用于降低纖維懸浮液濃度的節(jié)能造紙成形裝置、系統(tǒng)、以及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在造紙成形過程中使用的裝置。具體而言，本發(fā)明涉及這樣一種裝置、系統(tǒng)、以及方法，用于降低成形網(wǎng)案上纖維懸浮液的濃度或密度，并且改善其上成形的紙的品質(zhì)及物理性能。
【專利說明】用于降低纖維懸浮液濃度的節(jié)能造紙成形裝置、系統(tǒng)、以及方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求以2011年7月21日提交的美國臨時專利申請N0.61 / 510，378為優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0003]本申請涉及2011年2月3日提交的美國專利申請N0.13 / 020，462 (現(xiàn)已于2012年4月24日授權(quán)為美國專利N0.8，163，136)，該專利要求以2010年12月16日提交的美國臨時專利申請N0.61 / 423，977為優(yōu)先權(quán)，上述申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種在造紙成形過程中使用的裝置。具體而言，本發(fā)明涉及一種裝置、系統(tǒng)、以及方法，用于降低成形網(wǎng)案上纖維懸浮液的濃度或密度，并且改善其上所成形紙的品質(zhì)及物理性能。
【背景技術(shù)】
[0005]通常，在造紙工業(yè)中周知，從成形織物上的紙漿適當排出液體是保證優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的重要步驟。此操作是通過使用排水刮刀或案板(通常位于機器例如長網(wǎng)造紙機的濕部)做到的。(應(yīng)當注意，在此使用時，術(shù)語排水刮刀的意思是包括刮刀或案板，其導(dǎo)致排水，或?qū)е聺{料活動，或?qū)е逻@兩種行為)。目前這些刮刀有非常多種的不同設(shè)計。典型地，為造紙網(wǎng)或成形織物的支承面或支撐面設(shè)置這些刮刀，該刮刀帶有用于排水的尾部，該尾部以一定角度離開造紙網(wǎng)。這在刮刀表面與織物之間形成間隙，在刮刀與織物之間導(dǎo)致真空。這樣不僅從織物排出水，而且由于抽吸能導(dǎo)致向下牽拉織物。然而，當該真空失效時，織物返回其初始位置，這會導(dǎo)致橫過漿料的脈沖，對于漿料分布而言，這種脈沖可能是期望的?；顒有?激活性)(由造紙網(wǎng)下垂導(dǎo)致)以及從紙頁排出水的量與刮刀所產(chǎn)生的真空直接相關(guān)。通過將一個刮刀或多個刮刀放置在真空室上，能增強通過這種刮刀導(dǎo)致的排水以及活動性。并不希望在排水與活動性之間存在直接的關(guān)系，這是因為盡管總是期望存在活動性，但紙頁成形過程中早期進行過多排水對纖維以及填料的留著會有不利影響。快速排水也會導(dǎo)致糊網(wǎng)，使得后繼除水更加困難?，F(xiàn)有技術(shù)迫使造紙廠犧牲所期望的活動性，以便減慢早期排水。
[0006]例如授予Ward的美國專利N0.3，823，062中所教導(dǎo)的，經(jīng)由液體到液體轉(zhuǎn)移可以實現(xiàn)排水，該專利的內(nèi)容以引用方式并入本文。這篇文獻教導(dǎo)了通過對紙漿施加突然的壓力沖擊以除去液體。該文獻記載:水從懸浮液進行受控的液體到液體排除，與常規(guī)排水相比，這種過程的劇烈程度較低。
[0007]授予Corbellini的美國專利N0.5，242，547中教導(dǎo)了一種類似類型的排水。這項專利教導(dǎo):在成形織物中與待排水紙頁相反一側(cè)的表面上，避免形成彎液面(meniscus)(空氣/水界面)。通過使容納一個或多個刮刀的真空箱結(jié)構(gòu)溢流，并且由控制機構(gòu)調(diào)節(jié)液體的抽出，這篇文獻實現(xiàn)了這一點。這被稱為“浸沒式排水”。據(jù)稱，通過在吸水箱中使用亞大氣壓，發(fā)生改進的脫水。
[0008]除了排水之外，刮刀構(gòu)造為在懸浮液中有意地產(chǎn)生活動性，以便提供紙漿的期望分布。例如，授予Fuchs的美國專利N0.4，789，433中教導(dǎo)了這樣一種刮刀。這篇文獻教導(dǎo):使用波浪形刮刀(其優(yōu)選具有粗糙的脫水表面)，以在纖維懸浮液中形成微湍。
