CN102016168A - 用于将纤维纸浆供给到成形部支撑件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在用于将纤维纸浆供给到成形部支撑件的方法中，通过将来自供给管的纸浆抵靠位于封闭空间的挡流板(3c)引导而使纤维纸浆散布到更宽的区域，该挡流板将纸浆流引导并散布成宽的纸浆流。纸浆流朝向封闭空间边缘处的曲壁被定向，该曲壁将纸浆流定向成大体上的并流，并通过曲壁与挡流板(3c)之间的流通通路使纸浆流到达挡流板(3c)的另一侧。通过将纸浆流输送到流动通道(4)，来自挡流板另一侧的宽的纸浆流保持流化，其中例如经由限制流动通道的壁来将能量提供给所述纸浆流，此后纸浆从宽的堰板(5)被供给到成形部支撑件(2)。

Description

用于将纤维纸浆供给到成形部支撑件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据所附权利要求1前序部分的将纤维纸浆供给到成形部支撑件的装置。本发明还涉及一种用于执行所附权利要求8前序部分提出类型的方法的装置。

背景技术

早先公知一种散布装置(spreading apparatus)，其可被用来将从管中供给的纤维纸浆分配到更宽的区域。在这种公知的装置中，纸浆通过扁平罩(flat casing)被散布到更宽的区域，该扁平罩垂直于管放置并且具有抛物线轮廓。在罩内，挡流板放置到供给方向的横向，以在抛物线形内壁中按类似扇状的方式散布纸浆，纸浆以平行流从所述内壁被导向到挡流板的另一侧，并且纸浆以宽的前端(wide front)从罩的笔直边缘中的间隙流出。这几种单元可多个并排放置。该结构在国际专利申请WO-03/016618和芬兰专利F1-113671以及相应的专利申请WO-94/10380中详细提出。在这些公开文献中还提及了可以使用散布设备来形成例如宽幅材。

在专利FI-113671中提到，散布装置生产匀质幅材，并可通过对挡流板的高冲击速度使浓度约为5％到10％的较高浓度的纸浆流体化。在这种情况下，匀质的意思是幅材的基重均匀。

然而，无法用具有一个或几个上述散布单元和分配单元的装置来生产完全匀质的幅材状或片状的永久产品(permanent product)。问题在于由纸浆形成的幅材中的纤维取向是不均衡的或不是最优的，换言之，纤维沿幅材的行进方向并非充分均匀地取向。形成幅材需要将纸浆中的纤维屑分裂并需要控制纤维取向，以便获得合格的幅材质量。另外，来自流浆箱的纸浆流的干物质剖面(分布)必须是可控的。幅材必须具有足够的强度(MD、CD和Z方向)，以便能够提供经过整个机器的、均匀的、沿MD、CD和Z方向可控的纤维剖面(分布)以及沿MD和CD方向可控的湿度剖面(分布)。

根据上述公开文献的被称为Paraformer流浆箱的装置仅被用于洗浆机，其中正被清洗的纸浆被供给到两个网或两个辊之间，由纸浆形成的幅材一直被支撑地行进并可被压榨以去除水分。当从幅材中移除足够量的水时，幅材成为悬浮液以直接在装置的另一端形成浆料。

特别是如果使用高浓纸浆，即纤维固体含量尽可能高的纸浆以最小化循环水分，会出现质量问题。将4％到20％的高浓纸浆供给到产品成形部支撑件的问题在于，即使例如通过使纸浆冲击上述散布装置中的挡流板使纸浆成功地临时流体化，这些浓度的纤维仍然十分易于趋向于聚集在密集的纤维网络上。这种纸浆的浓度实际上已经处于当纤维彼此连接时易于形成幅材的浓度范围内。因此，纸浆中出现的缺陷会保留在最终产品中从而使最终产品的质量下降，这是因为不能够再去除缺陷的影响。对于高浓纸浆形成的幅材而言，形成均匀的纤维取向尤其困难。

