CN110820417A - 一种纸张涂布机补水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于纸张涂布机涂布的补水系统，该补水系统包括辊轴补水装置和水蒸汽补水装置。该辊轴补水装置设置在涂布机的涂布头之前用于对纸张在涂布之前进行补水，该水蒸汽补水装置设置在涂布机的涂布头之后用于对纸张在涂布之后进行进一步补水。本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统可精确控制对纸张的补水量，实现纸张补水的精准供应。

Description

一种纸张涂布机补水系统

技术领域

本发明涉及一种纸张加湿补水系统，更具体地说，涉及用于纸张涂布机涂布过程中的补水系统。

背景技术

造纸工艺一般包括以下几个主要环节：1.制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用；2.抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸；3.涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光；4.加工段：复卷→裁切平板(或卷筒)→分选包装→入库结束。

纸张水分含量对印刷影响很大，水分太低，纸质发脆，印刷中易产生静电；含量过高，将会使油墨难以干燥。水分变化对纸的各种特性影响也很大，随着水分的变化，其定量、抗张强度、柔韧性、耐折度等都将发生变化，纸张尺寸也会发生伸缩，甚至发生卷曲、翘边、起皱、荷叶边等现象。在纸张的涂布机涂布过程中，一般需要在涂布涂料之前进行补水。现有的纸张涂布机涂布过程中使用的补水系统一般是辊轴补水装置，用于对涂布机涂布之前的纸张进行补水，如图1所示。这种辊轴补水装置一般包括水槽和辊轴，辊轴的下面部分直接接触水槽中的水，使得辊轴保持湿的。辊轴的上面部分直接接触待涂布的纸张下表面，辊轴在转动使将从水槽中的水带到纸张表面以给纸张补水。但是这种辊轴装置补水的缺点是：1.只能是给纸张的表面略微沾上一些水分，水分并未短时间内渗入到纸内，水分只是附着在纸张表面；2.用于补水的辊轴与下道工序中涂胶的距离比较远，导致纸张在高速运行过程中，沾在其表面的水分丢失严重，一部分水分因为挥发而丢失，另一部分水分因传动过程中的附着力降低而滴落。纸张到涂布工位，进行达到热涂胶以后，纸张中的水分含量进一步减少。这样造成后续印刷及分切工段中，纸张变脆，卷曲，纸张的附着力降低。

另外，国标中不同纸张的含水量有不同的数值范围和基准值。例如，铜版纸为GB/T10335.1-2005，交货水分含量为4％--7％，基准值为5.5％。书写纸为 GB/T12654-2018，交货水分含量为4％--8％，基准值为6％。热敏纸为 GB/T28210-2011，交货水分含量为小于10％。现有的造纸过程中所用的补水系统通过辊轴对纸张进行补水时很难满足上述国标要求。因此，需要一种改善纸张涂布机涂布过程中辊轴补水缺陷的补水系统。

