一种改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置的制作方法

本实用新型涉及制浆造纸技术领域，特别涉及一种改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置。

背景技术：

随着社会的发展和人们生活水平的提高，市场对于纸张的横幅定量分布水平提出了越来越高的要求。与传统流浆箱的横幅定量调节方法相比，通过局部调节浆浓控制全幅定量的方法具有调节定量精确、灵敏度高、调节和校正定量偏差的幅值大、既能有效调节全幅横向定量的均匀一致，又能保持全幅纤维排列均匀一致等优点，因而在全世界得到了非常广泛的应用。

局部调节浆浓控制全幅定量的工作原理是：沿流浆箱横向选择适当的间隔距离，向流浆箱内注入稀释水，通常为造纸白水，用以局部调节浆料浓度，实现全幅横向定量均匀调节。

根据上述原理，人们设计了多种不同的稀释水添加方法和装置，主要有以下几种：

美国专利文件US005843281中，公开了从稀释水总管来的稀释水通过稀释水支管进入方锥管后的布浆管束中，稀释水支管安装在布浆管束之间，通过调节阀控制稀释水的流量来调节横幅定量。

美国专利文件US005196091A中，公开了多根稀释水管与布浆管束的上游端相连，稀释水通过稀释水管进入到管束中，并通过稀释水阀控制稀释水的流量，从而控制成纸的横幅定量分布。

美国专利文件US005800678A中，公开了稀释水总管与进浆总管上下排列，中间通过一个壁分开。从稀释水总管来的稀释水通过调节阀和支管进入布浆管束的每个管中，不同量的稀释水在管束中与主浆流混合，从而通过改变稀释水的流量及浆料的浓度来调节纸张的横幅定量。

美国专利文件US006136152A中，公开了稀释水加入进浆总管与布浆管束间的连接块中，稀释水与主浆流成一个角度注入到布浆管束入口的主浆流中，稀释水流以小于180°的转向与主浆流混合进入布浆管束中，通过调节稀释水的流量来获得均匀的定量分布。

显然，由上述所公开的各个方案可见，现有的稀释水添加方法大多将稀释水注入布浆管束中或布浆管束的入口处，通过改变稀释水的流量来控制横幅定量。这些方法充分利用了锥形总管均匀布浆的机理，减小加入稀释水后每根布浆支管的流量变化，但在实际生产应用中，仍存在以下问题：

其一、由于每列管中加入的稀释水量是不完全相等的，因此出布浆支管后，由于沿流浆箱横向浆流量不完全相等，从而或多或少地存在横流。

其二、流浆箱通常在布浆管束与唇口区之间会有一个中间平衡室和湍流发生器，稀释水与主浆流在布浆支管中混合，但从布浆管束出来的小股浆流，相互之间不可避免将产生部分混合，同时，平衡室出口处湍流发生器所产生的阻力也会促进平衡室中浆流的混合，从而影响稀释水的调节效果。也就是说，稀释水最理想的加入地点并不是在布浆管束的上游，而应该是靠近唇口的湍流发生器中。

其三、稀释水支管安装在布浆支管之间，那么稀释水支管的大小、数量及安装位置都受到布浆支管间距的限制，这一方面影响了稀释水调节效果的发挥；另一方面，稀释水支管又必须与每列布浆管中的每根管相连，这无疑又增加了加工制造的难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置，该装置不改变稀释水的流量，而通过改变稀释水的浓度来实现纸张横幅定量的调节，可有效地避免由于布浆管束出来的各股浆流浓度不一致而在流浆箱平衡室中混合对稀释水调节效果的影响。

本实用新型的技术方案为：一种改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置，包括相连接的一级调节系统和二级调节系统，流浆箱的外侧设有第一稀释水模块，流浆箱中平衡室与湍流发生器之间设有第二稀释水模块，二级调节系统的出口端与湍流发生器相连接；一级调节系统包括第一稀释水总管、多个第一稀释水支管、第一稀释水模块和第二稀释水总管，第一稀释水总管通过多个并联的第一稀释水支管与第一稀释水模块连接，第二稀释水总管设于第一稀释水模块的一侧；二级调节系统包括并联设置的多个第二稀释水支管和第二稀释水模块，第二稀释水总管通过各第二稀释水支管与第二稀释水模块连接。

