专利名称：流浆箱和带有流浆箱的页张形成单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流浆箱，用于在由至少一种纤维材料悬浮液制造纤维幅材、特别是纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材的机器中使用，包括至少一个输入至少一种纤维材料悬浮液的输入设备；用于以自由射流排出纤维材料悬浮液的具有出口缝隙的喷嘴和在流动方向上直接前置于喷嘴的湍动产生装置，在该湍动产生装置中至少一种纤维材料悬浮液可以通过大量的湍动产生通道以分流方式引导，其中，在单个的湍动产生通道的内部设置有至少一个形成流体化区域的区域。本发明此外涉及一种页张形成单元，针对用于制造纤维幅材、特别是纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材的机器，包括流浆箱和后置于该流浆箱的成形单元。
背景技术：
纤维材料悬浮液的材料密度决定性地确定了在制造过程的结果中出现的纤维幅材的品质。在此，在使用具有较高材料密度的纤维材料悬浮液的情况下可以观察到能通过纤维和填充材料的宏观和微观分布描述的日益变差的成形(Formation)。但为了取得鉴于纤维幅材的品质的令人满意的结果，目前采用公知的流浆箱将具有材料密度从0.8至1.0百分比的范围内的纤维材料悬浮液引入后置的成形单元中。较高的材料密度在射流由流浆箱排出时已经由于很强的纤维絮凝导致呈粗大云状的成形。因此要求采取如下措施，这些措施用于破坏这种不希望的絮凝和及时使流动稳定。目标是在流浆箱的出口缝隙上提供跨流浆箱的整个宽度尽可能无絮凝的纤维材料悬浮液射流。为此使用不同类型的器具、特别是产生湍动的和液力的单元，它们通常具有大量用于更好的流动的通道。这些通道可以不同类型地实施并在最简单的情况下通过流动横截面的呈阶梯式的横截面改变来表征。与其联接的喷嘴一般具有在600至700mm之间的长度，以便获得足够的射流稳定性。由格栅尾流产生的回旋可以在此在喷嘴内部通过这种长度足够地被衰减。但由此针对纤维材料悬浮液的在喷嘴内部的停留时间大于再絮凝时间，从而导致重新的絮凝形成。为了取得对于待构造的纤维幅材而言的令人满意的成形特征值，应尽可能完全地避免在流浆箱内的在最后进行的流体化之后纤维材料悬浮液的再絮凝。这需要相应短地构建的单元。絮凝形成及其影响产生的纤维幅材的品质的问题深入地在文献EP I 313 912B1中进行了描述。为了解决该问题，提出一种具有湍动产生装置的修改方式的流浆箱实施方案，通过其在湍动产生装置的内部仅一次地在一个阶梯中进行在每个湍动产生通道内的流体化，由此实现流动的加速并实现纤维材料悬浮液在流浆箱内的短的停留时间。流体化程度然后可以通过在喷嘴内部的膜片的特殊设计来保持。为了该流体化，提出湍动产生装置的流动通道的单个分区域的长度和横截面面积的形成流体化区域的呈阶梯式的改变，这些长度在前述区域内得出湍动产生装置的总长度。为了改进产生的纤维幅材的成形，此外公知了大量措施，这些措施通过喷嘴的或湍动产生装置的修改来表征。
文献DE 101 06 684A1公开了一种流浆箱的实施方案，具有为了避免在喷嘴内部的流动不稳定性进而避免振荡激励的特殊实施的膜片端部，其在指向喷嘴壁的侧上具有斜面并在从该喷嘴壁远离指向的侧上设有一种结构。为了影在响喷嘴内部的成形，依据文献DE 199 02 621A1公开了如下，S卩，喷嘴构造有不同几何形状的区域，用于在喷嘴内部产生不同的流动横截面。文献WO 2008/077585A1公开了通过对称构造的流浆箱喷嘴和这些流浆箱喷嘴的设计方案和几何尺寸在Z方向上的对称特性的构造的好处。用于通过使纤维在由喷嘴排出的区域内的取向来改进横向刚性的措施在文献EPI 022 378A2中有所描述。喷嘴的构造利用具有持续的横截面缩小的区域和与其联接的具有持续的横截面扩宽的区域进行。
