专利名称：在造纸机或纸板机中使用水压系统的方法
技术领域：
本发明涉及在造纸机或纸板机中，尤其在需要润滑的应用中和在操作介质承受压力的类似应用中使用水压系统的方法。
照惯例，在造纸机和纸板机中，油类用于若干应用中如操作液体，用于冷却系统中，用于轴承排列等中。该装置必须紧密包封以防止漏油的缺陷，以使油不致于损害所要制造的产品如纸或纸板，或防止污染安装在周围中的设备。而且，当油例如随着从轧辊中排水而进入环境中时，它是非常有害的，因为带来污染环境。在辊的不同轴承应用中产生大量的热量和因此需要在这些轴承应用中使用大型冷却系统，其中润滑油最普遍利用水来冷却。可能的漏油常常进入环境中，正如以上所述，油的废弃会加重环境的负担。另外，热油是对于防火安全而言是危险因素。当考虑，例如，用于造纸机中和装载液压油和用滑动轴承套住轴颈的辊时，每只辊对液压介质需求量是巨大的。例如，可以提及装载了液压油的一只偏转补偿辊而言需要大约10-12m3的液压油。当一台机器包括许多这样的辊时，纸辊必须储存非常大量的液压油。
电在许多设备中用作驱动动力，在这一方面由于潮湿的环境而有必要为这些电动机设定特殊要求。另外，在造纸机中的一些设备中，空气用作驱动动力，它本身再次需要单独的气动系统。当需要同时使用几种不同类型的驱动动力和建造几种不同的操作介质流水线，包封设备，由于防火安全而建造特殊的配置等等时，这些行为当然会导致较大的成本开支，而且这一类型的解决措施需要许多的空间来将设备放置在机器中。今天，人们已作了许多尝试来获得保护环境、经济的和占据较少空间的持久装备，在这一方面必须越来越多地注意使用环境友好的和经济的水作为驱动动力代替其它的操作介质。
对于有关水压系统的现有技术领域，例如参见芬兰专利76 409，它描述了轴颈轴承，后者适合于转动转移辊和扩展辊和其中水用作润滑剂。水的使用适合于这一类型的系统，因为操作介质不经受系统中的高压。在该芬兰专利中描述的系统无法用于高压系统中。
US专利4 167 964描述卷金属用的装置，该装置使用装载液压介质的辊。在这一出版物中所述的情况下，水用作液压介质。除增压之外，水在系统中起着润滑和冷却的作用。尽管有较高的工作压力，水的使用在该系统中是可行的，因为除了增压外还利用水的极高流速。如果水的流动是轻微的，则它不能用于增压，因为水的低粘度。
芬兰专利申请No.942616公开纸幅用的预加压机，尤其套压机(shoe press)，其中水用作装料套中的操作液体。水在该系统中同时用作润滑介质和产生负载压力的介质。在这一设备布置中水的使用也是可能的，因为所使用的负载压力不是非常高，和另外，同时该负载介质的流速是高的。在那一点上，从装备的使用考虑，该低粘度不是太有害的。
本发明的目的是提供一种方法，它可以在造纸机和纸板机中以及在操作介质经受较大压力的应用中使用水压系统。为了实现这一目的，本发明的主要特征在于在水通入到应用部位之前在该方法的贮料系统中使用的一些化学品与在水压系统中使用的水混合，为的是提高水和化学品混合物的粘度到应用部位所要求的水平，水和化学品混合物被通入到应用部位并将它循环至少一次，在此之后该水和化学品被回收和在稀释到合适的浓度后通入到该方法的贮料系统中。
作为本发明的特殊应用，建议该方法用于辊液压系统，尤其用于由滑动轴承套住轴颈的辊的润滑和/或用于液压负载辊等的负载元件的增压和润滑。