所述各第一稀释水支管上设有稀释水调节阀，可以独立调节各个第一稀释水支管上的流量，从而实现对第二稀释水模块中各个稀释单元内的高浓度稀释水进行独立调节。各稀释水调节阀可采用线性V型球阀，安装在相应的稀释水支管上，并与步进电机连接，用以调节低浓度稀释水流量，步进电机可以通过纸机的控制系统，根据纸张横幅定量的测定结果，通过计算机控制稀释水调节阀的开度。而第二稀释水支管上不设置稀释水调节阀，对第二稀释水支管不进行流量控制，以确保进入第二稀释水模块的经过浓度调节的稀释水流量相等。

所述第一稀释水模块中，来自第二稀释水总管的水流方向与流浆箱中的浆流方向相平行，流入第二稀释水支管的水流方向也与流浆箱中的浆料方向相平行，来自第一稀释水支管的水流方向与流浆箱中的浆流方向之间形成夹角；第二稀释水模块中，来自第二稀释水支管的水流方向与流浆箱中的浆流方向之间形成夹角。也就是说，第一稀释水支管可垂直于第一稀释水模块的顶面或底面，第二稀释水总管和第二稀释水支管分别设于第一稀释水模块的两侧，第二稀释水支管垂直于第二稀释水模块的顶面或底面。

所述第一稀释水总管中的稀释水为清水或澄清的白水；第二稀释水总管中的稀释水为浓白水，浓白水的浓度为0.05％～0.2％。

所述一级调节系统的稀释比范围为10％-30％，二级调节系统的稀释比范围为10％-15％。

所述第一稀释水模块的结构与第二稀释水模块的结构相同，均由多个稀释单元沿流浆箱的横截面方向排列组成；各稀释单元包括依次连接的进浆段、混合段和出浆段，进浆段上方设有稀释水入口。其中，进浆段的横向截面为长方形，纵向截面为梯形，出浆段的结构和尺寸与进浆段相同(即进浆段和出浆段为结构对称的扩散状结构)，两者对称设于混合段的两端，进浆段的进口处宽度及出浆段的出口处宽度取决于所控制管束的列数，可以等于一列或多列湍流管束的宽度，其高度与湍流发生器的进口高度相等。混合段的截面形状为圆形、方形或多边形，当为圆形时，其直径为15～25mm，当为方形时，其边长为15～25mm。稀释单元的整体长度为100～200mm，其中进浆段、混合段和出浆段的长度各占1/3左右。

所述第一稀释水模块中，进浆段与第二稀释水总管连接，稀释水入口与第一稀释水支管连接，出浆段与第二稀释水支管连接；第二稀释水模块中，进浆段与平衡室连接，稀释水入口与第二稀释水支管连接，出浆段与湍流发生器连接。

所述进浆段的中心线与稀释水入口的中心线之间成80°夹角。即浆流方向与稀释水的水流方向之间形成的夹角优选为80°。根据实际情况的需要，该夹角可在0-90°之间取值。

上述装置结构中，流浆箱主要由进浆总管、布浆器、平衡室、湍流发生器和唇口区依次连接组成，本改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置设于流浆箱的上方或下方，其中第二稀释水模块设于平衡室和湍流发生器的连接处。其中，第一稀释水总管为市面通用的锥形管或圆形管，第二稀释水总管为锥形管，按拜纳斯方程设计，带有回流，第二稀释水总管带有入口控制阀和回流阀，从而可以控制通过第二稀释水模块进入到流浆箱中的稀释水的总流量，确保稀释比在合理的范围内，通过回流阀调节稀释水总管的压力均衡，从而保证通过第一稀释水模块进入每根第二稀释水支管的流量和压力完全相等。