[0009]其它類型的刮刀希望避免湍流，但仍影響排水，舉例來說，例如在授予Kallmes的美國專利N0.4，687，549中所描述的那樣。這篇文獻教導(dǎo)填充位于刮刀與造紙網(wǎng)之間的間隙，并且指出:籍由沒有空氣，避免了水在間隙中發(fā)生膨脹以及“空化作用(cavitation)”，并且基本消除壓力脈沖。在下列現(xiàn)有技術(shù):美國專利N0.5，951，823、N0.5，393，382、N0.5，089，090、N0.4，838，996、N0.5，011，577、N0.4，123，322、N0.3，874，998、N0.4，909，906、N0.3，598，694、N0.4，459，176、N0.4，544，449、N0.4，425，189、N0.5，437，769、N0.3，922，190、N0.5，389，207、N0.3，870，597、N0.5，387，320、N0.3，738,911、N0.5，169，500、以及N0.5,830, 322中，可以找到許多這種刮刀和其他配置，這些美國專利的內(nèi)容都以引用方式并入本文。
[0010]照慣例，高速造紙機和低速造紙機生產(chǎn)紙張定量(克重)在很寬范圍內(nèi)的不同等級紙。紙頁成形是一種水力學(xué)過程，并且纖維的運動隨從于流體的運動，因為與液體中的黏滯曳力相比，單個纖維的慣性力較小。成形及排水部件影響三個基本流體動力過程，它們是排水、漿料活動(Stock activity)、以及定向剪切。液體是根據(jù)作用在其中或作用于其上的剪切力進行響應(yīng)的一種物質(zhì)。排水是穿過造紙網(wǎng)或織物的流動，并且其特征為具有通常與時間相關(guān)的流速。漿料活動，按理想化方式理解，是未排水纖維懸浮液的流速發(fā)生隨機波動，并且通常由于流動動量的變化而出現(xiàn)，該流動動量變化的起因是響應(yīng)于排水力、或者如刮刀結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的成形織物下垂。漿料活動的主要效果是打散網(wǎng)狀物并且使懸浮液中的纖維松動。定向剪切和漿料活動都是剪切產(chǎn)生過程，區(qū)別僅在于，在相當大規(guī)模上，也就是，在與個體纖維尺寸相比為較大規(guī)模時它們的取向程度。
[0011]定向剪切是在未排水纖維懸浮液中具有不同且可識別式樣的剪切流。橫向(“CD”)的定向剪切改進了紙幅成形以及測試二者。(在不搖動的造紙機上)進行CD剪切的主要機理是，在交織物的漿料中形成清晰的機器方向(“MD”)凸脊，使其坍塌，然后再次形成這種凸脊。這些凸脊的發(fā)起源可以是流漿箱勻漿輥、流漿箱堰唇(例如參見1995年11月9日公開的國際申請PCT W095 / 30048)或成形布漿器。取決于紙機速度和成形織物上的質(zhì)量，凸脊以固定間隔時間坍塌并再次形成。這被稱為CD剪切轉(zhuǎn)換(shear inversion)。如果纖維/水的懸浮液維持其原始動能的最大值，并且使其經(jīng)受(在MD中)位于自然轉(zhuǎn)換點正下方的排水脈沖，使轉(zhuǎn)換數(shù)量最大化、因而使CD剪切效果最大化。
[0012]在任意成形系統(tǒng)中，所有這些流體動力過程可以同時存在。在時間或空間上這些過程通常不是均勻分布的，而且它們彼此并不完全獨立；它們互相作用。事實上，這些過程的每一個過程都以多于一種的方式貢獻于整個系統(tǒng)。因此，盡管上文提及的現(xiàn)有技術(shù)會有助于前述流體動力過程的某些方面，但它們沒有以相對簡單并有效的方式來協(xié)調(diào)所有過程。
[0013]如前文所述在長網(wǎng)網(wǎng)案的前部中的漿料活動，其對制造優(yōu)良紙頁是關(guān)鍵性的。一般而言，漿料活動可以定義為成形織物上的纖維-水懸浮液中的湍動。這種湍動發(fā)生在全部三個維度中。通過阻止紙頁成形時的成層作用，通過破壞纖維絮凝，以及通過促使纖維取向隨機，漿料活動在進行良好成形方面起主要作用。
[0014]典型地，漿料活動的品質(zhì)反比于從紙頁去除水；也就是，如果減緩或者控制脫水速度，則活動典型得到增強。隨著除水，因為紙頁變得凝結(jié)、缺水，而水是發(fā)生活動的主要介質(zhì)，活動變得更加困難，變得更加缺乏。因此，良好的造紙機運轉(zhuǎn)是在活動、排水、以及剪切效果之間取得平衡。
[0015]各成形機的生產(chǎn)能力由包括網(wǎng)案的成形元件決定。在成形板之后，后繼元件必須排出余留水而不損壞已經(jīng)成形的紙坯(mat)。這些元件的目的是增強由先前成形元件所完成的工作。
[0016]隨著紙張定量增大，紙坯的厚度也增大。采用現(xiàn)行成形/排水元件，不可能將受控水壓脈沖維持為強到足以產(chǎn)生制造良好成形紙頁所必需的流體動力過程。
[0017]在圖1至圖4中，可以看到常規(guī)裝置的示例，用于將排出水再引入纖維漿料，以便促進活動和排水。