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为了在自由射流由喷嘴排出时防止其散开，文献DE 297 13 433U1公开了具有由机器宽度上分布的界限面所形成的喷嘴的流浆箱实施方案，其中这些界限面中的至少一个通过至少三个具有不同收敛角的区段来表征。文献DE 102 34 550A1公开了在页张形成系统内的流浆箱的实施方案，其中喷嘴通过大于400mm的长度来表征，其中，前置于该喷嘴的湍动产生装置的长度优选同样处于该范围内。已公开的措施不足以在纤维材料悬浮液的较高材料密度，例如高于I. 0百分比、特别是高于I. 2百分比的情况下，以所希望的尺度抑制或者说减少再絮凝。
发明内容
本发明基于如下任务，S卩，这样地进一步开发开头所述类型的用于在制造纤维幅材、特别是纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材的机器中使用的流浆箱，即，避免所提到的缺点和减少或抑制在最后的流体化区域后面的纤维材料悬浮液的再絮凝。在此，在射流品质维持不变的情况下，特别是须根据减少纤维材料悬浮液在流浆箱内的停留时间来安排。依据本发明的解决方案通过独立权利要求I和5的特征来表征。有利的设计方案在从属权利要求中描述。在依据本发明的用于在由至少一种纤维材料悬浮液制造纤维幅材、特别是纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材的机器中使用的流浆箱的情况下，该流浆箱包括至少一个输入至少一种纤维材料悬浮液的输入设备；用于以自由射流排出纤维材料悬浮液的具有出口缝隙的喷嘴和在流动方向上直接前置于喷嘴的湍动产生装置，在该湍动产生装置中至少一种纤维材料悬浮液可以通过大量湍动产生通道以分流形式引导，其中，在单个的湍动产生通道内部设置有至少一个形成流体化区域的区域，喷嘴具有如下长度，该长度作为喷嘴在到喷嘴中的进口上的横截面面积配属给单个湍动产生通道的和描述划分面积的部分面积的大小的函数L = k ^ZbT其中，L 喷嘴的长度；k 常数，其中10彡k彡20 ;以及Bt 划分面积。
流体化区域是指如下的区域，在该区域中存在含有例如像纤维和填充材料那样的组成部分的纤维材料悬浮液的均匀分布。该影响在此可以主动通过鉴于其作用能控制的元件，例如像静力混合装置进行，或被动通过流动路径的几何形状的设计方案和由此造成的、到纤维材料悬浮液上的湍动的产生，在溶解聚集物、特别是絮凝的情况下进行。该区域在通流方向上观察可以局部地限制在沿机器横向方向的线上，又或者沿通流方向延伸地实施。喷嘴长度通过在前置的湍动产生装置出口与喷嘴的出口缝隙之间的间距来表征并垂直于湍动产生装置的出口面来测量。依据本发明的解决方案有针对性地利用在喷嘴内的横截面和液力划分之间的关系，其中，与依据本发明的函数关系相应的喷嘴长度构造提供了如下优点，即，在同时保留在由出口缝隙出来的出口上的射流品质的情况下纤维材料悬浮液在喷嘴内的短的停留时间。通过根据在到喷嘴中的进口上的横截面面积配属给单个湍动产生通道的划分面积调整喷嘴的长度，可以在同时足够的衰减作用的情况下通过避免纤维和填充材料凝聚取得在纤维材料悬浮液以自由射流排入成形单元时优化的纤维和填充材料分布进而在纤维悬浮液内的成形。 划分面积的限定可以不同类型地进行。根据实施方式的不同，该确定要么基于在喷嘴上的尺寸和湍动产生装置的结构，要么单独地基于湍动产生装置。单个划分面积的大小依据特别有利的第一实施方式通过由喷嘴的横截面面积、特别是在到喷嘴中的进口上的横截面面积大小和在直接前置于喷嘴的湍动产生装置内的单个湍动产生通道的数量形成的商来确定。这种限定几乎不受公差的影响。在第二实施方式中，单个划分面积的大小通过单个的、具有或形成湍动产生通道的液力单元在湍动产生装置的出口上的横截面面积几何形状确定。液力单元是指单独或作为总单元的组成部分具有或包含单个湍动产生通道的单元。该单元包括通道和至少一个形成或者说围住该通道的壁。在有利的改进方案中，湍动产生装置的单个湍动产生通道这样地构造，S卩，通道的在湍动产生装置出口上的流动横截面与喷嘴在到喷嘴中的进口上的横截面面积配属给该通道的划分面积的比例处在包括本数的从0. 5至0. 95的范围内、优选包括本数的从0. 75至0. 95的范围内、特别优选包括本数的从0. 75至0.9的范围内。这类依据本发明构造的流浆箱优选在页张形成单元中针对用于制造纤维幅材、特别是纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材的机器使用，该页张形成单元此外包括后置于该流浆箱的成形单元，在该成形单元内，在限定冲击线的情况下将纤维材料悬浮液从流浆箱的出口缝隙以自由射流方式施布或者说引入绷网中。在此，流浆箱的实施这样地进行，即，纤维材料悬浮液在喷嘴内和湍动产生装置内的停留时间尽可能低地被保持。成形单元在此可以实施为混合成形器；缝隙成形器，包括两个形成针对纤维材料悬浮液的进口缝隙的筛带；或长筛成形器，包括筛带，在该筛带的表面上借助流浆箱来施布纤维材料悬浮液。
