专利名称:纸浆箱飘片元件的制作方法
本发明是关于改进造纸机纸浆箱的，尤其是改进纸浆箱分层室和改进飘片元件的，将该元件的位于上游的一端固定住，另一端可自由地向分层开口处延伸，该元件可自动定位和保持在分层室开口处的纸浆原料具有微小的湍动。
本发明是关于我们曾提出并公开过的有关(Co-pending)申请案No555158(申请日1983，11，25)的进一步改进发明，其公开的内容附录于此，以供参考。
关于可自由活动的自动定位的飘片元件(位于纸浆箱的分层室内)的构思，首先公开于美国专利3939037(希尔)。以后又有美国专利申请RE28269(希尔等人)，于是飘片元件的技术就逐步传播开来。这些飘片元件当纸浆流过分层室开口时，可以产生和保持微小的湍动。以前专利的该构思的优点和功能均可以用在造纸机上，来制造多层纸，即将不同性质的原料进给到分层室中的各飘片元件相反的两侧(这些元件是并列地布置的)。
但按上述专利的特点来设计的纸浆箱，亦有缺点，即在纤维悬浮液中产生湍动(以便于将纤维扩散)的装置的尺寸是相当大的。采用该种装置，用增加湍动强度的办法，才可能产生小的湍动。因此，该湍动能量是从大到小地自然输送的，且强度越大，则能量传输的速度也越大。因此，可以保持较小的湍动。但是，该高强度大规模的湍动会产生不利的结果，即在网台上产生了自由表面扰动和大的波动。因此，纸浆箱性能一般的规律是在纸浆箱中喷射液体的扩散和湍动的程度是密切相关的，即湍动越高，扩散的越好。在此限定的条件下，进行选用纸浆箱的结构时，必需选择一种极端方式，或者考虑产生一高湍动，以使喷射液体的扩散程度较好，或者考虑产生一低湍动，使喷射流体的扩散较差。因为无论是采用很高的湍动或采用很低的湍动(这会导致扩散很差)均在长网造纸机的纸张成形中产生缺陷。纸浆箱设计技术包括有在二个极端情况之间选定一个兼顾的方案。该方案就是至目前为止的纸浆箱设计的原始目的，已研制成了一种自动定位的元件，该元件能够产生一定程度的湍动，该湍动高到足以将纤维扩散，但却也低到当在成形期间足以避免在自由表面产生缺陷。应当认为，最好的兼顾方案是按不同的造纸设备、纸浆稠度、长网台的结构、机器的结构，机器的速度及其它来选取不同的方案。还有，由于这些兼顾方案总是损害其最好可能的扩散和/或在长网上的最好可能的流型，所以，我们认为，时至今天，在纸浆箱设计中仍有很大的改进可能性。当考虑到在长网上成形时，人们将会了解到本发明应用到双网成型装置时的优点和原有技术应用到双网成形装置上的缺点。
上述专利中的元件的独特性和新颖性的结合，保证了当将纸浆喷射到造纸机的成形表面时，在喷咀中具有一高度扩散的纤维和较低的湍动，在此条件下产生微小的纤维扩散，该微小的湍动，不会比用普通的纸浆箱结构所产生的湍动扩散为差。人们发现它没有大的湍动。(因为絮凝现象主要是由于较小湍动衰减的结果，该大的湍动能防止产生纤维的粗大的再絮凝，必须使其有大的湍动。)保持向长网上喷射的流体的扩散，才会使成形操作得以改善。
本方法(用该方法完成上述目的，就是说产生微小的湍动而不产生大的涡流)是将纤维悬浮液流经一与机器成横截的平行流道系统，该流道为均匀而小尺寸的，但开口面积百分率却较大，上述该二条件即均匀而小尺寸的流道和排射口的大的开口面积百分率是必需的。因此，在流道中的流体是在大尺寸之处产生大的湍动，当单个的流道的高度较小时，就会导致湍动变得很小。需要有排射口的大的开口面积百分率，以防止在排射区域产生大规模的湍动。就是说在各流道排射口之间的大的整体面积会导致在这些面积上产生大的湍动。
因此，流道必须从大的入口尺寸过渡到小的出口尺寸。此种尺寸的变化应使在一定距离上在一定时间内从进口处以大的流体湍动降至所要求小的湍动。在各流道之间的面积尺寸必需等于出口端的尺寸。此同时收缩的构思是设计上重要的构思。此构思在我们以前的申请(参见上面所述)被采用，且采用一个飘片元件，该元件具有更为改善的特点。
在一定的操作条件下，该飘片元件(它被采用以取得细小规模的湍动，不需要稳定性，机器横向瞬时压力使飘片元件沿机器横向弯曲，并会引起在机器横向上使纸的均匀性发生变化。当纸浆以均速流过在飘片元件的飘片边缘处时，沿机器方向在飘片元件长度上由于有抵抗变形的能力，故可能使其略有偏移，在一定操作条件下，静力和动力不稳定性均可能发生，根据液力特性，共振频率也可能达到。人们发现，惯性和液力连接器均可由适当分布的质量所破坏，所以带有一定的质量分布和刚性分布的飘片结构，需要具有弹性这一点是非常重要的。
