ES2212563T3 - Aparato y metodo para la generacion de turbulencia de material en la seccion fourdrinier de formacion en una fabrica de papel. - Google Patents
Aparato y metodo para la generacion de turbulencia de material en la seccion fourdrinier de formacion en una fabrica de papel.Info
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Abstract
Aparato para la generación de turbulencia en el material situado sobre una tela de formación en una sección de formación de superficie abierta de una máquina de fabricación de papel, incluyendo la sección de formación una tela de formación con desplazamiento relativamente lento que tiene un lado correspondiente al papel y un lado correspondiente a la máquina, una capa relativamente gruesa de material sobre la cara correspondiente al papel, comprendiendo el aparato medios constituidos por una caja de eliminación de agua (1) situada por debajo de la tela de formación (13) conectada a un dispositivo (4) para el suministro de un vacío controlado, que puede funcionar para crear una presión reducida dentro de la caja de eliminación de agua (2), y una serie de elementos de eliminación de agua de soporte de la tela de formación (5, 6, 7, 8) soportados por la caja de eliminación de agua (2) a diferentes niveles, caracterizado porque los elementos (5, 6, 7, 8) de soporte de la tela de formación (13)consisten esencialmente en: (i) un elemento de entrada (5) de eliminación de agua que tiene una superficie de soporte de la tela que comprende en secuencia: un borde delantero rascador (14); una superficie intermedia substancialmente horizontal (15); y una superficie posterior inclinada (16); (ii) un elemento vertical de eliminación de agua (8) que tiene una superficie de soporte de la tela que comprende en secuencia: un borde delantero rascador (17); una superficie inclinada hacia arriba (18); una superficie de salida (19); y una parte (20) que comprende la unión de la superficie inclinada hacia arriba (18) y la superficie de salida (19); y (iii) como mínimo, un elemento intermedio de eliminación de agua (6, 7) situado entre el elemento de entrada de eliminación de agua (5) y el elemento vertical (8) y separados con respecto a los elementos de eliminación de agua (6, 7) por un intersticio (10, 11, 12), poseyendo el elemento o elementos intermedios (6, 7) una superficie de soporte de la tela que comprende en secuencia: un borde delantero rascador (21); una superficie inclinada (22); y un borde posterior (23); de manera que: (a) la parte (20) del elemento vertical (8) situada en la unión de la superficie inclinada (18) y la superficie de salida (19), se escoge desde un vértice situado en la unión de la superficie inclinada (18) y la superficie de salida (19), conectando una corta superficie substancialmente horizontal la superficie inclinada (18) y la superficie de salida (19), y enlazando la superficie curvada dicha superficie inclinada (18) y la superficie de salida (19); (b) la superficie intermedia (15) del elemento (5) de entrada de eliminación de agua y la parte (20) del elemento vertical (8) que comprenden la unión de la superficie inclinada (18) y la superficie de salida (19), definen un primer plano; (c) la superficie o superficies posteriores inclinadas (22) del elemento o elementos intermedios de eliminación de agua (6, 7) definen un segundo plano inclinado según unángulo posterior descendente preseleccionado (a) con respecto al primer plano; y (d) el borde delantero rascador (17) del elemento vertical (18) está situado por encima del borde posterior (23) del elemento adyacente intermedio de eliminación de agua (7), de manera tal que el movimiento de la tela formadora desde el borde posterior (23) del elemento intermedio de eliminación de agua adyacente (7) al borde delantero rascador (17) del elemento 10 vertical (8) resulta en un movimiento vertical de la tela formadora (13) y tanto del elemento laminar incipiente de papel como del material soportado sobre la tela formadora (13).
Description
Aparato y método para la generación de
turbulencia de material en la sección Fourdrinier de formación en
una fábrica de papel.
La presente invención se refiere a un aparato y
método para la generación de turbulencia en el material en la
sección de formación de superficie abierta de una máquina de
fabricación de papel. De manera más específica, la presente
invención se refiere a un aparato y método para la generación de
suficiente turbulencia en la capa de material de una sección de
formación de superficie abierta de una máquina de fabricación de
papel, para ayudar en la defloculación de una capa de material
relativamente gruesa transportada sobre una tela de formación que se
desplaza de manera relativamente lenta. La presente invención es
aplicable, por lo tanto, a la fabricación de papel relativamente
pesado, pulpa y productos de cartón. Además, el aparato puede ser
ajustable, de manera que la magnitud de la turbulencia impartida a
la capa de material se puede controlar y optimizar para adecuarse a
la calidad del producto que se está fabricando.
En una sección de formación convencional de
superficie abierta, el material acuoso que contiene fibras para la
fabricación de papel y otros sólidos para la fabricación de papel en
una cantidad comprendida aproximadamente entre 0,1% y 1,5% en peso,
es alimentado desde una caja de alimentación con compuerta sobre una
tela de formación que se desplaza horizontalmente. En esta sección
de formación, después de recibir el material de la caja de
alimentación, la tela de formación en movimiento es soportada por un
panel de formación seguido de una serie de cajas de drenaje. Las
cajas de drenaje comprenden habitualmente dispositivos de
eliminación de agua tal como cuchillas y elementos laminares
montados sobre la caja de drenaje en contacto con el lado de la
máquina de la tela de formación. En algunas máquinas modernas de
velocidad lenta se utilizan todavía mesas de rodillos como
dispositivos de eliminación de agua y de generación de turbulencia.
La sección de formación puede comprender también otros dispositivos
destinados a generar como mínimo una cierta turbulencia dentro del
material, tal como duchas de conformación. Al desplazarse el
material sobre la tela de formación de superficie abierta a lo largo
de la sección de formación, se elimina agua del material hasta que
se forma un elemento laminar incipiente de papel que contiene
aproximadamente de 75% a 85% de agua. El resto del agua es eliminada
en partes subsiguientes de la máquina de fabricación de papel.
El grosor de la capa de material depositado desde
la caja de alimentación sobre la tela de formación está determinado
por la velocidad de la máquina, contenido de agua del material
suministrado desde la caja de cabecera y el peso base del papel o
cartón que se fabrica. Los productos de tipo más pesado, tales como
cartón de recubrimiento, ondulado, calidades de pulpa comercial, y
productos de cartón, requieren un grosor inicial de material más
elevado que las calidades más ligeras, tales como papel para
periódicos.
Para conseguir un producto de papel aceptable es
importante que los sólidos para la fabricación de papel, incluyendo
las fibras de fabricación de papel, se mezclen de manera completa y
se dispersen al azar en la mayor medida posible en el material que
sale de la caja de cabecera. En la práctica esto es casi imposible
de conseguir: una proporción de las fibras de fabricación de papel
tiende a flocularse en el material y se deposita como flóculos sobre
la tela de formación. La floculación continuará en el material sobre
la tela de formación si no se toman medidas para generar turbulencia
dentro del material. Una vez que se ha formado un elemento laminar
incipiente de papel, es básicamente imposible dispersar los flóculos
restantes. Por lo tanto, lo que ocurre en el material sobre la tela
de formación para convertirlo de solución diluida de fibras y otros
sólidos en un elemento laminar de papel incipiente, es de vital
importancia para la fábrica de papel.
Se han propuesto numerosos métodos para disponer
al azar las fibras en el material en la sección de formación. La
mayor parte de estos métodos comportan la creación de un nivel de
turbulencia dentro del material para dispersar los flóculos. Por
ejemplo, es conocido que impartir un movimiento de vibración
transversal rápido a la tela de formación adyacente a la caja de
cabecera, a efectos de aplicar una fuerza de cizalladura destructiva
en los flóculos y redistribuir las fibras de fabricación de papel.
Las duchas de formación, mesas de rodillos, y diferentes chorros de
aire y de agua, situados por encima o por debajo de la tela de
formación, han sido también utilizados para crear turbulencia en la
capa de material. La cantidad de energía requerida para conseguir el
nivel deseado de turbulencia en el material es en general una
función del grosor de la capa de material, velocidad de la máquina,
y tipo de pasta de papel en el material que se trabaja.
Un medio común de crear turbulencia dentro del
material en una tela de formación que se desplaza con superficie
abierta consiste en disponer elementos de eliminación de agua (tal
como elementos laminares, cuchillas agitadoras y similares) en
contacto de soporte con el lado de la máquina de la tela de
formación en movimiento. Se describen dispositivos de este tipo en
las Patentes de Wrist, U.S.A. 2.928.456; Sepall, U.S.A. 3.573.159;
Johnson, U.S.A. 3.874.998; Saad, U.S.A. 4.420.370; Kallmes, U.S.A.
4.687.549 y U.S.A. 4.838.996; y Fuchs, U.S.A. 4.789.433. Los
elementos laminares tienen un borde delantero que elimina líquido de
la superficie de la tela de formación; la parte posterior forma un
ángulo hacia abajo de 1º hasta aproximadamente 8º, y sirve para
proporcionar un efecto de succión que retira líquido desde el
material y provoca que la tela flexione suficientemente para inducir
como mínimo una cierta turbulencia dentro del material.
Las cuchillas agitadoras están perfiladas o
conformadas de manera tal que se retira una cierta cantidad de agua
y a continuación se vuelven a dirigir a través de la tela de
formación a la capa de material en estado fluido. Un canal
cuidadosamente conformado en dirección transversal de la máquina
queda situado en la superficie de la cuchilla para conseguir este
efecto; el agua que de esta manera se vuelve a dirigir a través de
la tela de formación crea turbulencia en el material situado sobre
la tela, lo que proporciona un efecto de defloculación y sirve para
conseguir una distribución al azar de los sólidos.