下面借助附图对依据本发明的解决方案进行详细阐释。其中细节地示出如下图I借助曲线图示出在所使用的纤维材料悬浮液的材料密度的大小与成形之间的关系;图2借助由用于制造材料幅材的机器的页张形成单元的轴向剖面的截段示出依据本发明的流浆箱；图3a详细示出由根据图2的依据本发明的流浆箱的截段；以及图3b示出根据图3a的视图A-A。
具体实施方式
图I借助曲线图示出纤维材料悬浮液FS的材料密度SD对成形的影响。该曲线图鉴于依赖于材料密度SD的自行构造的絮凝FL的规模细节地示出在纤维材料悬浮液FS从流浆箱的喷嘴流出的情况下获得的自由射流中的絮凝结构FL构造。从中可以看出，在高材料密度SD与鉴于纤维和填充材料的布置由增加的絮凝形成(箭头FL+)的不同的和呈粗大云状的成形之间的关系，也就是说，在传统的公知流浆箱中，在从流浆箱的出口缝隙排出的纤维材料悬浮液FS自由射流中存在更大絮凝FL的趋势。此外可以看出，在具有低于约I. 2%材料密度特征值SDk的较低材料密度的纤维材料悬浮液FS (箭头FL-)中，絮凝形成较小，也就是说，在由流浆箱的出口缝隙出来的出口上在自由射流中仅还有较小的絮凝被观察到。图I在此仅示出在纤维悬浮液FS的稠度与絮凝倾向之间的基本关系。这也依赖于所选择的纤维材料本身。图2以示意性大大简化的视图示出对于在用于制造材料幅材的机器、特别是用于制造纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材形式的机器中使用而言的依据本发明构造的流浆箱I的截段，具有用于降低再絮凝、也就是说在从流浆箱I的排出前或排出时在纤维材料悬浮液FS内部的重新絮凝的喷嘴4的依据本发明的长度L。流浆箱I前置于这里仅借助绷网举例示出的成形单元2并与其形成页张形成单元3。流浆箱I的功能在此在于将至少一种纤维材料悬浮液FS以机器宽度带出到成形单元2中，这通过至少一个喷嘴4进行。为了图示说明单个方向，在举例地表示的页张形成单元3的所示截段上设置了坐标系。X方向表示机器的纵向方向并也称为机器方向MD。该机器方向与纤维幅材的通过方向一致。Y方向表不横向于纤维幅材F的通过方向的方向，特别是机器的宽度方向，并因此也称为机器横向方向CD，而Z方向则相应于高度方向。在所示的情况下，流浆箱I内的通流方向与机器方向MD 一致。但也可以设想另外的布置，特别是相对于机器方向MD倾斜。流浆箱I包括输入设备5，通过该输入设备可以将至少一种纤维材料悬浮液FS分布到流浆箱I的整个宽度上。该输入设备在最简单的情况下包括在机器横向方向CD上延伸的、形成分配通道的元件、特别是分配管，其沿通流方向在机器横向方向⑶中逐渐收缩地构造。纤维材料悬浮液FS从输入设备5通过至少一个湍动产生装置6达到喷嘴4。这里仅示出沿流动方向直接前置于喷嘴4的湍动产生装置6。但也可以设想流浆箱I具有大量依次地在中间安排有混合器和/或混合室的条件下被通过的湍动产生装置的实施方式。喷嘴4在构造有喷嘴室8的情况下联接到由湍动产生装置6的出口 6A上，该喷嘴室适用于在运行中显著地加速纤维材料悬浮液FS的流动并将纤维材料悬浮液FS通过出口缝隙11排出到用于制造材料幅材的成形单元2上。出口缝隙11在这里例如由节流板9和喷嘴壁10. 1,10. 2 来界限。在单个湍动产生装置、这里为湍动产生装置6的内部，将纤维材料悬浮液FS与预先限定的划分相应地分开并以分流方式分布地引导。湍动产生装置6为此包括大量沿通流方向和以至少一个方向分量在机器方向MD上延伸的湍动产生通道7. xy，这些通道要么按机器宽度构造，要么沿机器横向方向CD彼此平行地以X ^ I的行Rx和沿垂直方向、也就是垂直于可以通过通流方向和机器横向方向CD描述的平面以I ^ I的列SPy彼此平行地布置。