因此，发明的一个目的是提供一改进的飘片元件结构，它可以防止在现有结构中产生的上述的缺点。它的目的特别是提供一飘片元件，该元件从上游端到下游端，具有不同的挠曲物理特性，方法是采取叠层结构来达到。如本发明中所采用的，这里采用的名词为以机器的方向为纸浆液流流过纸浆箱的方向，以横截机器方向为与机器方向成直角的方向。所谓均质是指在各个方向均有相同的性质，所谓非均质是指在各个方向均不是均质的，就是说，当沿各不同方向的中轴线来试验时，呈现出不同的性质。
根据本发明的原理，设计的目标是通过提供一自动定位飘片元件来达到的，该元件在机器方向位于其上游端或安装端处，具有较大的结构刚度;而在横截机器方向上，位于其下游端或飘片端具有较大的结构刚度。在一个参考试样中，该元件由非均质材料制成，最好是由单独的各层相叠起来而制成，由于材料性能，方向，尺寸或数目的不同，故它也具有不同的刚性和挠性。或者可采用不同的编织方法或针状材料的不同编织方向，或采用控制方向性刚度的不同质量或尺寸或数量的细丝来制造。然而，最好采用纤维来取得该不同的性质。在上游端处，该纤维是沿机器方向排列的，使在沿机器方向上具有较大的刚性;在下游端该纤维是沿横截机器方向上排列，使在横截机器方向上具有较大的刚性。另一个特点是在上游的支承横梁处具有大的强度，可以防止该处粘接不牢，还可以去消连接装置，以避免产生清理问题。将充填剂充填入单楔形空间中，以防止装接不牢，横截机器方向的纤维位于该空间内部，以减少在横截机器方向的热膨胀。在下游方向上，该飘片元件下游部分的位于隔板的外层处，主要是有沿横截机器方向上的纤维，它增强了横截机器方向上的刚性的减少其翘曲。在该外表面上主要是横截机器方向上的纤维以及飘片边缘的相当薄的尺寸，均加强了横截机器方向上的刚性和减少了机器方向上的刚性，以使尖端处能适应在流体中产生最小扰动的流线形状，在机器方向上具有最小刚性和强度的薄的尖端，但在机器横截方向上却具有最大的刚性，这可以增强在横截机器方向上该截形的稳定性，和降低液流流动时的扰动，从而减少涡流的产生。同样地，可以使用具有最小的尖端处间隙的最长的隔板，以增大其成形能力和减少湍动，减少涡流的产生，并能适应流线，在该处采用多层的隔板允许在成形(它有助于分层的纯度)时有最小的扰动。
另一些目的，优点和特点将在本说明书、权利要求
书和附图中以最佳实施方案予以公开，并将本发明原理予以更清楚的介绍，下面介绍附图
图1为某一带飘片元件的纸浆箱分层室的横截面简图，在该分层室中把多层的纸浆原料输送到造纸机的成形部分中;
图2为按本发明原理设计和工作的飘片元件的详细构造，图中所示为该飘片元件的垂直剖视放大图;
图3为按本发明另一种构造的飘片元件的垂直剖视放大图。
最佳实施方案的说明
如图1所示，纸浆箱10具有一分层室12，该室接受来自外面的纸浆液流，在分层室中装有一些自动定位的飘片元件11，该飘片元件最好是从一侧到另一侧地延伸，且以其位于上游的端部装在带通孔的壁板16上，原料从该纸浆箱中经过位于壁板上的各孔口喷射出来，并经过该锥形的分层室到分层的孔口15处，并至成形部分处(该部分由一对会聚的移动的成形金属丝网13和14之间的间隙所构成。)图2和图3表示了按本发明的原理设计和使用的最佳形状的飘片元件11的详细构造。
原则上，图2和图3中所介绍的装置，均装有采用非均称构造的飘片元件，如有关(Co-pending)申请案No555158中所公开的那样。在这里，该构思优化了隔板的每一部分，方法是利用各层材料的定向布置和利用材料的不同的厚度，以取得在隔板内不同部位的不同的机械和液力性能。由于该结构的最外部分对其强度和刚性来说是最重要的，因此该部位的厚度和材料的性能及方向配合起来应用，就会取得隔板的最好的性能。在如图2的布置中，在隔板或元件11的上游之端部18处，在该元件的外层20和21和类似的外层22和23均为夹层的构造，这些层最好是由例如带有纤维的石墨(或其它物质)制成(该纤维沿造纸机方向伸延)。如图中所示，有一些层的纤维是沿横截造纸机方向延伸的，如图中的小园圈所示，它表示纤维的各端部;和带有沿造纸机方向伸延的纤维的各层，可清楚地表示出沿造纸机方向伸延的纤维。在二个外层的最靠近的里层，其纤维是沿造纸机方向伸延的，它比外层的长度大，即是说，层20和22比层21和23长度大。这就会使隔板的上游部分或起始部分的厚度最大，也即是在外层上，主要是沿造纸机方向的纤维，以最大限度地将其加强，使能承受住在多层纸浆箱的一个室内的关断力和压力下降，而仍旧保持在一个或几个其它的室中压力，有助于加强其刚度，以将大的湍流予以减低。
