。
于本发明一种可能的实施方式中，还包括一个用于驱动所述喷气单元移动的移动单元，其具有导轨、移动电动小车及固定在移动电动小车上的伸缩气缸，伸缩气缸的伸缩杆下端与所述的分配管固定连接，移动电动小车和伸缩气缸与所述PLC控制器电连接；
一个用于实时监测纸尾运动高度的纸尾监测单元，其具有红外感应器，所述红外感应器包括接收器和发射器，且均与所述PLC控制器电连接。
于本发明一种可能的实施方式中，所述进气管为波纹管，其材质为聚乙烯或铝合金。
于本发明一种可能的实施方式中，所述喷气支管的数量至少为两个以上，相邻两个喷气支管交错设置，且两者的中心夹角a为15-30°。
于本发明一种可能的实施方式中，所述气源包括压缩空气、氮气、氦气或氩气，或是其他可替换的气体均可。
于本发明一种可能的实施方式中，所述喷气支管的数量为四个，等距离地固定在所述分配管上。
于本发明一种可能的实施方式中，所述红外感应器的数量至少为三组以上。
本发明还提供了一种纸卷生产线，包括换卷机架和上述的水针换卷吹托装置，所述换卷机架上设有两个卷纸辊及导向辊，水针换卷吹托装置设置在所述换卷机架上。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的水针换卷吹托装置，通过设置喷气支管向甩起的纸尾提供一个正面的吹力，在纸尾运动轨迹方向设置一个作用力，来保证纸尾的运动轨迹在可控的范围内，使得高速旋转的纸尾不会落入新的卷纸辊上，避免造成正在卷曲的纸张断裂；
(2)本发明的水针换卷吹托装置，在进气管上设开闭阀门，且开闭阀门为电磁阀或流量阀，当纸机的PLC控制器发出报警需要换辊，同时发出信号，打开电磁阀或流量阀，使得在换辊开始前，喷气支管向前喷气，可有有效的降低断纸的可能性；
(3)本发明的水针换卷吹托装置，喷气支管等距离地固定在分配管上，在卷纸辊的横向方向，纸尾可以收到多个点的作用力，吹托效果明显，有效的消除喷气对纸尾造成飘动，保证纸尾的规则有序的转动；
(4)本发明的水针换卷吹托装置，通过设置红外感应器，实时地监测纸尾可能出现的最高点，提高了该装置的使用性能，减少换辊过程中出现的纸尾飘断以及甩纸现象；
(5)本发明的水针换卷吹托装置，结构简单，易于制造。
附图说明
图1为本发明的水针换卷吹托装置的一种结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的水针换卷吹托装置的另一种结构示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为本发明的水针换卷吹托装置的另一种结构示意图。
附图标记说明：
100、换卷机架；
200、卷纸辊；
300、导向辊；
400、水针换卷吹托装置；410、喷气单元；411、进气管；412、分配管；413、喷气支管；414、开闭阀门；420、控制单元；430、移动单元；431、导轨；432、移动电动小车；433、伸缩气缸；440、纸尾监测单元；441、接收器；442、发射器。
500、纸张。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1至图5所示，图中的箭头表示纸张500的运动方向。大型纸机的卷纸辊200通过高速转动将纸张500卷曲在卷纸辊200上，当卷纸辊200的纸张500达到一定重量或是厚度时，需要及时换辊来卷曲纸张500，例如背景技术中描述的卷纸机，通过在新的卷纸辊200上喷胶，使得高速运动的纸张500粘附在新卷纸辊200上，从而达到换辊的目的，目前的大型纸机均具备这种功能。
在图1中，本实施例的水针换卷吹托装置400包括：一个用于向纸尾运动方向正对喷气的喷气单元410，其具有进气管411、分配管412及喷气支管413，进气管411一端连接分配管412，另一端连接气源，喷气支管413与分配管412连接连通，喷气支管413的出口倾斜朝向纸尾的运动轨迹方向；一个用于控制所述喷气单元410工作的控制单元420，其具有一PLC控制器。
当新的卷纸辊200替换母卷纸辊200高速转动卷曲纸张500，虽然卷纸辊200配套有制动机构，但是母卷纸辊200速度无法立刻停止，原因是整个换辊过程是在运动过程中进行的，即母卷纸辊200需要向一侧移动，新的卷纸辊200落下，在这种情况下，若是强制卷纸辊200停止转动，会造成整个设备的振动，造成纸张500的断纸，甚至其他严重的问题。
