CN111295478A - 提供造纸系统中的流体抽取真空箱盖的成形真空端口的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在造纸过程中从毛毡去除流体的系统。该系统包括：真空源，该真空源用于在真空板附近提供真空，所述毛毡抵靠真空板移动；以及真空板上的新月形开口，通过新月形开口将真空施加于带以去除流体。

Description

提供造纸系统中的流体抽取真空箱盖的成形真空端口的系统 和方法

本申请要求2017年6月28日提交的美国临时申请第62/526,093号的优先权，该申请以参考的方式全部纳入本文。

技术领域

本发明总体上涉及造纸系统和方法，尤其涉及有利于在造纸工艺过程中从造纸材料去除流体的系统和方法。

背景技术

在造纸过程中，压榨部段配备有通常称为毛毡的传送带。上述毛毡的作用是将新形成的非常湿润的纸搬运到压榨辊，在压榨辊处大量的水从纸中被挤出并进入毛毡。由于上述毛毡本质上是蛇形的，因此有必要从毛毡中去除收集的水，从而在通过压榨部段处理连续供应的新形成纸时，可反复进行从纸中去除水的处理。

当前用于从蛇形毛毡中提取水的方法目前涉及在带运行时使用通常称作流体提取箱或吸水箱(Uhle box)的真空元件，该真空元件通常由具有供附连的接触磨损表面的管或封壳构成。上述接触磨损表面在设计中并入了一条供真空施加水提取流排入的通道。施加于毛毡的真空是可观的，导致毛毡被紧紧地拉到接触磨损表面并进入真空端口敞开区域。该盖包括用于供提取的水输送/排出的端口或通路。

上述真空施加端口可以具有各种几何构造。常规地，端口的形状和敞开面积设定成适于在移动的蛇形毛毡上的真空暴露停延时间；停延时间过长会浪费能量，过短会导致没有足够的时间来充分地提取水。同样，另一个设计考虑因素是与毛毡磨损和毛毡接缝失效模式直接相关的狭槽(或开口)的宽度。

然而，仍然需要一种从毛毡中去除流体的同时使毛毡的磨损最小化的更有效的系统。

发明内容

根据一个实施例，本发明提供一种用于在造纸过程中从毛毡去除流体的系统。该系统包括：真空源，所述真空源用于在真空板附近提供真空，所述毛毡抵靠所述真空板移动；以及所述真空板上的新月形开口，通过所述新月形开口将所述真空施加于所述带以去除所述流体。

根据另一个实施例，本发明提供一种用于在造纸工艺过程中从毛毡去除流体的方法。该方法包括以下步骤：在真空板附近提供真空；使所述毛毡抵靠所述真空板移动；以及通过所述真空板上的新月形开口向所述毛毡提供真空以去除流体。

根据另一个实施例，本发明提供一种用于在造纸过程中从毛毡去除流体的系统。该系统包括：真空源，所述真空源用于通过真空板内的真空通道提供真空，所述毛毡抵靠所述真空板移动；以及所述真空板上的各种尺寸的开口，所述开口与所述真空通道连通，通过所述真空通道将所述真空施加于所述毛毡以去除流体。

附图说明

参考附图可进一步理解以下的描述，附图中：

图1示出了根据本发明实施例的流体提取箱盖系统的说明性示意图；

图2示出了根据本发明实施例的流体提取箱盖的说明性俯视示意图；

图3示出了图2沿其线3-3剖取的箱盖的说明性剖视示意图；

图4A～4D示出了根据本发明另一个实施例的箱盖的图案形状布局的说明性俯视示意图；

图5A和图5B示出了根据本发明实施例的限定新月形的半径和箱盖中的拐角半径的变化的说明性示意几何表示；

图6示出了根据本发明实施例的用于箱盖的新月形开口插入件的说明性示意图；

图7示出了根据本发明实施例的包括新月形开口插入件的箱盖的说明性示意图；以及

图8A和图8B示出了图7的箱盖不带有插入件(图8A)以及图7的箱盖带有插入件(图8B)的说明性示意图。

附图所示仅用于说明性目的。

具体实施方式

真空施加端口设计的开口尺寸和形状在于毛毡的有效脱水与毛毡损坏/磨损之间的平衡。上述磨损和固有损坏是由横跨施加的真空端口(开口)的不受支承的毛毡引起的。真空端口在机器方向上的尺寸(宽度)会导致毛毡的悬链偏转的程度不同。向真空源产生的上述毛毡偏转是由于毛毡一侧的压差(1)大气压和毛毡另一侧施加的脱水负压(通常为15hg～20hg)引起的。

一些制造商已经合并了多个窄槽，以达到应用所需的停延时间并使损害的悬链偏转最小化。横跨机器的宽度的上述敞开面积必须是一致的，否则会产生通常称为条纹的图案，从而影响纸的质量。然而，使用窄槽是有问题的，因为它们倾向于填充污染物，从而变得不起作用，并且可能在毛毡中产生条纹现象，会对纸的质量产生负面影响。