因此，在根据本发明的方法中，尝试着用水压系统来替代油压系统，旨在产生高压水平的此类液压系统。辊，内部负载式偏转补偿辊，轧辊，如长辊隙的辊等等的滑动轴承可以提及为这些的例子。水压系统的使用提供了与先前的装备相比的显著益处，最重要益处中的一个是它对环境无害。关于该操作介质，该系统是非常经济的，因为通常使用的液压油是相对昂贵的。重要的优点还是在水压系统中的操作介质是不燃烧的。如果在系统中有任何渗漏，这些渗漏物不会污染环境。这意味着甚至大的渗漏也不会引起问题，但在大多数情况下渗漏水能够直接排入下水道或排入到造纸机的循环水的处理系统中。由于水的低粘度，在该系统中不需要大直径管线。较长的管线也是可能的。当从液压技术改变到水压系统时，在管线中不必作重大修改，尤其如果液压系统的管线早已由耐酸材料制成的话。水压系统的使用不牵涉到与油压系统类似的空气分离问题。水压系统不需要在油压系统中所需类型的大容量存储罐。在一些情况下，在水压系统中还有可能使用海水作为介质。本发明的其它优点和特征将从下面的本发明的详细说明中体现。
附
图1是根据本发明的系统的全示意性的视图。
图2显示了在造纸方法中使用的化学品对水的粘度的影响与浓度的关系。
表1显示了造纸流水线的典型的生产能力。
表2显示了对于一些聚合物型助留剂来说的纸生产线的平衡表计算。
表3显示了在不同粘度下所需的化学品的消费量的计算。
表4显示了表1的生产所用的一种表面上胶淀粉的性质和对它的需求量。
以前早已指出过，水的低粘度构成了水压系统在造纸机中的使用的突出问题。这一问题在需要高压的应用部位中变得非常明显，如在滑动轴承中和在偏转控制辊的负载元件中。为提供足够的润滑膜所需泵抽的纯水的量将是过分的高，这意味着在有限空间中大量水的处理将成为问题。然而，水的粘度能够用某些添加剂来升高，在这方面通过使用这一类型的添加剂，所需水量能够调节至所能够控制的水平。不同的聚合物型添加剂是相对昂贵的，因此仅仅就水压系统而言它们的使用将在成本上无法接受。
然而，在造纸方法中，不同的化学品用于该方法的不同阶段，如，固定剂和助留剂，它们能使水的粘度升高。在造纸方法中，这些物质计量加入到该方法中的给定点，在稀释到合适的浓度之后通入其中，例如，为了根据需要来调整纸料(stock)的性质。本发明将化学品例如用于辊的滑动轴承排列中，用于偏转控制的辊的负载元件的负载中，以及用于回弹壳式辊，尤其用于长辊隙的辊中，这些化学品在任何情况下被加入到该方法中和利用它使水的粘度升高到能够使用水压系统的程度。这通过在附属的全示意图中的附图来说明。
在附图的示意图1中，聚合物的处理系统和混合槽用参考编号1表示。此时，该聚合物与水混合到所需浓度，结果，水达到了给定的粘度。在普通方法的循环水系统中，聚合物和水的混合物沿着原料输送管3’通入到聚合物储罐中，它在图中用参考编号2表示。聚合物和水混合物，在适当稀释之后，从聚合物储罐2中沿着管道6通入到给定的处理段中，它在图中用参考符号A表示。处理阶段A可以是，例如，纸料输送到网箱段中，即到料箱中。因此，如图1中所示，该物质在料箱之前被稀释到合适的浓度后加入。因为造纸机的循环水系统本身是已知的，该系统就此而论没有更详细地表述。
在图1中所示的根据本发明的系统中，聚合物和水混合物不会从聚合物混合罐1中直接加入到聚合物储罐2中，但是，在与为了辊的轴承的润滑而使用水压系统有关的图中示出的情况，聚合物和水混合物从聚合物混合罐1中沿着原料输送管3in加入到辊4的轴承5中。聚合物和水混合物从轴承5中进一步沿着管线3out进入聚合物储罐2中。因此，在聚合物混合罐1中，该聚合物与水按照一种浓度混合，该浓度使得在流经轴承5的给定流量下提供为轴承5的润滑所需要的粘度。因此，这一浓度自然高于在该方法所需要的浓度，因为一直到聚合物储罐2之后才进行最终的稀释。
考虑到在该方法中使用的聚合物，一般来说长链聚合物是较短寿命的，这意味着在使用一定时间之后聚合物和水混合物的粘度会下降。然而，通过改性聚合物，它们能够持续更长时间。因此，短链聚合物优越于长链聚合物。在根据本发明的使用中，该聚合物必须使得当按照与辊的轴承的润滑有关的图1中所示的方式来使用它们时，它们不丧失它们的特性。如果例如在图1中所示的水压系统中各项性能变化很大，而聚合物和水混合物流经轴承5和进入贮罐2，则再也没有必要为了该方法的最初目的而使用该聚合物。
