JP2003511570A - 紙料懸濁液流における乱流の発生方法および手段 - Google Patents

紙料懸濁液流における乱流の発生方法および手段

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、紙料懸濁液流に乱流を発生させて維持する方法に関するものであり、紙料懸濁液流は、乱流発生装置(10)を通ってヘッドボックスのスライスダクト(12)へ導入され、さらにそこからスライス開口部(13)を通ってウエブフォーマへ導入される。本発明はさらに、乱流発生装置に関するものであり、この乱流発生装置は、複数の重ね合わせた乱流管(14an)を含み、乱流管はヘッドボックスの全幅にわたって延びる列(Rn)に配設されている。紙料懸濁液流を乱流管(14an)によって、複数の重なり合った層へ分配し、乱流発生維持エレメント(16)を当該層へ作用させ、当該エレメントとして乱流管(14)の流れ断面面積の段階的拡張箇所(16)、および/または、管列(Rn)の間から始まってヘッドボックスのスライスダクト(12)まで延びる追従エレメントを用いる。上記拡張部(16)および/または上記追従エレメントを重なり合った層においてヘッドボックスのスライス開口部(13)からさまざまな距離に配置することによって、流れのさまざまな層において、流れのさまざまな段階で乱流を発生させ、それによって、さまざまな乱流がスライス開口部(13)において紙料懸濁液流のさまざまな層に広がる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、乱流発生装置を通してヘッドボックスのスライスダクトの中へ送ら
れ、そこからスライス開口部を介してウエブフォーマへ案内される紙料懸濁液流
に乱流を発生させて維持する方法に関するものであり、この方法では紙料懸濁液
流を複数の乱流管によって分割して多数の重なり合った層にし、その後乱流を発
生させて維持するエレメントをそれらの層に作用させる。
【0002】 本発明はさらに抄紙機のヘッドボックスの乱流発生装置に関するものであり、
当該装置は、列状に配された多数の部分的に重なり合う乱流管を含み、乱流管は
ヘッドボックスの全幅にわたって広がり、ヘッドボックスからウエブフォーマへ
導かれる紙料懸濁液流はそれらの管を通って流れ、乱流管に対してその管の入口
と出口との間で、流れの断面積を段階的に拡張し、乱流発生装置に対して複数の
ヘッドボックス分流装置、もしくは薄板をさらに連結し、分流装置等は管列の間
から出発して、ヘッドボックスのスライスダクトへ延びる。
【0003】 製造する紙/板紙の品質の観点から、ヘッドボックスのスライスダクトおよび
それに続くウエブフォーマにおいて支配的である紙料懸濁液流の乱流スペクトル
の種類はなんであるかを理解することは非常に重要なことである。紙料懸濁液流
に乱流発生装置によって発生する乱流は、乱流エネルギーが流れに連続的に加え
られない限り、非常に急速に減少する。紙または板紙の地合いは、繊維の束を効
率的に分散させる小さな渦によって最もよくなる。大きな渦は、紙の地合いの観
点からは、有害でさえある。乱流の性質により、小さな渦が最初に流れの中で減
少し、そのため、例えば、長網上ではウエブの表面層が、そしてギャップフォー
マ上ではウエブの中間層が、乱流が減少するため、その他の層よりも凝集し易く
なる。流れの中の乱流エネルギーを、スライス噴流とワイヤとの間のドローを用
いて大きくする一般的に用いられている方法は、最後に脱水される領域では働か
ない。上記の領域で、より多くの乱流を得るためには、ドローを大きくする必要
がある。その結果、最初に脱水された領域の地合いを、製品全体の地合いをもは
や改善することができない程度にまで容易に悪化させる。ウエブフォーマにおい
て乱流エネルギーを未脱水の紙料懸濁液層の中へ、例えば脱水済の層を介して装
荷用リストによって導入しようとする場合、同様の状況になる。
【0004】 大多数の最新技術の乱流発生装置において、乱流管はすべて互いに同じである
。なぜならば、紙料流のさまざまな部分に均質の乱流を達成することを目的とし
ているからである。このような乱流発生装置は、ウエブの底層、表面層および中
間層に対して全く差異を生じない。しかし、ウエブ形成時に上記層は、異なる時
刻に脱水される。長網上では表面層が最後に脱水され、ギャップフォーマにおい
ては最後に脱水される層は中間層である。
【0005】 米国特許明細書第5,124,002号において乱流発生装置が開示されており、当該
乱流発生装置では、重ね合わせた層内の乱流管の流れ断面面積の寸法および形が
異なり、有利には管と管との間の互いの空間も異なる。このようにして、乱流発
