CN1279241C - 成形纤维网状物的方法及用于该方法的机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种成形分层的纤维网状物的方法，包括引导至少两种不同的纤维悬浮液通过一个网前箱(10)，利用托板装置(18、180)将所述纤维悬浮液相互分隔开，将所述纤维悬浮液供送至网状物成形设备(24)，以及在托板装置(18、180)端部上的出口处形成一个横向均匀流动的水层，以便使得该水层构成所述托板装置的延展部，并且由此防止所述纤维悬浮液发生混合。该方法还包括将托板装置(18、180)设置成能够沿着一个基本上竖直的方向自由移动，以便使得由该托板装置分隔开的纤维悬浮液层之间的压力均衡，并且由此减轻该托板装置边缘下游的尾流作用。本发明还涉及一种用于实施所述方法的造纸机。
Description
技术领域
本发明涉及一种成形分层的纤维网状物(a layered fibrous web)的方法以及一种用于该方法的机械。
背景技术
在造纸工业中，常常希望成形多层的纸浆质纤维网状物，其中在不同的层中使用不同的纤维悬浮液。一张纸比如可以由芯部和表面层组成，所述芯部由回收的纤维材料制成，而所述表面层由不同的纤维材料制成，以便使得该纸张具有一个预期表面。这种多层网状物可以借助于分层的网前箱生产出来，其中不同的纤维悬浮液借助于一个或者多个托板(blade)分隔开。在所述网前箱的出口处，多个纤维悬浮液层被依次分配在一个造纸网上，并且由此成形一个多层的纸浆质纤维网状物。由于不同的层通常由具有不同纤维特性或者甚至是不同颜色的材料构成，所以必须防止层间发生混合。所述混合主要是由于形成在托板后缘下游的尾流(the wake)所导致。这些尾流会产生强烈的湍流混合，明显地阻碍了获得良好层间纯度的可能性。为了解决该问题，已经进行了若干种尝试。
在英国专利申请GB 2107751 A中描述了一种造纸机和一种用于生产多层纸浆质纤维网状物的工艺，其中两个纤维悬浮液层由一个中间流动管道分隔开，水通过该中间流动管道进行流动，并且由此在所述纤维悬浮液层之间形成一个分隔层。所述流动管道从网前箱的入口端部大体延伸至网前箱的中部，并且由刚性的间隔壁构成。这种构造要求所述托板在网前箱中对称设置，以便在所述托板后缘处的两侧获得相同压力。还有，除非形成所述流动管道的间隔壁被极其精确地定位，否则将产生严重的混合现象，这在实际中是不可行的。由此，无法在不会导致所述纤维悬浮液层之间存在所不希望的压力差的条件下，送入不同体积的由所述间隔壁分隔开的纤维悬浮液流。此外，为了在所述托板的两侧获得相等压力，所述间隔壁的定位操作还必须适应于纤维悬浮液的一个特定速度，这就使得这种造纸机无法被灵活使用。
发明内容
本发明的目的在于解决与现有技术相关的所述问题。这一点借助于一种根据权利要求1的方法来实现。具体来说，本发明涉及一种成形分层的纤维网状物的方法，包括引导至少两种不同的纤维悬浮液通过一个网前箱，利用一个托板装置将所述纤维悬浮液相互分隔开，将所述纤维悬浮液供送至一个网状物成形设备，以及在所述托板装置端部上的出口处形成一个横向均匀流动的水层，以便使得该水层构成所述托板的一个延展部，并且由此防止所述纤维悬浮液发生混合。该方法还包括将所述托板装置设置成能够沿着一个基本上竖直的方向自由移动，以便使得由所述托板装置分隔开的纤维悬浮液层之间的压力均衡，并且由此减轻所述托板装置的边缘下游的尾流作用。
还有，本发明涉及一种造纸机，其包括一个网前箱，该网前箱包括至少一个纤维悬浮液分隔用托板装置，该托板装置上带有一个出水口，所述出水口被设置成能够形成这样一个水层，即该水层构成了所述托板装置的一个延展部，并且具有一个均匀的横向流速。所述托板装置被设置成能够沿着一个基本上竖直的方向自由移动，以便使得由所述托板装置分隔开的纤维悬浮液层之间的压力均衡，并且由此减轻所述托板装置的边缘下游的尾流作用。
所述托板装置由此得以自动调节，来补偿不同纤维悬浮液层的压力差，并且由此补偿不同纤维悬浮液层的速度差。因此，以便在一个多层网前箱中向各个层送入不同体积的纤维悬浮液流，并且保持不同纤维悬浮液层的速度相等。比如当成形一种具有不同厚度的层的分层纸张时，这一点非常有用。也可以在网前箱中对称地定位一个或者多个托板。