需要说明的是，在两个卷纸辊200换辊的瞬间，由于卷纸辊200高速旋转，纸尾在离心力的作用下，会被甩向新的卷纸辊200方向，当触碰到阻碍物时，纸尾会产生撕裂，造成部分纸尾飘断，若是落入新的卷纸辊200上，会直接造成正在卷曲的纸张500断裂。本发明人通过大量试验和相关力学分析，在纸尾运动轨迹方向设置一个作用力，来保证纸尾的运动轨迹在可控的范围内，从而避免纸尾与新的卷纸辊200接触。与现有技术中喷气换辊不同的是，高压气来切割纸张然后换辊，在换辊后，仍然存在纸张飘断的现象，且未得到有效解决。
此外，水针换卷吹托装置400可以包括两个或以上的用于向纸尾运动方向正对喷气的喷气单元410，以及两个或以上用于控制所述喷气单元410工作的控制单元420。一个喷气单元410与一个控制单元420连接，或是一个控制单元420连接几个喷气单元410，优选的是一个控制单元420连接一个及以上的喷气单元410。
大型纸机一般换辊的时间是卷纸辊200的纸张500达到一定重量或是厚度，因此，在卷纸辊200正常工作时，喷气单元410的进气管411可以不进气，可以通过关闭气源来实现，在换辊时，纸机会发出报警声，可以人工将气源打开进气，或是通过联动控制来实现。在图2中，所述进气管411上设有开闭阀门414，所述PLC控制器与所述开闭阀门414电连接，所述开闭阀门414为电磁阀或流量阀。当纸机的PLC控制器发出报警需要换辊，同时发出信号，打开电磁阀或流量阀，使得在换辊开始前，喷气支管413向前喷气。
值得说明的是，虽然喷气装置已被卷纸生产领域，尤其是吹气换辊，但是针对本发明的技术问题，并未有国内外进行报道。除非有充足的证据支持，否则这里的说明并不意味着承认这些现有技术在本申请的申请日之前为本发明所涉及领域的普通技术人员公知。
卷纸辊200的长度一般在4-7m，若是在分配管412上只设置一个喷气支管413，无法起到吹托的作用，因此所述喷气支管413的数量至少为两个以上，在图2和图3中，所述喷气支管413的数量为四个，等距离地固定在所述分配管412上。在卷纸辊200的横向方向，纸尾可以至少受到4个点的作用力，吹托效果明显。
在本实施例中，进气管411与气源连接，这里的气源可以包括压缩空气、氮气、氦气或氩气，或是其他可替换的气体均可。在使用现场，优选的使用压缩空气，压缩空气的压力为0.5Mbar，来源广，且价格便宜。
进一步的，所述进气管411可以为直管或波纹管，其中，波纹管的材质为聚乙烯或铝合金，进气管411可以前后往复伸缩，用于调整喷气支管413与纸尾之间的距离。
在图4中，卷纸辊200高速转动，纸尾的长度无法进行控制，在离心力的作用下，纸尾的运动高度无法预知，若是喷气支管413的出口处于纸尾的中部时，相当于在纸尾的中部施加一个力将纸张500对折过来，纸尾仍然可能碰触到新的卷纸辊200，进而造成断纸。因此，该装置还可以设置有：一个用于驱动所述喷气单元410移动的移动单元430，其具有导轨431、移动电动小车432及固定在移动电动小车432上的伸缩气缸433，伸缩气缸433的伸缩杆下端与所述的分配管412固定连接，移动电动小车432和伸缩气缸433与所述PLC控制器电连接；一个用于实时监测纸尾运动高度的纸尾监测单元440，其具有红外感应器，所述红外感应器的数量至少为三组以上，所述红外感应器包括接收器441和发射器442，且均与所述PLC控制器电连接。接收器441和发射器442设置在母卷纸辊200中心两侧，在纵向方向依次排列，最低侧的接收器441和发射器442的连线不高于母卷纸辊200的最上端所在平面。
新的卷纸辊200处于工作位时，母卷纸辊200向一侧移动，并保持一定的高速旋转，接收器441和发射器442可以对纸尾的高度进行监测，并将数据反馈至PLC控制器，PLC控制器输出至移动电动小车432和伸缩气缸433，来调整喷气支管413的出口位置，使得出口的高压气体可以针对纸尾，避免纸尾甩向新的卷纸辊200。该监测过程是动态的，因此，对接收器441、发射器442、伸缩气缸433以及移动电动小车432的动作灵敏度要求较高。
其中，接收器441、发射器442、伸缩气缸433以及移动电动小车432均为市场销售的已知产品，在此不做过多赘述。