从第一稀释水总管来的稀释水(低浓度稀释水)与第二稀释水总管来的稀释水(高浓度稀释水)在第一稀释水模块中充分混合，由稀释水调节阀调节各第一稀释水支管的流量，从而调节进流浆箱中稀释水(即经过浓度调节的稀释水)的浓度，使其浓度和流量均满足要求后，进入第二稀释水模块，然后在第二稀释水模块中与浆料充分混合后进入湍流发生器中。由于第二稀释水支管不是安装在湍流管束之间，因而第二稀释水支管的大小不受湍流管束间距的影响，可以采用相对较大的管径，避免稀释水中的纤维等物质堵塞稀释水支管。第二稀释水以一定的角度注入浆流中，并在混合段中充分混合，然后由出浆段进入各列管束或其它湍流元件中。在第二稀释水模块中，由于各稀释单元结构完全相同，进入各稀释单元中稀释水流量和进入角度也完全相同，因此，稀释水的加入不影响各列管束中浆料的相对流量，却有效地调节了各列管束中的浆料浓度，从而达到了通过添加稀释水调节纸张横幅定量的目的。

本实用新型根据上述装置可实现一种改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的方法，先采用一级调节系统对第二稀释水总管中的稀释水浓度进行调节，再利用已经过浓度调节的稀释水对流浆箱中的浆料浓度进行调节。

该方法具体包括以下步骤：

(1)第一稀释水总管中的稀释水为低浓度稀释水，通过各第一稀释水支管送入第一稀释水模块中；第二稀释水总管中的稀释水为高浓度稀释水，直接送入第一稀释水模块中；高浓度稀释水与低浓度稀释水在第一稀释水模块中进行混合，形成经过浓度调节的稀释水，然后通过第二稀释水支管送入第二稀释水模块中；其中，由各第一稀释水支管进入第一稀释水模块的低浓度稀释水流量不同；经过浓度调节的稀释水，由各第二稀释水支管进入第二稀释水模块时，流量和压力相同，但浓度不同；

(2)流浆箱中的浆料通过平衡室后直接送入第二稀释水模块中，在第二稀释水模块中，经过浓度调节的稀释水与浆料混合，形成经过浓度调节的浆料后，送至流浆箱的湍流发生器中。

上述改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置及方法使用时，其工作原理是：首先，调节第二稀释水总管上的控制阀，根据要求，调节进入流浆箱中稀释水的总流量。然后由第一稀释水总管来的清水或稀白水利用稀释水调节阀调节流量后，通过第一稀释水支管与从第二稀释水总管来的浓白水在第一稀释水模块中充分混合，得到流量相同但浓度不同的稀释水后，通过相应的第二稀释水支管进入第二稀释水模块中，与平衡室来的浆料充分混合此时，由于各第二稀释水支管加入的稀释水流量是完全相等的，因此不会改变流浆箱中浆流的轨迹及湍流发生器各支管的流量，又由于各第二稀释水支管加入的稀释水浓度是不相同的，这样通过调节浆料浓度达到调节横幅定量的目的。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置及方法使用时，通过改变稀释水的浓度来调节纸张横幅定量，而不改变稀释水的流量，将经过浓度调节后的稀释水等量地注入流浆箱的湍流发生器上游，从而通过改变浆料的浓度来调节纸张的横幅定量，同时可有效地避免了由于布浆管束出来的各股浆流在流浆箱平衡室中混合对稀释水调节效果的影响。

本改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置及方法中，稀释水添加在流浆箱的湍流发生器中，而不是在布浆管束中，有效避免了多股支流在流浆箱平衡室中的混合对稀释水调节效果的影响。

本改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置及方法中，加入流浆箱横幅各点上的稀释水流量完全相同，从而确保不影响湍流发生器中各支管的流量，避免了在唇口区产生横流，也避免了支流间相互混合对横幅定量调节效果的影响。

本改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置中，稀释水支管安装在稀释水模块的上方或下方，而不是在湍流发生器支管之间，因而可根据需要选取较大的管径，避免了稀释水支管的堵塞，可采用较浓的白水作稀释水。

