JP3580575B2

JP3580575B2 - 製紙機械のヘッドボックス及びその原料懸濁液流量の部分的制御方法

Info

Publication number: JP3580575B2
Application number: JP16044294A
Authority: JP
Inventors: ベーゲマンウーリッヒ; ハインツマンヘルムート; ルフヴォルフガング; エゲルホフディーター; キンツラーゲルノット
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: FI112674B; DE4323263C2; FI943227A0; CA2127853C; US5549792A; DE4323263A1; JPH0770967A; FI943227A; CA2127853A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、機械の幅に亘って原料懸濁液を分配する少なくとも１つの分配器と、ミクロ乱流（Mikroturbulenz）発生のための乱流挿入体と、１つのシーブ上または２つのシーブ間に原料懸濁液をコートするための原料ジェットを発生する原料ノズルとを有している製紙機械のヘッドボックス及びその原料懸濁液流量の部分的制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のヘッドボックスは、たとえば、（１）ドイツ国特許第３５１４５５４Ａ１号公報、（２）米国特許第４、９０９、９０４号公報、（３）米国特許第５、１９６、０９１号公報から公知である。
【０００３】
公報（１）には、機械の幅に亘って分配された、多数の供給または排出パイプが取付けられていて、これらのパイプを通り原料懸濁液がヘッドボックスから引き出されることができるか、あるいはシーブ水（Siebwasser）がヘッドボックス内にノズル噴射（eingeduest）できるヘッドボックスが示されている。この公報には、ヘッドボックスの適切な位置への正確なパイプ取付方法、特に流れの方向に対するそれらのパイプの角度について何も記述されていない。
【０００４】
公報（２）にも同様に、機械の幅に亘って分配された多数のチューブによって、稀釈水を乱流挿入体の前にノズル噴射できるヘッドボックスが示されており、その場合に、ノズル噴射の詳細な説明の中で、ノズル噴射が、ヘッドボックスの適切な位置において主流方向に並行に行なわれることに重点が置かれている。
【０００５】
公報（３）にもまた同様に、多数の供給パイプを経て稀釈水がノズル噴射されるヘッドボックスが示されている、その場合に、この公報では、稀釈水のノズル噴射が、原料懸濁液の流れの方向に垂直な適切な位置で行なわれ、そしてさらに、稀釈水の導入場所が乱流挿入体のすぐ前にあることに重点がおかれている。
【０００６】
ヘッドボックス内への懸濁液または稀釈水のそのような導入の際に、単位面積当りの重量横断面の修正のとき繊維配向横断面の障害となる影響を回避するため、導入位置の後に非常に大きな流れ抵抗が必要であることを実験が示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、一方において費用のかからない、すなわち高い圧力損失なく運転でき、他方においてそれぞれ他のパラメータに影響を与えることなく、単位面積当りの重量横断面および繊維配向横断面への影響を確実に除去できるヘッドボックスを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、製紙機械のヘッドボックスにおいて、流れの方向に、主流方向を有している少くとも１つの機械幅のチャンネル領域が設けられており、乱流発生のための領域が設けられていて、ヘッドボックスに流入し、機械幅と亘って分配された多数の供給パイプが設けられており、各供給パイプに流量制御のための調整装置が設けられ、主流方向と各々の供給ライン間は入射角αで定義されており、主流方向と供給パイプとの間の入射角αが、供給パイプによって定量供給される量に関係なく、全容量流量が供給パイプの下流のすぐ近くにおいて一定に保たれるように選択されてされており、それぞれの入射角αが可変に調整可能に設けられていることを特徴とすることによって解決される。
【０００９】
また、製紙機械のヘッドボックスにおいて、流れの方向に、主流方向を有している少なくとも１つの機械幅のチャンネル領域が設けられており、乱流発生のための領域が設けられていて、ノズル状に形成された領域が設けられ、ヘッドボックスに流入し、機械幅に亘って分配された多数の供給パイプが設けられており、各供給パイプに流量制御のための調整装置が設けられ、主流方向と供給パイプとの間に入射角αがあり、主流方向に、少くとも２列の供給パイプがタンデムに配置して設けられ、その場合に列ｉの入射角α_iが、流れの方向に他方の列ｊの入射角α_jと本質的に異なっていることを特徴とすることによって解決される。
【００１０】
また、ヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法において、ヘッドボックスの主流の方向に対してある角度で（入射角α）多数の入射位置における流体のノズル噴射が行われ、主流の平面に対する入射角αが、所望の部分的容積流量増加のため入射角αがα ⁺ （０°≦α ⁺ ＜α ₀ ）に選択され、所望の部分的容積流量減少のため入射角αがα - （α _０＜α ^- ≦９０°）に選択されるように選ばれていることを特徴とすることによって解決される。
【００１１】
また、ヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法において、ヘッドボックスの主流の主流方向に対してある角度で（入射角α）多数の入射位置における流体のノズル噴射が行われ、主流の平面に対する入射角αが、所望の部分的単位面積当りの重量変化のため、入射角αヘッドボックスにおける入射位置の流れの方向のすぐその後の領域に全容積流量変化を生じないように選択された角度α₀に等しく、入射した懸濁液の濃度および主流に関連した入射量が所望の部分的単位面積当りの重量変化を生じ、主流の平面に対する入射角αが、所望の部分的容積流量増加のため、入射角αがα ⁺ （０°≦α ⁺ ＜α ₀ ）に選択され、所望の部分的容積流量減少のため、入射角αがα - （α _０＜α ^- ≦９０°）に選択されるように選ばれており、それぞれ異なる角度αの入射位置が、主流方向の流れに関してタンデムに配置されていることを特徴とすることによって解決される。
【００１２】
また、ヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法において、ヘッドボックスの主流の主流方向に対してある角度で（入射角α）と入射角αと異なる角度と多数の入射位置における流体のノズル噴射が行われ、主流の平面に対する入射角αが、所望の部分的単位面積当りの重量変化のため、入射角αがヘッドボックスにおける入射位置の流れの方向のすぐその後の領域に全容積流量変化を生じないように選択された角度α₀に等しく、異なる角度の入射位置が、主流方向の流れに関して互にオフセットして配置されていることを特徴とすることによって解決される。
【００１３】
【作用】
本発明者は下記のことを発見した。
【００１４】
（１）ヘッドボックスを用いて紙ウェブの特定の位置における単位面積当りの重量制御が、ヘッドボックスの対応する位置における原料濃度の制御によって繊維配向横断面に同時に障害を与えずに行われるとき、その対応する位置に、主流と異なる濃度を有する原料懸濁液を供給し、そして同時に同じ位置において主流の同じ容積流量を減少する必要がある。これは、供給された原料ジェットがヘッドボックス内にノズル噴射される角度が、一方において通過する原料懸濁液の主流をその角度により新しい容積が主流に入れられる量だけ制限し、そして他方において追加の加速衝撃が主流に伝わらないように調整することによって実現できる。すなわち、主流に垂直にまたは主流に対して入射するジェットは、この位置において流れの減少を生じ、それによってヘッドボックス内にくぼみを生じ、それが生じた補償流によりこの領域および隣接する領域に繊維配向の障害を生ずる。原料懸濁液を平行に加えることによって逆の効果を達成できる。それによって主流に追加の衝撃が課せられ、すなわちこの領域の速度が増加し、そしてそれは、源（Quelle）の発生と同じであり、それによってまたこの領域および隣接する領域に繊維配向の障害を生ずる。
【００１５】
（２）（１）に示した知識を使用すると、この流れ機構の意識的応用によって任意の方法で、かつヘッドボックスの任意の位置に源またはくぼみ（Senke）を作ることができる。この源またはくぼみを作るため、主流の濃度に相当する濃度を有する原料懸濁液を使用すると、それによって、同時に単位面積当りの重量横断面制御を維持することなく、繊維配向を確実に制御できる、または、これが全く可能でなければ、定量供給される懸濁液濃度の調整によって、望ましくない影響を再び平常化できる。
【００１６】
したがって上記の機構の適切かつ有効な組合せによって、単位面積当りの重量横断面および繊維配向横断面のための調整方法に関して、最適に設けられているヘッドボックスを設計できる。
【００１７】
さらに、ヘッドボックス内の主懸濁液の流れに支流の懸濁液を供給するための一般的に適用されている角度データは、支流のノズル噴射が次の主流に変化を与えない適切な最適角度が、入射位置のすぐ近くのそれぞれ幾何学的特性に左右されるのて、一般的には適用できないことを付記しておかなければならない。しかし乍ら、この角度は確かに主流に対して９０゜でもなく、かつ０゜でもない。それぞれ個々の流れの条件によってその角度は、主流の方向に対して５゜と８５゜との間にある。
【００１８】
【実施例】
本発明を図により詳述する。これらの図にはつまり下記のことが示されている。
【００１９】
図１（ａ）は、矢印によって原料懸濁液が示されている前部室１と、それに接続した乱（渦）流挿入体２と、それに続く出口ノズル３とを有している様式化されたヘッドボックスを示している。本発明によれば、このヘッドボックスの前部室１に、多数の供給パイプＺが角度α₀に取付けられている、この場合に、α₀は、追加のジェット噴射（Eindusung）が行われても、主流の容積流変化が起きない角度に相当している。この方法では、供給される容積流の同時制御の際に、弁Ｖ₁による原料濃度Ｃ₁を有するシーブ水の供給によって、繊維の配向に影響を与えることなく、単位面積当りの重量横断面を調整できる。
【００２０】
図１（ｂ）は、（ａ）を上から見た図であり、本発明のヘッドボックスの構成を示し、通路への流れを効果的に分ける側壁が描かれている。（ｂ）では、例えば、２つの側壁の構成４’と４”を示している。側壁４’は、前部室の入り口から乱流挿入体の上方へ伸びており、側壁４”は、前部室１の部分通して、前部室から乱流挿入体の前方へ伸びている。
【００２１】
図２は、図１に対応しているヘッドボックスを示しているが、供給パイプが弁Ｖ₁の前で、異なる濃度Ｃ₁およびＣ₂を有している２つの供給パイプによって供給されるという点で異なっている、この場合、濃度Ｃ₁およびＣ₂を有する個々の供給パイプの合流角度α’₀は、供給パイプの全容積流が弁Ｖ₁によって調整可能であり、かつ原料密度が弁Ｖ₂によって調整可能であるように選択される。この場合に弁ＶＴ２Ｔの調節は全供給流量に影響を与えない。すなわち、この場合には、実用新案登録第Ｇ９２０５１１１．１号に示された混合弁の特性が利用される。
【００２２】
図３ないし図５は、ヘッドボックスの主流における支流供給パイプのさらに他の組合せ方法を示しているが、これらの図では本発明により、一連のタンデムに接続した供給パイプが構成されており、これらの供給パイプは、（α ⁺のとき）それぞれの部分の全容積流量の増加を生じるか、あるいは、全容積流量が同じである（α₀）か、あるいはまた全容積流量の減少（α ^-のとき）を生ずる角度を備えているので、それによって上述の技術により、単位面積当りの横断面も、繊維配向横断面も、それぞれ他のパラメータに影響を与えることなく調整できる。
【００２３】
本発明によれば勿論、供給パイプは、ヘッドボックスの上側または下側に実施するのみならず、懸濁液の供給を側壁または直接乱流挿入体の乱流パイプ内に実現することも可能である。本発明の精神において、所定の流量のとき入口速度に影響を与えるため、異なる直径を有する供給パイプの使用も可能である。
【００２４】
図６は、本発明の調整装置の供給パイプを示す詳細図である。
【００２５】
さらに本発明の精神において、上記の特徴を、多層ヘッドボックスの場合に、単一層を目的として、または同時に多層を目的として使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は矢印によって原料懸濁液が示されている前部室と、それに接続した乱流挿入体と、それに続く出口ノズルとを有しているヘッドボックスを示す断面の概略図であり、（ｂ）は（ａ）を矢印方向から見た図である。
【図２】図１に対応するヘッドボックスを示す断面の概略図であり、供給パイプが弁Ｖ₁の前で異なる濃度Ｃ₁およびＣ₂を有している２つの供給パイプによって供給されるという点で異なっている。
【図３】ヘッドボックスの主流における支流供給パイプのさらに他の組合せ方法を示す断面の概略図である。
【図４】ヘッドボックスの主流における支流供給パイプのさらに他の組合せ方法を示す断面の概略図である。
【図５】ヘッドボックスの主流における支流供給パイプのさらに他の組合せ方法を示す断面の概略図である。
【図６】本発明の調整装置の供給パイプを示す詳細図である。
【符号の説明】
１前部室、
２乱流挿入体、
２出口ノズル、
Ｖ１弁、
Ｃ１、Ｃ２濃度。

Claims

１．１流れの方向に、主流方向を有している少くとも１つの機械幅のチャンネル領域が設けられており、
１．２乱流発生のための領域が設けられていて、
１．３ヘッドボックスに流入し、機械幅と亘って分配された多数の供給ラインが設けられており、
１．４各供給ラインに流量制御のための調整装置が設けられ、
１．５主流方向と各々の供給ライン間は入射角αで定義されており、
１．６主流方向と供給ラインとの間の入射角αが、供給ラインによって定量供給される量に関係なく、全容量流量が供給ラインの下流のすぐ近くにおいて一定に保たれるように選択されており、
１．７それぞれの入射角αが可変に調整可能に設けられている
ことを特徴とする製紙機械のヘッドボックス。
第１の機械幅のチャンネルが、少なくとも１つの流れの方向の主要な隔離壁によって流れの方向に分けられていることを特徴とする請求項１に記載の製紙機械のヘッドボックス。
入射角が５゜と８５゜の間、主流方向に対する垂直線から偏向していることを特徴とする請求項１または２に記載の製紙機械のヘッドボックス。
４．１流れの方向に、主流方向を有している少なくとも１つの機械幅のチャンネル領域が設けられており、
４．２乱流発生のための領域が設けられていて、
４．３ノズル状に形成された領域が設けられ、
４．４ヘッドボックスに流入し、機械幅に亘って分配された多数の供給ラインが設けられており、
４．５各供給ラインに流量制御のための調整装置が設けられ、
４．６主流方向と供給ラインとの間に入射角αがあり、
４．７主流方向に、少くとも２列の供給ラインがタンデムに配置して設けられ
、その場合に
４．７．１列ｉの入射角α_iが、流れの方向に他方の列ｊの入射角α_jと異なっている
ことを特徴とする製紙機械のヘッドボックス。
５．１２列の供給ラインが設けられており、その場合に
５．１．１上流にある列の入射角α₁が、流れの方向にその後の第２の列の入射角α₂よりも大きい
ことを特徴とする請求項４に記載の製紙機械のヘッドボックス。
６．１２列の供給ラインが設けられており、その場合に、
６．１．１上流にある列の入射角α₁が、流れの方向にその後の第２の列の入射角α₂よりも小さい
ことを特徴とする請求項４に記載の製紙機械のヘッドボックス。
７．１３列の供給ラインが設けられており、その場合に、
７．１．１１つの列の入射角α_iがそれぞれの供給チャンネルの作用域における全容量流量の変化を生じさせない入射角α₀よりも大きく、
７．１．２別の列の入射角α_jが入射角α₀よりも小さく、
７．１．３第３列の入射角α_kが入射角α₀に等しい
ことを特徴とする請求項４に記載の製紙機械のヘッドボックス。
それぞれの入射角αが可変に調整可能に設けられている請求項４〜７のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックス。
供給ラインが機械幅のチャンネル領域内に合流している請求項１〜８のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックス。
供給ラインが出口ノズルの領域に合流している請求項１〜９のいずれか１項に記載の製紙機械の製紙機械のヘッドボックス。
供給ラインが、機械幅のチャンネルの正面の領域に合流している請求項１〜１０のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックス。
乱流発生領域が多数のチャンネルまたはパイプを有し、それらの中に少くとも部分的に供給ラインが合流している請求項１〜１１のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックス。
ヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法において、
１３．１ヘッドボックスの主流の方向に対して入射角αで多数の入射位置における流体のノズル噴射が行なわれ、
１３．２主流の平面に対する入射角αが、
１３．２．１所望の部分的容積流量増加のため、入射角αがα ⁺ （０°≦α ⁺ ＜α ₀ ）に選択され、
１３．２．２所望の部分的容積流量減少のため、入射角αがα - （α _０＜α ^- ≦９０°）に選択されるように選ばれている
ことを特徴とする製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。
ヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法において、
１４．１ヘッドボックスの主流の主流方向に対して入射角αで多数の入射位置における流体のノズル噴射が行われ、
１４．２主流の平面に対する入射角αが、
１４．２．１所望の部分的単位面積当りの重量変化のため、
１４．２．１．１入射角αがヘッドボックスにおける入射位置の流れの方向のすぐその後の領域に全容積流量変化を生じないように選択された角度α₀に等しく、
１４．２．１．２入射した懸濁液の濃度および主流に関連した入射量が所望の部分的単位面積当りの重量変化を生じ、
１４．３主流の平面に対する入射角αが、
１４．３．１所望の部分的容積流量増加のため、入射角αがα ⁺ （０°≦α ⁺ ＜α ₀ ）に選択され、
１４．３．２所望の部分的容積流量減少のため、入射角αがα ^- （α _０＜α ^- ≦９０°）に選択されるように選ばれており、
１４．４それぞれ異なる角度αの入射位置が、主流方向の流れに関してタンデムに配置されている
ことを特徴とする製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。
ヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法において、
１５．１ヘッドボックスの主流の主流方向に対して入射角αと入射角αと異なる角度とで多数の入射位置における流体のノズル噴射が行なわれ、
１５．２主流の平面に対する入射角αが、
１５．２．１所望の部分的単位面積当りの重量変化のため、
１５．２．１．１入射角αがヘッドボックスにおける入射位置の流れの方向のすぐその後の領域に全容積流量変化を生じないように選択された角度α₀に等しく、
１５．２．１．２．前記異なる角度の入射位置が、主流方向の流れに関して互にセパレートして配置されている
ことを特徴とする製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。
定量供給される液体の少なくとも１つがその濃度を調整されることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。
懸濁液の定量供給が、少なくとも部分的に直接、乱流挿入体のチャンネルまたはチューブ内に行われることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。
懸濁液の定量供給が少くとも部分的に機械幅のチャンネル内に行なわれる請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。
懸濁液の定量供給が、機械幅のチャンネル内にも、乱流挿入体のチャンネルまたはチューブ内にも行われることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。
異なる密度および量の原料懸濁液を供給をされる少なくとも２つの供給ラインから供給を受ける少なくとも１つの供給ラインによって液体が供給されることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の製紙機械のヘッドボックスの原料懸濁液流量の部分的制御方法。