CN1172054C - 一种用于长压区靴形压榨装置的树脂浸制环形带 - Google Patents

Abstract

一种用于长压区靴形压榨装置的树脂浸制环形带，包括一个被聚合树脂材料浸渍的基底结构，所述聚合树脂材料使得皮带不会被流体，例如油、水份和空气等渗透。聚合树脂材料在基底结构的内侧和外侧形成了层。内层是光滑的，但是外层具有多个用于临时储存从纸幅中挤压出的水分的主槽。这些主槽通过凸台区域分隔，所述凸台区域具有多个横向延伸的第二槽，第二槽能够释放那些形成弯曲疲劳和应力裂纹的应力。

Description

一种用于长压区靴形压榨装置的树脂浸制环形带

                       技术领域

本发明涉及一种用于从薄片材料中挤压水分的装置，特别是一种从将要在造纸机上加工成纸制品的纤维纸幅中挤压水分的装置。具体来说，本发明是一种树脂浸制的环形皮带结构，该皮带结构具有带槽的外表面，并且用在造纸机或果肉脱水分机的任一部分中的长压区靴形压榨装置上。

                       发明背景

在造纸过程中，通过在造纸机的成形部中将纤维浆沉积在成形网上，而使纤维素纤维构成的纤维纸幅成形于网上。在成形部中，大量的水分从纤维浆中流出，此后，新成形的纸幅将被导入压榨部。压榨部包括一系列压区，纤维纸幅将在其中承受施加的挤压力以从纸幅中去除水分。纸幅最终被导入干燥部，该干燥部包括有加热的烘缸，所述纸幅环绕在其上。加热的烘缸通过蒸发将纸幅的含水分量降低到令人满意的水平以制成纸制品。

升高的能源费用使得人们更希望在纸幅进入干燥部前从纸幅中尽可能多地去除水分。由于烘缸通常在蒸汽中被加热，所以产生蒸汽的费用是最主要的，特别是需要从纸幅中去除大量的水分时更是如此。

传统上，压榨部包括一系列压区，这些压区由成对的相邻圆柱形压辊形成。近些年来，已经发现采用靴式长压区比采用由成对的相邻压辊形成的压区更有利。这是因为与由压辊形成的压区相比，纸幅能更长时间地穿过长压区。纸幅在压区中承受压力的时间越长，去除的水分就越多，因此，以后残留在纸幅中的要在干燥部中通过蒸发去除的水分就越少。

本发明涉及一种长压区靴形压榨装置。在这种长压区压榨装置中，在圆柱形压辊和弧形压力靴之间形成压区。弧形压力靴具有圆柱形凹陷表面，该凹陷表面的曲率半径接近于圆柱形压辊的曲率半径。当压辊和靴逐渐相互物理靠近时，在机器方向上形成了比两压辊之间形成的压区长5到10倍的压区。由于长压区比传统的两辊式压榨装置长5到10倍，所以在长压区中所谓的纤维停留时间相应地比在两辊式压榨装置采用的压力中每平方英寸的相同压力级下的纤维停留时间更长。这种新的长压区技术带来的结果是，与造纸机中的传统压区相比，长压区中的纤维纸幅脱水效果显著提高了。

长压区靴形压榨装置需要特别的皮带，如美国专利5,238,537所示。这种皮带设计成保护压榨毛毯免受磨损，所述压榨毛毯用于支撑、承载和脱水纤维纸幅，而所述磨损是由于压榨毛毯直接滑动接触固定的压力靴所产生的。这种皮带必须带有光滑、不渗透的表面，该表面借助在润滑油膜在固定靴上方滑行或滑动。皮带以大致与压榨毛毯相同的速度穿过压区移动，从而使压榨毛毯承受最小的摩擦而抵靠在皮带表面上。

美国专利5,238,537中所示的各种皮带都是通过用合成聚合树脂对纺织的基底织物进行浸渍而制成的，所述基底织物呈环形。树脂最好是具有一定预定厚度的涂层，该涂层至少在皮带的内表面上，使制成基底织物的纱线受到保护而不会与长压区压榨装置的弧形压力靴元件直接接触。特别是该涂层必须具有光滑的、不浸透表面以很容易地滑过润滑靴，并防止任何润滑油渗透到皮带结构中以污染压榨毛毯或织物以及纤维纸幅。