发明内容

针对现有技术中纸张涂布机涂布过程中补水系统存在的缺点，本发明的目的是提供一种新的用于用于纸张涂布机涂布的补水系统，该补水系统可以准确地控制纸张的水分含量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于纸张涂布机涂布的补水系统，该补水系统包括辊轴补水装置和水蒸汽补水装置，所述辊轴补水装置设置在涂布机的涂布头之前用于对纸张在涂布之前进行补水，所述水蒸汽补水装置设置在涂布机的涂布头之后用于对纸张在涂布之后进行进一步补水。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述水蒸汽补水装置包括用于喷射水蒸汽的水蒸汽喷头、用于产生水蒸汽的水蒸汽发生器、流量计和流量调节阀，所述水蒸汽喷头和所述水蒸汽发生器通过水蒸汽管道流体连通，所述流量计和所述流量调节阀设置在所述水蒸汽管道上，所述流量计布置所述水蒸汽喷头和所述水蒸汽发生器之间用于检测所述水蒸汽发生器产生的水蒸汽的流量，所述流量调节阀布置在所述流量计与所述水蒸汽喷头之间，用于控制进入所述水蒸汽喷头的水蒸汽的流量。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述水蒸汽喷头包括水蒸汽喷头主体前壁，水蒸汽喷头主体后壁，水蒸汽喷头主体腔，设置在水蒸汽喷头主体后壁上的水蒸汽进口管和设置在水蒸汽喷头主体下侧壁的集液槽，用于收集水蒸汽的凝结液，所述水蒸汽喷头主体前壁所在的平面与水平面呈10-60度。优选地，水蒸汽喷头主体下侧壁在垂直水蒸汽喷头主体前壁查看时为开口向上的弧形。优选地，所述水蒸汽喷头是可活动的，以便调整水蒸汽喷头主体前壁与纸张表面之间的角度。优选地，水蒸汽喷头主体前壁所在的平面与纸张所在的平面平行。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述水蒸汽喷头主体前壁上设置有许多密集排列的喇叭形小孔，其中所述喇叭形小孔的小直径端口直接与水蒸汽喷头主体腔流体连通，所述喇叭形小孔的大直径端口位于所述水蒸汽喷头主体前壁的外表面上。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述小直径端口的直径为0.8～1.2mm，所述大直径端口的直径为2.5～3.5mm。在一个更优选实施方式中，所述小直径端口的直径为1.0mm，所述大直径端口的直径为3.0mm。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，水蒸汽喷头主体前壁为长方形。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述水蒸汽补水装置还包括控制柜，所述控制柜分别与所述水蒸汽喷头、所述水蒸汽发生器、所述流量计和所述流量调节阀连接，用于控制所述水蒸汽喷头喷射的水蒸汽的量。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述水蒸汽补水装置还包括设置在水蒸汽管道中的压力传感器，其用于检测水蒸汽管道中的水蒸汽的压力并将检测到的压力值传送给所述控制柜。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述控制柜接具有PLC控制器，用于接收收从所述压力传感器传送的水蒸汽的压力值和从所述流量计传送的水蒸汽的流量值，并对所述压力值和流量值进行数据处理，然后根据设定的水蒸汽流量以及数据处理结果实时动态调整水蒸汽发生器的输出水蒸汽流量和流量调节阀的开度。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的水蒸汽补水装置中，所述控制柜中具有用户可操作的操作界面，用于输入各自参数，例如根据涂布纸张的行进速度和纸张类型输入设定的水蒸汽流量。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述水蒸汽补水装置喷射的水蒸汽的温度为100-170℃。在一个优选实施方式中，所述水蒸汽补水装置喷射的水蒸汽的温度为150-170℃。

在一个优选实施方式中，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统中，所述水蒸汽管道外敷保温层。

本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统利用辊涂补水装置和水蒸汽补水装置对涂布机涂布过程中的纸张进行补水。该水蒸汽补水装置利用高温水蒸汽对纸张进行补水，这种补水方式补充的水分易渗入纸张的内部，使得纸张在短时间内得到补水。并且，该水蒸汽补水装置可根据纸张的实际需要的补水量，对纸张进行补水。例如，根据生产纸张不同，对涂布纸张进行相应补水量的补充，根据生产过程中，纸张涂布过程中行进的速度不同，动态响应补水量，使得纸张符合国标中对纸张的含水量要求。

与现有技术相比，本发明的纸张涂布机涂布的补水系统具有以下优点：

1.通过水蒸汽补水装置的全自动化控制以及利用高温蒸汽，对纸张进一步补水时补水量更准确，补水速度更快，且更均匀。

2.本发明的补水系统结合现有的辊轴补水装置分别在纸张进行涂布机涂布之后和之前进行补水，使得纸张每次补水量更均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的附图做简单地介绍，很显然下面描述的附图仅仅是对本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1示意性地示出了现有的纸张涂布机的补水系统结构的一个实施例。