本改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置加工制作简单，设备成本低。既适合新流浆箱的制作，又非常适合现有流浆箱的改造，改造过程中，只需新增两套稀释水调节系统，然后把其中一个稀释水模块安装在流浆箱平衡室与湍流发生器之间即可，而无须对流浆箱结构进行大的改造，其应用前景较好。

附图说明

图1为本改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置的结构示意图。

图2为图1的A-A截面视图。

图3为图2的D局部中单个稀释单元与湍流发生器连接的结构示意图。

图4为图2的C方向上第二稀释水模块的部分结构示意图。

图5为单个稀释单元的结构示意图。

图6为图1的B-B截面视图。

上述各图中，各标号所示部件如下：1为第一稀释水总管，2为第二稀释水总管，3为第一稀释水模块，4为稀释水调节阀，5为第一稀释水支管，6为第二稀释水支管，7为第二稀释水模块，8为进浆总管，9为布浆器，10为平衡室，11为湍流发生器，12为唇口区，13为进浆段，14为混合段，15为出浆段，16为稀释水入口，a为夹角。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例一种改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置，如图1所示，安装并应用于流浆箱上，流浆箱主要由进浆总管8、布浆器9、平衡室10、湍流发生器11和唇口区12依次连接组成。

改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的装置包括一级调节系统(调节稀释水浓度用)和二级调节系统(调节浆料浓度用)，一级调节系统主要由第一稀释水总管1、第二稀释水总管2、稀释水调节阀4、第一稀释水支管5和第一稀释水模块3构成，第一次调节系统稀释比为15％。二级调节系统与一级调节系统相连，由第二稀释水支管6和第二稀释水模块7构成，二级调节系统的稀释比为10％。

第一稀释水总管可为普通的锥形管或圆形管。第一稀释水总管中的稀释水可采用清水或澄清的白水，本实例中采用澄清白水。

第二稀释水总管为锥形总管，按拜纳斯方程设计，带有回流，能保证通过第一稀释水模块进入第二稀释水支管的流量和压力完全相等。第二稀释水总管带有入口控制阀和回流阀，从而可以控制通过第二稀释水模块进入到流浆箱中的稀释水的流量，确保稀释比在要求的范围内。通过回流阀调节第二稀释水总管的压力均衡，从而保证通过第一稀释水模块后进入每根第二稀释水支管的稀释水的流量和压力完全相等。第二稀释水总管中的稀释水采用浓白水。

从第一稀释水总管来的稀释水与第二稀释水总管来的稀释水在第一稀释水模块中充分混合，由稀释水调节阀调节第一稀释水支管的流量，从而调节进入第二稀释水支管的稀释水的浓度，混合均匀且浓度达到要求后的稀释水进入第二稀释水模块，在第二稀释水模块中与浆料充分混合后进入湍流发生器中。

第一稀释水模块与第二稀释水总管的出口相接，第二稀释水模块安装在流浆箱的平衡室与湍流发生器之间；稀释水调节阀安装在第一稀释水支管上。其中，稀释水调节阀为线性V型球阀，安装在第一稀释水支管上，并与步进电机连接，用以调节稀释水流量；步进电机可以通过纸机的控制系统，根据纸张横幅定量的测定结果，通过计算机控制稀释水阀的开度。

第二稀释水支管上不安装任何控制阀。

如图2所示，第二稀释水模块由多个稀释单元组成。湍流发生器的管束中，各管的直径为Φ18mm，相邻两个管之间的中心距为30mm，设计要求第二稀释水模块的每个单元控制相邻两列管束的浆料浓度，因而，第二稀释水模块每个单元的出口宽度大于48mm，考虑到各个单元间的壁厚，每个稀释单元的宽度为60mm，其内部高度等于平衡室的出口高度，每个单元的出口可以完全包含两列管束的进口，如图3所示。由此可见，组成第二稀释水模块的稀释单元数为整个湍流发生器中管束列数的一半。

如图4所示，第一稀释水支管安装在第二稀释水模块中各稀释单元的中间位置，各稀释单元宽度为60mm，相邻两个第一稀释水支管的间距也为60mm，也可根据需要，减小或增加第一稀释水支管的间距，由第二稀释水模块的每个稀释单元向一列或更多列的管束供浆，通过一个稀释单元调节一列或多列的浆料浓度，从而调节纸张的横幅定量。