生装置から放出されてスライスダクトへ流入する紙料懸濁液流のさまざまな層に
、さまざまな微小乱流を発生させることができ、重ね合った層内にさまざまな繊
維配向を備えた紙を抄造することができる。各乱流管の流れ断面面積は、管の最
初の部分からその最後まで同じである。
【0006】 乱流管の流れ断面面積を、管の入口と出口の間の少なくとも1か所で段階的に
広げている従来技術に係わる乱流発生装置も知られている。この公知の従来技術
の乱流発生装置において、管の拡張箇所はすべての管において管の出口から等距
離にある。そのような従来技術の1つの設計技術が米国特許明細書第5,183,537
号に開示されている。
【0007】 本発明は、乱流を発生させて維持する新規な方法と、新規な種類の乱流発生装
置とを開発し、それによって、ヘッドボックスから流出する紙料懸濁液流のさま
ざまな層に、異なる乱流を発生させることができることを目的とする。
【0008】 本発明は、ヘッドボックスの後のフォーマにおいて最後に脱水した紙料懸濁液
層の乱流を、地合い形成の間、今日用いられている乱流発生装置よりも最適な水
準に近く維持することができる適用方法を達成することをもう一つの目的とする
。したがって、乱流が「最も活発」であり、それゆえに最も長く「走行」状態を
維持する流れの層で乱流が最も長続きする紙料懸濁液流を目的とする。流れに乱
流を発生させる要因の影響が止むと、乱流は急速に衰退し始める。乱流が活発で
あるほど、乱流発生後に流れが伝える距離が短くなる。
【0009】 上記目的および以下に開示するものを達成するため、本発明の方法は、乱流を
発生させて維持する複数のエレメントをヘッドボックスのスライス開口部からさ
まざまな距離のところに配設することによって、流れのさまざまな層に流れのさ
まざまな段階において乱流を発生させて、紙料懸濁液流のさまざまな層で、異な
る乱流が広がることを特徴とする。
【0010】 一方、本発明の乱流発生装置は、重ね合わせた管列の乱流管の拡張箇所の、ヘ
ッドボックスのスライス開口部からの距離、および/または、それらの管列に合
わせて追従エレメントの先端部の、ヘッドボックスのスライス開口部からの距離
を異なるようにして、スライス開口部において紙料懸濁液流のさまざまな層で乱
流が異なるようにしていることを特徴とする。
【0011】 本発明の有利な一実施例において、乱流発生装置の個々の乱流管の拡張箇所を
段状にして、重なり合わせた乱流管の列において流れの断面面積を、ヘッドボッ
クスのスライス開口部からさまざまな距離のところで拡張するようにしている。
乱流管の断面面積を拡張する時期が遅くなるほど、紙料懸濁液流がヘッドボック
スのスライス開口部からフォーミングワイヤ上へ、もしくはフォーミングワイヤ
間のギャップの中へ吐出されたときに、乱流はより活発である。最後に脱水され
る紙料懸濁液流の層に対して作用する乱流管の拡張箇所は、流れの方向の最後に
なるように、すなわちスライス開口部の最も近くに配設される。
【0012】 拡張箇所を段状にすることに加えて、もしくはそれの代わりに、乱流管の後に
追従エレメントを設けて、エレメントをスライスダクトへ延ばし、重なり合った
流れの層においては、エレメントをヘッドボックスのスライス開口部から異なる
距離まで延ばすことによって、異なる乱流を紙料懸濁液流のさまざまな層に発生
させることができる。、米国特許明細書第4,133,713号のように、この追従エレ
メントの長さを固定すること、もしくはそれぞれの長さを調節可能にすることが
できる。代わりとして、フィンランド特許明細書第88317号のように、ヘッドボ
ックスに対して長手方向に追従エレメントの固定箇所を調節可能とすることがで
きる。これらの追従エレメントの目的は、例えば拡張部を段状にすることにより
、または流れの断面面積の異なる乱流管を用いることによって、紙料懸濁液流の
さまざまな層に、異なる乱流を発生させた後に、紙料懸濁液流のさまざまな層を
、できる限り長く分離した状態に保つことである。追従エレメントは、さまざま
な層に広がる乱流間の差異を維持し、大きくする。代わりとして、すべての追従
エレメントを互いに等しい長さにすることができ、それによってさまざまな層に
広がる乱流のさまざまな度合を、乱流管の構造上の違いだけによって達成するこ
とができる。
【0013】 次に、添付の図面の図を参照して、本発明を以下にさらに詳細に説明するが、
本発明がそれらの図のみに限定されることは意図していない。
【0014】 図1は、抄紙機用の簡略化したヘッドボックス2の断面を示す。紙料懸濁液は
、横断方向の紙料入口ヘッダ4を介してヘッドボックス2へ案内され、そこから
流れは分配されて縦方向の多数の分配管へ入る。これらの分配管6に続いて、紙
料懸濁液は、均等調整室8を介して乱流発生装置10の流管14a1〜14a5 に流入し
、さらに、くさび状先細りのスライスダクト12へ流入し、そこから紙料懸濁液噴
霧がスライス開口部13を介してウエブフォーマに対して吐出される。
【0015】 乱流発生装置10の乱流管14a1〜14a5 は、ヘッドボックス2の全幅にわたって
抄紙機幅方向に延びる5つの重なり合った列R1〜R5 に配列されている。それぞ
れ個々の流管14a1〜14a5 は、断面が比較的狭い開始部15を含み、開始部15は点1
6において段状に広がり、開始部15よりも幅広の終端部17へ入る。望ましくは、
管の開始部15は断面を円形にし、さらに終端部17は拡張部16のところで円形で始
まり、スライスコーン12の側では長方形で終り、首部18は、重なり合った乱流管
14a1〜14a5 の間にある。従来技術から公知のように、後者の部分の断面も三角
、四角、または多角形などのさまざまなものにすることができる。乱流管14a1
14a5 内の流れの断面面積の拡張部16が、乱流発生装置10内を流れる紙料懸濁液
の流量を変化させ、乱流の量を増加させる。
【0016】 このように、乱流管の各列Rnは複数の平行した乱流管14anを含み、それらは上
記の水平な列Rn 内では互いに同じである。下付き文字n は最上の管から始まる
管の順序数1から5までを示す。管列R1〜R5が異なると、流れダクト14anの拡張
箇所16は、ヘッドボックスのスライス開口部13から異なる距離1nに配するという
点で、重なり合った乱流管14a1〜14a5 は互いに異なる。上記距離1nは 11=15>12 =14>13 の順で減少する。
【0017】 図1のようなヘッドボックスはギャップフォーマと一緒に用いることを意図し
ている。ウエブを2つのワイヤ間で脱水する場合、その中間層が最後に脱水され
る。最後に脱水される紙料流の中間層において、できる限り均一な地合いを達成
することを考慮して、十分な微小乱流の水準を維持するために、真ん中の管列R3 の拡張部16を、乱流発生装置10の出口端部と、ヘッドボックスのスライス開口部
13とに最も近く配置し、一方、最上部管列R1と最下部管列R5の拡張部16は、乱流
発生装置10の出口端部から最も遠い。
【0018】 図2は、長網ワイヤ部分から始まるウエブ形成装置と一緒に使用することに特
に適した乱流発生装置10を示す。この手段は、乱流管14b1〜14b4 の4つの重な
り合った列R1〜R4 を含む。乱流管の拡張箇所16を、この場合は、段階的に大き
くする。すなわち、最下部管列R4の乱流管14b4で、拡張部16とスライス開口部13
との間の距離14が最大になり、一方、最上部管列R1で距離11が最小になる。長網
ワイヤ上へ噴霧される紙料懸濁液流の最下層は最初に、最上層は最後に濾過され
る。最後に脱水される上部紙料懸濁液層に乱流を、より長く維持するために、流
れの断面面積の拡張部16の場所を、本実施例においては段状にして、長網ワイヤ
の高さに最も近い最下部管列R4の拡張部16が流れ方向において最初にあり、長網
ワイヤから最も離れている最上部管列R1の管拡張部16が流れ方向において最後に
あるようにしている。
【0019】 図3は、本発明の他の実施例によるギャップフォーマ用の乱流発生装置を示す
。この場合において、乱流管14c1〜14c4 の狭い最初の部分15と、その広い後の
部分17との間に配されている段状の拡張部16は、乱流管のすべての4つの重なり
合った列R1〜R4 において、流れ方向にヘッドボックスのスライス開口部13から
同一の距離にある。その代わりに、重ね合わせた乱流管14c1〜14c4 にさまざま
な断面を持たせて、最上部乱流管14c1と最下部乱流管14c4の断面面積は、真ん中
の2つの乱流管14c2および14c3の断面面積よりも小さくなるようにしている。流
れダクトの断面が大きくなるほど、その管内で発生する乱流の寸法が大きくなる
。大きな寸法の乱流も、小さな寸法の乱流より緩慢に減速する。
【0020】 図3のように、乱流発生装置はさらに3つの追従エレメント20a1〜20a3 を含
み、追従エレメントは、重なり合った管列R1〜R4 を互いに分離している首部18
へ拡張部として固定されている。上記エレメントはヘッドボックスのスライスコ
ーン12まで延びている。追従エレメント20a1〜20a3 の目的は、乱流管14c1〜14c 4 から流入するさまざまな大きさの乱流を有する紙料懸濁液流を、互いに分離し
ておいて、流れの乱流を発生および/または維持することにある。本発明の設計
において、上記3つの追従エレメント20a1〜20a3 をさまざまな長さにして、最
上部追従エレメント20a1および最下部追従エレメント20a3をヘッドボックスのス
ライス開口部13から同一の距離 s1 = s3まで延ばし、中間の追従エレメント20a2 を他のものよりも短く、距離 s2 まで延ばすようにしている。
【0021】 図4の乱流発生装置は長網フォーマ、もしくはハイブリッドフォーマを意図し
たものである。図3におけるように、本実施例においても3つの重ね合わせた列
R1〜R3 に配設されている乱流管14s1〜14d3 の断面面積を異ならせて、最下部管
列14d3の断面面積が最小になり、最上部管列14d1の断面面積が最大になり、した
がって流れに発生する乱流の寸法も最大になるようにしている。延長部分として
管列R1〜R3 へ固定した2つの追従エレメント20b1および20b2の長さは、最下部
の2つの紙料流を互いに分離している追従エレメント20b2の先端部のスライス開
口部13からの距離S2が、最上部の2つの紙料流を互いに分離している追従エレメ
ント20b1の距離S1よりも長くなるように配設されている。
【0022】 図5は、ギャップフォーマに適した乱流発生装置を示し、この乱流発生装置で
は、図1および図3の技術が有利な方式で組み合わされている。乱流管14a1〜14
a5 の重なり合った列R1〜R5 の拡張部16を段状にして、真ん中の乱流管14a3が流
れの方向の終りへ延び、2つの両端の乱流管14a1および14a5が流れの方向の始ま
りへ延びるようにしている。乱流管14a1〜145の隔壁18へ4つの追従エレメント2
0c1〜20c4 を延長部として配設し、それらのうち、真ん中の2つの追従エレメン
ト20c2および20c3の先端部の距離 s2 = s3は、縁に近い2つの追従エレメント20
c1および20c4の距離 s1 = s4よりも短い。
【0023】 上述の特許請求の範囲内での本発明のいくつかの変更も考えられる。例えば、
層化した乱流が、先行する乱流管の紙料懸濁液流ですでに発生している場合に、
重ね合わさった流れを互いに分離する追従エレメントを、互いに同一の寸法にす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の乱流発生装置を設けたヘッドボックスを模式的に示し、この
乱流発生装置は、ギャップフォーマに対して使用すると特に適している。
【図2】 図2は、長網もしくはハイブリッドフォーマに対して使用すると特に適してい
る乱流発生装置を示す。
【図3】 図3は、本発明の第2の実施例による、特にギャップフォーマ用乱流発生装置
を示す。
【図4】 図4は、長網およびハイブリッドフォーマに適した乱流発生装置を示す。
【図5】 図5は、ギャップフォーマに適した乱流発生装置を示し、この乱流発生装置で
は本発明による2つの有利な実施例を組み合わせている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW 【要約の続き】 いて紙料懸濁液流のさまざまな層に広がる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 乱流発生装置(10)からヘッドボックスのスライスダクト(12)
    の中へ案内され、さらにそこからスライス開口部(13)を介してウエブフォーマへ
    案内される紙料懸濁液流を複数の乱流管(14nn)によって分配して多数の重なり合
    った層にし、その後、乱流を発生させて維持するエレメント(16, 20)を前記紙料
    懸濁液流に作用させる、紙料懸濁液流における乱流の発生維持方法において、前
    記ヘッドボックスのスライス開口部(13)からさまざまな距離のところに、前記乱
    流を発生させて維持するエレメント(16, 20)を配設することによって、前記液流
    のさまざまな層における該液流のさまざまな段階で、乱流を発生させ、それによ
    って前記スライス開口部(13)において前記紙料懸濁液流のさまざまな層にそれぞ
    れ異なる乱流が広がることを特徴とする乱流の発生維持方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記乱流を発生させて維持
    するエレメントとして、前記乱流管(14)の流れの断面面積の段階的拡張部(16)を
    用い、該拡張部を、前記乱流管(14nn)が重ね合わされた列(Rn)において、前記ヘ
    ッドボックスの前記スライス開口部(13)からさまざまな距離(ln)に配置すること
    を特徴とする乱流の発生維持方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の方法において、前記乱流を発生さ
    せて維持するエレメントとして、前記乱流管(14nn)の出口端部にある追従エレメ