Otros medios para inducir agitación son los que
se dan a conocer en la Patente Johnson, U.S.A. 4.140.573. En este
dispositivo, como mínimo uno de los elementos de eliminación de agua
sobre una caja de eliminación de agua mediante un vacío reducido es
bajado en una pequeña proporción con respecto a los del otro lado,
de manera que, al pasar la tela sobre la secuencia de dichos
elementos, ésta es tirada hacia abajo en una pequeña magnitud por la
caja de vacío de eliminación de agua y a continuación es liberada
provocando una cierta turbulencia en el material.
Un medio alternativo de inducir turbulencia en el
material es el descrito por Cabrera y Lopez Caram, U.S.A. 5.830.322.
En este dispositivo se utiliza un par de elementos de soporte de la
tela, un elemento primario con una superficie inclinada junto con un
elemento posterior con una superficie horizontal. El drenaje de agua
del material es controlado al reducir las dimensiones del
intersticio de drenaje en dirección transversal a la máquina entre
los dos elementos. La superficie inclinada del elemento principal
está configurada para impartir turbulencia al material situado por
encima del intersticio de drenaje, sin flexión descendente de la
tela de formación hacia el intersticio de drenaje, utilizando
perfiles de cuchilla substancialmente tal como se describe en la
Patentes Fuchs, U.S.A. 4.789.433 y Kallmes, U.S.A. 4.838.996. El
aparato se basa en flujo de fluido hacia adentro y hacia afuera del
intersticio de drenaje y en la forma de la superficie inclinada del
elemento principal dentro del intersticio de drenaje, para provocar
turbulencia dentro del material después de que el fluido ha sido
devuelto a través de la tela de formación y cualquier capa
incipiente de papel formada sobre la misma, hacia el material en
proceso.
Otros dispositivos de agitación se describen en
los documentos Cowan, U.S.A. 3.922.190; Marx, Jr. U.S.A. 4.999.086;
Hansen y otros, U.S.A. 5.011.577; Hansen, U.S.A. 5.089.090; y Neun,
U.S.A. 5.681.430.
No obstante, en situaciones en la que el producto
de papel fabricado requiere que la tela de formación se desplace a
una velocidad relativamente lenta y transporta una capa de material
relativamente gruesa, por ejemplo, en la producción de productos
pesados, resulta más difícil generar los niveles deseados de
turbulencia dentro del material. Al disminuir la velocidad de la
máquina, y aumentar el grosor del material en proceso, en la
fabricación de productos pesados, resulta cada vez más difícil crear
una turbulencia suficientemente elevada efectiva, dentro del
material, y por lo tanto mejorar la formación. Se ha descubierto por
lo tanto que para secciones de formación de superficie abierta en
las que la tela en formación se desplaza a velocidades menores de
400 m/minuto, soportando capas de material cuyo grosor inicial es
superior a unos 2,0 cm en la caja de cabecera, y produciendo
productos de papel de calidad pesada con pesos base superiores a
unos 160 gr/m^{2}, existe todavía necesidad de un dispositivo que
sea capaz de generar un nivel efectivo de turbulencia dentro del
material suficiente para provocar como mínimo una cierta
defloculación dentro del material. También sería una considerable
ventaja si este dispositivo pudiera ser fácilmente ajustable de
manera que el nivel de turbulencia se pueda ajustar a las exigencias
del fabricante de papel.
Un problema adicional tiene lugar con
composiciones de material que utilizan una pasta de papel con un
elevado contenido de fibras relativamente cortas o materiales
reciclados. En estos materiales, se puede formar una capa casi
impenetrable sobre la cara del papel de la superficie de la tela de
formación, sellando de manera efectiva la tela e impidiendo un
drenaje adecuado del material, fenómeno al que se hace referencia
habitualmente como "sellado laminar". Por lo tanto existe la
necesidad de un dispositivo de eliminación de agua capaz como mínimo
de reducir las restricciones de drenaje que se producen por este
fenómeno.
Se describen en la Patente
US-A-3.922.190 un aparato para
generar turbulencia en el material situado sobre una tela de
formación con las características del preámbulo de la reivindicación
1 y un método que tiene las características del preámbulo de la
reivindicación 10.
La presente invención está destinada a conseguir
un aparato y método para la generación de turbulencia en el material
suficiente para provocar como mínimo una cierta defloculación del
material y para mejorar la formación en la sección correspondiente
de formación de una máquina de fabricación de papel de superficie
abierta, en la que la capa de material es relativamente gruesa y en
la que la tela de formación se desplaza a una velocidad
relativamente baja. La presente invención está destinada por lo
tanto a mejorar la formación en máquinas de fabricación de papel con
superficie abierta que se utilizan para fabricar productos
relativamente pesados tales como cartón y similares. La presente
invención está destinada también reducir, o eliminar, la obstrucción
o sellado laminar al generar suficiente turbulencia dentro del
material a efectos de redistribuir la capa o esterilla de fibras que
forma una capa más o menos impenetrable en la cara del papel de la
tela de formación. La presente invención es, por consecuencia, de
particular importancia para la utilización de compuestos de material
que contienen una proporción significativa de fibras relativamente
cortas o materiales reciclados.
Además, en una realización específica, la
presente invención está destinada a proporcionar un aparato
ajustable para generar un nivel controlable de turbulencia en el
material suficiente para provocar como mínimo una cierta
defloculación del material, y para mejorar la formación en la
sección de formación de una máquina de fabricación de papel de
superficie abierta en la que la capa de material es relativamente
gruesa y en la que la tela de formación se desplaza a una velocidad
relativamente baja.
En el contexto de la presente invención, una
"velocidad relativamente baja" se refiere a una tela de
formación de superficie abierta que se desplaza por la sección de
formación a una velocidad lineal menor de aproximadamente 400
m/minuto; un "producto de peso relativamente elevado", y una
"capa de material relativamente grueso", se refieren,
respectivamente, a una máquina con una tela de formación de
superficie abierta que se utiliza para fabricar un producto con un
peso base terminado superior aproximadamente a 160 gr/m^{2}, que
requerirá en general una capa de material de más de unos 2,0 cm de
grosor adyacente a la caja de cabecera. También se debe observar que
si bien la presente invención se refiere a la fabricación de
productos con un peso base relativamente elevado, ello no constituye
limitación, y en algunas circunstancias puede ser ventajoso para
productos más ligeros, con velocidades de máquina más elevadas.
El objetivo antes indicado se consigue con un
aparato que tiene las características de la reivindicación 1. Las
realizaciones preferentes son la materia de las reivindicaciones
dependientes.
Preferentemente, el elemento o elementos de
eliminación de agua en posición intermedia situados entre el
elemento de eliminación de agua de entrada y el elemento vertical y
separados entre sí por un intersticio, son acoplados de manera
ajustable a la caja de eliminación de agua permitiendo la
localización de una superficie o superficies inclinadas en el
segundo plano deseado, y permitiendo el movimiento a un segundo
plano deseado distinto. En esta realización, tal como se indica a
continuación de manera más detallada, el ángulo formado entre el
primer y segundo planos en vez de quedar determinado por el ángulo
al que está cortada la superficie inclinada del elemento intermedio,
está determinado por el ajuste del acoplamiento ajustable a la caja
de eliminación de agua. En esta realización, dado que el elemento de
entrada no está montado de manera ajustable, es preferible que su
superficie posterior inclinada sea arqueada.
En una realización alternativa preferente, el
aparato comprende además un elemento que restringe el drenaje, que
está interpuesto entre el elemento vertical y el elemento
intermedio, teniendo una superficie de soporte de la tela que
comprende, en secuencia:
un borde delantero en disposición tangente; y
una superficie inclinada hacia arriba;
de manera que el acoplamiento del elemento que
restringe el drenaje a la caja de eliminación de agua está
construido y dispuesto para situar la superficie inclinada hacia
arriba según un cierto ángulo con respecto al segundo plano a
efectos de proporcionar un ángulo en "V" abierta entre ambos
adaptándose a la superficie inclinada del elemento vertical. En esta
disposición, el acoplamiento del elemento que restringe el drenaje a
la caja de eliminación de agua se puede escoger del grupo que
consiste en una disposición fija, una disposición ajustable y una
segunda disposición ajustable incorporada en un primer acoplamiento
ajustable para los elementos
intermedios.
Preferentemente, la totalidad de los elementos
intermedios de soporte de la tela tienen la misma anchura en la
dirección de la máquina. De manera alternativa, todos los elementos
intermedios de soporte de la tela no son de la misma anchura en la
dirección de la máquina.
Preferentemente, el elemento intermedio de
soporte de la tela o cada uno de ellos tiene una superficie
inclinada substancialmente plana. Alternativamente, como mínimo, un
elemento intermedio tiene un perfil de paleta de agitación.
El objetivo antes mencionado se consigue también
con un método que tiene las características de la reivindicación 10.
Las reivindicaciones dependientes están dirigidas a realizaciones
preferentes.