因此，目标是该聚合物必须使得它能够例如为了轴承的润滑至少使用一次但不丧失它的特性，在这方面该聚合物也可用于该方法的其它地方。最常见地，可以考虑该聚合物使用2-3次，在此之后它必须更新。从造纸机或纸板机的合适位置收集水，循环至罐或等同物中，过滤和清洁，和加入到该聚合物处理系统1中。该聚合物处理系统另外提供所需量的新鲜水和新聚合物，以便达到合适的浓度和粘度。
该聚合物可以是合成聚合物或生物聚合物。附图的图2显示了在造纸方法中使用的不同化学品对水的粘度的影响与浓度的关系。在图2中提及的化学品是聚合物型的助留剂，固定剂。为了进一步说明本发明，在下面所述的表中，在轴承排列中所需的几种不同化学品的消耗量(参见图2)已经在不同粘度下进行了计算并与造纸生产线所需量对比。
在图2中和在表2和3中示出的助留剂属于下列类型物质1阳离子凝结剂。具有低分子量的线性阳离子聚合电解质，它的活性成分是交联的表氯醇二甲胺(Epi-DMA)聚合物。
物质2阳离子凝结剂。低分子量的线性阳离子聚合电解质，它的活性成分是PolyDADMAC。
物质3阳离子凝结剂，它的活性成分是PolyDADMAC和丙烯酸。
物质4阳离子凝结剂。中等分子量的交联阳离子聚合物。该活性成分是交联的表氯醇二甲胺(Epi-DMA)聚合物。
物质5阳离子凝结剂。低分子量的线性阳离子聚合电解质，它的活性成分是PolyDADMAC(与物质2相比在物理特性上有一些差异)。
物质6阳离子凝结剂。低分子量的线性阳离子聚合电解质，它的活性成分是线性Epi-DMA聚合物。
物质7阳离子乳液絮凝剂。高分子量的合成阳离子型聚丙烯酰胺-共聚物型絮凝剂。
物质8阳离子乳液絮凝剂。具有低分子量和高阳离子电荷的合成阳离子型聚丙烯酰胺-共聚物型絮凝剂。
物质9阳离子絮凝剂。中等分子量的液体阳离子聚合物，它的活性成分是丙烯酰胺共聚物。
表1显示了造纸流水线的典型的生产能力。表2进而显示了对于一些聚合物型助留剂来说的纸生产线的平衡表计算。在这一表中显示的物质与图2中的相同。表3进而显示了在不同粘度下在辊的轴承排列中所需要的化学品的消耗量的计算结果。
在下文中，通过实施例来检验这些表。当参见例如表2和首先在其中出现的助留剂(物质1)时，可以看出对于表1的生产，助留剂的需要量的最大值是3,969kg/min。表2和3一起并考虑图2中所示结果，立刻就指出，首先在吸水辊的滑动轴承操作中，所需的粘度是在146l/min的最大消耗量下的20cSt。从图2首先看出，物质1在2％的浓度下提供所需粘度。按相应的方式，在这一浓度和流量下，化学品的耗用量是3.4kg/min。这一消耗量小于对于表1中所示的生产而言的最大化学品需求量。然而，在一些情况下，低粘度也是足够的，这使得10cSt的值可以认为是水和化学品混合物的运动粘度的下限。一次，该物质非常适合提高在吸水辊的滑动轴承操作中的粘度，因为该化学品不必以高于生产方法本身所需量的用量被引入到实际的滑动轴承操作的系统中。