图2示意性地示出了本发明的纸张涂布机的补水系统结构的一个实施例。

图3示意性地示出了本发明的水蒸汽补水装置的水蒸汽喷头结构的一个实施例。

图4示意性地示出了本发明的水蒸汽补水装置的水蒸汽喷头的剖视图。

图5示意性地示出了本发明的控制柜的工作流程框图。

具体实施方式

本发明的描述中“前”和“后”是按照纸张的运行方向界定的，纸张的运行方向为前方，相反的方向为后方。

本发明的描述中，的“控制柜”用于实现水蒸汽补水装置的自动化精确补水。该控制柜包括，但不局限于，供用户输入参数的操作界面(例如，触摸屏)，接触器、PLC控制器、电源模块等。本发明中描述的用于实现其功能的硬件部件和用于实现其功能的软件部件。很显然该控制柜也可以包括其他硬件部件和软件部件，这些硬件部件和软件部件是本领域技术人员在看到本发明的描述后根据其功能容易想到的部件。控制柜接受的外部信号有压力信号，流量计检测的流量信号，控制柜对外发出的控制信号有压力调整信号和阀门开度信号，所有信号的接受与输出都经PLC进行数据处理后再执行。

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白理解，下面结合附图，进一步阐述本发明。

实施例1

图1显示了现有的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其包括辊轴补水装置 11。辊轴补水装置11包括用于储存水的水槽111和用于吸收水后保持湿润并将水附着在纸张表面的辊轴112。纸张进行涂布机涂布的过程为：来自卷纸106的待涂布纸张通过传动辊101和传动辊102行进经过辊轴补水装置11处，在传动辊101和传动辊102之间运行的纸张的下表面接触滚动的辊轴112，辊轴112的下面部分一直接触水槽111中的水，保持辊轴112吸附有水，这样湿的辊轴112 在接触纸张下表面时，吸附的水可附着在纸张下表面，纸张吸收水得到补水。然后，纸张行进到达涂布机的涂布头进行涂布，涂布以后的纸张与来自薄膜卷 107的薄膜在复合辊104和复合辊105的作用下进行复合。复合薄膜的纸张收卷成成品卷108。

如图2所示，本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统1包括与现有的辊轴补水装置相同的辊轴补水装置11。辊轴补水装置11布置在纸张涂布机的涂布头10前面。辊轴补水装置11包括用于储存水的水槽111和用于吸收水并在与纸张接触时将水附着在纸张表面的辊轴112。本发明的用于纸张涂布机涂布的补水系统1还包括布置在纸张涂布机的涂布头10后面的水蒸汽补水装置12，用于通过水蒸汽给涂布机涂布后的纸张进一步补水。水蒸汽补水装置12包括用于喷射水蒸汽的水蒸汽喷头121，用于产生水蒸汽的水蒸汽发生器122，流量计123，流量调节阀124，控制柜125和压力传感器126。水蒸汽喷头121和水蒸汽发生器122通过水蒸汽管道127连接。流量计123和压力传感器126布置在水蒸汽喷头121和水蒸汽发生器122之间的水蒸汽管道127上。从水蒸汽流动的方向查看，流量计123布置在水蒸汽发生器122后面。控制柜125与水蒸汽发生器 122、流量调节阀124、流量计123和压力传感器126电连接。

流量计123用于对水蒸汽管道127中的水蒸汽的量进行检测，并将检测到的水蒸汽的流量值传送给控制柜125。压力传感器126用于对水蒸汽管道127中的水蒸汽的压力进行检测，并将检测到的水蒸汽的压力值传送给控制柜125。流量调节阀124用于调节进入水蒸汽喷头121中的水蒸汽的量。控制柜125用于接收从流量计123传送的水蒸汽的流量值以及从压力传感器126传送的水蒸汽的压力值，并且利用其中的PLC控制器对这些值进行数据处理。然后控制柜125 根据设定的水蒸汽流量以及对上述流量值和压力值的数据处理结果对水蒸汽发生器122和流量调节阀124发送指令以实时动态调整水蒸汽发生器122的输出水蒸汽流量和流量调节阀124的开度，从而控制水蒸汽喷头121的水蒸汽喷射量。