附图标记后面的第一下标描述在各自的行Rx内的单个通道的布置，而第二下标则表示在垂直于机器横向方向CD的各自的列SPy内的布置。概念“通道”并不描述具体固定限定的在结构上的实施方式并且功能上应理解为流动通道。这种流动通道可以由单个分量或整合到实心中或者说加工出的贯通开口来形成。在这里可以看出第一列S Pl的单个湍动产生通道7. 11至7. 31。湍动产生装置6形成流动格栅并为此可以不同类型地实施。在最简单的情况下，该湍动产生装置包括描述湍动产生通道7. xy的和具有通流开口的孔板和/或形成单个湍动产生通道7. xy的管束。单个的湍动产生通道7. xy是流动通道，为其配属或在其中整合用于产生湍动的器具。通过这些器具在构造有湍动的情况下进行到各自的通道内引导的分流中的能量输入。该区域也称为流体化区域12，其中，在湍动产生通道7. xy的内部设置有至少一个这种类型的流体化区域12，在该流体化区域内产生在该流体化区域内引导的纤维材料悬浮液FS的单个分流中的压力变化。该流体化区域可以通过单个的湍动产生通道7. xy的几何形状的实施、特别是局部改变这些沿通流方向进行描述的横截面面积和/或布置用于将附加的能量输入引入到单个的、在各自的湍动产生通道7. xy内引导的分流中的附加的装置来获得。依据本发明的流浆箱I这样构造和实施，即，纤维材料悬浮液FS在喷嘴4内的停留时间在保留由出口缝隙11排出的自由射流的足够品质的情况下被降低。为了在出口缝隙11内还有足够的射流品质的情况下降低在喷嘴4内的停留时间，依据本发明喷嘴4的长度L作为在喷嘴4中的格栅尾流的液力划分的函数确定。具体地说，喷嘴4的长度L作为划分面积BT的函数确定。划分面积BT越小，喷嘴4的长度L越短。喷嘴4的长度L相应于在湍动产生装置6的出口 6A直至出口缝隙11之间的延伸或者说间距。喷嘴4的长度L在流动方向上被测量，也就是说垂直于湍动产生装置6的出口横截面地被测量。为了取得在出口缝隙11内的所希望的射流质量，喷嘴4的所实施的长度L作为液力划分的函数L = k、/BT其中，L 喷嘴4的长度；k 常数，其中，10彡k彡20 ;以及Bt 划分面积。划分面积Bt相应于喷嘴4在喷嘴首端或者说喷嘴进口 4E上的横截面面积上的配属给液力单元Eh的面积部分。在此，单独地或者作为总单元的组成部分地具有或包含单个的湍动产生通道7. xy的单元被称为液力单元Eh。该液力单元包括通道和至少一个形成或者说围住该通道的壁。划分面积Bt因此可以由在喷嘴首端或者说进口 4E上的横截面面积和单独的流动横截面的数量N、也就是单个的湍动产生通道7. xy的数量形成的商来确定。这些大小的确定和展示在图3a和图3b中举例地借助由根据图2的流浆箱I的截段表示。图3a示出喷嘴4和直接在流动方向上前置于该喷嘴的湍动产生装置6。为了图示、说明这里仅示出具有流体化区域12. 11至12. 31的在三行中的湍动产生通道7. 11至7. 31。图3b以根据图3a的视图A_A举例地示出到湍动产生装置6的出口 6A上的视图，该湍动产生装置包括在机器横向方向⑶上延伸的、例如以四行Rl至R4和多个列SPy、这里SPl至SPn布置的单个湍动产生通道7. 11至7. 4n，其中，在单个行Rl至R4内部的单个湍动产生通道7. 11至7. In,7. 21至7. 2n、7. 31至7. 3n和7. 41至7. 4n各优选彼此平行地在在机器横向方向⑶上以优选相同的划分布置并且行Rl至R4的与机器横向方向⑶和与通流方向垂直的布置同样优选彼此平行地进行。可以由单个湍动产生通道7. 11至7.xy加载的喷嘴首端横截面区域在此被称为划分面积BT。单个的液力单元EH在这里例如以具有单个湍动产生通道7. 11的单元的形式表示。在到喷嘴4中的进口 4E上的总横截面的配属给单个湍动产生通道7. 11的部分由在喷嘴首端上或者说到喷嘴4中的进口 4E上的横截面面积Q4E和湍动产生通道7. xy的数量N形成的商得出。
权利要求