    ント(20)を用い、該追従エレメントは、前記ヘッドボックスの前記スライスダク
    ト(12)まで延びており、該ヘッドボックスの前記スライス開口部(13)からの前記
    追従エレメントの先端の距離(sn)は、前記重ね合った流れの層間で異なることを
    特徴とする乱流の発生維持方法。
  4. 【請求項4】 請求項1から3までのいずれかに記載の方法において、前記
    乱流を発生させて維持するエレメント(16, 20)の寸法決めに関して、前記ウエブ
    フォーマにおいて最後に脱水される前記紙料懸濁液流の層では、最初に濾過され
    る該紙料懸濁液流の層よりも、前記エレメント(16、20)を前記ヘッドボックスの
    前記スライス開口部(13)の近くに配置することを、前記ヘッドボックスに続く前
    記ウエブフォーマの構造において考慮することを特徴とする乱流の発生維持方法
  5. 【請求項5】 ヘッドボックスの全幅にわたって延びる複数列(Rn)に配設し
    た複数の重なり合った乱流管(14an;14bn;14cn;14dn )を含み、前記ヘッドボック
    スからウエブフォーマへ案内される紙料懸濁液流は該乱流管を通って流れ、該乱
    流管(14n)に対してその管の入口端部と出口端部との間の空間に、流れの断面面
    積の段階的拡張部(16)を設け、乱流発生装置(10)に対して複数の追従エレメント
    (20)をさらに連結することができ、該追従エレメントは、前記管列(Rn)の間から
    始まって前記ヘッドボックスのスライスダクト(12)へ延びる抄紙機のヘッドボッ
    クス用乱流発生装置(10)において、前記重ね合わせた管列(Rn)における前記乱流
    管(14an;14bn;14cn;14dn)の前記拡張部(16)の、前記ヘッドボックスの前記スラ
    イス開口部(13)からの距離(1n)を異なるようにして、および/または前記追従エ
    レメント(20)の先端部の、前記ヘッドボックスの前記スライス開口部(13)からの
    距離(sn)を、前記管列(Rn)に合わせて異なるようにして、該スライス開口部(13)
    において前記紙料懸濁液流のさまざまな層に、異なる乱流が広がるようにしてい
    ることを特徴とする乱流発生装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の乱流発生装置において、前記乱流管を重ね
    合わせた列(R1〜R5)における前記拡張部(16)が前記ヘッドボックスの前記スライ
    ス開口部(13)に近いほど、前記管列は、該乱流発生装置(10)の最も中央の前記管
    列(R3)へ近いことを特徴とする乱流発生装置(図1および5)。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載の乱流発生装置において、前記乱流管を重ね
    合わせた列(R1〜R5)における前記拡張部(16)が前記ヘッドボックスの前記スライ
    ス開口部(13)に近いほど、前記管列は、該乱流発生装置(10)の最下部の前記管列
    (R4)から遠いことを特徴とする乱流発生装置(図2)。
  8. 【請求項8】 請求項5に記載の乱流発生装置(10)において、前記重なり合
    った管列(Rn)の前記乱流管(14cn;14dn)の流れ断面面積はさまざまであり、前記
    ヘッドボックスの前記スライス開口部(13)からの前記追従エレメント(20an;20bn )の先端部の距離(sn)は、前記管列(Rn)に合わせてさまざまであることを特徴と
    する乱流発生装置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の乱流発生装置において、前記重なり合った
    管列(R1〜R4)の前記乱流管(14c1〜14c4)の流れ断面面積が大きいほど、前記管列
    (R1〜R4)は、該乱流発生装置(10)の最も中央の管列(R2、R3)へ近いことを特徴と
    する乱流発生装置(図3)。
  10. 【請求項10】 請求項8に記載の乱流発生装置において、前記重なり合っ
    た管列(R1〜R3)の前記乱流管(14c1〜14c3)の流れ断面面積が大きいほど、前記管
    列(R1〜R3)は、該乱流発生装置(10)の最下部の管列(R3)から遠いことを特徴とす
    る乱流発生装置(図4)。
JP2001528255A 1999-10-04 2000-10-02 紙料懸濁液流における乱流の発生方法および手段 Abandoned JP2003511570A (ja)

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