发明内容

本发明的目的是消除处理高浓纸浆造成的缺陷，并提出一种可被用来形成宽的、质量均匀的且纤维取向受控的幅材的方法和装置。为了实现此目的，根据本发明的方法的主要特征将在所附权利要求1的特征部分中提出。

通过将纸浆流输送到间隙，来自散布单元的宽的纸浆流保持流化，在纸浆流的宽度上由壁限制该间隙，所述壁形成终止于流浆箱的堰板的流动通道。通过长距离上的壁并分别通过纸浆的长的留着时间来对纸浆提供外部能量，在这种情况下纤维纸浆连续保持流化，此后纸浆通过宽的堰板被供给到成形部支撑件。在干燥阶段后，由成形部支撑件上形成的幅材制造幅材形式或片状的产品。由纸浆形成的幅材借助于在干燥部加热到干物质含量为90％或更高来干燥，因此可以由干燥的幅材生产耐处理的纸张。

在本发明的方法中，借助于散布单元首先散布成具有宽的前端的高浓纤维纸浆可被流化，在这种情况下可防止形成毛屑(flock)和纤维纸浆太早固化。另外，几个散布单元可用于将各自位置处的一定宽度的各纸浆流供给到沿流向变细的相同间隙中，其中纸浆通过提供给纸浆的能量而保持流化。优选借助于沿垂直于流向的方向限制间隙的壁与纸浆流的相对运动带来所述能量。另一壁可由例如转子的外周面组成，其中转子被设置为旋转，而其外周面的运动引起所述运动。外周面与相对的静止固体表面(solid surface)的相对运动造成在间隙中流动的纸浆的紊流，这可防止形成纤维网和纤维屑，以及破坏已经形成的毛屑。

根据优选实施例，壁沿形成在垂直于宽度方向的方向上变细的流动通道的流向彼此靠得更近。

通过外周面和固体表面的设计以例如能够在流动通道形成连续的局部收缩和扩张来增加紊流。

借助于这个方法，可在宽的区域上分配水基的高浓纸浆，以便形成幅材状产品，使得水分通过成形部支撑件离开纸浆。纸浆可保持匀质，并除了基重分配之外，同时可控制纤维取向，使得制成品的质量符合要求。

附图说明

在以下，将参考附图更详细地描述本发明，其中

图1以较大的实体示出了根据本发明的装置，其中由该装置供给的纤维纸浆被制成大表面产品；

图2示出了沿垂直于主纸浆流方向观察的根据本发明的装置的截面图；

图3示出了移除流化室的端壁后的装置的轴测图；以及

图4示出了沿成形部支撑件的行进方向观察的具有数个散布单元的装置。

具体实施方式

图1示出了由根据本发明的方法来制造连续幅材W形式的产品的原理。水基的高浓度纤维悬浮液借助泵(未示出)从纸浆容器通过分配管9和供给管7供给到由散布单元3和流化室1组成的流浆箱。纸浆从流化室1通过堰板被排放到连续向前延伸并可透水的成形部支撑件2，例如网中。纤维纸浆的浓度为4％到20％，在此浓度范围内的纤维纸浆可被称为高浓纸浆。纸浆的浓度优选处于5％到15％的范围内。由成形部支撑件2携带的纤维纸浆通过成形部支撑件2逐渐脱水，其中纤维纸浆的干物质含量增加，并且纤维产品W开始形成为粘性结构(cohesive texture)，在这种粘性结构中，纤维排布在相对于彼此固定的位置并彼此连接。由于从流浆箱流到成形部支撑件的纸浆的含水量相对较低，在幅材形成的这个步骤A中所除去的水比使用正常浓度的纸浆时更少，并且循环水的量也小。在图1中用箭头示出了通过网滤除的循环水。

在形成步骤之后，已经粘结而无支撑且作为无支撑幅材向前行进的幅材W被引导至压榨步骤B，在步骤B中幅材W通过机械压榨而脱水，并最终进入干燥步骤C，在步骤C中通过加热蒸发来去除水分。以这种方式形成的幅材W可以是纸浆幅、纸板幅或纸幅。