根据各种实施例，具有独特的新月形的真空端口可以设有通流倾角以减轻上述问题。值得注意的是，当纸在压隙处被挤压时，水分的提取与流入毛毡是反向的，即，当在流体抽取箱(吸水箱)向毛毡施加真空时，水从毛毡的表面(纸)侧被去除。在过去的20年，造纸机的速度几乎提高了一倍。在当前更高的造纸机速度下，需要更大的开口来满足使毛毡有效地脱水所需的真空暴露停延时间。但是如上所述，开口越大，悬链偏转越大。正是跨越真空端口的后开口边缘行进的悬链偏转毛毡角导致了过度的毛毡(纸侧)表面磨损。制造商已经通过在相同的后缘处加入半径以减少损坏效果来解决上述问题。

解决的一个问题是，上述半径降低了脱水作用的效率，由于在后槽缘处的上述半径的倾斜，使附连到毛毡的真空施加侧的未分离的(毛毡的纸侧)的水重新注入回毛毡的主体(液体弯月面粘附现象)。所提出的新月形的槽和布局图案解决了为了有效地提取水和使悬链偏转/后缘毛毡磨损最小化以及使向毛毡主体重新注入的未分离的水最小化所需的真空停延。

解决的另一个问题是在较小的真空端口支承跨度(窄槽)中发生的堵塞。独特的端口形状与通过盖的倾斜角度一起缓解了上述问题。解决的另一个问题是在真空端口后缘处产生较高的磨损应力。通过将新月形真空端口制造为具有较高的磨损性能的单个部件并将其插入接触磨损表面中，可以解决上述问题。

根据本发明的各个实施例，真空端口的几何形状是通常被称为新月形的形状。新月形允许在高悬链偏转区域中有很小程度的下侧毛毡刮除再注入效果，而在低悬链偏转区域中几乎没有上述效果。新月形真空端口的阵列以两重、三重或四重等交错的图案布置。交错的图案有利于有效地脱水，因为(1)通过上游真空端口收集任何偶然的“堆积”刮擦的再注入流体，以及(2)保持用于毛毡真空暴露停延时间的均匀敞开面积。

图1示出了根据本发明的实施例的系统10，包括联接到真空源14的流体提取箱12，该真空源14向真空箱的真空板上的新月形开口16提供真空。当毛毡18(如虚线所示)在A指示的方向中在真空箱上方行进时，流体(例如水)通过新月形开口16从毛毡18中被吸出。根据各种实施例，毛毡宽度和组合的开口16的区域的宽度可以相等。或者，若组合的开口的宽度比毛毡宽，则可以将板放置在与毛毡相邻的暴露的开口上，以确保未被毛毡覆盖的任何开口都不会抽吸过度的真空。图1示出了真空板中的新月形开口，真空通过这些新月形开口施加到在箭头所示方向上移动的毛毡的下侧。

图2示出了根据本发明的实施例的真空箱12的俯视图，该真空箱12采用了两排新月形开口16。上述开口16沿着真空箱的宽度延伸，并且新月形开口的前缘沿着如A所示的毛毡的行进方向延伸。各开口16与真空板上的通道20连通，该通道20通向共同的真空管道。如图3所示(图3是图2沿3-3线剖取的真空箱的一部分的剖视图)，通道20向前成角度的(倾斜)以有利于从带上去除流体。

开口16可选地布置成使在毛毡的行进方向上横过开口的任何线暴露于大致相同的量的开口区域。例如，图4A示出了具有两排30、32的新月形开口34的真空盖。开口34错开成使通过毛毡的行进方向的任何一组平行线(例如36、38)将遇到相同量的总真空开口面积。如图4B所示，可以提供多组的排30、32。同样，开口34错开成使通过毛毡的行进方向的任何一组平行线(例如40、42)将遇到相同量的总真空开口面积。上述设计的优点在于，尽管总的真空开口面积是恒定的，但是毛毡的每个部分总是在改变尺寸的开口上方行进，从而有利于从毛毡中去除流体。较小的开口(例如，在新月尖端附近)和较大的真空的交替，以及较大的开口(例如，在新月中心附近)和较小的真空的交替，提供了有利于从毛毡中去除流体的动态真空活性。

根据另一个实施例并参照图4C，可以提供一组具有四排50、52、54、56的开口58，上述开口错开，这样它们在一起使得，通过毛毡的行进方向的任何一组平行线(例如60、62)将遇到相同量的跨过全部排的开口的总真空开口面积。类似地，参照图4D，可以提供一组具有三排70、72、74的开口76，上述开口错开，这样它们在一起使得，通过毛毡的行进方向的任何一组平行线(例如80、82)将遇到相同量的跨过全部排的开口的总真空开口面积。

例如，新月形可以由1.5英寸弧和2英寸弧组件，两段弧在3英寸直径水平中心线处相交。当几何形状如图4A所示布置时，补偿的敞开面积在毛毡运行方向上恒定为0.75英寸。通过使用另外的弧半径可以实现另外的敞开面积几何可能性。上述处理所需的敞开面积由造纸机速度、毛毡渗透性、温度和可利用于该处理的真空确定的。毛毡暴露于真空源的理想停延时间通常为2ms～4ms，因此每一次施加都存在较大程度的敞开面积构造。如图5A附加地所示的，新月形90的弧形前缘92可以具有通向角度通道的变化半径的拐角。尤其是，图5A在A、B、C和D处示出了的上述断裂半径，并且图5B示出了上述不同半径的拐角的侧视图(同样，其中开口通向由通道壁94限定的成角度的通道)。