考虑在大型纸机生产现场，卷纸辊200在高速旋转时会产生一定的空气扰动，从而形成局部的空气流动，在图5中，相邻两个喷气支管413交错设置，且两者的中心夹角a为15-30°，具体的夹角a可以设置为15°、20°、25°、30°，通过分析，优选的夹角a为15°，相邻两个喷气支管413以不同方向喷出高压气体，可以尽可能的减小空气产生的扰动。
本实施例还提供了一种纸卷生产线，包括换卷机架100和上述的水针换卷吹托装置400，所述换卷机架100上设有两个卷纸辊200及导向辊300，水针换卷吹托装置400设置在所述换卷机架100上。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，该装置包括：至少一个用于向纸尾运动方向正对喷气的喷气单元(410)，其具有进气管(411)、分配管(412)及喷气支管(413)，进气管(411)一端连接分配管(412)，另一端连接气源，喷气支管(413)与分配管(412)连接连通，喷气支管(413)的出口倾斜朝向纸尾的运动轨迹方向；
至少一个用于控制所述喷气单元(410)工作的控制单元(420)，其具有一PLC控制器。
2.根据权利要求1所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，所述进气管(411)上设有开闭阀门(414)，所述PLC控制器与所述开闭阀门(414)电连接。
3.根据权利要求1所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，所述开闭阀门(414)为电磁阀或流量阀。
4.根据权利要求1至3任一项所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，还包括一个用于驱动所述喷气单元(410)移动的移动单元(430)，其具有导轨(431)、移动电动小车(432)及固定在移动电动小车(432)上的伸缩气缸(433)，伸缩气缸(433)的伸缩杆下端与所述的分配管(412)固定连接，移动电动小车(432)和伸缩气缸(433)与所述PLC控制器电连接；
一个用于实时监测纸尾运动高度的纸尾监测单元(440)，其具有红外感应器，所述红外感应器包括接收器(441)和发射器(442)，且均与所述PLC控制器电连接。
5.根据权利要求4所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，所述进气管(411)为波纹管，其材质为聚乙烯或铝合金。
6.根据权利要求5所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，所述喷气支管(413)的数量至少为两个以上，相邻两个喷气支管(413)交错设置，且两者的中心夹角a为15-30°。
7.根据权利要求6所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，所述气源包括压缩空气、氮气、氦气或氩气。
8.根据权利要求7所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，所述喷气支管(413)的数量为四个，等距离地固定在所述分配管(412)上。
9.根据权利要求8所述的水针换卷吹托装置(400)，其特征在于，所述红外感应器的数量至少为三组以上。
10.一种纸卷生产线，包括换卷机架(100)，所述换卷机架(100)上设有两个卷纸辊(200)及导向辊(300)，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述的水针换卷吹托装置(400)，水针换卷吹托装置(400)设置在所述换卷机架(100)上。
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2019
- 2019-09-02 CN CN201910821193.XA patent/CN110589558A/zh active Pending
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