本发明特别适合于生产纸浆产品，其中图1中的机器是纸浆干燥机。由该机器形成的纸浆幅可被卷取以形成卷或切成纸张。

图1的描述仅用于说明各个部件的位置以及成形部支撑件2的行进，而输送幅材W的其他工具可以根据机器和要制造的产品而改变。

图2更详细地示出了沿纸浆流的方向和要形成的幅材的行进方向所截取的根据本发明的流浆箱的结构的竖直截面图。高浓纸浆通过供给管7被供给到流浆箱。纸浆首先进入散布单元3，在散布单元3中，纸浆从呈供给管7横截面形状的流(纸浆流)散布为从散布单元到流化室1的输入通道8的连续的、宽且薄的流(纸浆流)。作为朝向堰板逐渐变细的流动通道4的输入室是连续的。纸浆在流动通道中以下述方式保持流体化。

纸浆散布单元3是垂直于供给管7放置的扁平罩。在图3中最佳示出了该罩沿纸浆输入方向的轮廓。该罩具有直边和曲边，其中供给管7位于直边的平面上。罩的内部由挡流板3c分成两个室，即供给管7一侧的输入室3a和通向流化室的输出室3b。挡流板3c防止在直边位置处的直接流通，但是留下了室3a与3b之间的弯曲流通通路，该弯曲流通通路由罩的曲边限制，并且挡流板3c的边顺从这个形状。

来自供给管7的高浓纸浆冲击挡流板3c，这迫使纸浆流在输入室3a中朝向曲边径向地散布。构成罩的曲边并沿挡流板3c的方向延伸的壁迫使纸浆向边缘散布，进而经由流通通路流到输出室3b，由此流到挡流板3c的另一侧。在输出室3b中，纸浆作为具有直边宽度的流动前沿(flow front)前行，并继续直接流动到流化单元的相应宽度的输入通道8，并且前进到具有相应宽度的流动通道4。罩的曲边和流通通道的形状可分别为抛物线状。在这种情况下，术语弯曲还意味着其他形状，即构成曲线的多边形。散布单元的结构和原理与以上提到的公开文献中示出的Paraformer流浆箱的相同。

在输入通道8之后，纤维浆流在流化室1中继续流到设置在于室内旋转的圆筒6和与该圆筒6的外表面相对的曲壁7之间形成的流动通道4中。壁间距离可保持恒定，或者所述壁可沿流向彼此更靠近。为了实现后者，壁7具有大于圆筒的曲率半径，并沿纸浆流动的方向靠近圆筒6，这样形成具有大体上弯曲形状的渐窄的流动通道。尽管流动通道的壁7也可沿圆筒6的径向运动以调整圆筒6与壁7之间的“间隙”，但是，该流动通道的壁7是不可动的。圆筒6也可被称为“转子”，而相对于圆筒6不动的壁7也可被称为“定子”。在流动通道4中，沿基本上跨越机器宽度的整个长度方向上供给纸浆，术语“变窄”和“渐窄”在本文中指的是尺寸沿垂直于机器宽度和流向的方向，即沿圆筒和壁的曲率半径的方向变小。图2示出了在整个机器宽度上的流动通道的形状。

在图2中，流动通道4以相对于输出室3b和输入通道8的浆流约90°的角度延伸，但是以上提到的角度可在较大范围内改变；也就是说，可在从0°到几乎180°的范围内变化。因此，流动通道4也能够以输入通道8的直接延伸作为开始，或者能够以比90°更小的角度延伸。

圆筒6实质上不影响流动通道4中朝向堰板5的纸浆流，而是可以通过位于散布单元之前的供给设备来获得朝向堰板5的纸浆流。由此，圆筒6的旋转运动向流向堰板5的纸浆有效地施加能量，使纸浆流体化，并防止形成纤维束和纤维相对于彼此固定。为了增加在纸浆上施加的剪切力，圆筒6的外围表面设有三维的表面图案。