如图3所示，水蒸汽喷头121包括水蒸汽喷头主体前壁1211，水蒸汽喷头主体后壁1212，水蒸汽喷头主体腔1213，设置在水蒸汽喷头主体后壁1212上的水蒸汽进口管1214和设置在水蒸汽喷头主体下侧壁的集液槽1215。，水蒸汽喷头主体前壁1211所在的平面与水平面呈10-60度。水蒸汽喷头主体下侧壁在垂直水蒸汽喷头主体前壁查看时为开口向上的弧形。水蒸汽喷头主体前壁1211 优选为长方形或正方形(参见图4)。水蒸汽喷头主体前壁1211上设置有多个密集排列的喇叭形小孔1216，用于散发水蒸汽。这些喇叭形小孔1216的小直径端口与水蒸汽喷头主体腔1213直接流体连通。这些喇叭形小孔1216的大直径端口位于水蒸汽喷头主体前壁1211表面上。水蒸汽喷头主体腔1213与水蒸汽进口管1214流体连通。水蒸汽进口管1214用于使水蒸汽管道127中的水蒸汽进入水蒸汽喷头主体腔1213中。集液槽1215用于收集从水蒸汽喷头主体前壁1211 散发出来的部分水蒸汽的凝结液。图4是如图3所示水蒸汽喷头121的剖视图，从该图中可以明显看出，喇叭形小孔1216密集排列在水蒸汽喷头主体前壁1211 上。水蒸汽喷头主体腔1213的长度贯穿水蒸汽喷头主体的长度。水蒸汽进口管 1214在水蒸汽喷头主体腔1213中部与其连通。

水蒸汽补水装置散发水蒸汽的过程为：水蒸汽发生器122产生的水蒸汽通过水蒸汽管道127进入水蒸汽喷头121的水蒸汽进口管1214，然后进入水蒸汽喷头主体腔1213，最后通过喇叭形小孔1216的小直径端口从喇叭形小孔1216 的大直径端口散发出来。

控制柜125控制水蒸汽喷头121散发的水蒸汽的量的过程为：流量计123 对水蒸汽管道中的水蒸汽流量进行检测，并将检测到的流量值传送到控制柜125 的PLC控制器，同时压力传感器136对水蒸汽管道中的水蒸汽压力进行检测，并将检测到的压力值传送到控制柜125的PLC控制器，用户根据纸张类型和该纸张在涂布过程中的运行速度，通过操作界面将设定的水蒸汽流量输入到控制柜125中。控制柜125的PLC控制器对接收到的水蒸汽流量值和水蒸汽压力值进行数据处理，然后根据设定的水蒸汽流量以及对上述流量值和压力值的数据处理结果实时动态调整水蒸汽发生器122输出的水蒸汽流量并控制流量调节阀 124的开度，使蒸汽输出稳定在需要的数值。控制柜125的工作流程图参见图5。

待涂布的纸张利用上述用于纸张涂布机的补水系统进行补水的过程为，来自卷纸106的纸张通过传动辊101和传动辊102行进经过辊轴补水装置11。在传动辊101和传动辊102之间运行的纸张的下表面接触滚动的辊轴112，辊轴 112的下面部分一直接触水槽中的水，辊轴112吸附有大量的水，保持一直是湿的状态，湿的辊轴112在接触纸张下表面时，吸附的水可附着在纸张下表面，纸张通过吸收附着的水得到补水(在纸张到达涂布机的涂布头之前的继续行进过程中，附着在纸张下表面的水一部分挥发，一部分引传动过程中的附着力差而滴落)，然后纸张行进到达涂布机的涂布头进行涂布(尤其是热涂胶以后经过高温，吸附在纸张中的水分进一步因挥发而减少)。涂布以后的纸张在水蒸汽喷头121的上方行进。由于水蒸汽喷头121正在喷射水蒸汽，在水蒸汽喷头主体前壁1211和运行中的纸张的狭窄空间(优选，该狭窄空间的高度，即水蒸汽喷头主体前壁1211和运行中的纸张之间的距离，为1-2mm)形成了一个水蒸汽层。水蒸汽具有一定的温度(例如100-170℃)，暴露在水蒸汽层中的纸张表面可快速地吸收水蒸汽。这样，具有一定的温度的水蒸汽迅速渗入纸张内部对纸张进一步补水。进一步补水以后的纸张与来自薄膜卷107的薄膜在复合辊104和复合辊105的作用下进行复合，然后复合薄膜的纸张收卷成成品卷108。