Preferentemente, el nivel deseado de turbulencia
es creado y controlado como mínimo por un elemento intermedio
ajustable de eliminación de agua situado entre el elemento de
eliminación de agua de entrada y el elemento vertical que está
fijado de manera ajustable a la caja de eliminación de agua,
permitiendo la localización de la superficie inclinada o de cada una
de ellas en el segundo plano; y el nivel de turbulencia es
controlado ajustando el elemento intermedio de soporte ajustable a
la localización deseada del segundo plano.
Más preferentemente, el nivel deseado de
turbulencia es creado por un aparato que incluye además un elemento
para la restricción del drenaje, que está interpuesto entre el
elemento vertical y el elemento intermedio adyacente, poseyendo una
superficie de soporte de la tela que comprende, en secuencia:
un borde delantero en tangencia; y
una superficie inclinada hacia arriba;
de manera que el acoplamiento del elemento de
restricción de drenaje a la caja de eliminación de agua está
construido y dispuesto para localizar la superficie inclinada hacia
arriba a un cierto ángulo con respecto al segundo plano a efectos de
proporcionar un ángulo en "V" abierta entre ambos de acuerdo
con la superficie inclinada del elemento
vertical.
De manera más preferente, el nivel deseable de
turbulencia se crea y se controla del modo siguiente:
(i) como mínimo, un elemento intermedio de
eliminación de agua, ajustable, situado entre el elemento de
eliminación de agua de entrada y el elemento vertical que está
fijado de manera ajustable a la caja de eliminación de agua
permitiendo la localización de la superficie o superficies
inclinadas en el segundo plano; y
(ii) un elemento de restricción de drenaje,
interpuesto entre el elemento vertical y el elemento intermedio
adyacente, que tiene una superficie de soporte de la tela que
comprende, en secuencia:
un borde delantero en tangencia; y
una superficie ajustable inclinada hacia
arriba;
de manera que el nivel de turbulencia es
controlado del modo
siguiente:
(a) ajustando el elemento intermedio de soporte
ajustable a una localización deseada en un segundo plano; o bien
(b) ajustando el elemento de restricción de
drenaje a una diferente localización; o bien
(c) ajustando tanto el elemento de soporte
intermedio ajustable a una localización en un segundo plano, y
ajustando el elemento de restricción de drenaje a una localización
distinta.
Preferentemente, el ángulo entre el primer y
segundo planos es superior a 0º y tiene un valor comprendido entre
0º y unos 10º.
Una ventaja que se ha observado con el aparato de
la presente invención es que con capas de material relativamente
gruesas una vez se ha inducido en el material el nivel deseado de
turbulencia, es menos difícil de mantener el nivel deseado de
turbulencia a lo largo de la sección de formación. Por lo tanto, si
bien los dispositivos conocidos no son siempre capaces de generar un
nivel aceptable de turbulencia, son suficientes para mantener dicho
nivel de turbulencia una vez que éste ha sido generado. La presente
invención puede ser utilizada por lo tanto para optimizar el
comportamiento de estos dispositivos de la técnica anterior.
Como consecuencia de ello, la forma de la
superficie de salida de la cuchilla vertical se determinará por lo
que sigue al dispositivo de eliminación de agua de esta invención,
en la sección de formación. Por ejemplo, si se encuentra seguida
inmediatamente por un segundo conjunto de los mismos elementos de
manera que el elemento vertical es el último elemento de un juego, y
el primer elemento del juego siguiente, la superficie de salida de
la cuchilla vertical tendrá la misma forma que la de la parte
correspondiente de un elemento de entrada, de manera que tendrá una
superficie intermedia substancialmente horizontal, y una superficie
posterior inclinada en el mismo segundo plano que los siguientes
elementos. De manera alternativa, si está seguido de un intersticio
sin drenaje, o por una caja con drenaje dotada de elementos
laminares, la superficie de salida de la cuchilla vertical estará
conformada en general como cuchilla laminar, con un ángulo
comprendido en general desde 0,5 a 5º aproximadamente.
La presente invención se describirá haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 muestra esquemáticamente una sección
transversal en la dirección de la máquina de una unidad generadora
de turbulencia de acuerdo con una primera realización de la presente
invención;
las figuras 2, 3 y 4 muestran secciones
transversales de los elementos de soporte de la tela utilizados en
la figura 1;
las figuras 5 y 6 muestran disposiciones de
elementos alternativas a la mostrada en la figura 1;
la figura 7 muestra esquemáticamente una sección
transversal en la dirección de la máquina de una unidad generadora
de turbulencia en el material que incorpora dos juegos de elementos
de soporte de la tela;
la figura 8 muestra esquemáticamente un elemento
intermedio que comprende un perfil de paleta agitadora;
las figuras 9 y 10 muestran esquemáticamente una
unidad generadora de turbulencia en el material, en sección parcial,
de acuerdo con una segunda realización de la presente invención;
las figuras 11 y 12 muestran detalles del pivote
y dispositivo de ajuste utilizado en la figura 10 y 11;
la figura 13 muestra esquemáticamente una sección
transversal de la unidad de las figuras 9-12;
la figura 14 muestra esquemáticamente una sección
transversal en la dirección de la máquina de una unidad generadora
de turbulencia en el material de acuerdo con una tercera realización
de la presente invención;
la figura 15 muestra una sección transversal del
elemento de restricción de drenaje mostrado en la figura 14; y
la figura 16 muestra disposiciones de elementos
intermedios alternativas aplicables a las figuras 1, 7 y 14,
comprendiendo perfiles de paletas agitadoras para los elementos
intermedios.
En el contexto de la presente invención, los
siguientes términos direccionales tienen los significados que se
indican:
"dirección máquina" significa una dirección
a lo largo de la máquina substancialmente paralela a la dirección de
desplazamiento de la tela de formación;
"dirección transversal de la máquina"
significa una dirección substancialmente perpendicular a la
dirección de la máquina generalmente paralela al plano de la tela de
formación;
"parte de arriba" se refiere a una dirección
más próxima a la caja de cabecera desde un punto determinado en la
dirección de la máquina;
"parte de abajo" se refiere a una dirección
más allá de la caja de cabecera en la dirección de la máquina;
"delantero" se refiere a un borde de un
elemento de más arriba;
"trasero" se refiere a la superficie o borde
de un elemento de más abajo;
"lado del papel" se refiere a la cara de la
tela de formación sobre la que se deposita el material, y se forma
el elemento laminar de papel; y
"lado de la máquina" se refiere al lado de
la tela de formación en contacto con los elementos de soporte de la
tela, y por lo tanto es el otro lado con respecto al lado del
papel.
En todas las secciones transversales esquemáticas
de la caja de eliminación de agua mostrada en las figuras, los
elementos de soporte de la tela se extienden en al dirección
transversal a la máquina en toda la anchura de la tela de formación.
Además, todos los ángulos mezclados han sido ampliados a efectos de
mayor claridad.
En la figura 1 se ha mostrado una primera
realización de la presente invención. Tanto en esa figura como en
las figuras siguientes, la mayor parte de las otras partes
convencionales de la sección de formación, tal como la caja de
cabecera, boca de la caja de cabecera, rodillo de soporte, panel de
formación (si existe), ducha o duchas de formación, y cualesquiera
otros dispositivos de drenaje o de formación no se han mostrado. El
dispositivo (1) generador de turbulencia del material comprende una
caja (2) de eliminación de agua, que está dotada de un drenaje (3)
cerrado hidráulicamente en el fondo, a través del cual se escapa el
agua (3A) que se ha drenado del material. La caja (2) de eliminación
del agua está acoplada por el tubo (4) a una fuente de vacío que
proporciona una presión reducida controlada en una gama de valores
comprendida entre presión ambiente y 7,5 kPa aproximadamente por
debajo de la presión ambiente.
El nivel deseado de turbulencia es generado en el
material mediante el juego de elementos de soporte de la tela (5),
(6), (7) y (8), que están montados sobre la guía superior de la caja
de eliminación de agua (2) utilizando una disposición convencional
de barra en T, tal como (9A), (9B) y (9C). En combinación, la
separación de las barras en T y las anchuras de los elementos
determinan las anchuras de los intersticios de drenaje (10), (11) y
(12). Estos intersticios están estanqueizados en sus bordes
laterales con tapas extremas (no mostradas). En la realización
mostrada, los intersticios (10) y (11) tienen la misma anchura y el
intersticio (12) es más ancho. Los factores que influyen en la
elección de las anchuras de intersticios se explicarán más adelante.
Los elementos (5), (6), (7) y (8) pueden ser formados a partir de
polietileno de alta densidad, con superficies de desgaste cerámicas
insertadas, o cualquier otro material apropiado para la formación de
la superficie de soporte de la tela. Dentro del juego de elementos
de soporte de tela que se han mostrado, el elemento (5) es la
cuchilla de entrada, el elemento (8) es la cuchilla vertical, y los
elementos (6) y (7) son las cuchillas intermedias.
La tela de formación (13) se desplaza en la
dirección de la flecha (A) con el lado correspondiente a la máquina
en contacto con los elementos de soporte (5-8).
Sobre el intersticio (12), la tela de formación (13) se eleva desde
el último elemento intermedio (7) sobre el elemento vertical (8).
Este movimiento vertical de la tela de formación, y del elemento
laminar de papel incipiente y del material soportado por la misma,
induce turbulencia dentro del material adyacente a la superficie de
salida del elemento vertical (8), y más abajo de la misma.