[0018]圖1中的案輥100導(dǎo)致待施加至紙頁或纖維漿料96的大正壓脈沖，這是迫使位于成形織物98下方的水94進入進壓區(qū)(其由引入輥92和成形織物98形成)的結(jié)果。再引入水的量受限于附著至輥92表面的水。正脈沖對漿料活動具有良好效果；它導(dǎo)致垂直于紙頁表面的液流。類似地，在輥90的退出側(cè)，產(chǎn)生大的負壓，負壓明顯激發(fā)了排水和除屑。但紙坯中濃度的降低并不顯著，因而通過增加活動幾乎不能獲得改進。案輥通常限制于相對較慢的機器，因為以特定速度傳到重紙張定量紙頁的期望正脈沖，變成了以更快速度干擾輕紙張定量紙頁的不期望正脈沖。
[0019]圖2至圖4示出帶有不同刮刀配置的低真空箱84。在低真空箱中還使用重力案板。這些低真空增強部84為造紙機提供這樣一種工具，其通過控制所施加真空和脈沖特性來顯著影響該過程。刮刀箱結(jié)構(gòu)的示例包括:
[0020]階式刮刀82，如圖2至圖3中所示；以及
[0021]正脈沖階式刮刀78，例如，如圖4中所示。
[0022]照常規(guī)做法，在成形過程中，大多數(shù)使用案板刮刀箱、錯位平面刮刀箱、以及階式刮刀箱。
[0023]使用過程中，真空增強案板刮刀箱將如重力案板那樣產(chǎn)生真空，持續(xù)進行除水而不用控制，并且主要的排水過程是濾除。典型地，已經(jīng)成形的紙坯沒有再次流態(tài)化。
[0024]在真空增強平刮刀箱中，在刮刀/造紙網(wǎng)接觸面上產(chǎn)生輕度正脈沖，并且，施加于纖維層的壓力只歸因于箱中所維持的真空度。
[0025]在真空增強階式刮刀箱中，例如，如圖2中所示，取決于例如階部長度、刮刀之間的跨距、紙機速度、階部深度、以及所施加真空的因素，產(chǎn)生多種壓力分布。在刮刀的前部中，階式刮刀產(chǎn)生與紙機速度平方相關(guān)的峰值真空，此峰值負壓促使水排出，同時使造紙網(wǎng)朝階部方向下垂，強制一部分已排出水退回進入紙坯，由于所導(dǎo)致的剪切力，使纖維再次流態(tài)化并使絮聚分散。如果所施加的真空高于所需程度，迫使造紙網(wǎng)接觸刮刀的階部，如圖2中所示。在這種狀況下運轉(zhuǎn)一段時間之后，案板在階部中堆積污物76，會損失水壓脈沖，使其減小至最小值的水壓脈沖，如圖3中所示，并且阻止水再被引入紙坯。
[0026]真空增強正脈沖階式刮刀低真空箱，如圖4中所示，通過使各刮刀將在前刮刀所除去水的一部分再引入回到紙坯中，使紙頁流態(tài)化。然而，對于被再引入進紙頁的水量沒有進行控制。
[0027]隨著水排出并穿過織物、由刮刀導(dǎo)角與織物所產(chǎn)生的會聚壓區(qū)，正脈沖刮刀迫使水回流進入紙頁。這樣產(chǎn)生的剪切力能分散纖維層，并且能穿透漿料懸浮液，懸浮液的再次流態(tài)化最小，例如，如圖5中所示。
[0028]特殊類型的雙正刮刀加入了正進壓區(qū)，以產(chǎn)生正、負壓力脈沖。這種刮刀用引入緣將水再引入纖維層，再引入的水限制為附著于成形織物底部的量。這類刮刀引起壓力脈沖而不是濃度降低。這類刮刀模仿案輥，例如，如圖6中所示。
[0029]Cabrera 等人在 1996 年 2 月提交了名稱為“Velocity induced drainage methodand unit”的美國專利N0.5，830，322，其描述了建立活動和排水的替代措施。其中所描述的裝置使活動與排水分離開，并因此提出了對其進行控制并進行優(yōu)化的措施。它使用帶有受控的、可能非平坦或局部非平坦表面的長刮刀，以在紙頁中誘導(dǎo)(induce)初始活動，并且通過放置尾刮刀來控制排水，藉此限制刮刀之后的液流?！?22專利披露，如果使長刮刀與成形織物之間的區(qū)域溢流，并且在織物上方水與織物下方水之間維持表面張力，則排水增強。例如，這里所披露的該發(fā)明示意性地示于圖7中。
[0030]然而，對于，322專利，只有一種方式來將少量水再引入纖維懸浮液。此過程發(fā)生在“逆流區(qū)”，其起因為，不可壓縮流體沿行長刮刀的非平坦頂部，并因此被泵過成形織物。抵達速度誘導(dǎo)部(Velocity Induce Unit)引入緣的懸浮液濃度沿同一刮刀不改變。如果速度誘導(dǎo)部設(shè)計有多個長刮刀，并且沿速度誘導(dǎo)部不斷提高濃度，因為狹縫中被排出的水，當紙漿抵達尾部刮刀時，紙漿濃度提高。
[0031]盡管上述文獻有些具有一定的附帶優(yōu)點，但總是期望獲得進一步的改進和/或替代形式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0032]造紙機成形區(qū)的紙漿稀釋對制造優(yōu)良紙頁來說是決定性的。通常，通過增加白水再循環(huán)，在機器成形區(qū)的短回路系統(tǒng)(short loop system)處實現(xiàn)紙漿稀釋。
[0033]成形網(wǎng)案上的紙漿稀釋在研制優(yōu)良成形方面起到主要作用，方便實現(xiàn)制造優(yōu)良成形紙頁必需的三種流體動力過程；允許纖維取向隨機。
[0034]大多數(shù)造紙機已經(jīng)提速，以增加產(chǎn)量，并且具有更低濃度以獲得更好的紙張質(zhì)量，而且，仍然具有相同的機器篩(machine screen)、相同的管系、以及相同的流漿箱，以向成形網(wǎng)案供給水和紙漿。成形網(wǎng)案經(jīng)過改裝，以便處理額外的流量。
[0035]以下述造紙機為例，該造紙機原始設(shè)計具有200英寸寬的流漿箱，每分鐘800英尺速度，0.65%的流漿箱濃度，制造每平方米54克、70%保留率的紙；計算出的流漿箱流出為大約每分鐘3927加侖。然而，過些年，機器提速1.75倍，以及，為了更好的品質(zhì)將流漿箱濃度降低至0.38%，保留率降至65%;現(xiàn)在，流漿箱的流出為大約每分鐘12660加侖。流量增加3.22倍，結(jié)果，整個系統(tǒng)中的所有內(nèi)部速度已在三倍以上，這會帶來有害結(jié)果。
[0036]所以，當以低濃度工作或者當使造紙機提速時，因為流漿箱的流出增大，必須增加排水元件的數(shù)量。在有些情況下，還必須增大網(wǎng)案長度，以便構(gòu)成用于附加排水設(shè)備安裝的空間，或者安裝新的真空輔助排水設(shè)備。
[0037]然而，由于本發(fā)明，沒有必要增大網(wǎng)案的長度、也不需要安裝新的真空輔助排水設(shè)備。另外，明顯降低了成形網(wǎng)案的能量消耗。
[0038]據(jù)此，本發(fā)明的目的是，提供這樣一種機器，用于維持成形網(wǎng)案上的流體動力過程，而與紙機速度無關(guān)。
[0039]本發(fā)明的另一目的是，提供一種機器，可與成形板和或速度誘導(dǎo)排水機一起使用。
[0040]本發(fā)明的又一目的是，機器的效率不受紙機速度、紙頁紙張定量、和或紙坯厚度的影響。
[0041]本發(fā)明描述了這樣一種機器，自身進行水的再循環(huán)，以便在流漿箱之后將網(wǎng)案上的纖維懸浮液稀釋至期望程度；本發(fā)明的稀釋率可以在0%至100%之間；本發(fā)明中由機器完成的工作不受打漿度、紙機速度、紙頁紙張定量、或者紙坯厚度的影響。在通過本發(fā)明成形紙頁之后，由后續(xù)的設(shè)備進行紙頁(紙幅)固結(jié)。
[0042]可以將本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的造紙化學(xué)品添加至纖維懸浮液，以便提高紙張強度和機器生產(chǎn)率。所有造紙化學(xué)品在成形網(wǎng)案之前或之后添加。
[0043]本發(fā)明的一種示范實施例是這樣一種裝置，用于降低造紙機成形網(wǎng)案上液體懸浮液中所含纖維的濃度或密度，該裝置包括:至少一個管道，用于將造紙化學(xué)品添加進液體流中，以形成混合流；成形織物，在其上輸送纖維漿，該成形織物具有外表面和內(nèi)表面；以及主刮刀，其具有前緣支撐面，該前緣支撐面與成形織物的內(nèi)表面處于滑動接觸；中央板，其包括成形網(wǎng)案的自稀釋、剪切、微活動或排水區(qū)段的至少一部分，其中，按預(yù)定距離使中央板與底板分開，以形成通道，用于再循環(huán)該液體的至少一部分。該造紙機構(gòu)造成，使得在至少一部分成形過程中，再次利用包括被排出液體的混合流。
[0044]本發(fā)明的另一示范實施例是一種系統(tǒng)，用于降低造紙機成形網(wǎng)案上液體懸浮液中所含纖維的濃度或密度，該系統(tǒng)包括一種裝置，該裝置包括:至少一個管道，用于將造紙化學(xué)品添加進液體流中，以形成混合流；成形織物，在其上輸送纖維漿，該成形織物具有外表面和內(nèi)表面；主刮刀，其具有前緣支撐面，該前緣支撐面與該成形織物的內(nèi)表面處于滑動接觸；中央板，其包括成形網(wǎng)案的自稀釋、剪切、微活動或排水區(qū)段的至少一部分，其中，按預(yù)定距離使中央板與底板分開，以形成通道，用于再循環(huán)該液體的至少一部分。該造紙機使得，在成形過程的至少一部分中，能再次利用包括被排出液體的混合流。
[0045]本發(fā)明的又一示范實施例是一種方法，用于降低造紙機成形網(wǎng)案上纖維懸浮液的濃度或密度，該方法包括下列步驟:設(shè)置成形織物，在其上輸送纖維漿，該成形織物具有外表面和內(nèi)表面；設(shè)置主刮刀，其具有前緣支撐面，該前緣支撐面與該成形織物的內(nèi)表面處于滑動接觸；以及設(shè)置中央板，其包括該成形網(wǎng)案的自稀釋、剪切、微活動或排水區(qū)段的至少一部分，其中，按預(yù)定距離使中央板與成形網(wǎng)案的底板分開，以形成通道，用于再循環(huán)該液體的至少一部分。
[0046]在下文關(guān)于優(yōu)選實施方式的說明中，特別指出了本發(fā)明特有的多個新穎特征。為了更好地理解本發(fā)明、其操作優(yōu)點、以及通過使用本發(fā)明獲得的特定目的，請參照附圖以及說明內(nèi)容，其中例示了本發(fā)明優(yōu)選實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]結(jié)合附圖，可以更好地理解下文詳細描述，這些詳細描述由示例給出，但并不將本發(fā)明局限于此，附圖中相似的附圖標記指代相似的元件和部件，附圖中:[0048]圖1圖示一種已知案輥；
[0049]圖2圖示一種已知的帶有階式刮刀的低真空箱；
[0050]圖3圖示一種已知低真空箱，階式刮刀帶有污物堆積；
[0051]圖4圖示一種已知正脈沖刮刀低真空箱；
[0052]圖5圖示一種已知正脈沖刮刀；
[0053]圖6圖示一種已知雙正脈沖刮刀；
[0054]圖7圖示一種已知的速度誘導(dǎo)排水部；
[0055]圖8圖示造紙機中的一種水再循環(huán)系統(tǒng)；
[0056]圖9圖示流注于成形網(wǎng)頂面的流漿箱流；
[0057]圖10圖示以0.8%濃度離開流漿箱的質(zhì)量平衡；
[0058]圖11圖示以0.5%濃度離開流漿箱的質(zhì)量平衡；
[0059]圖12圖示根據(jù)本發(fā)明一種實施例的質(zhì)量平衡；
[0060]圖13圖示新成形發(fā)明；
[0061]圖13A圖示新成形發(fā)明，示出化學(xué)品注入；
[0062]圖13B圖示新成形發(fā)明，詳細示出化學(xué)品注入；
[0063]圖14圖示刮刀42中帶有不同前緣的新成形發(fā)明的另一方面；
[0064]圖15圖示刮刀44中帶有不同前導(dǎo)的新成形發(fā)明的又一方面；
[0065]圖16圖示不帶支撐刮刀的新成形發(fā)明的又一方面；
[0066]圖17圖示新成形發(fā)明的又一方面，自稀釋、剪切、微活動以及排水區(qū)，該區(qū)具有樞軸點；
[0067]圖18圖示新成形發(fā)明的又一方面，自稀釋、剪切、微活動、以及排水區(qū)，該區(qū)具有樞軸點，以及，改變排水區(qū)的角度；
[0068]圖19圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出自稀釋、剪切、微活動、以及排水區(qū)處的水力性能，該區(qū)帶有多個會聚及發(fā)散區(qū)；
[0069]圖20圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出長自稀釋、剪切、微活動、以及排水區(qū)的幾何形狀，該區(qū)帶有多個會聚及發(fā)散區(qū)；
[0070]圖21是工藝圖，圖示在具有如圖13中所示新發(fā)明的造紙機濕部處新發(fā)明75的位置；
[0071]圖22是流程圖，圖示在如圖13中所示造紙機的濕部處新發(fā)明75的具體位置；
[0072]圖23是流程圖，圖示在如圖20中所示帶有新發(fā)明的造紙機的濕部處新發(fā)明76的位置；
[0073]圖24是流程圖，圖示在如圖20中所示造紙機的濕部處新發(fā)明76的具體位置；
[0074]圖25圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出長自稀釋、剪切、微活動以及排水區(qū)的刮刀幾何形狀，在成形織物與具有多個成形織物支撐件的中央板48表面之間具有相同
距離；
[0075]圖26圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出帶有多個自稀釋、剪切、微活動、以及排水區(qū)的中央板幾何形狀，增大了成形織物與具有多個成形織物支撐件的中央板49表面之間的距離；
[0076]圖27圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出帶有多個自稀釋、剪切、微活動以及排水區(qū)的中央板，在成形織物與具有多個成形織物支撐件的中央板表面之間具有錯位平面；
[0077]圖28圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出在自稀釋、剪切、微活動以及排水區(qū)上錯位平面區(qū)的幾何形狀；
[0078]圖29圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出具有長自稀釋、剪切、微活動、以及排水區(qū)的幾何形狀，在排水區(qū)處具有樞軸點；
[0079]圖30圖示新成形發(fā)明的又一方面，詳細示出在自稀釋、剪切、微活動、以及排水區(qū)的水力說明，包括流線的說明；