1.流浆箱(1)，用于在由至少一种纤维材料悬浮液(FS)制造纤维幅材、特别是纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材的机器中使用，所述流浆箱包括至少一个输入所述至少一种纤维材料悬浮液(FS)的输入设备(5);用于以自由射流排出所述纤维材料悬浮液(FS)的具有出口缝隙(11)的喷嘴(4)和沿流动方向直接前置于所述喷嘴(4)的湍动产生装置(6)，在所述湍动产生装置中所述至少一种纤维材料悬浮液(FS)能够通过大量的湍动产生通道(7、7. xy、7. 11-7. 4n)以分流方式引导，其中，在单个的湍动产生通道(7、7. xy、7. 11-7. 4n)内部设置有至少一个形成流体化区域(12、12. 11-12.31)的区域，其特征在于，所述喷嘴(4)具有如下长度(L)，所述长度作为所述喷嘴(4)在到所述喷嘴(4)中的进口(4E)上的横截面面积(Q4e)的配属给单个湍动产生通道(7、7. xy、7. 11-7. 4n)的和描述划分面积(Bt)的部分面积的大小的函数 其中， L 所述喷嘴(4)的长度； k 常数，其中10≤k≤20 ;以及 Bt 划分面积。
2.按权利要求I所述的流浆箱(1)，其特征在于，单个的划分面积(Bt)的大小相应于由所述喷嘴(4)在到所述喷嘴(4)中的进口(4E)上的横截面面积(Q4e)和在直接前置于所述喷嘴(4)的所述湍动产生装置(6)内的所述单个湍动产生通道(7、7. xy、7. 11-7. 4n)的数量(N)形成的商。
3.按权利要求I所述的流浆箱(1)，其特征在于，单个的划分面积(Bt)由单个的具有或形成单个湍动产生通道(7、7. xy、7. 11-7. 4n)的液力单元(Eh)在所述湍动产生装置(6)的出口(6A)上的横截面面积形成。
4.按权利要求I至3之一所述的流浆箱(1)，其特征在于，所述湍动产生装置(6)的所述单个湍动产生通道(7、7. xy、7. 11-7. 4n)这样地构造，即，所述单个湍动产生通道(7、7.xy、7. 11-7. 4n)的描述在所述湍动产生装置(6)的出口(6A)上的流动横截面的横截面面积与在到所述喷嘴(4)中的进口(4E)上的横截面面积(Q4e)的配属给所述单个湍动产生通道的划分面积(Bt)的比例处在包括本数的从0. 5至0. 95的范围内、优选包括本数的从0. 75至0. 95的范围内、特别优选包括本数的从0. 75至0.9的范围内。
5.页张形成单元(3)，针对用于制造纤维幅材、特别是纸张幅材、纸板幅材或纸巾幅材的机器，包括按权利要求I至4之一所述的流浆箱(I)和后置于所述流浆箱的成形单元(2)，在所述成形单元内所述纤维材料悬浮液(FS)由所述流浆箱(I)的所述出口缝隙(11)以自由射流方式施布或者说引入。
6.按权利要求5所述的页张形成单元(3)，其特征在于，所述成形单元(2)实施为下列单元之一 -混合成形器； -缝隙成形器，包括两个形成针对所述纤维材料悬浮液(FS)的进口缝隙的绷网、特别是筛带； -长筛成形器，包括筛带，在所述筛带的表面上借助所述流浆箱(I)施布所述纤维材料悬浮液(FS)。
全文摘要
本发明涉及一种流浆箱(1)，包括至少一个输入至少一种纤维材料悬浮液(FS)的输入设备(5)、用于以自由射流(F)排出纤维材料悬浮液(FS)的具有出口缝隙(11)的喷嘴(4)和沿流动方向直接前置于喷嘴(4)的湍动产生装置(6)，在该湍动产生装置中在流浆箱(1)运行的情况下至少一种纤维材料悬浮液(FS)通过大量的湍动产生通道(7、7.xy、7.11-7.4n)以分流方式引导，其中，在单个的湍动产生通道(7、7.xy、7.11-7.4n)内部设置有至少一个形成流体化区域(12、12.11-12.31)的区域。依据本发明的流浆箱(1)的特征在于，喷嘴(4)具有如下长度(L)，该长度作为描述在喷嘴首端上的横截面面积的配属给单个湍动产生通道的部分面积的划分面积(BT)的大小的函数其中，L为喷嘴的长度；k为常数，其中10≤k≤20；以及BT为划分面积。
文档编号D21F1/02GK102753754SQ201180009224
公开日2012年10月24日 申请日期2011年2月4日 优先权日2010年2月5日
发明者汉斯·洛泽, 沃尔夫冈·鲁夫, 马库斯·豪斯勒 申请人:福伊特专利公司