向里面，图2中的隔板为三层，即位于上侧的24、25和26，和位于下侧的27、28和29，该层中的纤维是与机器成横截方向伸延的，同样，最里层24和27是最长的，它伸延于全长上，至元件的尖端19，第二层25和28是次长的，而带与机器成横截的纤维的各层中的最外层，即26和29是长度最短的一层。此构造的位于与尖端19相邻近的区域处，在与机器成横截方向上，它具有较大的刚性，使在与机器成横截的方向上，由于缺乏刚性而导致的不稳定性可以减少。那就是说，在该隔板的下游部分的最尖端处，在隔板的最外层具有主要是与机器成横截方向的纤维。该纤维加强了机器成横截方向的刚度，减少了该方向的翘曲。在隔板的外部主要是横向纤维，和使其有较小的厚度的优点为在降低了机器方向刚度(以使尖端处适应在纸浆液中产生微小湍动的流线形状)的同时，加强了横截机器方向的刚度。
最内层部分为30和31其长度等于整个隔板的长度，其纤维方向是沿机器方向布置的。该薄的尖端处虽沿机器方向的刚度降低，但在沿横截机器方向它却有较大的刚度，以加强其横向的稳定性，和能降低流动时的扰动，以减少涡流的产生。这能使最大长度的隔板或元件的端部间隙为最小，以便于具有最大的成形能力和最小的湍流，产生最小的涡流并具有适应流线的能力和对多层的隔板具有最小的扰动，有助于各层的纯化。
如尺寸34所示的隔板尖端的厚度最佳范围为0.010″到0.020″。如尺寸33表示的在其上游处的厚度最佳为0.080″到0.100″范围内，当然它也更与元件的长度有关。
在本上游端部18处，该隔板以其扩大的横梁部分安装在壁板16中。该横梁部分是将几层材料予以扩张并充填以填料32而形成。将所加的填料做成楔形以防止损坏，该填料最好是由带横向纤维的材料构成，以减少横向的热膨胀。
将上述的原则应用到图3中的结构上。在图3中，隔板的上表面最外层35和36和下表面的最外层37和38的排列方法与图2中所示的类似，其最外层36和38的长度略短于次层35和37的长度。这些层均带有沿机器方向伸延的纤维。次层39的纤维方向是与机器成横截方向的，在上表面处为次层39，在下表面处为次层40，但这些次层在本结构中是在该隔板的全长上伸延直至尖端48处的。
在该次层的里面结构如图41和42所示，是较短的，其纤维沿机器方向伸延。该次层的再向里面的结构为43和44(位于隔板的上部位)以及45和46(位于隔板的下部位)，最里层43和45几乎伸延至尖端，外层44和46紧靠该最里层43和45，且较该里层略短一些。这些层均具有与机器横截方向的纤维。
该隔板最里面的芯部由单层47构成，其中的纤维沿机器方向伸延，该层同样也在隔板的全长上伸延。
将隔板49的首端各层向外扩开并将芯子装入其内，该芯子的纤维方向是与机器成横截的。
在操作中，在纸浆箱的分层室中可以装有单个隔板，也可以装有多个隔板，纸浆原料将流过分层室，由于分层布置，即在上游方向的层数较多且各层还带有沿机器方向伸延的纤维，故元件11的上游部分的强度是最大的。逐步向下游端时，元件11在机器横截方向的刚性较大，且其厚度逐渐减少，并且在机器方向上具有较大可挠性。因此，很明显我们提出造纸机用的一改进的飘片元件构造，它能满足上述的目的，和具有很多上述的优点，且提供了改进纸浆原料流和控制流动时的湍流以改善造纸机成形部分的成形工艺。
权利要求
1、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，该元件包括有
一在分层室(该分层室用于引导纸浆原料流动)中定位用的飘片元件；