美国专利5,238,537所示的皮带中的基底织物可以以单层或多层编织方法从单丝纱线织成，并且织成能够足以打开以使浸渍材料能完全浸渍织物的形式。这就降低了在最终的皮带中形成任何空隙的可能性。这种空隙可使得皮带和靴之间使用的润滑剂穿过皮带并污染压榨毛毯或织物以及纤维纸幅。基底织物可以是平织的，然后缝合成环形，或者是筒形的纺织环形带。

当浸渍材料经硬化形成固体状态时，它通过机械互锁而基本上粘接在基底织物上，其中硬化的浸渍材料环绕基底织物的纱线。另外，也可以在硬化的浸渍材料和基底织物的纱线材料之间进行一定的化学连接或者粘接。

长压区压力皮带，象美国专利5,238,537所示的那样，根据皮带要安装的长压区压榨装置的尺寸需要，具有从大约13到35英尺(大约4到11米)的长度，这是绕着其环形纵向测得的，并且具有从大约100到450英寸(大约250到1125厘米)的宽度，这是横向跨过环带测得的。应该理解到，基底织物在其浸渍有合成聚合树脂之前是环形的，这种要求使得上述皮带的制造复杂。

经常希望提供在其外表面以及内表面带有一预定厚度的树脂涂层的皮带。通过在皮带两面涂覆，其纺织的基底织物将更接近(如果不共面的话)皮带的弯曲中轴线。在这种情况下，当皮带弯曲并环绕通过造纸机的辊子或类似物时，增大的内部应力将更不易使涂层从皮带的两面剥离。

另外，当皮带的外表面具有一预定厚度的树脂涂层时，它使得槽、盲孔或其他空穴能够成形于那个表面上，而且不会使编织的基底织物的任何部分暴露出来。这些特征使得从压区中的纸幅上挤压的水分暂时储存起来。实际上，对于一些长压区压榨装置结构来说，在皮带的外表面存在一些由槽、盲孔或类似结构构成的空腔是必须的。

本发明涉及一种长压区压榨装置的皮带，该皮带在其外表面的树脂涂层的机器方向或者运行方向上具有多条槽。已知技术具有这种类型的长压区压榨装置的皮带。例如，Dutt的美国专利No.4,946,731显示了这样一种长压区压榨装置的皮带，它具有基底织物，该基底织物在机器方向和横穿机器的方向中的至少一个方向上包括人造纤维的纺线。当基底织物涂覆有聚合树脂材料时，各人造纤维从纺线上向外延伸到环绕的涂覆材料中。然后，在皮带外表面的涂层上切出沿机器方向延伸的槽。在皮带上通过这些人造纤维固定了那些用于将槽相互分隔的所谓凸台区域，这使它们更不容易剥离。

除了更不易剥离之外，这些凸台区域还对弯曲疲劳很敏感，这是因为当进入和退出长压区时，它们重复凸升弯曲，而当穿过压区时，它们重复凹陷弯曲。一旦形成了弯曲疲劳，凸台区域在横穿机器的方向上产生应力裂纹。一旦应力裂纹出现，通过在裂缝处破裂的那些部分的损失，凸台区域将开始损坏。最终，这导致皮带的空腔丧失。然后，不幸的是，形成的应力裂纹将成为接近造纸机皮带的使用寿命的先兆。

本发明提供一种上述问题的技术方案，即通过采用一种用于减小和释放导致弯曲疲劳的应力的装置，延迟应力裂纹的产生，并由此延长了皮带的使用寿命。

                       发明概述

因此，本发明是一种用于长压区靴形压榨装置的树脂浸制环形带。该皮带包括一环形型式的基底结构。这种基底结构具有外侧、内侧、环绕着环形结构的纵向和横穿环形结构的横向。

聚合树脂材料浸渍基底结构并使其不会被流体，例如油、水分和空气等渗透。聚合树脂材料在基底结构的内侧形成了内层，该内层形成了皮带的内表面。皮带的内表面是光滑的。

合成树脂材料还在基底织物结构的外侧形成了外层。外层形成了皮带的外表面。外层具有多个主槽和多个凸台区域，每个主槽都通过凸台区域与那些相邻的主槽分隔。每个凸台区域还具有多个横向延伸的第二槽。第二槽的深度和宽度小于主槽的深度和宽度，并且它们是使那些形成弯曲疲劳的应力减小或释放的装置。

下面将经常性地参考下文所特有的附图，对本发明进行更为完全和详细的描述。

                       对附图的简要说明

图1是长压区压榨装置的侧截面图；

图2是长压区压榨装置皮带的立体图；

图3是沿图2中的线3-3所示位置剖取的截面图；

图4是沿图3中的线4-4所示位置剖取的截面图。

                     对优选实施例的详细说明

图1以侧截面图的形式表示了一台长压区压榨装置，该压榨装置用于在造纸机上对将被加工成纸制品的纤维纸幅进行脱水分。压榨装置的压区10由一个光滑的圆柱形压辊12和一个弧形压力靴14限定。该弧形压力靴14具有与圆柱形压辊12相同的曲率半径。圆柱形压辊12和弧形压力靴14之间的距离可由液压装置调节，所述液压装置可操作地安装在弧形压力靴14上以控制压区10的负载。光滑的圆柱形压辊12可以是一个与弧形压力靴14匹配的受控冠形棍以形成一个水平横穿机器的压区压力轮廓。

长压区压榨装置的皮带16以闭环形式延伸穿过压区10，将圆柱形压辊12与弧形压力靴14分开。压榨毛毯18和将要加工成纸张的纤维纸幅20一起穿过压区10，如图1中的箭头所示。纤维纸幅20由压榨毛毯18支撑并直接与压区10中的光滑圆柱形压辊12相接触。作为替换形式，纤维纸幅20可以穿过夹在两压榨毛毯18中的压区10。如图1所示，纤维纸幅20和压榨毛毯18沿箭头所示方向穿过压区10。长压区压榨装置的皮带16也沿箭头所示方向移动并穿过压区10，即，沿如图1所示的逆时针方向移动，这就保护了压榨毛毯18，使之不直接与弧形压力靴14滑动接触，而是借助润滑油膜在其上方滑动。因此，长压区压榨装置的皮带16必须是防油的，以使压榨毛毯18和纤维纸幅20不会被其玷污。

图2表示了长压区压力皮带16的立体图。皮带16具有一个内表面22和一个外表面24。外表面24带有多个沿着机器方向延伸并环绕皮带16的主槽26，用于临时储存从压区10中的纤维纸幅20中挤压出的水分。

图3是沿图2中的线3-3所示位置剖取的皮带16的截面图。该截面图是沿皮带16的横向或者横穿机器截取的，表示皮带16包括基底结构28。图3中从侧面看去，基底结构28由纱线30从横向或者横穿机器方向编织，而图3中从截面上看去，基底结构28由纱线32沿纵向或机器方向编织。所示的基底结构28织造成环形，在双层织造中，作为经线的横向纱线30在成对叠置的纵向纱线32的上方、下方及其中间编织，纱线32是在环形编织工艺中的纬线。但是应该理解到，基底结构28可以是平织的，然后连接成带有接缝的环形结构。还应该理解到，基底结构28可以单层编织，或者采用任何一种可用于生产造纸机布套的其他编织方式。

基底结构28还可以是无纺结构，即制成横向纱线和纵向纱线组合的型式，这两种纱线可以在其相互交叉点上粘接在一起以形成织物。另外，基底结构28也可以是针织或编结织物，或者是如Gauthier的美国专利4,567,077所示类型的螺旋联接的条带，该专利的教导引用在这里以供参考。基底结构28也可以由片材或薄膜形式的聚合树脂材料挤压成，然后可以在其上制出孔。作为替换形式，基底结构28也可以包括无纺的网眼织物，例如象以普通方式转让给Johnson的美国专利No.4,427,734中所示的那些，该专利教导的内容作为参考包含在本文中。

另外，基底结构28可根据以普通方式转让给Rexfelt等人的美国专利5,360,656中所示的方法，由螺旋缠绕的纺织、无纺、针织、编结、挤压或无纺网眼材料的细长条带制成，上述专利教导的内容作为参考包含在本文中。因此基底结构28也可以包括螺旋缠绕的细长条带，其中每一圈螺旋条带都通过连续的接缝与另一螺旋条带相连，使得基底结构28在纵向上呈环形。具有这种基底结构形式的压榨装置的皮带已在以普通方式转让的美国专利No.5,792,323和No.5,837,080中公开，该专利教导的内容作为参考包含在本文中。

皮带16的内表面22，即当皮带16在长压区压榨装置上使用时，在弧形压力靴14上滑动的那个表面是由聚合树脂涂层34制成的。聚合树脂也充满基底结构28，使皮带16防油和防水分。聚合树脂涂层34也可以是聚氨酯，最好是其100％的固体化合物。采用按定义缺少溶剂材料的100％的固体树脂系能够避免在硬化过程中在聚合树脂内产生气泡，通过所述硬化过程，涂层能够施加在基底织物28上。

皮带16的外表面24，即当皮带16在长压区压榨装置上使用时与压榨毛毯18接触的那个表面也可以由聚合树脂涂层34制成。

当聚合树脂经过硬化后，内表面22和外表面24可以受打磨和抛光以使聚合树脂涂层34具有光滑、均匀的表面。

当聚合树脂经过硬化后，可将主槽26切入皮带16的外表面24。作为替换形式，也可以在聚合树脂硬化前，通过压花装置将主槽26压入外表面24，或者在采用模塑成形方法制造皮带16的情况下，将主槽26塑造在外表面24中。

主槽26以所谓的凸台区域36相互分隔。图3所示的主槽26和凸台区域36具有相同的宽度，尽管这不是必须的。尽管如此，凸台区域36也可被认为是在皮带16的外表面24上沿机器方向排列的硬化聚合树脂的窄柱。

如前所示，聚合树脂涂层34的存在使得皮带16的弯曲中轴线更靠近(如果不共面的话)基底结构28。由于凸台区域36从基底结构28延伸得比主槽26的底面更远，并且由于它们是硬化聚合树脂的窄柱，所以，当它们凸起并穿过压区10的进口和出口时，重复置于拉伸状态下，当它们凹陷并通过弧形压力靴14时，处于挤压状态下，这样它们特别容易弯曲疲劳。弯曲疲劳必然会在横穿机器方向上穿过凸台区域36产生应力裂纹。

本发明还提供了一种用于减少这种弯曲疲劳强度以及减少由此产生的应力裂纹的装置。图4是沿图3中的线4-4所示位置剖取的皮带16的截面图。该截面图是沿皮带16的纵向或机器方向剖取的，并且穿过了一个主槽26的底部，从侧面表示了一个凸台区域36。另外，图4从侧面表示了纵向的或机器方向的纱线32，以及以截面方式表示了横向的或横穿机器方向的纱线30。

根据本发明，凸台区域36具有沿横向延伸穿行的第二槽38。第二槽38可具有U形截面，如图4所示，并且其深度和宽度小于主槽26的深度和宽度。第二槽38的形状、尺寸、间距和取向都根据采用皮带16的长压区压榨装置来确定，它们的主要作用是释放凸台区域的应力，否则会引起弯曲疲劳和凸台区域出现裂纹并失效。各个第二槽38的宽度必须足够大，以使皮带16凹陷弯曲穿过弧形压力靴14时槽38不会闭合；另外，第二槽38还将挤压压区10中的压榨毛毯18。

在含有主槽26的情况下，第二槽38可以在聚合树脂硬化后切入皮带16的外表面24。作为替换形式，也可以在聚合树脂硬化前，通过压花装置将第二槽38压入外表面24，或者在采用模塑成形方法制造皮带16的情况下，将第二槽38塑造在外表面24中。

应该理解到，主槽26可以以一种方式形成，而第二槽38以另一种方式形成。例如，第二槽38可以在聚合树脂硬化前，通过压花装置压入外表面24。接着，在聚合树脂硬化后，可用旋转切刀将主槽26切入皮带16的外表面24中。对于本领域的普通技术人员来说，其他可能的方式也是比较明显的。

尽管上文将主槽26描述为在机器方向或者纵向上取向，而第二槽38在横穿机器方向或者横向上取向，其他一些脱离这种精确排列的布局也仍然落在本发明的范围内。

例如，实际上主槽26可以通过在外表面24上绕着皮带16的环形表面沿螺旋线切制出连续的单一槽而形成。在这种状态下，最终主槽26的取向偏离机器方向或纵向一个很小的角度。但是，提供这种方式的主槽26已由本发明人考虑到并落入他们的发明的范围中，只要是主槽26的取向基本上与机器方向或纵向一致并且在任一点上偏离不超过45°。

另外，主槽26也可以通过切成两个连续的单一槽来形成，所示两个单一槽在相反方向上，即一个在右手螺旋方向上、另一个在左手螺旋方向上在外表面24上环绕着皮带16的环形表面。另外，主槽26也不必完全正直，而是可以具有一定程度的弯曲或波动，只要它们的取向基本上保持在机器方向或者纵向上，并且在任一点上的偏离不超过45°。

根据相同的方式，第二槽38的取向可以偏离横穿机器的方向或横向一个很小的角度，这也不脱离本发明的范围。也就是说，第二槽38的取向基本上在横穿机器的方向上或在横向上，并且偏离该方向不超过45°。另外，第二槽38也不必完全正直，而是可以具有一定程度的弯曲和波动，只要它们的取向基本上保持在横穿机器的方向上或横向上，且偏离该方向不超过45°

已经发现当皮带16在长压区压榨装置上运行期间，第二槽38能够明显减小凸台区域36上的应力、延缓弯曲疲劳状态的开始，因此，延长了长压区压榨装置上皮带16的使用寿命。

在本发明的长压区压榨装置的皮带16中，主槽26的深度可以是大约1.5mm，宽度在0.5mm到2.0mm的范围内。每一主槽26都可以与相邻主槽隔开一定距离(凸台宽度)，该距离的范围是1.0mm到2.5mm。第二槽38的深度和宽度小于主槽26的深度和宽度，但其宽度不能小于0.1mm，以避免当皮带16在压区中弯曲时，在挤压作用下，成组的纤维可能从与皮带16接触的压榨毛毯的表面上脱落。分隔第二槽38的距离可以独立于那个分隔主槽26的距离进行选择，通常是大于分隔主槽26的距离。

对于本领域的技术人员来说，很明显可以对上述发明作出变化，但是仍不会使改变后的本发明脱离本文所附的权利要求的范围。

Claims (21)

1.一种用于长压区靴形压榨装置的树脂浸制环形带，所述树脂浸制环形带包括：

一个基底结构，所述基底结构制成环形型式，并具有外侧、内侧、纵向和横向，所述纵向环绕着所述环形结构，所述横向横穿所述环形结构；以及

聚合树脂材料，它浸渍所述基底结构并使所述基底结构不会被流体渗透；所述聚合树脂材料在所述基底结构的所述内侧形成了内层，所述内层形成了所述皮带的内表面，所述皮带的内表面是光滑的；并且

所述合成树脂材料还在所述基底结构的所述外侧形成了外层，所述外层形成了所述皮带的外表面，所述外层还具有多个主槽和多个凸台区域，所述主槽主要沿所述纵向取向，每个所述主槽都通过凸台区域与那些相邻的主槽分隔，每个所述凸台区域都具有多个横向延伸的第二槽，所述第二槽的深度和宽度小于所述主槽的深度和宽度，并且主要沿着所述横向取向。

2.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述主槽是直的并且在所述纵向上精确取向。

3.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述第二槽是直的并且在所述横向上精确取向。

4.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述主槽是直的并且从所述纵向上以小于45°的角度取向。

5.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述第二槽是直的并且从所述横向上以小于45°的角度取向。

6.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述主槽是弯曲的，并且所述主槽没有任一部分的取向是偏离所述纵向超过45°的。

7.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述第二槽是弯曲的，并且所述第二槽没有任一部分的取向是偏离所述横向超过45°的。

8.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述主槽是螺旋环绕在皮带所述外表面上的连续单一槽。

9.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述主槽是螺旋环绕在皮带所述外表面上的两条连续单一槽，一条是右螺旋的，另一条是左螺旋的。

10.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述第二槽具有U形截面。

11.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述皮带的所述内表面和所述外表面是经过打磨和抛光的。

12.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是纺织品。

13.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是横向和纵向纱线组合而成的无纺结构。

14.如权利要求13所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述横向和纵向纱线在它们的相互交叉点上相互连接以形成无纺的织物。

15.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是针织的织物。

16.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是编织的织物。

17.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是聚合树脂材料构成的挤压片材。

18.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是无纺的网孔织物。

19.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是螺旋联接的条带。

20.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述基底结构是以多圈螺旋环绕的材料构成的条带，每一圈都通过连续的接缝与那些相邻的圈连接，所述基底结构在纵向上是环形的，所述条带材料是从包含纺织物、无纺布、针织物、编织物、聚合材料挤压片材和无纺的网孔织物的组中选出的。

21.如权利要求1所述的树脂浸制环形带，其特征在于，所述聚合树脂材料是聚氨酯。