根据本发明的一个优选实施例，水在内部通道中被泵送穿过所述托板装置，以便获得一个压降，这将确保水流速度在所有的通道中均相同。优选的是，所述通道终止于一个与所述托板装置端部处的出水口相距一定距离的位置处，以便使得从所述托板装置流出的水具有一个均匀的流速。
在本发明的另外一个优选实施例中，垂直于所希望的水流方向，在所述托板装置的内部设置有一个压降网屏(a pressure drop screen)。优选的是，该压降网屏可以由一种多孔材料构成，比如一个被设置成跨越所述托板装置横剖面的整个宽度和高度的网状构件，以便形成一个源自于所述托板装置的均匀水流。
优选的是，从所述托板装置流出的水的高度保持恒定，并且由此使得所述水层的高度保持恒定，水的流速通过改变水的泵送压力加以调节。水可以具有这样一个速度，即高于或者低于所述纤维悬浮液的速度。当水的速度低于所述纤维悬浮液的速度时，尾流作用仍旧存在于所述托板装置的端部下游。相反，当水的速度高于所述纤维悬浮液的速度时，会导致出现射流现象，这将导致发生更强的层间混合。通过改变水的流速，可以控制不同纤维悬浮液的分层状况，以便获得一种最佳状况，此时层间混合最小，同时实现了最少的水量消耗。
优选的是，水借助于一根进水导管被供送至所述托板装置，所述进水导管被设置在所述托板装置的上游端部处，并且垂直于所希望的水流方向。
由所述托板装置分隔开的纤维悬浮液层之间的压力均衡可以以不同的方式来实现。在本发明的一个实施例中，所述托板装置可以以这样一种方式移动，即其可以弹性变形，并且由此使得所述纤维悬浮液层之间的压力均衡。
在另外一个优选实施例中，所述托板装置在其上游端部处被枢转式支撑起来，并且可以环绕一根枢轴自由枢转，所述枢轴垂直于所希望的流动方向，由此使得所述纤维悬浮液层之间的压力均衡。优选的是，所述进水导管被以这样一种方式旋转固定地连接在所述托板装置上，即该进水导管与所述托板的枢轴重合。
此外，所述托板装置可以既弹性挠屈又被枢转式支撑起来。
所述托板装置可以包括一对相互间隔开的平行板，这对平行板上下设置，并且基本上平行于所希望的水流方向。可选择地，所述托板装置可以包括一对板，这对板上下设置，并且沿着所希望的水流方向相向靠拢，由此，所述托板装置上的出水口窄于进水口。
附图说明
图1示出了一个根据本发明具有一个分隔用水分配托板装置的网前箱。
图2示出了所述托板装置沿着图1中线2-2的横剖面。
图3示出了一个枢转式支撑起来的托板装置。
图4示出了所述托板装置的一个替代性实施例。
图5示出了一个根据本发明具有两个托板装置的网前箱。
具体实施方式
图1示出了一个用于造纸机的网前箱10的横剖面。该网前箱10经由输入喷嘴12、14供送来两股不同的纤维悬浮液流，输入喷嘴12、14将所述纤维悬浮液送入管道15、16之内，管道15、16上下设置，并且借助于一个基本上水平的托板装置18分隔开。纤维悬浮液通过一个出口22被从网前箱10分配到一张造纸网24上，在该造纸网24上，两个纤维悬浮液层被叠置起来以便成形一个分层纸张。图2示出了一个托板装置18，该托板装置18由一个上侧板26、一个下侧板28以及一些内部通道构成，所述内部通道被以平行导管30的形式设置在上侧板与下侧板之间。导管30并排设置，并且平行于纤维悬浮液的流动方向。板26、28被平行设置，并且如图1和3中示出的那样相互间隔开。借助于一个泵送装置(未示出)，水被从网前箱10的上游端部进行泵送，由此，所述内部通道会在于托板装置18中流动的水上产生一个压降作用。由此，在托板装置18的端部下游形成一个均匀的水层，该水层形成了托板装置18的一个延展部。所述水层能够防止或者减少在托板装置18的边缘下游出现尾流。尾流将导致在所述纤维悬浮液层中出现涡流，由此会产生所不希望的层间混合。托板装置18基本上从网前箱10的上游端部延伸至出口22。如图3中所示，导管30终止于一个与托板装置18的输出端部相距一定距离的位置处，以便获得一个源自于托板装置18的均匀水流。
在图4中示出了本发明的一个替代性实施例，其中托板装置180包括一个上侧板260和一个下侧板280，它们沿着所希望的水流方向相向靠拢。
在本发明的另外一个实施例中，托板装置18、180中没有设置内部通道，而是带有一个或者多个压降网屏38，如图4中所示，压降网屏38被设置在托板装置18、180的内部，垂直于所希望的水流方向。优选的是，所述压降网屏为一种多孔材料，比如一张网，并且被设置成跨越托板装置18、180的横剖面的整个宽度和高度，以便形成一个源自于托板装置18、180的均匀水流。
根据一个优选实施例，托板装置18、180被设置成环绕一根轴线20自由枢转，轴线20基本上垂直于所希望的水流方向。托板装置18、180可以是刚性的或者可以弹性变形。但是，从托板装置18、180流出的水的高度保持恒定，由此使得所述水层的高度保持恒定。在本实施例中，包括有可弹性变形的托板装置，这一点比如可以如此实现，即利用一种刚性材料制造托板装置18、180上的出水部分，同时利用一种可弹性变形的材料制造该托板装置的其余部分。
可以借助于对水的泵送压力进行调节来对水的速度加以控制。一根用于将水供送至托板的进水导管32被设置在一个与枢轴20重合的位置处。进水导管32带有一些开口34，通过这些开口34，水被供送至托板装置18、180。托板装置18、180被以一种旋转固定方式连接在进水导管32上。优选的是，如图3中所示，进水导管32借助于一个旋转接头36得以旋转设置，从而使得托板装置18、180可以自由枢转。
根据一个替代性实施例，水可以借助于这样一根进水导管被送入托板装置18、180，即该进水导管具有一条狭长纵向穿孔(未示出)，通过该穿孔，水被供送至托板装置18、180。
在本发明的另外一个实施例中，托板装置18、180可以弹性变形，并且被不可枢转地安装在网前箱10中。因此，所述纤维悬浮液层之间的压力均衡仅通过托板装置18、180的变形运动来实现。一根用于将水供送至托板的进水导管32，被设置在所述托板装置的上游端部处，垂直于所希望的水流方向，并且带有一些开口34，通过这些开口34，水被供送至托板装置18、180。
此外，网前箱10还可以带有两个或者多个托板装置18、180，如图5中所示，由此可以成形一个多层纸张。由于托板装置18、180对所述纤维悬浮液层之间压力均衡的自调节作用，托板装置18、180在网前箱10中的竖直设置可以对称或者不对称。
本发明并不局限于前面描述过的实施例。在由所附权利要求限定的本发明保护范围内，本技术领域中的熟练技术人员将会发现其它应用。
Claims (21)
1、一种成形分层的纤维网状物的方法，该方法包括引导至少两种不同的纤维悬浮液通过一个网前箱(10)，利用托板装置(18、180)将所述纤维悬浮液相互分隔开，将所述纤维悬浮液供送至网状物成形设备(24)，以及在托板装置(18、180)端部上的出口处形成一个横向均匀流动的水层，以便使得该水层构成所述托板装置的延展部，并且由此防止所述纤维悬浮液发生混合，其特征在于，将托板装置(18、180)设置成能够沿着一个竖直的方向自由移动，以便使得由该托板装置(18、180)分隔开的纤维悬浮液层之间的压力均衡，并且由此减轻该托板装置(18、180)边缘下游的尾流作用。
2、根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在内部通道(30)中将水泵送穿过托板装置(18、180)。
3、根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，将通道(30)设置成使得它们终止于一个与托板装置(18、180)端部处的出水口相距一定距离的位置处，以便使得从托板装置(18、180)流出的水具有一个均匀的流速。
4、根据任一前述权利要求中所述的方法，其特征在于，保持从托板装置(18、180)流出的水的高度恒定，由此保持所述水层的高度恒定，并且通过改变水的泵送压力对水的流速进行调节。
5、根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，借助于一根进水导管(32)将水供送至托板装置(18、180)，该进水导管(32)垂直于所希望的水流方向并被设置在托板装置(18、180)的上游端部处。
6、根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，垂直于所希望的水流方向，在托板装置(18、180)的内部设置一个压降网屏(38)。
7、根据任一前述权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，将托板装置(18、180)设置成可以以这样一种方式移动，即其能够弹性变形，由此使得所述纤维悬浮液层之间的压力均衡。
8、根据任一前述权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，将托板装置(18、180)设置成可以以这样一种方式移动，即在其上游端部处被枢转式支撑起来，并且可以环绕一根枢轴(20)自由枢转，该枢轴(20)垂直于所希望的流动方向，由此使得所述纤维悬浮液层之间的压力均衡。
9、根据权利要求8中所述的方法，其特征在于，以一种旋转固定方式将进水导管(32)连接到托板装置(18、180)上，以便使得进水导管(32)与托板装置(18、180)的枢轴(20)重合。
10、一种造纸机，其包括一个网前箱(10)，该网前箱(10)包括至少一个纤维悬浮液分隔用托板装置(18、180)，该托板装置(18、180)上带有出水口，所述出水口被设置成能够形成一个水层，该水层构成了托板装置(18、180)的延展部，并且具有一个均匀的横向流速，其特征在于，托板装置(18、180)被设置成能够沿着一个竖直的方向自由移动，以便使得由该托板装置(18、180)分隔开的纤维悬浮液层之间的压力均衡，并且由此减轻该托板装置(18、180)边缘下游的尾流作用。
11、根据权利要求10中所述的造纸机，其特征在于，所述托板装置带有内部通道(30)，在这些内部通道(30)中水被泵送穿过该托板装置(18、180)。
12、根据权利要求11中所述的造纸机，其特征在于，通道(30)终止于一个与托板装置(18、180)端部处的出水口相距一定距离的位置处，以便使得从托板装置(18、180)流出的水具有一个均匀的流速。
13、根据权利要求10-12中任一所述的造纸机，其特征在于，垂直于所希望的水流方向，在托板装置(18、180)的内部设置有至少一个压降网屏(38)。
14、根据权利要求13中所述的造纸机，其特征在于，压降网屏(38)为一种多孔材料。
15、根据权利要求10-12中任一所述的造纸机，其特征在于，从托板装置(18、180)流出的水的高度保持恒定，由此使得所述水层的高度保持恒定，并且水的流速通过改变水的泵送压力加以调节。
16、根据权利要求10-12中任一所述的造纸机，其特征在于，将水供送至托板装置(18、180)的进水导管(32)被设置在托板装置(18、180)的上游端部处，垂直于所希望的水流方向。
17、根据权利要求10-12中任一所述的造纸机，其特征在于，托板装置(18、180)可以弹性变形，由此使得所述纤维悬浮液层之间的压力均衡。
18、根据权利要求10-12中任一所述的造纸机，其特征在于，托板装置(18、180)在其上游端部处被枢转式支撑起来，并且可以环绕一根枢轴(20)自由枢转，该枢轴(20)垂直于所希望的水流方向，由此使得所述纤维悬浮液层之间的压力均衡。
19、根据权利要求18中所述的造纸机，其特征在于，进水导管(32)被以一种旋转固定方式连接在托板装置(18、180)上，以便该进水导管(32)与托板装置(18、180)的枢轴(20)重合。
20、根据权利要求10-12中任一所述的造纸机，其特征在于，托板装置(18)包括一对相互间隔开的平行板(26、28)。
21、根据权利要求10-12中任一所述的造纸机，其特征在于，托板装置(180)包括一对板(260、280)，它们朝向所希望的水流方向相向靠拢，由此，托板装置(180)上的出水口窄于进水口。
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