La sección transversal del elemento de entrada
(5) se ha mostrado en la figura 2. Esto comprende un borde delantero
rascador (14), una superficie plana intermedia (15), y una
superficie posterior inclinada (16). En esta realización, la
superficie posterior es substancialmente plana, y se encuentra
segura a una inclinación \alpha con respecto a la superficie (15).
El elemento está montado sobre una barra en forma de T (9A) de
manera que la superficie (15) es substancialmente horizontal. El
borde delantero de rascado (14) elimina como mínimo una parte del
agua que ha sido drenada a través de la tela de formación más arriba
del elemento delantero.
La sección transversal del elemento vertical (8)
se ha mostrado en la figura 3. Comprende un borde delantero rascador
(17), una superficie inclinada (18), una superficie de salida (19),
y una parte (20) que comprende la unión entre la superficie
inclinada y de salida. Tal como se ha mostrado, la parte (20) es el
vértice en la unión de las dos superficies (18), (19) a uno u otro
lado; son formas alternativas una superficie horizontal corta y una
superficie curvada. La exigencia subyacente para la parte (20) del
elemento vertical es que proporcione una continuidad de soporte para
la tela de formación que se desplaza y se curva sobre aquélla, y que
conjuntamente con la superficie (15) substancialmente horizontal del
elemento de entrada define el primer plano, por debajo del cual la
tela es desviada durante su paso sobre los elementos intermedios. La
forma exacta de la parte (20) se escoge basándose en los materiales
de construcción utilizados, y las longitudes deseadas de la
superficie inclinada (18) y de la superficie de salida (19). La
superficie inclinada (18) forma un ángulo \beta, que es medido
entre la superficie inclinada y el primer plano definido por la
superficie (15) sobre el elemento de entrada, y la parte (20) del
elemento vertical. La forma de la superficie de salida (19) se
explica más adelante.
En la figura 1, se han mostrado dos elementos
intermedios (6) y (7) que, de modo general, son el mismo. Las
secciones transversales de estos son de modo general las mismas, y
la del elemento intermedio (6) se ha mostrado en la figura 4. Esto
comprende un borde delantero (21) rascador, una superficie inclinada
(22) y un borde posterior (23). El juego de tres elementos que
comprenden el elemento de entrada y los dos elementos intermedios
soportados por las barras en T (9C) están separados entre sí de
manera que la superficie (16) y las dos superficies (22) se
encuentran en un segundo plano común con un ángulo \alpha con
respecto al primer plano.
En el aparato de esta realización de la
invención, tal como está mostrado en la figura 1, al desplazarse la
tela (13) sobre la caja de eliminación de agua (2), el lado de la
máquina de la tela (13) se acopla, en primer lugar, con el borde
delantero (14) del elemento de entrada (5) que retira líquido del
lado de la máquina de la tela (13). La tela de formación (13)
continúa en sentido descendente y pasa sucesivamente sobre la
superficie inclinada (16), el intersticio (10), la superficie
inclinada (22) y el borde posterior (23) del elemento intermedio
(6), intersticio (11), superficie inclinada (22) y borde posterior
(23) del elemento intermedio (7), intersticio (12) y finalmente el
borde delantero (17) y las superficies (18), (20) y (19) (por este
orden) del elemento vertical (8). La tela es llevada hacia abajo
sobre la superficie (16) y las dos superficies (22) en secuencia por
el bajo vacío controlado en la caja de eliminación de agua a efectos
de formar un cierre estanco a los fluidos sobre estas superficies.
Finalmente, la tela de formación sube hacia arriba sobre el
intersticio (12) y las superficies del elemento vertical (8). Este
movimiento vertical genera turbulencia en el material en las
proximidades del elemento
vertical (8).
vertical (8).
En esta realización, el valor escogido para el
ángulo \alpha es determinado por las características de la máquina
que incluyen la separación general de los elementos de entrada y
vertical, el número de elementos intermedios que intervienen, la
velocidad de la máquina, el grosor de la capa del material, y el
nivel de turbulencia deseado en el producto fabricado. Como
consecuencia, el valor de \alpha determina la distancia vertical
en la que debe elevarse la tela de formación de este lugar en el que
pierde contacto con el último elemento intermedio, que se encuentra
en el borde posterior (23) de este elemento o cerca del mismo, hasta
el borde delantero de tangencia o rascador (17) del elemento
vertical. De modo general, \alpha se encuentra en una gama de
valores comprendido aproximadamente entre 0,25º y unos 10º. Para la
mayor parte de aplicaciones se ha descubierto que \alpha es menor
de 6º y frecuentemente se encuentra en una gama de valores
comprendida aproximadamente entre 2º y 4º. Las anchuras del
intersticio entre cada uno de los elementos que forman el conjunto,
en combinación con el vacío aplicado, y las características del
material y de la pasta de papel del material en manipulación,
afectan también tanto a la magnitud de drenaje que tiene lugar como
a la magnitud de la turbulencia generada. El nivel de vacío aplicado
en combinación con las anchuras del intersticio debe ser suficiente
para asegurar que la tela de formación se encuentre en contacto
hidráulico con las superficies de soporte de la tela de la totalidad
de los elementos. El valor real del vacío aplicado influye también
en el nivel de turbulencia, dado que influye en la transición de la
tela de formación desde el último elemento intermedio al elemento
vertical. En este punto, la tela de formación tiene una forma de
"V" abierta, que es más aguda o más aplanada dependiendo como
mínimo parcialmente del vacío aplicado. Los valores reales escogidos
para \alpha, y las otras variables identificadas, se determinarán
por la magnitud de turbulencia que se desea en el material en aquel
punto de la sección de formación; se puede requerir una cierta
experimentación para determinar valores óptimos para un conjunto
determinado de condiciones de fabricación de papel.
La forma de la superficie de salida (19) del
elemento vertical (8) depende en gran medida de los elementos que
siguen a éste en sentido descendente en la sección de formación,
para lo cual se tienen varias opciones. El elemento vertical puede
ser seguido, por ejemplo, por otra unidad idéntica generadora de
turbulencia en el material, por un intersticio de drenaje
incontrolado, por un conjunto de elementos laminares o por una
unidad de drenaje Isoflo (marca comercial). Cuando la siguiente
unidad de drenaje es otra unidad más o menos idéntica contigua, o
incluso montada sobre la misma caja de drenaje que la unidad
precedente, el elemento vertical resulta común a ambas unidades. La
superficie de salida del elemento vertical es perfilada en este caso
tal como si fuera un elemento de entrada, de manera que se adapta al
valor escogido de \alpha para la unidad siguiente, que puede no
ser el mismo que el de la unidad precedente. Cuando el elemento
vertical es seguido de un intersticio o de una unidad laminar,
parece ser suficiente para utilizar una superficie de salida que es
o bien substancialmente horizontal o inclinada hacia abajo más o
menos al mismo ángulo utilizado para una cuchilla laminar
convencional, es decir, hasta unos 5º sin que intervenga una
superficie horizontal corta.
superficie horizontal corta.
La superficie inclinada de un elemento vertical,
tal como (18) en la figura 3, se encuentra en general con un ángulo
con una elevación bastante brusca, dado que define la trayectoria de
la tela formadora de la elevación tal como se ha mostrado en la
figura 1. El ángulo \beta mostrado en la figura 3 tendrá valores
comprendidos en general entre 0º y 30º aproximadamente. En la
práctica, es frecuentemente suficiente un ángulo comprendido
aproximadamente entre 10º y 20º. El valor del ángulo \beta es
determinado por un desplazamiento vertical de la tela de formación
al elevarse desde la superficie descendente (22) del último elemento
intermedio a la superficie (20) del elemento ascendente. El valor de
\beta se debe seleccionar para minimizar la desviación de la tela
con un nivel de vacío reducido. Si en el funcionamiento la
desviación de la tela es mayor que el indicado, o resulta mayor que
el mismo, se ha observado que la tela de formación se acopla todavía
con la forma de esa superficie y sigue a la misma. No obstante,
pueden ser necesarios ciertos experimentos para determinar el valor
óptimo de \beta para un conjunto determinado de condiciones de la
máquina.
Además, se observa que una vez se ha creado el
nivel deseado de turbulencia en el material por el aparato de la
presente invención, resulta más fácil inducir turbulencia en el
material en la zona de más abajo de la sección de formación,
facilitando por lo tanto la utilización en la parte de más abajo de
dispositivos subsiguientes generadores de turbulencia. Esto favorece
el funcionamiento de los dispositivos siguientes convencionales de
defloculación y de eliminación de agua, y mejora la formación del
producto producido. De manera similar, se observa que el aparato de
esta invención favorecerá un nivel más bajo de turbulencia creado en
el material por un dispositivo situado más arriba, tal como una
ducha de formación.
Si bien la realización descrita anteriormente es
aplicable cuando la velocidad de la tela es de 400 m/min o menos y
el material es relativamente grueso, por ejemplo 2,0 cm o más
adyacente a la caja de cabecera, para fabricar productos de papel
cuyos pesos base son de 160 gr/m^{2} o superiores, se prevé que la
presente invención proporcionará también ventajas en otras
circunstancias, tales como velocidades más elevadas de la tela y/o
capas de material más delgadas.
De manera inesperada, se ha descubierto que una
vez que la tela (13) discurre a velocidad de la máquina sobre la
caja (1) de eliminación del agua bajo un vacío aplicado,
frecuentemente continuará siguiendo la trayectoria definida por los
elementos de soporte (5), (6), (7) y (8) aunque el vacío se reduzca.