所说的元件沿纸浆箱横向伸延，和在其上游端部之处，在机器方向上比在横截机器方向上具有较大的结构强度和刚度；和在其下游端部的横截机器方向上比在机器方向上具有较大的结构刚度，以减少其不稳定性。这样，可使该元件在横截机器方向上，能抵抗由于瞬时压力变化而产生的变形，在液流作用下其抗变形能力较低，以平衡作用在该元件二侧的压力；和用来固定所说的元件的装置，该元件位于分层室之内，在其上游端部处固定，其下游端部是自由端，且设计成自动定位式的，以便于按作用在其上的力(该力是由纸浆原料流过该元件的表面上而产生的)来起反应。
2、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
1中所述的该元件
该元件的构造包括有叠层放入到该元件中的纤维，在上游端部的纤维沿机器方向伸延，在下游端部的纤维沿横截机器方向伸延。
3、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
2中所述的该元件该元件是由叠层材料所构成，所说的纤维处于该元件的外表面上。
4、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
1中所述的该元件
该元件呈锥形减薄，直至薄的下游端部。
5、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
4中所述的该元件
其下游端部的厚度范围为.010″至.020″。
6、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
4中所述的该元件
该上游端部的厚度至少在.080″至.100″之间。
7、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
1中所述的该元件
该元件由材料叠层所构成，在其上游端具有沿横截机器方向伸延的纤维做为里层，以减少沿横截机器方向的热膨胀。
8、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
1中所述的该元件
该元件由材料叠层而构成，其上游端部各层的布置是为了将其加强，使能承受在多层的纸浆箱中的一个室中的关断力和压力降，而另外的一个或几个其它的室中仍保持压力。
9、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
1中所述的该元件
该上游端部由多层材料所构成，各层布置是为了使其增强刚度以减低在纸浆箱中的大的湍流。
10、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，该元件包括有
一位于分层室(用于引导纸浆原料运动)内的定位用飘片元件;
所说的元件沿所说的纸浆箱横向延伸，和在上游端部，在沿机器方向比在沿横截机器方向具有较大的结构刚度，用来增大其强度，和提高其刚度以降低大的湍流。
在其端部处固定所说的元件(位于分层室中)的装置，其下游部分是自由端，可以自动定位以便于适应作用在该元件上的力，该力是由于纸浆原料在该元件表面上流动时所产生的。
11、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
10中所述的该元件
该元件由纤维叠层所构成，在该元件的上游端部纤维沿机器方向伸延。
12、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，该元件包括有
一在分层室(该分层室引导纸浆流动)中定位用的飘片元件
所说的元件沿所说的纸浆箱横向延伸，且在下游端部，在横截机器方向上比沿机器方向上的结构刚度较大，以减少其不稳定性，这样，可使该元件在横截机器方向上能抵抗由于瞬时压力变化而产生的变形，但对由于液流作用而产生变形的抵抗能力较低，以平衡作用在该元件的相反二侧面上的力;和
用来固定位于分层室内的所说的元件的装置，在该元件的上游处固定，其下游处是自由端，且将其设计成自动定位式的，以便于按作用在其上的力(该力是由于原料流过该元件的表面上而产生的)来起反应。
13、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
12中所述的该元件
所说的下游端至少是由一层包含有沿横截机器方向伸延的纤维所构成。