[0080]圖31圖示新成形發(fā)明的又一方面，具體說明在自稀釋、剪切、微活動、以及排水區(qū)的水力，包括帶有兩個刮刀支撐件以減少造紙網(wǎng)下垂的流線的說明；
[0081]圖32圖示新成形發(fā)明的又一方面，具體說明在自稀釋及剪切區(qū)的水力；
[0082]圖33圖示新成形發(fā)明的又一方面，示出一個用于保持中央板的系統(tǒng)的具體幾何形狀；
[0083]圖34圖示新成形發(fā)明的又一方面，示出另一用于保持中央板的系統(tǒng)的具體幾何形狀；
[0084]圖35圖示用來保持中央板35和/或任意刮刀的T形桿的具體幾何形狀；
[0085]圖36圖示在新發(fā)明的自稀釋以及剪切區(qū)54處的水力性能；
[0086]圖37圖示在新發(fā)明的低濃度微活動區(qū)55處的水力性能；
[0087]圖38圖示在新發(fā)明的排水區(qū)56處的水力性能；以及
[0088]圖39圖示在新發(fā)明的排水區(qū)56處的水力性能的另一設(shè)計。
【具體實施方式】
[0089]作為現(xiàn)有技術(shù)一部分已經(jīng)描述的所有裝置形成了圖8中所示的重力及動力排水區(qū)或紙頁成形區(qū)4，或者作為其一部分。
[0090]圖8中所示的是這樣一種系統(tǒng)，其能夠在成形網(wǎng)案上以任意等級降低濃度。在風(fēng)扇式泵24的進口 33處，用白水17稀釋濃漿20 (其經(jīng)常具有約I %?5 %的濃度)；濃漿的所需量由閥21加以控制。風(fēng)扇式泵24朝凈化系統(tǒng)27推送作為造紙配料的稀漿，該凈化系統(tǒng)27去除所有碎屑和不期望的物體28，并且將凈紙漿送到造紙機的流漿箱I。凈化系統(tǒng)
27、32所排出稀漿配料的濃度典型在固體含量0.1%?1%之間。
[0091]風(fēng)扇式泵24和凈化系統(tǒng)27、32通常位于造紙機成形區(qū)下面的地下室中。通過堰唇2將紙漿從流漿箱I給料到長網(wǎng)造紙機造紙網(wǎng)11上。通過改變風(fēng)扇式泵24的轉(zhuǎn)數(shù)以及通過調(diào)節(jié)閥23、22，對由流漿箱I的堰唇2流注在成形網(wǎng)11上的總流量進行控制，當需要更多流量時，風(fēng)扇式泵24增加轉(zhuǎn)數(shù)，以及，閥23增大開口，對閥22進行調(diào)節(jié)，以微調(diào)所要求的流量。在一些裝置中，為了增大或減小泵的流出量，風(fēng)扇式泵24具有定速電動機；在這種情況下，需要對閥23、22進行調(diào)節(jié)。
[0092]濕紙幅10實際成形于實質(zhì)上由環(huán)狀成形網(wǎng)帶11構(gòu)成的長網(wǎng)造紙機網(wǎng)案上，由構(gòu)成造紙機濕部的成形裝置以及排水裝置，在區(qū)段4、5、6中支撐該環(huán)狀成形網(wǎng)帶11。
[0093]靠近流漿箱I，由胸輥3支撐成形網(wǎng)，胸輥3之后是區(qū)段4、5中的成形裝置、以及排水裝置。在回到真空伏輥7和驅(qū)動輥9上方之前，環(huán)狀成形網(wǎng)在區(qū)段6中的數(shù)個吸水箱上方移動。
[0094]從數(shù)量上看，水是造紙中最重要的原料。在將紙漿流注于成形網(wǎng)案的成形網(wǎng)11上之前，紙漿非常?。黄淅w維含量可能會低至0.1 %。從這點看，除水成為機器的最具決定性作用的操作之一。除了纖維之外，從流漿箱I流出的紙漿還含有其它固體，因此，其具有大約0.5%的濃度；以及，離開伏輥7的纖維層10具有23%?25%的濃度。
[0095]然而，為了降低水的粘度并且適當排水，需要在135?145華氏度的范圍內(nèi)加熱纖維漿。在此過程中，正常情況下的熱損失在5?10華氏度范圍內(nèi)。
[0096]現(xiàn)在參見圖9，通過流漿箱堰唇2，將濃度在0.1%?1%之間的纖維流IA從流漿箱I流注到移動的成形網(wǎng)11上。纖維流IA與成形網(wǎng)11之間的流注速度比(流速除以網(wǎng)速)通常在0.6?1.3的范圍內(nèi)。然而，這些機器能以大于3，000英尺每分鐘的速度運轉(zhuǎn)。
[0097]圖10中詳細描繪了造紙機的成形網(wǎng)案，其由下列三個主要區(qū)段組成:
[0098]A.重力和動力排水區(qū)4，在此部分處進行紙頁成形。在成形區(qū)4的開始處，纖維濃度在0.1%?1.0%范圍內(nèi)，以及，在這一點，纖維具有高自由度，并且，在此處可以通過增強成形紙頁所需的三種流體動力過程來改進成形。在重力和動力脫水區(qū)4的出口處，濃度在1.5%?2.0%范圍內(nèi)，以及，在此區(qū)段之后，只能最小程度地改善成形。