在流动通道4的终端，壁7可以设有沿圆筒6的转轴方向的连续的凸起或脊，构成流动的横截面区域中的连续收缩点或扩张点。在这种区域中，壁7与圆筒6的平均距离可以不变，并且壁表面的设计可用来在流动通道的终端处也有效地维持紊流。凸起或脊可以以类似的构造在整个机器宽度上延伸，或者可以间断和错列开。还可能的是，壁7设有单独的球形突起，这构成用于维持紊流的相应的设计。

随着通道4的横截面积由于壁7沿其径向靠近圆筒6而沿纸浆的流向减小，意味着在恒定的体积流量下，纸浆的线性流速增加。对于紊流而言，需要圆筒6基于旋转运动的周向速度与在流动通道的整个长度上的所述线性流速不同。当圆筒6沿纸浆的流向(图2的逆时针方向)旋转时，其周向速度应超过基于通道4中的体积流量的纸浆的最大线速度。如果圆筒的周向速度比同方向纸浆的线速度慢，则也会产生紊流。还可能的是，圆筒6逆着纸浆流向(图2的顺时针方向)旋转，其中这也可使流经流动通道4的纸浆有效地释放出能量。

圆筒6的旋转速度取决于纸浆的浓度，这样供给的纸浆的浓度越大，要调整的转速就越高。由此可见，在特定的转速下可达到流化点，此时给定浓度的纸浆开始表现为像水一样。圆筒6或转子不具有实质上的泵送效应，而是其功能仅为向通道4中流动的纸浆施加剪切力。供给到流浆箱的高浓纸浆不是因其自重而流动，而是必须通过提供强制流动的供给设备而被引入到那里。流经散布单元3和流化室1的实际体积流量由将纸浆供给到流浆箱里的浓浆泵产生，该泵可以是往复式泵或流化泵。泵通过管9、7将纸浆供给到流浆箱中，其间不用任何的缓冲罐或类似的装置。

图2最佳地示出了通道4的终端的情况，在跟随圆筒外表面的流动通道的短终端部离开圆筒的地方设有急转弯，从而构成结束在堰板5的短堰板通道。通道的终端部沿圆筒的径向被定向为离开圆筒，但是这个转弯可以更尖锐或更缓和，大于或小于90°。流动通道7的这种短终端部也沿起始部的曲率的反方向弯曲，并逐渐弯曲到成形部支撑件2的方向。纸浆沿与圆筒6的外周运动方向相反的方向从堰板5排出。依靠流动通道4的端部的急转弯，在其中流动的纤维纸浆可实现快速的方向改变。急转弯在流动纸浆中产生剪切力和摩擦力，并由此维持流化。如果圆筒6逆着通道4中的纸浆流旋转，则纸浆将沿圆筒6的外周运动方向从堰板5排出。

此外，可能的是，在流动通道的端部设有更缓和或更平滑的方向改变，或者方向根本不改变。在这种情况下，终止于堰板5的终端部4a的方向只略微偏离流动通道4的方向或者根本不偏离。在这些情况下，流动通道4可以相对于图2中的转子6以镜像的方式设置，堰板通道4a的位置和网的行进方向保持不变。

图中还示出可透水的成形部支撑件2经过流浆箱的路径。流化室1的下表面构成第一滑动表面，并且该流化室1的下表面终止在堰板5的下边缘，该滑动表面朝向堰板5引导成形部支撑件。堰板的上边缘沿成形部支撑件1的行进方向延伸为第二滑动表面。以上提到的表面，尤其是第一滑动表面，优选凸起地弯曲，以便定向成形部支撑件2，如在图1中所示。

图4中示出一个或几个散布单元如何能够沿宽度方向并排设置在机器的流浆箱中，在图中的情况设有三个散布单元。散布单元3已被连接到相同的流化室1，该流化室的宽度和流动通道4的宽度等于散布单元造成的并流(平行流)的宽度之和。纸浆通过单个供给管供给到各个单元3。供给管被连接到相同的分配管9，纸浆通过例如浓浆泵的供给设备被供给到该分配管中。因此，不同单元的输出室3b同时将通向流化室1的纸浆并流供给到共用的宽输入通道8和流动通道4，其中纸浆流组合成形成全宽幅材W的纸浆流。例如通过根据以上提到的国际专利申请WO-94/10380中已知的原理设置到供给管7的流动控制工具可独立调整流向不同散布单元3的纸浆流。