因此，真空端口毛毡接触后缘将具有不同程度的断裂半径，以确保不会对毛毡造成破坏作用，该破坏作用可归因于悬链偏转，但却提供了最小的汇集再注入。上述类型的端口以最大跨度允许很小的悬链偏转，而在新月形端口的最小跨度区域中几乎没有悬链偏转，在大跨度区域中的断裂半径大约为<0.090英寸，在小跨度区域中的断裂半径大约为<0.040英寸。根据另一个实施例，不同程度的断裂半径可可由不同大小的倒角来提供(朝向新月形的外部尖端减小)。

作为附加的构造细节，系统可以通过以下方式提供最小的再注入状态：使通过盖主体的真空端口向后翘(倾斜)(如图3所示)，以减轻当前设计的容易发生的任何汇集效应。上述完整的几何形状的另一种表现以及将其付诸实践的方法是，将带有全部特别的几何形状的真空端口制造为单个部件插入件。上述插入件的材料可以与上述盖不同。具有最大摩擦应力的上述真空端口插入件由较硬的材料制成。

例如，图6示出了根据本发明的另一个实施例的真空塞100的立体图，该真空塞100包括用于真空板的新月形开口102。上述真空塞100可以由与真空板不同的材料形成，并且可以具有有利于真空塞100在真空板上的正确对齐的定向键104。例如，图7示出了插入到真空板106的塞开口中的多个真空塞100，该真空板106联接到真空管线108。图8A示出了没有任何真空塞的真空板106，示出了供真空塞插入的成形的凹部110，图8B示出了带有已经被插入的真空塞并且一个真空塞正在被插入到成形的凹部的真空板106。

因此，根据各实施例，本发明的系统和方法提供了，毛毡可以在其下侧经历变化的量的真空，但是毛毡的各直线部分会经历相似量的总真空面积。

本领域技术人员会意识到，可对以上公开的实施例作出多种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (22)

1.一种用于在造纸工艺过程中从毛毡去除流体的系统，其特征在于，所述系统包括：真空源，所述真空源用于在真空板附近提供真空，所述毛毡抵靠所述真空板移动；以及所述真空板上的新月形开口，通过所述新月形开口将所述真空施加于所述带以去除所述流体。

2.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述新月形开口被定向成将新月形的尖端对着所述毛毡的移动方向。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述新月形开口均包括由第一半径限定的第一弯曲边缘和由第二半径限定的第二弯曲边缘。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，第一弯曲表面是前表面，并且第一半径大于第二半径。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一半径大约是所述第二半径的两倍。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述第一半径限定的边缘包括沿着所述边缘的弧变化的半径。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在跨着所述真空板的所述毛毡的移动方向上，沿着多个相互平行的方向的总开口面积提供了恒定量的总敞开真空面积。

8.一种用于在造纸工艺过程中从毛毡去除流体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在真空板附近提供真空；使所述毛毡抵靠所述真空板移动；以及通过所述真空板上的新月形开口向所述毛毡提供真空以去除流体。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述新月形开口被定向成将新月形的尖端指向所述毛毡的移动方向。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述新月形开口均包括由第一半径限定的第一弯曲边缘和由第二半径限定的第二弯曲边缘。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一弯曲表面是前表面，并且所述第一半径大于所述第二半径。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一半径大约是所述第二半径的两倍。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，提供不垂直于接触磨损表面的倾角。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，由所述第一半径限定的边缘包括沿着所述边缘的弧变化的半径。

15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在跨着所述真空板的所述毛毡的移动方向上，沿着多个相互平行的方向的总开口面积提供了恒定量的总敞开真空面积。

16.一种用于在造纸工艺过程中从毛毡去除流体的系统，其特征在于，所述系统包括：真空源，所述真空源用于通过真空板内的真空通道提供真空，所述毛毡抵靠所述真空板移动；以及所述真空板上的各种尺寸的开口，所述开口与所述真空通道连通，通过所述真空通道将所述真空施加于所述毛毡以去除流体。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述各种尺寸的开口形成为新月形，所述新月形被定向成将所述新月形的尖端指向所述毛毡的移动方向。

18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述各种尺寸的开口均包括由第一半径限定的第一弯曲边缘和由第二半径限定的第二弯曲边缘。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，第一弯曲表面是前表面，并且所述第一半径大于所述第二半径。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述第一半径大约是所述第二半径的两倍。

21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，由所述第一半径限定的边缘包括沿着所述边缘的弧变化的半径。

22.如权利要求16所述的系统，其特征在于，在跨着所述真空板的所述毛毡的移动方向上，沿着多个相互平行的方向的总开口面积提供了恒定量的总敞开真空面积。

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