[0099]B.中低真空區(qū)5，在這個區(qū)段中，使用低真空箱，施加小量真空，真空在2?60英寸水柱范圍內(nèi)，以及，區(qū)段5出口處的濃度在6%?8%范圍內(nèi)。
[0100]由區(qū)段4、5排出的水被收集在成形及排水裝置下方的容器25中，并且通過通道26將該水引向儲罐18，以便在濕部封閉環(huán)路系統(tǒng)中再次用于紙漿稀釋，例如，如圖8中所示。
[0101]C.高真空區(qū)6，在此處進行紙頁固結(jié)，通過使用高真空箱除水；所施加的真空在2?16英寸汞柱范圍內(nèi)。在網(wǎng)部末端處，伏輥7由壓輥8輔助用更高真空(20?22英寸汞柱)除水。區(qū)段6中排出的水12收集在密封罐13中，泵14為罐18中的水位控制15送出部分水，過多的水16連同來自儲水罐18的溢流水19 一起被送到漿料制備系統(tǒng)。
[0102]在高真空脫水區(qū)6中使纖維層固結(jié)、并且經(jīng)真空伏輥7和小壓輥8壓榨之后，紙頁10以23%?27%的濃度離開成形網(wǎng)案。
[0103]如之前所述，造紙機濕部處的短環(huán)路系統(tǒng)是僅有的能降低或提高流漿箱I流注處濃度的系統(tǒng)。
[0104]作為存在質(zhì)量平衡(物料平衡)的示例，圖10中的實施例示出以0.8%濃度離開流漿箱的質(zhì)量平衡，以及，圖11中的另一實施例示出以0.5%濃度離開流漿箱的質(zhì)量平衡。
[0105]重要的是應(yīng)當注意到，在這兩種質(zhì)量平衡中，下列操作參數(shù)完全相同:
[0106]
【權(quán)利要求】
1.一種用于降低造紙機成形網(wǎng)案上的液體懸浮液中所含纖維的濃度或密度的裝置，所述裝置包括: 至少一個管道，用于將造紙化學(xué)品添加進液體流中，以形成混合流； 成形織物，在其上輸送纖維漿；所述成形織物具有外表面和內(nèi)表面； 主刮刀，其具有前緣支撐面，所述前緣支撐面與所述成形織物的所述內(nèi)表面處于滑動接觸；以及 中央板，其包括所述成形網(wǎng)案的自稀釋、剪切、微活動或排水區(qū)段的至少一部分，其中，按預(yù)定距離使所述中央板與底板分開以形成通道，用于再循環(huán)所述液體的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括: 所述管道包括至少一個開口，所述開口緊鄰所述成形網(wǎng)案的排水區(qū)段，以及，構(gòu)造成將所述造紙化學(xué)品添加進所述液體的排出流，以形成所述混合流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，構(gòu)造所述中央板的表面以產(chǎn)生湍流區(qū)， 其中，所述造紙化學(xué)品從所述開口饋送，并且在所述湍流區(qū)與所述排出流匯合，以形成所述混合流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，使用跨越機器方向分開的間隔件和螺栓、或者間隔件和T形桿，按預(yù)定距離使所述中央板與所述底板分開，以及，其中，構(gòu)造所述間隔件，以形成所述通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述管道包括: 多個管，用于添加所述化學(xué)品，使所述管于機器橫向分開約0.5英寸至約8英寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，用于添加所述化學(xué)品的所述管于所述機器橫向分開約4英寸至約6英寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，進一步包括: 閘門，其構(gòu)造成排出涌出流，其中，所述閘門包括閘閥，所述閘閥構(gòu)造成，在添加所述造紙化學(xué)品時，使所述閘閥關(guān)閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，為了產(chǎn)生期望的流體動力效應(yīng)，所述裝置構(gòu)造成，允許包括排出液體的所述混合流在所述成形過程的至少一部分中重新使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述裝置構(gòu)造成，用來自所述混合流的所述造紙化學(xué)品，將所述液體懸浮液的所述纖維浸透。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，在所述微活動區(qū)，用所述混合流的所述造紙化學(xué)品，將所述液體懸浮液的所述纖維浸透。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在施膠壓榨處添加所述化學(xué)品，以及，將所述化學(xué)品添加為形成約3%至25%固體的溶液。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在所述成形網(wǎng)案之后添加所述化學(xué)品。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在所述成形網(wǎng)案之前添加所述化學(xué)品。
14.一種用于降低造紙機成形網(wǎng)案上液體懸浮液中所含纖維的濃度或密度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括這樣一種裝置，該裝置包括: 至少一個管道，用于將造紙化學(xué)品添加進液體流中； 成形織物，在其上輸送纖維漿；所述成形織物具有外表面和內(nèi)表面； 主刮刀，其具有前緣支撐面，所述前緣支撐面與所述成形織物的所述內(nèi)表面處于滑動接觸；以及 中央板，其包括所述成形網(wǎng)案的自稀釋、剪切、微活動或排水區(qū)段的至少一部分，其中，按預(yù)定距離使所述中央板與底板分開，以形成通道，用于再循環(huán)所述液體的至少一部分。
15.一種用于降低造紙機成形網(wǎng)案上纖維懸浮液的濃度或密度的方法，所述方法包括: 設(shè)置至少一個管道，用于將造紙化學(xué)品添加進液體流，以形成混合流； 設(shè)置成形織物，在其上輸送纖維漿；所述成形織物具有外表面和內(nèi)表面； 設(shè)置主刮刀，其具有前緣支撐面，所述前緣支撐面與所述成形織物的內(nèi)表面處于滑動接觸；以及 設(shè)置中央板，其包括所述成形網(wǎng)案的自稀釋、剪切、微活動或排水區(qū)段的至少一部分，其中，按預(yù)定距離使所述中央板與所述成形網(wǎng)案的底板分開，以形成通道，用于再循環(huán)所述液體的至少一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 構(gòu)造所述管道，以將所述造紙化學(xué)品添加進所述液體的排出流，從而形成所述混合流。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 構(gòu)造所述中央板以產(chǎn)生湍流區(qū)，使得所述造紙化學(xué)品與排出流在所述湍流區(qū)處匯合，以形成所述混合流。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 使用跨越機器方向分開的間隔件和螺栓、或者間隔件和T形桿，按預(yù)定距離使所述中央板與所述底板分開，以及，其中，構(gòu)造所述間隔件，以形成所述通道，從而，所述間隔件構(gòu)造成攪動所述混合流。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 設(shè)置包括多個管的所述管道，用于添加所述化學(xué)品，以及 使所述管于機器橫向分開約0.5英寸至約8英寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 使所述多個管于所述機器橫向分開約4英寸至約6英寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 構(gòu)造所述造紙機，使得包括排出液體的所述混合流在所述成形過程的至少一部分中重新使用。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 構(gòu)造所述造紙機，使用來自所述混合流的所述造紙化學(xué)品，浸透所述液體懸浮液的所述纖維。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 構(gòu)造所述造紙機，使得在所述微活動區(qū)，用所述混合流的所述造紙化學(xué)品，浸透所述液體懸浮液的所述纖維。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 所述造紙機構(gòu)造成，在所述成形網(wǎng)案之后添加所述化學(xué)品。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述方法進一步包括: 所述造紙機構(gòu)造成，在所述成形網(wǎng)案之前添加所述化學(xué)品。
【文檔編號】D21F1/48GK103842583SQ201280046115
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月21日
【發(fā)明者】路易斯·費爾南多·卡波利巴·Y·洛佩茲·卡拉姆 申請人:法克帕佩爾有限公司