Esto permite una reducción en la magnitud del drenaje sobre la caja
(2) de eliminación de agua. Esto proporciona la ventaja adicional de
reducir cualquier tendencia al cierre o taponamiento laminar.
En la realización mostrada en la figura 1, la
unidad mostrada tiene dos elementos intermedios de eliminación de
agua (6) y (7). Dependiendo de las características de la máquina y
de los productos fabricados, se pueden utilizar otras
configuraciones. La figura 5 muestra un elemento (6) de eliminación
de agua intermedio entre un elemento de entrada (5) y un elemento
vertical (8) y la figura 6 muestra una configuración que utiliza
cinco elementos intermedios (24), (25), (26), (27) y (28), en la que
la totalidad de dichos cinco elementos intermedios están dispuestos
en el segundo plano con un ángulo común \alpha con respecto al
primero. También se ha mostrado en la figura 6 que los elementos
intermedios no es necesario que tengan la misma anchura todos
ellos.
También es posible utilizar la presente invención
con dos unidades de eliminación de agua en secuencia, con el
elemento vertical de la primera unidad sirviendo también como
elemento de entrada del segundo. Esta disposición se ha mostrado en
la figura 7. El primer conjunto de elementos comprende un elemento
de entrada (5) y dos elementos intermedios (29) y (30). El segundo
conjunto de elementos comprende nuevamente dos elementos intermedios
(32) y (33) y un elemento vertical (8). El elemento central (31)
funciona como elemento vertical para el primer conjunto y como
elemento de entrada para el segundo conjunto. Su superficie
inclinada (18) de la parte de más arriba está conformada para
adaptarse a un elemento vertical y su superficie posterior
descendiente hacia abajo está conformada para adaptarse a un
elemento de entrada. Esta disposición también se puede establecer de
dos formas distintas:
(i) se puede utilizar una única caja (2) de
eliminación de agua con un único suministro de vacío (4), tal como
se ha mostrado esencialmente en la figura 1; o bien
(ii) una caja de eliminación de agua con dos
compartimientos hidráulicamente separados (2A) y (2B), separados por
la pared (34), cada uno de los cuales tiene sus propios suministros
de vacío (4A) y (4B), tal como se ha mostrado en la figura 7.
En esta última disposición, el vacío aplicado a
los dos compartimientos no es necesario que sea igual. También es
posible que los ángulos \alpha_{1} y \alpha_{2}, que se
miden con respecto al primer plano tal como se ha indicado en la
figura 7, no es necesario que sean iguales, dependiendo del nivel de
turbulencia deseado en cada unidad.
En las realizaciones que se han mostrado, los
elementos intermedios tienen una superficie de soporte de la tela de
formación esencialmente plana. En ciertas circunstancias,
dependiendo tanto de las características de la máquina, como de las
características del material y del producto fabricado, se ha
observado que es deseable provocar una mayor turbulencia en el
material que la que se consigue utilizando superficies de soporte de
la tela de formación planas sobre los elementos intermedios del
segundo plano. Tal como se ha mostrado en la figura 8, un elemento
intermedio con lo que se llama un perfil de cuchilla agitadora con
un canal único (35) puede ser utilizado para inducir turbulencia
adicional. Las cuchillas agitadoras que tienen este perfil
superficial se describen, por ejemplo, en la Patente U.S.A. de
Johnson Nº 3.874.998; otros perfiles son conocidos y utilizados. Se
observa que el perfil de cuchilla de agitación puede favorecer los
efectos de la turbulencia proporcionados por la unidad generadora de
turbulencia de la presente invención.
De manera similar, se prevé también en el marco
de la presente invención que el dispositivo de eliminación de agua
comparta una caja de eliminación de agua común con un dispositivo de
eliminación de agua distinto, tal como cuchillas agitadoras Isoflo
(marca comercial), o un juego de cuchillas laminares.
En una prueba experimental se colocó una unidad
generadora de turbulencia del material según la presente invención
más abajo de una ducha de formación en una sección formadora de
superficie abierta de una máquina de fabricación de papel. La unidad
usada fue la mostrada en la figura 7, pero sin el tabique divisor
interno (34) y solamente con un único suministro de vacío. Dos cajas
de succión dotadas de tapas substancialmente tal como se describe en
la Patente U.S.A. de Johnson Nº 4.140.573 se situaron inmediatamente
más abajo de la unidad. La velocidad de la máquina de la sección de
formación fue aproximadamente de 320 m/min, y el producto de cartón
tenía un peso base aproximado de 299 gr/m^{2}. El elemento de
entrada tenía una anchura de 38,1 mm, con una superficie descendente
con una anchura de 8,5 mm. Los dos elementos intermedios eran
iguales en cada par, y tenían una superficie descendente con una
anchura de 150,9 mm. El intersticio de drenaje entre cada uno de los
elementos era de 9,5 mm, excepto en el intersticio de más abajo de
cada uno de los últimos elementos intermedios que era de 12,7 mm. En
ambos conjuntos de elementos, el valor de \alpha era de 2º. El
elemento de eliminación de agua que actuaba como entrada común y el
elemento vertical en la parte intermedia del conjunto tenían una
superficie inclinada con una anchura de 9,5 mm, y el valor del
ángulo \beta era de 5º. La superficie de salida de más abajo de
este elemento común era substancialmente plana e inclinada hacia
abajo a 2º, adaptándose por lo tanto al valor de \alpha. La
superficie de salida de la segunda cuchilla vertical era horizontal.
La totalidad de anchuras de los elementos y los intersticios del
elemento de separación se miden en la dirección de la máquina.
Durante la prueba, el nivel de vacío aplicado por
la caja de succión se varió desde presión ambiente hasta unas 5 kPa
por debajo de la presión ambiente. Se observó que cuando la ducha de
formación situada en la parte de más arriba fue parada, el aspecto
visual del material al pasar sobre la unidad de generación de
turbulencia no indicó ningún incremento de actividad dentro del
material. No obstante, se observó que tanto el drenaje de la hoja
incipiente como la calidad del producto de papel resultante,
evidenciado por su formación y suavidad, mejoraron en comparación
con la calidad antes de la instalación de la unidad. Esto indicó que
la unidad era eficaz para generar turbulencia dentro del material y
en la prevención del efecto de taponamiento o cierre laminar a pesar
del hecho de que la ducha de formación había sido parada.
Cuando se puso en marcha la ducha de formación,
el aspecto visual del material al pasar sobre la unidad de
generación de turbulencia del mismo cambió notablemente, indicando
un incremento de nivel de actividad del material. Esto demuestra que
la unidad generadora de turbulencia del material de la presente
invención es eficaz tanto en generar turbulencia en el material como
para mejorar la formación e impedir el efecto de cierre o
taponamiento laminar y que además puede favorecer el comportamiento
de otros dispositivos de drenaje y generadores de turbulencia.
En la realización antes descrita, la colocación
de los elementos intermedios está determinada por estructuras fijas,
y el perfil en sección transversal de los elementos intermedios
determina el valor de \alpha. Dado que el valor de \alpha no es
muy grande en ningún caso, esta construcción requiere mecanización
de precisión e instalación de los elementos intermedios a efectos de
proporcionar un conjunto de superficies situado de manera exacta o
precisa en el segundo plano.
En una segunda realización de la presente
invención, en vez de montar cada elemento intermedio directamente
sobre la estructura de la caja de eliminación de agua, cada elemento
intermedio está montado de forma ajustable sobre la estructura de la
caja de eliminación de agua. Es factible entonces controlar el valor
de \alpha al desplazar todo el conjunto intermedio para
proporcionar un ángulo de pendiente apropiado para la superficie
inclinada al ajustar el montaje ajustable, en vez de construir el
elemento para conseguir el ángulo de inclinación fijo requerido. En
esta configuración, cuando se utilizan más de un elemento
intermedio, es preferible que la totalidad de los elementos
intermedios estén montados sobre un único montaje ajustable con la
separación deseada en dirección máquina con las superficies de
soporte de la tela de formación en un plano común. El valor deseado
de \alpha se obtiene en este caso por ajuste del montaje, o
montajes, según necesidades.
Además de simplificar notablemente la
construcción de la unidad generadora de turbulencia, dado que la
totalidad de elementos intermedios pueden ser construidos
esencialmente según las mismas dimensiones, esta configuración tiene
la ventaja añadida de que el valor de \alpha puede ser cambiado
fácilmente a efectos de alterar el nivel de la turbulencia generada.
Esto puede ser necesario para varias razones, tales como cambio de
producto, cambio de la pasta de papel para el mismo producto y
mezcla poco perfecta en la caja de cabecera que provoca problemas en
la tela de formación. Por esta razón, además de proporcionar un
medio para generar turbulencia dentro del material sobre la tela de
formación, esta realización de la invención proporciona además un
medio por el que el nivel de turbulencia creado se puede controlar y
se puede aumentar o disminuir según lo requieran las condiciones de
fabricación del papel.
Esta realización de la invención se ha mostrado
en las figuras 9 - 13. En las figuras 9 - 12 se ha omitido la tela
de formación a efectos de mayor claridad.