组成第一稀释水模块或第二稀释水模块的各稀释单元的结构如图5所示，主要由进浆段13、混合段14、出浆段15及稀释水入口16组成，其进浆段和出浆段的口部均为长方形。混合段为管形，位于稀释单元的中间，进浆段由口部逐渐对称收缩到混合段的进口，然后又由混合段的出口逐渐对称扩大至出浆段的口部。稀释水流与浆流之间形成的夹角a约为80°。第二稀释水模块中，混合段的直径为Φ20mm，混合段的长度为30mm，第二稀释水模块的总长度(即进浆段、混合段和出浆段的长度之和)为100mm，浆料与稀释水在混合段的管中得到充分混合，经过浓度调节后的浆料进入流浆箱的湍流发生器中，最后通过唇口区喷浆上网，控制纸张的横幅定量分布。第二稀释水模块与第一稀释水模块的结构和尺寸完全相同。

如图6所示，第一稀释水模块安装在第二稀释水总管与第二稀释水支管之间，同时与第一稀释水支管相接，第一稀释水模块与第二稀释水模块的结构及尺寸完全相同，每个稀释单元的宽度为60mm，其内部高度等于第一稀释水总的出口高度，相邻两个第一稀释水支管的间距也为60mm。

上述装置结构中，由于第二稀释水支管不是安装在湍流发生器的管束之间，因而第二稀释水支管的大小不受湍流发生器中管束间距的影响，可以采用相对较大的管径，避免稀释水中的纤维等物质堵塞稀释水支管。第二稀释水支管中的稀释水以一定的角度注入浆流中，并在混合段中充分混合，然后由出浆段进入湍流发生器的各列管束或其它湍流元件中。由于各稀释单元结构完全相同，进入各稀释单元中稀释水流量和进入角度也完全相同，因此，稀释水的加入不影响各列管束中浆料的相对流量，却有效地调节了各列管束中的浆料浓度，从而达到了通过添加稀释水调节纸张横幅定量的目的。

上述装置使用时，其工作原理是：首先，调节第二稀释水总管上的控制阀，根据要求，调节进入流浆箱中稀释水的总流量。然后由第一稀释水总管来的清水或稀白水利用稀释水调节阀调节流量后，通过第一稀释水支管与从第二稀释水总管来的浓白水在第一稀释水模块中充分混合，得到流量相同但浓度不同的稀释水后，通过相应的第二稀释水支管进入第二稀释水模块中，与平衡室来的浆料充分混合此时，由于各第二稀释水支管加入的稀释水流量是完全相等的，因此不会改变流浆箱中浆流的轨迹及湍流发生器各支管的流量，又由于各第二稀释水支管加入的稀释水浓度是不相同的，这样通过调节浆料浓度达到调节横幅定量的目的。

实施例2

本实施例通过实施例1所述装置实现一种改变稀释水浓度调节纸张横幅定量的方法，先采用一级调节系统对第二稀释水总管中的稀释水浓度进行调节，再利用已经过浓度调节的稀释水对流浆箱中的浆料浓度进行调节。具体包括以下步骤：

(1)第一稀释水总管中的稀释水为低浓度稀释水，通过各第一稀释水支管送入第一稀释水模块中；第二稀释水总管中的稀释水为高浓度稀释水，直接送入第一稀释水模块中；高浓度稀释水与低浓度稀释水在第一稀释水模块中进行混合，形成经过浓度调节的稀释水，然后通过第二稀释水支管送入第二稀释水模块中；其中，由各第一稀释水支管进入第一稀释水模块的低浓度稀释水流量不同；经过浓度调节的稀释水，由各第二稀释水支管进入第二稀释水模块时，流量和压力相同，但浓度不同；

(2)流浆箱中的浆料通过平衡室后直接送入第二稀释水模块中，在第二稀释水模块中，经过浓度调节的稀释水与浆料混合，形成经过浓度调节的浆料后，送至流浆箱的湍流发生器中。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。