连接到流化室1的一个或几个散布单元3可设置在不同于图2和图3已经示出的其他位置。一个或多个输出室3b也可相对于流化室1的输出通道8成角度地设置。

Claims (17)

1.一种用于将纤维纸浆供给到成形部支撑件的方法，其中通过将来自供给管的纸浆流抵靠位于封闭空间的挡流板(3c)引导而使所述纤维纸浆散布到更宽的区域，所述挡流板将纸浆流引导并散布成朝向位于所述封闭空间边缘的曲壁定向的宽的纸浆流，所述曲壁将所述纸浆流定向成大体上的并流，并通过位于所述曲壁与所述挡流板(3c)边缘之间的流通通路使所述纸浆流到达所述挡流板(3c)的另一侧，其特征在于，通过将所述纸浆流输送到流动通道(4)，来自所述挡流板另一侧的所述宽的纸浆流保持流化，其中例如经由限定所述流动通道的壁来将能量提供给所述纸浆流，此后所述纸浆从宽的堰板(5)被供给到成形部支撑件(2)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纸浆流被引入沿垂直于所述纸浆流的宽度的方向变细的流动通道(4)中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于所述流动通道(4)的其中一个壁的运动将能量提供给所述纸浆流，所述壁运动的速度与所述流动通道(4)中所述纸浆流的速度不同。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以不同于所述纸浆流速度的速度运动的所述壁由在流化室内旋转的圆筒(6)的外周面组成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于一个或两个壁的表面设计将能量提供给所述纸浆流。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，待供给的纤维纸浆的浓度为4％到20％，优选为5％到15％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述纸浆作为抵靠两个或几个挡流板(3c)的单独纸浆流被同时供给，所述挡流板产生被组合并被引导至所述流动通道(4)的散布的纸浆流。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在干燥阶段之后，由形成在所述成形部支撑件(2)上的幅材(W)制成幅材或片状产品。

9.一种用于将纤维纸浆供给到成形部支撑件的装置，该装置包括：纤维纸浆的散布单元(3)，纤维纸浆的供给管(7)连接到所述散布单元中，并且所述散布单元包括封闭空间；挡流板(3c)，在所述空间内限定有位于所述供给管(7)一侧的输入室(3a)和位于所述纤维纸浆的输出侧的输出室(3b)，其中所述输入室和所述输出室通过所述挡流板(3c)边缘与限定所述空间的曲壁之间的流通通路而彼此连接，以便将所述纸浆流通过所述挡流板(3c)定向且散布地引导到所述输出室(3b)的一侧，并成为大体上的并流，其特征在于，流化室(1)沿所述纸浆流的流向跟随在所述输出室(3b)之后，所述流化室(1)包括流动通道(4)，所述流动通道(4)包括用于将能量提供给所述纸浆流的装置，所述流动通道终止于堰板(5)，以便将所述纸浆供给到所述成形部支撑件(2)。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述流动通道(4)沿垂直于所述纸浆的宽度方向的方向朝向所述堰板(5)变细。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，限定所述流动通道(4)的所述壁被设置成将能量提供给所述纸浆流。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，限定所述流动通道(4)的、设置成提供能量的所述壁是设置成在所述流化室中旋转的圆筒(6)的外周面。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，限定所述流动通道(4)的所述壁具有被设置成将能量提供给所述纸浆流的表面设计。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，限定所述流动通道(4)的所述壁的所述表面构成在所述纸浆流的横截面区域中的连续的收缩点或扩张点。

15.根据前述权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述流动通道(4)的终端设有急转弯，所述流动通道在所述急转弯处转到终止于所述堰板(5)的短终端部。

16.根据前述权利要求9至15中任一项所述的装置，其特征在于，并排地设有两个或多个连接到相同流化室(1)的散布单元(3)。

17.根据前述权利要求9至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述散布单元(3)的所述供给管(7)连接到纤维纸浆源，所述纤维纸浆的浓度为4％到20％，优选为5％到15％。

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