Haciendo referencia en primer lugar a las figuras
9 y 10, que muestran parcialmente un corte según vista de tres
cuartos de la unidad, ésta comprende una única caja de eliminación
de agua (2) que soporta un elemento de entrada (5), tres elementos
intermedios (35), (36) y (37) de los que el intermedio (36) es más
estrecho que los otros dos y un elemento vertical (8). El elemento
de entrada (5) y el elemento vertical (8) están soportados por
estructuras en forma de barras en T (9A) y (9B), que están ambas
soportadas directamente por el armazón (38) en la parte superior de
la caja de eliminación de agua (2). Los tres elementos intermedios
están soportados por estructuras similares de barras en T (9C), cada
una de las cuales está montada sobre el armazón de soporte ajustable
(40). En su extremo de más arriba, adyacente al elemento de entrada
(5), el armazón ajustable (40) está soportado por un conjunto de
pivote (41). En su extremo de más abajo, el armazón ajustable (40)
está dotado de un conjunto de ajuste vertical (42), que a su vez
está controlado por la barra de ajuste (43) que es desplazada en las
direcciones mostradas por la flecha (B) por medio del asa (44). La
barra de ajuste (43) es soportada por superficies adecuadas (no
mostradas) sobre el travesaño (45) soportado por el armazón de
soporte de la parte superior de la caja de eliminación de agua
mostrada de manera general con el numeral (46).
El pivote de más arriba se ha mostrado de manera
más detallada en la figura 11. El armazón (40) pivota en un pequeño
arco (que proporciona suficiente movimiento angular para obtener
cualquier valor deseable para \alpha) alrededor de la barra (47)
que está soportada por la pared de la caja de eliminación de agua
(2), tal como en (50). El armazón (40) está fijado a la barra (47)
por medio de un bloque portante ajustable (48) soportado por un
soporte (49). El bloque portante es mantenido en su lugar por el
perno de fijación (51) que pasa por la ranura (52). Esta forma de
acoplamiento permite un control fino de la localización de la
superficie del elemento (35) con respecto a la superficie inclinada
descendente del elemento de entrada (5). La figura 12 muestra
solamente un conjunto de pivote; en la práctica habrán por los menos
dos, y frecuentemente un número mayor, de manera que el extremo de
más arriba del armazón (40) está soportado adecuadamente en toda la
anchura de la sección de formación.
El conjunto de ajuste vertical de la parte de más
abajo se ha mostrado de manera detallada en la figura 12. El
conjunto (42) de ajuste vertical está fijado a la cara de más abajo
del armazón (40) por los pernos (53) y (54) que están dotados de
orificios ensanchados (53A) y (54A). El conjunto (42) comprende
también una ranura en ángulo (55) en la que queda alojado un pasador
cautivo (56). El extremo externo del pasador (56) se acopla a la
abertura (57) de la barra de ajuste (43). Como resultado, el
movimiento horizontal de la barra (43) en las direcciones de la
flecha (B) provoca el movimiento vertical del armazón (40) en las
direcciones de la flecha (C). Los orificios agrandados (53A), (54A)
están dispuestos para permitir el ajuste fino del conjunto (42) con
respecto al armazón (40), de manera que se obtiene el mismo valor de
\alpha en toda la anchura de la sección de formación. En caso
deseado, la barra (43) puede ser bloqueada en un ajuste determinado
utilizando cualquier mecanismo de bloqueo apropiado. La figura 12
muestra solamente un conjunto de ajuste; en la práctica existirán
por lo menos dos y frecuentemente más, de manera que el extremo de
más abajo del armazón (40) está soportado de manera adecuada en toda
la anchura de la sección de formación.
Se prevé también que se pueden utilizar otros
medios de ajuste vertical: por ejemplo, la barra de ajuste (43)
puede ser substituida por un sistema de husillo roscado que puede
ser motorizado y el conjunto de los medios de ajuste puede ser
substituido por un sistema neumático o hidráulico. Si el dispositivo
de ajuste vertical se tiene que accionar libremente, el hecho de que
esté situado en un ambiente en el que se puede taponar con sólidos
procedentes del material se debe tener en cuenta.
La sección transversal de la unidad de las
figuras 9 - 12 se ha mostrado esquemáticamente en la figura 13. Los
elementos de entrada y vertical (5) y (8) están soportados por sus
barras en T (9A) y (9B) fijadas directamente a la caja de
eliminación de agua (38). Los tres elementos intermedios (35), (36)
y (37) están soportados cada uno de ellos por barras en T (9C)
soportadas sobre el sub-armazón (40). El
sub-armazón (40) está soportado en su extremo de más
arriba por la barra (47), alrededor de la cual gira para
proporcionar el valor requerido para \alpha. Está soportado en su
extremo de más abajo por el conjunto de ajuste (42) controlado por
la barra de ajuste (43). El valor real para \alpha se determina
por la posición de la barra de ajuste (43) con respecto al conjunto
de ajuste vertical (42).
En esta disposición, si bien los elementos
intermedios son ajustables a cualquier valor para \alpha, el
elemento de entrada es todavía fijo y no es ajustable, de manera que
su superficie posterior inclinada tiene un ángulo constante. En
algunos casos, se ha observado que esto puede tener como resultado
la desviación de la tela formadora sobre el borde posterior del
elemento de entrada, lo cual no es deseable por varias razones. Por
lo tanto, es preferente en esta disposición, tal como se ha indicado
por el numeral (70) (ver también figura 10), que el elemento de
entrada tenga un borde posterior ampliado.
Por lo tanto, se puede apreciar que en esta
realización preferente, en vez de ajustar cada elemento intermedio
individualmente para obtener el valor deseado de \alpha, lo que
requiere mecanización e instalación precisas, o bien un ajuste
preciso individual vertical y angular, el conjunto de elementos
intermedios se hacen iguales y se montan sobre el
sub-armazón de manera que la totalidad de las
superficies de contacto con la tela de formación se encuentran en un
plano común, que de manera conveniente es substancialmente paralelo
al propio armazón. Cuando se monta el armazón, después de realizar
cualesquiera ajustes necesarios por medio de los pernos (51), (53) y
(54), se obtiene el valor deseado para \alpha al desplazar la
barra (43) a la posición requerida que inclina las superficies de
los elementos intermedios a la posición deseada, determinando el
segundo plano.
En otra realización adicional, se incluye en el
dispositivo de eliminación de agua un cuarto elemento de restricción
del drenaje, situado en el intersticio entre el elemento vertical y
el elemento intermedio inmediatamente precedente de la parte de más
arriba. En ciertas configuraciones, particularmente en el caso en
que la separación entre elementos se escoge relativamente grande, o
que el valor de \alpha combinado con la longitud en dirección
máquina de la unidad proporciona una distancia vertical
relativamente grande entre el último elemento intermedio y el borde
delantero de rascado o tangente del elemento vertical, se puede
exponer una significativa longitud de la tela de formación al
drenaje asistido por vacío entre el punto en el que el lado máquina
de la tela de formación pierde contacto con el último elemento
intermedio adyacente a su borde posterior y el borde de rascado
delantero del elemento vertical. Esto permite la eliminación de una
cantidad excesiva de agua del material en este punto. Esto puede ser
controlado por inserción de un cuarto elemento de restricción de
drenaje en este intersticio, con una superficie del soporte de la
tela que forma ángulo hacia arriba para encontrarse en contacto de
soporte con la tela formadora, de manera que las superficies de
soporte del elemento intermedio y la superficie de soporte del
elemento de restricción de drenaje forman un ángulo en "V"
abierta que soporta el lado de la máquina de la tela de formación y
que limita el área del lado de la máquina de la tela de formación
expuesto a drenaje asistido por vacío en este punto.
Hay varias opciones para la construcción del
elemento de restricción de drenaje adicional; por ejemplo:
(a) se puede montar de manera no ajustable, más o
menos tal como se ha descrito anteriormente para los otros
elementos, o bien
(b) se puede montar de forma ajustable, o
bien
(c) se puede montar de forma ajustable sobre un
sub-armazón que soporta un conjunto de elementos
intermedios.
Por las mismas razones indicadas anteriormente
para los elementos intermedios, es preferible que el elemento
adicional de restricción del drenaje esté montado de forma
ajustable. De modo más preferente, más o menos el mismo conjunto de
sub-armazón que se ha descrito para los elementos
intermedios es el utilizado para el elemento de restricción de
drenaje adicional.
En la figura 14 se ha mostrado una sección
transversal esquemática que incorpora un elemento de restricción de
drenaje. Los elementos de entrada y vertical (5) y (8) están
soportados por las barras en T (9A) y (9B). Los tres elementos
intermedios (35), (36) y (37) están soportados cada uno de ellos por
barras en T (9C) soportadas por el primer
sub-armazón (40). El primer
sub-armazón (40) está soportado en su extremo de más
arriba por la barra (47), alrededor de la cual gira para
proporcionar el valor requerido para el ángulo \alpha. Está
soportado en su extremo de más abajo por el conjunto de ajuste (42)
y la barra de ajuste (43). El valor real para \alpha es
determinado por la posición de la barra de ajuste (43) con respecto
al conjunto de ajuste vertical (42). El elemento de restricción de
drenaje (55) está soportado por la barra en T (9D) soportada por un
segundo sub-armazón (56), que está soportado con
capacidad de rotación en su extremo de más abajo (de manera muy
parecida al primer sub-bastidor (40) por la barra
(57). La posición angular del elemento de restricción de drenaje,
indicada por el ángulo \gamma entre la superficie (61) y el primer
plano, es controlada por el montaje ajustable verticalmente de más
arriba (58) para el segundo sub-bastidor (56). Se
utiliza una disposición similar a la que se ha descrito para el
primer sub-bastidor. En la mayor parte de los casos,
los ángulos \beta y \alpha serán más o menos iguales.
La sección transversal del elemento de
restricción de drenaje se ha mostrado en la figura 15. La cara de
más arriba (59) comprende un borde delantero de rascado (60), que es
seguido de una superficie inclinada hacia arriba (61), que termina
en un borde posterior (62). El elemento está soportado de manera
adecuada por una barra en T tal como en (9D). El valor del ángulo
\delta se escoge para permitir un valor para el ángulo \gamma
que proporciona una transición suave de la tela de formación en
movimiento desde el lugar en el que pierde contacto con el último
elemento intermedio (37) sobre la superficie inclinada del elemento
vertical (8). Dependiendo de la forma de montaje utilizada para el
elemento de restricción de drenaje, el ángulo \delta puede ser muy
pequeño y puede ser cero, de manera que la superficie inclinada
hacia arriba es substancialmente perpendicular a la cara de más
arriba (59). Tal como se ha indicado anteriormente, el punto en el
que la tela de formación pierde contacto con el elemento (37)
depende, entre otros factores, del nivel de vacío aplicado a la caja
de eliminación de agua.
La figura 16 muestra de forma esquemática
perfiles alternativos para el elemento intermedio con respecto a los
mostrados en las figuras 1, 7 y 14. La figura 16 muestra un conjunto
de siete elementos. El primer conjunto de elementos comprende un
elemento de entrada (5) y dos elementos intermedios (63), (64), cada
uno de los cuales tiene un perfil de paleta agitadora. El elemento
central (31) es simultáneamente elemento vertical para el primer
conjunto y elemento de entrada para el segundo conjunto. El segundo
conjunto comprende dos elementos intermedios (65) y (66) seguidos de
un elemento vertical (8). Los elementos (65) y (66) tienen una
superficie substancialmente plana. Tal como se ha mostrado, los dos
conjuntos están colocados sobre una caja dividida de eliminación de
agua (2) con espacios de drenaje separados (2A) y (2B) a los que se
puede aplicar un nivel de vacío igual o distinto. Se prevé también
que los elementos (63) y (64) puedan formar el segundo juego,
formando los elementos (65) y (66) el primer juego. Se puede
apreciar por ello que se pueden utilizar combinaciones de los
perfiles de elementos para generar el nivel deseado de turbulencia
dentro del material.
La presente invención proporciona una serie de
ventajas con respecto a la técnica anterior. La unidad generadora de
turbulencia del material puede ser utilizada de manera ventajosa
para eliminar el agua y deflocular materiales espesos y/o de
calidades pesadas, aplicando una presión de vacío reducida o bien,
en algunas circunstancias, un vacío mínimo una vez se encuentra en
funcionamiento la sección. La capacidad de disminuir el nivel
aplicado de vacío reduce significativamente el drenaje y el
taponamiento laminar durante el paso del material sobre la unidad.
La turbulencia generada en la totalidad del grosor del material
puede ser utilizada también para favorecer la defloculación regular
y eficaz del material por otros dispositivos de agitación situados
tanto más arriba como más abajo de la unidad.
Claims (14)
1. Aparato para la generación de turbulencia en
el material situado sobre una tela de formación en una sección de
formación de superficie abierta de una máquina de fabricación de
papel, incluyendo la sección de formación una tela de formación con
desplazamiento relativamente lento que tiene un lado correspondiente
al papel y un lado correspondiente a la máquina, una capa
relativamente gruesa de material sobre la cara correspondiente al
papel, comprendiendo el aparato medios constituidos por una caja de
eliminación de agua (1) situada por debajo de la tela de formación
(13) conectada a un dispositivo (4) para el suministro de un vacío
controlado, que puede funcionar para crear una presión reducida
dentro de la caja de eliminación de agua (2), y una serie de
elementos de eliminación de agua de soporte de la tela de formación
(5,6,7,8) soportados por la caja de eliminación de agua (2) a
diferentes niveles,
caracterizado porque
los elementos (5,6,7,8) de soporte de la tela de
formación (13) consisten esencialmente en:
(i) un elemento de entrada (5) de eliminación de
agua que tiene una superficie de soporte de la tela que comprende en
secuencia:
un borde delantero rascador (14);
una superficie intermedia substancialmente
horizontal (15); y
una superficie posterior inclinada (16);
(ii) un elemento vertical de eliminación de agua
(8) que tiene una superficie de soporte de la tela que comprende en
secuencia:
un borde delantero rascador (17);
una superficie inclinada hacia arriba (18);
una superficie de salida (19); y
una parte (20) que comprende la unión de la
superficie inclinada hacia arriba (18) y la superficie de salida
(19); y
(iii) como mínimo, un elemento intermedio de
eliminación de agua (6,7) situado entre el elemento de entrada de
eliminación de agua (5) y el elemento vertical (8) y separados con
respecto a los elementos de eliminación de agua (6,7) por un
intersticio (10,11,12), poseyendo el elemento o elementos
intermedios (6,7) una superficie de soporte de la tela que comprende
en secuencia:
un borde delantero rascador (21);
una superficie inclinada (22); y
un borde posterior (23);
de manera
que:
(a) la parte (20) del elemento vertical (8)
situada en la unión de la superficie inclinada (18) y la superficie
de salida (19), se escoge desde un vértice situado en la unión de la
superficie inclinada (18) y la superficie de salida (19), conectando
una corta superficie substancialmente horizontal la superficie
inclinada (18) y la superficie de salida (19), y enlazando la
superficie curvada dicha superficie inclinada (18) y la superficie
de salida (19);
(b) la superficie intermedia (15) del elemento
(5) de entrada de eliminación de agua y la parte (20) del elemento
vertical (8) que comprenden la unión de la superficie inclinada (18)
y la superficie de salida (19), definen un primer plano;
(c) la superficie o superficies posteriores
inclinadas (22) del elemento o elementos intermedios de eliminación
de agua (6,7) definen un segundo plano inclinado según un ángulo
posterior descendente preseleccionado (\alpha) con respecto al
primer plano; y
(d) el borde delantero rascador (17) del elemento
vertical (18) está situado por encima del borde posterior (23) del
elemento adyacente intermedio de eliminación de agua (7), de manera
tal que el movimiento de la tela formadora desde el borde posterior
(23) del elemento intermedio de eliminación de agua adyacente (7) al
borde delantero rascador (17) del elemento vertical (8) resulta en
un movimiento vertical de la tela formadora (13) y tanto del
elemento laminar incipiente de papel como del material soportado
sobre la tela formadora (13).
2. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
como mínimo uno de los elementos intermedios de eliminación de agua
(6,7) situado entre el elemento de entrada de eliminación de agua
(5) y el elemento vertical (8) y separado con respecto a los
elementos de eliminación de agua por un intersticio (10,11,12), está
fijado de manera ajustable (42,43,44) a la caja (2) de eliminación
de agua permitiendo la situación de la superficie o superficies
inclinadas (35,36,37) del mismo en el segundo plano deseado y
permitiendo el movimiento a un segundo plano deseado distinto.
3. Aparato, según las reivindicaciones 1 ó 2, que
comprende además un elemento de restricción de drenaje interpuesto
entre el elemento vertical (8) y el elemento intermedio adyacente
(37), poseyendo una superficie de soporte de la tela que comprende
en secuencia:
un borde delantero rascador; y
una superficie inclinada hacia arriba (55);
de manera que el acoplamiento (56,57,58) del
elemento de restricción de drenaje a la caja (2) de eliminación de
agua está construido y dispuesto para situar la superficie inclinada
hacia arriba a un ángulo (\gamma) con respecto al segundo plano a
efectos de proporcionar un ángulo en "V" abierta entre ambos
adaptando la superficie inclinada (18) del elemento vertical
(8).
4. Aparato, según la reivindicación 3, en el que
el acoplamiento (56,57,58) del elemento de restricción de drenaje a
la caja de eliminación de agua se escoge entre el grupo que consiste
en un acoplamiento fijo, un acoplamiento ajustable y un segundo
acoplamiento ajustable incorporado en un primer acoplamiento
ajustable (42,43,44) para los elementos intermedios.
5. Aparato, según las reivindicaciones 1, 2 ó 3,
en el que la totalidad de los elementos de soporte (6,7) de la tela
intermedia tienen o bien la misma anchura, o no tienen todos ellos
la misma anchura en la dirección de la máquina.
6. Aparato, según las reivindicaciones 1, 2 ó 3,
en el que el elemento o elementos intermedios (6,7) de soporte de la
tela tienen una superficie substancialmente plana descendente o un
perfil de paleta agitadora (35).
7. Aparato, según las reivindicaciones 1, 2 ó 3,
en el que el ángulo descendente posterior (\alpha) entre el primer
plano y el segundo plano está comprendido aproximadamente entre
0,25º y 10º.