例如，在纸张的表面上胶和涂布泥浆中使用的淀粉能够认为是提高水压系统中粘度的一个值得注意的选择。表4显示了表1的生产所用的一种表面上胶淀粉的性质和对它的需求量。如表4中所示，对于表1中的生产，当涂敷量是2g/m2时表面上胶淀粉的消耗量是35.28kg/min。在涂料中使用10％的浓度，在这一方面表面上胶淀粉和水的总消耗量是352,8l/min。在30℃的温度下溶液的粘度是30cSt。当作为水溶液的总量与在滑动轴承操作中所需的消耗量对比时，立即可以指出，在表面上胶所需要的水溶液中表面上胶淀粉的总量大大高于吸水辊和压辊的滑动轴承操作所需要的水溶液的消耗量。因此，表面上胶淀粉的水溶液能够在它被加入到施胶机中之前穿过轴承排列。作为此类物质的使用所引起的一个可能的缺陷，组件和管道的阻塞需要加以重视，尤其在停机过程中。然而，这能够通过以下事实来避免在停机过程中，系统总是需要清洗，为的是没有表面上胶淀粉保留在管道和组件中。这类系统的启动也是没有问题的，因为，例如，当启动压机、压延机等时，这类设备处于无载荷的状态。在这一点上，低浓度的负载介质是足够的，为此在启动阶段不会有阻塞的危险。
水压系统特别理想地用于网部和压榨辊如吸水辊、预压榨辊等的轴承排列中，因为对轴承排列的密封的要求在任何地方没有象使用油时那样高。在这些情况下，润滑水例如能够穿过吸水箱并从辊中吸出。在这一点上，还有可能为轴承排列建立封闭的润滑循环。
以上利用实施例描述了本发明，但是本发明不仅仅限于它们。因此，本发明的不同实施方案可以在所附权利要求中定义的本发明概念中变化。
表1造纸生产线的生产能力(举例)
表2
表3在不同粘度下辊的轴承系统所需要的水粘度改进剂的消耗量(表2)
表4对于表1的生产，一种表面施胶淀粉的性质和需求
权利要求
1.在造纸机或纸板机中，尤其在需要润滑的应用中和在其中操作介质经受压力的类似设备中使用水压系统的方法，其特征在于在水通入应用的部位(5)之前，在该方法的纸料系统(A)中使用的一些化学品与水压系统中使用的水混合，以便将水和化学品混合物的粘度提高至应用的部位(5)所需要的水平，水和化学品混合物通入(3in)应用的部位(5)中并循环通过它至少一次，在此之后水和化学品混合物被回收(2)和在稀释至合适浓度之后通入到该方法的纸料系统(A)中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于该方法用于辊液压系统，尤其用于由滑动轴承套住辊颈的辊的润滑和/或用于液压负载辊等的负载元件的增压和润滑。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于化学品与水按照一种浓度混合，该浓度使得水和化学品混合物的运动粘度是在至少10cSt的水平。
4.根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于所使用的化学品是在该方法的纸料系统中使用的助留剂，固定剂，淀粉或类似物。
5.根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于所选择的化学品应使得在水和化学品混合物的给定粘度下和在该混合物的相应消耗量下，化学品的消耗量低于在该方法的纸料系统中化学品的需求量。
6.根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于所使用的化学品是表面上胶淀粉。
全文摘要
本发明涉及在造纸机或纸板机中，尤其在需要润滑的应用中和在操作系统经受压力的类似应用中使用水压系统的方法。根据本发明，在将水通入应用位置(5)之前在该方法的纸料系统(A)中使用的一些化学品与在水压系统中使用的水进行混合，为的是将水和化学品混合物的粘度提高到应用位置所需要的水平。在此之后水和化学品混合物通入(3In)到应用位置(5)中并循环通过它至少一次，在此之后水和化学品混合物被回收和在稀释到合适的浓度之后通入到该方法的纸料系统(A)中。
文档编号D21F3/00GK1402804SQ00816525
公开日2003年3月12日 申请日期2000年11月13日 优先权日1999年12月3日
发明者K·赫勒派尼恩, J·金努恩 申请人:麦特索纸业公司