本发明的补水系统在不改变现有的纸张制造装置的整体结构的基础上，通过巧妙地增加新的补水装置，使新的补水装置与原有的补水装置共同为纸张补水，这样使得本发明的补水系统不但到达了精确控制纸张纸张过程中，尤其是纸张涂布机涂布过程中的补水量，从而节约了现有纸张制造装置更新换代的成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，该补水系统包括辊轴补水装置(11)和水蒸汽补水装置(12)，所述辊轴补水装置(11)设置在涂布机的涂布头(10)之前用于对纸张在涂布之前进行补水，所述水蒸汽补水装置(12)设置在涂布机的涂布头(10)之后用于对纸张在涂布之后进行进一步补水。

2.根据权利要求1所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述水蒸汽补水装置(12)包括用于喷射水蒸汽的水蒸汽喷头(121)、用于产生水蒸汽的水蒸汽发生器(122)、流量计(123)和流量调节阀(124)，

所述水蒸汽喷头(121)和所述水蒸汽发生器(122)通过水蒸汽管道(127)流体连通，所述流量计(123)和所述流量调节阀(124)设置在所述水蒸汽管道(127)上，

所述流量计(123)布置所述水蒸汽喷头(121)和所述水蒸汽发生器(122)之间用于检测所述水蒸汽发生器(122)产生的水蒸汽的流量，

所述流量调节阀(124)布置在所述流量计(123)与所述水蒸汽喷头(121)之间，用于控制进入所述水蒸汽喷头(121)的水蒸汽的流量。

3.根据权利要求2所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述水蒸汽喷头(121)包括水蒸汽喷头主体前壁(1211)，水蒸汽喷头主体后壁(1212)，水蒸汽喷头主体腔(1213)，设置在水蒸汽喷头主体后壁(1212)上的水蒸汽进口管(1214)和设置在水蒸汽喷头主体下侧壁的集液槽(1215)，用于收集水蒸汽的凝结液，

其中所述水蒸汽喷头主体前壁(111)所在的平面与水平面呈10-60度。

4.根据权利要求3所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述水蒸汽喷头主体前壁(1211)上设置有许多密集排列的喇叭形小孔(1216)，其中所述喇叭形小孔(1216)的小直径端口直接与水蒸汽喷头主体腔(1213)流体连通，所述喇叭形小孔(1216)的大直径端口位于所述水蒸汽喷头主体前壁(1211)的外表面上。

5.根据权利要求4所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述小直径端口的直径为0.8～1.2mm，所述大直径端口的直径为2.5～3.5mm。

6.根据权利要求2所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述水蒸汽补水装置(12)还包括控制柜(125)，所述控制柜(125)分别与所述水蒸汽喷头(121)、所述水蒸汽发生器(122)、所述流量计(123)和所述流量调节阀(124)连接，用于控制所述水蒸汽喷头(121)喷射的水蒸汽的量。

7.根据权利要求6所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述水蒸汽补水装置(12)还包括设置在水蒸汽管道(127)中的压力传感器(126)，其用于检测水蒸汽管道(127)中的水蒸汽的压力并将检测到的压力值传送给所述控制柜(125)。

8.根据权利要求7所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述控制柜(125)具有PLC控制器，用于接收从所述压力传感器(126)传送的水蒸汽的压力值以及从所述流量计(123)传送的水蒸汽的流量值，并对所述压力值和所述流量值进行数据处理，然后根据设定的水蒸汽流量以及数据处理结果实时动态调整水蒸汽发生器(122)的输出水蒸汽流量和流量调节阀(124)的开度，使得所述蒸气喷头(121)的水蒸汽输出量做出调整。

9.根据权利要求7所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述控制柜(125)利用PID算法实现所述蒸汽补水系统的精确补水。

10.根据权利要求1所述的用于纸张涂布机涂布的补水系统，其特征在于，所述水蒸汽补水装置(12)喷射的水蒸汽的温度为100-170℃。

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