8. Aparato, según las reivindicaciones 1, 2 ó 3,
que comprende esencialmente:
(i) un elemento (5) de entrada para la
eliminación de agua que tiene una superficie de soporte de la tela
que comprende en secuencia:
un borde (14) rascador de entrada;
una superficie intermedia (15) substancialmente
horizontal; y
una superficie inclinada posterior (16);
(ii) una combinación de elemento vertical y
elemento (31) de entrada para la eliminación de agua que tienen una
superficie de soporte de la tela que comprende en secuencia:
un borde rascador delantero;
una superficie inclinada hacia arriba;
una superficie posterior inclinada; y
uniéndose una superficie intermedia
substancialmente horizontal con la superficie inclinada hacia arriba
y la superficie descendente posterior; y
(iii) como mínimo, un primer elemento intermedio
para la eliminación de agua (29,30) situado entre el elemento (5) de
entrada para la eliminación de agua y la combinación de elemento
vertical y elemento de entrada (31) y separados con respecto a los
elementos de eliminación de agua por un intersticio, poseyendo el
primer o primeros elementos intermedios (29,30) una superficie de
soporte delantera que comprende en secuencia:
un borde rascador delantero;
una superficie inclinada; y
un borde posterior;
(iv) un elemento vertical (8) para la eliminación
de agua que tiene una superficie para soporte de la tela que
comprende en secuencia:
un borde rascador delantero (17);
una superficie inclinada hacia arriba (18);
una superficie de salida (19); y
una parte (20) que comprende la unión de la
superficie inclinada hacia arriba (18) y la superficie de salida
(19);
(v) como mínimo, un segundo elemento intermedio
de eliminación de agua (32,33) situado entre el elemento combinado
vertical y de entrada de eliminación de agua (31) y el elemento
vertical (8) y separado de cada uno de dichos elementos de
eliminación de agua por un intersticio, poseyendo el elemento o
elementos intermedios (32,33) una superficie de soporte de la tela
que comprende en secuencia:
un borde rascador delantero (21);
una superficie inclinada (22); y
un borde posterior (23); y
(vi) alternativamente:
- una caja de eliminación de agua única (2) que
soporta la serie de elementos de soporte (5,29,30,31,32,33,8) de la
tela de formación (13) y conectados a un solo dispositivo de
suministro de vacío (4), o bien
- una caja (2) de eliminación de agua que
comprende un primer compartimiento (2B) por debajo del elemento de
entrada (13), el primer o primeros elementos intermedios (29,30) y
la combinación de elemento vertical y elemento de entrada (31)
dotado de medios de vacío (4B) conjuntamente con
- un segundo compartimiento (2A) por debajo del
elemento combinado de elemento vertical y de entrada (31), estando
dotados como mínimo un segundo elemento intermedio (32,33) y el
elemento vertical (8) de un dispositivo de vacío (4A);
en el
que:
(A) la superficie intermedia del elemento de
eliminación de agua de entrada (5), la superficie intermedia del
elemento combinado de elemento vertical y de entrada (31) y la parte
(20) del elemento vertical (13) comprendiendo la unión de la
superficie inclinada (18) y de la superficie de salida (19) definen
un primer plano;
(B) la superficie o superficies posteriores e
inclinadas (22) del primer o primeros elementos intermedios de
eliminación de agua (29,30) definen un primer segundo plano
inclinado según un ángulo posterior descendiente preseleccionado
(\alpha_{1}) con respecto al primer plano; y
(C) la superficie o superficies posteriores
inclinadas (22) del primer o primeros segundos elementos intermedios
de eliminación de agua (32,33) definen otro segundo plano inclinado
según un ángulo posterior descendente preseleccionado
(\alpha_{2}) con respecto al primer plano.
9. Aparato, según la reivindicación 8, en el que
el ángulo (\alpha_{1}) entre el primer plano y el primer segundo
plano es el mismo, o distinto, que el ángulo (\alpha_{2}) entre
el primer plano y entre el otro segundo plano.
10. Método para la creación de un nivel deseado
de turbulencia en una capa de material soportada sobre una tela de
formación (13) en una sección de formación de superficie abierta de
una máquina de fabricación de papel, que consiste esencialmente en
el desplazamiento de la tela de formación (13) que soporta el
material sobre, como mínimo, un dispositivo (1) de caja de
eliminación de agua que tiene una serie de elementos (5,6,7,8) de
soporte de la tela por debajo y en contacto soportante con la tela
de formación (13), y aplicando un suministro (4) de vacío controlado
para crear una presión reducida controlada en la caja (2) de
eliminación de agua,
caracterizado porque
los elementos (5,6,7,8) de soporte de la tela de
eliminación de agua consisten esencialmente en:
(i) un elemento de entrada (5) para eliminación
de agua que tiene una superficie de soporte de la tela que comprende
en secuencia:
un borde rascador de entrada (14);
una superficie intermedia substancialmente
horizontal (15); y
una superficie posterior descendente (16);
(ii) un elemento vertical de eliminación de agua
(8) que tiene una superficie de soporte de la tela que comprende en
secuencia:
un borde delantero rascador (17);
una superficie inclinada hacia arriba (18);
una superficie de salida (19); y
una zona (20) que comprende la unión de la
superficie inclinada hacia arriba (18) y la superficie de salida
(19); y
(iii) como mínimo un elemento intermedio de
eliminación de agua (6,7) situado entre el elemento de entrada (5)
de eliminación de agua y el elemento vertical (8) y separado con
respecto a los elementos de eliminación de agua (6,7) por un
intersticio (10,11,12), poseyendo el elemento o elementos
intermedios (6,7) una superficie de soporte de la tela que comprende
en secuencia:
un borde rascador delantero (21);
una superficie descendente (22); y
un borde posterior (23);
en el
que
(a) la zona (20) del elemento vertical (8)
situado en la unión de la superficie inclinada (18) y la superficie
de salida (19) es escogida desde un vértice en la unión de la
superficie inclinada y la superficie de salida, enlazando una corta
superficie substancialmente horizontal la superficie inclinada (18)
y la superficie de salida (19), y enlazando la superficie curvada,
la superficie inclinada (18) y la superficie de salida (19);
(b) la superficie intermedia (15) del elemento de
eliminación de agua de entrada, y la zona (20) del elemento vertical
(8) que comprenden la unión de la superficie inclinada (18) y la
superficie de salida (19) definen un primer plano;
(c) la superficie o superficies descendentes (22)
del elemento o elementos intermedios de eliminación de agua (6,7)
definen un segundo plano inclinado según un ángulo posterior
descendente preseleccionado (\alpha) con respecto al primer plano;
y
(d) el borde delantero rascador (17) del elemento
vertical (18) está situado por encima del borde posterior (23) del
elemento intermedio de eliminación de agua adyacente (7),
de manera tal que el movimiento de la tela
formadora desde el borde posterior (23) del elemento intermedio de
eliminación de agua adyacente (7) al borde delantero rascador (17)
del elemento vertical (8) resulta en un movimiento vertical de la
tela formadora (13), y del elemento de papel incipiente y del
material soportado sobre la tela formadora
(13).
11. Método, según la reivindicación 10, en el que
el nivel deseado de turbulencia es creado y controlado como mínimo
por un elemento intermedio ajustable de eliminación de agua (6,7)
situado entre el elemento de entrada de eliminación de agua (5) y el
elemento vertical (8) que está acoplado de manera ajustable
(42,43,44) a la caja de eliminación de agua (2), permitiendo la
localización de la superficie o superficies descendentes (35,36,37)
del mismo en el segundo plano; y el nivel de turbulencia es
controlado ajustando el elemento de soporte intermedio ajustable a
la localización deseada del segundo plano.
12. Método, según la reivindicaciones 10 u 11, en
el que el aparato comprende además un elemento (55) de restricción
de drenaje, que está interpuesto entre el elemento vertical (8) y el
elemento intermedio adyacente (37), poseyendo una superficie de
soporte de la tela que comprende en secuencia:
un borde delantero rascador; y
una superficie inclinada hacia arriba;
en el que la fijación del elemento de restricción
de drenaje a la caja de eliminación de agua (2) está construido y
dispuesto para situar la superficie inclinada hacia arriba (55)
según un ángulo (\gamma) con respecto al segundo plano a efectos
de proporcionar un ángulo en "V" abierta de acuerdo con la
superficie inclinada del elemento
vertical.
13. Método, según las reivindicaciones 10, 11 ó
12, en el que el nivel deseado de turbulencia es creado y controlado
por:
(i) como mínimo un elemento intermedio ajustable
de eliminación de agua (6,7) situado entre el elemento de
eliminación de agua de entrada (5) y el elemento vertical (8) que
está fijado de manera ajustable (42,43,44) a la caja (2) de
eliminación de agua, permitiendo la localización de la superficie o
superficies descendentes (35,36,37) del mismo en un segundo plano;
y
(ii) un elemento de restricción del drenaje,
interpuesto entre el elemento vertical y el elemento intermedio
adyacente, que posee una superficie de soporte de la tela que
comprende en secuencia:
un borde rascador delantero; y
una superficie inclinada hacia arriba
ajustable;
en el que el nivel de turbulencia es controlado
por:
(a) ajuste del elemento o elementos de soporte
intermedios ajustables a la deseada localización del segundo plano;
o bien
(b) ajuste del elemento de restricción de drenaje
a una diferente localización; o bien
(c) ajustar el elemento o elementos intermedios
de soporte ajustables a una posición deseada del segundo plano, y
ajustar el elemento de restricción de drenaje a una diferente
posición.
14. Método, según las reivindicaciones 10 ó 13,
en el que la tela de formación se desplaza a una velocidad igual o
menor a aproximadamente 400 m/min.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US9935698A | 1998-06-18 | 1998-06-18 | |
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