14、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，该元件包括有
一在分层室(该分层室引导纸浆流动)中定位用的飘片元件
所说的元件沿所说的纸浆箱横向伸延;和
在元件上游端部有一用来固定该元件(位于分层室内)的横梁，将多叠层的充填物填入其中，以形成该横梁(该横梁包含有横截机器方向的纤维)以减少横截方向上的热膨胀。
15、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
14中所述的该元件
在表面上的纤维向机器方向伸延，以便于增强其强度和刚度以减低大的湍流。
16、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，该元件包括有
一在分层室(该分层室引导纸浆流动)中定位用的飘片元件;
所说的沿纸浆箱横向伸延的元件，它是由不同结构强度的各叠层材料所构成;
所说的叠层的布置能使在上游端处的横截机器方向上的强度同机器方向上的强度与在下游端处的该二方向上的强度是不同的;和
用来固定所说的位于分层室内的元件的装置，在该元件的上游处固定，其下游处是自由端，且将其设计成自动定位式的，以便于按作用在其上的力(该力是由于纸浆原料流过该元件的表面上而产生的)来起反应。
17、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
16中所述的该元件
在其上游端，其沿机器方向的强度大于沿横截机器方向的强度;在其下游端，在横截机器方向的强度大于沿机器方向的强度。
18、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
16中所述的该元件
所说的元件是具有挠性的。
19、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，该元件包括有
一在分层室(该分层室引导纸浆流动)中定位用的飘片元件;
所说的元件由多层不同长度的材料互相叠合而构成，大体上是所有的各层均位于元件上游端处，而较少的层数处于下游端。
用来固定位于分层室内的所说的元件的装置，在该元件的上游处固定，其下游处是自由端，且将其设计成自动定位式的，以便于按作用在其上的力(该力是由于原料流过该元件的表面上而产生的)来起反应。
20、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
19中所述的该元件
位于元件表面上的各层，其长度较短。
21、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
19中所述的该元件
元件的外层中的纤维是沿机器方向延伸的，从外层向里的某些层中的纤维是沿横截机器方向延伸的。
22、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
19中所述的该元件
元件的最里层，其纤维是沿机器方向延伸的，从该层向外的各层，其纤维是沿横截机器方向延伸的。
23、造纸机的纸浆箱(用来输送纸浆原料至成形表面上)中的元件，该纸浆箱具有一分层室和一分层喷口，按权利要求
22中所述的该元件
最外的各层其纤维是沿机器方向延伸的。
专利摘要
本发明为造纸机的飘片元件(装于纸浆箱的分层室内)。该飘片元件由叠层材料构成，在其上游端的横梁(用于将该元件固定装在分层室中)由叠层的纤维所构成。在外表面上的该纤维是沿机器方向延伸的，在横梁内的纤维是沿横截机器方向延伸的，这样，可使该元件的上游端沿机器方向具有较大的刚度。该元件呈锥形，沿向下游端方向逐渐变薄至下游的薄尖端部。该下游端是由含有纤维的各层所构成，该纤维沿横截机器方向延伸，以加强其刚度和减少其不稳定性。
文档编号D21F1/04GK85103870SQ85103870
公开日1986年11月5日 申请日期1985年5月10日
发明者约瑟·约安·安东尼·罗德, 傑美·雷罗·艾华 申请人:美商贝洛特公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan