专利名称：洗涤和脱水纤维素纸浆的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及纤维素纸浆的洗涤和脱水，特别是涉及带有一个或较佳的是两个协配的圆筒形压搾辊的洗涤/脱水设备。
背景技术：
纸浆洗涤是化学制浆生产线中的一个关键操作。有许多不同种类的洗涤和脱水设备可用，这些设备中的一些基于通过压搾纸浆以将流体去除的洗涤方式。
一种已知类型的洗涤挤浆机设有两个协配的圆筒形压榨辊，它们布置成其转动中心位于同一水平面内。压搾辊的外表面是多孔的，并且在运转过程中，将纤维素纸桨输入到多孔辊表面与限制构件之间的诸如槽之类的受限制空间，藉此在多孔辊表面上形成浆幅。两压榨辊布置成沿相反方向转动，从而沿转动方向输送相应的浆幅以在压榨辊之间的距离最小的所谓辊隙或压区中进行压搾。
从纸浆中去除的流体(即滤液)沿径向向内的方向穿过多孔辊表面，并例如可借助于轴向滤液通道输送到相应压搾辊的端部。通常设有一滤液池，其布置成与洗涤挤浆机连接以收集来自挤浆机中的洗涤操作所产生的所有滤液。通常设有向洗涤挤浆机供应洗涤液体供应装置，由于洗涤液体置换出纸浆中的流体，所以在这样的情况中，洗漆原理是脱水、置换以及压榨的组合。
例如在美国专利第3，980，518号中揭示了上述普通类型的洗涤挤浆机。在EP 1 035 250中揭示的洗涤挤浆机是上述普通类型的洗涤挤桨机的另一例子。该洗涤挤浆机的目的是改进总脱水，并且该特定的洗涤挤浆机具有这样一种槽设计，其中槽沿压榨辊的转动方向朝向压榨辊的外表面会聚。槽布置成从放置在压榨辊的最高点的区域中的纸桨入流室包围压榨辊的外表面，并进一步围绕外表面圆周的至少230。，以使所形成的浆幅被约束成在外表面与槽之
4间围绕圆周的至少230。延伸，同时在纤维幅到达压榨辊之间的最终辊隙之前
经受会聚的槽的作用。
与设有长会聚包围区域的洗涤挤浆机相关联的一个问题是在槽与压搾辊外表面之间的受限区域中的纸浆悬浮液往往会堵塞。纸桨悬浮液的堵塞会导致洗涤挤浆机运转时发生所不希望的停机，结果需要耗时的清洁操作并造成产出量的损失。
与这样的洗涤挤浆机相关联的另一问题是与会聚空间相关联的压力分布会导致很难处理受限在压搾辊外表面与围绕的槽之间的空间中的纸浆悬浮液。会聚的几何形状产生的压力不仅强制来自纤维悬浮液的流体而且强制纤维穿过压榨辊外表面上的孔。这会造成有用纤维的损失，从而导致经过洗涤/脱水操作的纸浆产出量降低。此外，滤液中的纤维使对滤液的处理变得复杂，而且可能会要求外部设备来从滤液中回收纤维。如果将滤液排除到外部处理装置或接收器，则尤其是这样的情况。带有会聚的槽型面的洗涤挤浆机的还有一个问题是，作用在槽结构上的摩擦力会积聚，这就需要用于槽结构的牢固的荷载支承结构，致使荷载支承结构的成本上升。
因此，需要一种减轻与上述类型的洗涤挤浆机相关联的问题的洗涤挤浆机。
发明内容
本发明的一个总的目的是提供一种改进的洗涤纤维素纸浆的装置。 一特别的目的是改善设有圆筒形压搾辊且这些压榨辊圆周的相当大的部分被槽包围的洗涤挤浆机的流动性。
另一目的是降低来自洗涤挤浆机的滤液输出流中的纤维含量。再一目的是能得到这样的洗涤挤浆机，其中被处理的纤维悬浮液经受更温和的条件，且对悬浮液中的纤维的损坏更少，还能得到这样的洗涤挤浆机，其对例如送入洗涤挤浆机中纸浆悬浮液的浓度和流量方面的变化不那么敏感。
根据所附权利要求，已实现了这些目的。
简要地说，本发明基于这样的认识，即会聚的几何形状产生的压力分布对于实现辊圆周的大部分被槽包围的洗涤挤浆机的所想要的生产能力以及令人满意的洗涤和脱水来说并不是必需的。以前人们认为，必须通过强制性的几何形状，例如会聚的槽，将纸浆悬浮液强制压向压榨辊的外表面。
然而，由于近来发现已显示的，通过让纤维悬浮液在一更敞开的几何形状中形成在压榨辊的外表面上，可以高效地对纤维悬浮液进行洗漆和脱水。在压搾辊和槽之间的受限空间中的压力根据纤维悬浮液的排水特性来形成，并且纤维悬浮液本身决定其如何和在何时被脱水。这还导致对纸浆悬浮液更温和的处理，结果其滤液中的纤维就较少。可避免或减轻例如由于纤维悬浮液的堵塞所引起的流动性问题，同时可获得高的生产能力和洗涤效率。以这种方式，可避免或减轻与前述类型的洗涤挤浆机相关联的负面效应。
因此，根据本发明，提供一种用于洗涤纤维素纸浆的装置，该装置包括压榨辊，该压榨辊布置成在运转过程中转动并具有用于对纸浆进行脱水的多孔外表面固定的引导表面，该引导表面布置在离开压榨辊的多孔外表面一段距离处，以沿周向包围压榨辊，从而在固定的引导表面与压榨辊之间形成基本上封闭的槽；纸浆通道，该纸浆通道设置在压榨辊的多孔外表面与其固定的引导表面之间的所述槽中，以使在运转过程中，沿转动方向输送送入纸桨通道的纸浆，并且在纸浆通道的末端处，在压区中挤压纸浆，该压区可能位于上述压榨辊和第二压榨辊之间。
此外，固定的引导表面与相关联的压榨辊之间的径向距离朝向压区大体增大，以使槽朝向压区扩张。
所建议的洗涤装置具有诸多有利之处，包括 使发生堵塞的风险降到最低 降低滤液中的纤维含量
对进入的纸浆在浓度和流量方面的变化的敏感度降低
总体流动性能更好，例如对变化的运转条件作快速反应以避免发生堵塞的需要降到最低。
参照附图从下面的描述中可以清楚地理解本发明及其进一步的目的和优点，在附图中
图1是其中可采用本发明一示例性洗涤装置的示意性横向剖视图；图2是在示出根据本发明的洗涤装置中的压力测量位置的示意性横向剖视
图3是示出纸浆从图1洗涤装置的两个协配的压榨辊之间的压区回流的原理的示意图4是带有在压榨辊与包围引导表面之间的会聚空间的洗漆挤浆机(现有技术)的示意性横向剖视图；以及
图5是根据本发明一实施例的洗涤挤浆机的示意性横向剖视图。
具体实施例方式
在附图中，类似或相应的元件由相同的附图标记标示。
图1示出其中可使用本发明的一示例性洗涤装置。洗涤装置100是背景技术部分描述的普通类型的装置，并在壳体103内包括两个协配的圆筒形压榨辊或鼓102。两个压搾辊102布置成在运转过程中沿相反方向(如箭头所示)转动，并且各压榨辊具有多孔外表面104，诸如多孔金属板的表面。洗涤装置100还设有引导表面106，该引导表面布置成离开相应压搾辊102的多孔外表面104一段距离，以沿周向部分地包围压搾辊，籍此在多孔外表面104与引导表面106之间形成纸浆通道108。引导表面106构成槽107。
在运转过程中，从纸浆入口 109送入纸浆通道108的纸浆由引导表面106沿转动方向引导并被挤压在压榨辊102之间的所谓辊隙或压区110中。在所示的例子中，在相对于相应压榨辊102的压区110的相反两侧上输入纸浆。因而在多孔的辊表面104上形成浆幅112。通常设有某种形式的分布装置(在该图中未示出)以将沿着压搾辊102的长度均匀地分布纸浆。压搾辊102沿相反方向转动，以沿转动方向输送要在压搾辊102之间的距离最小的压区110中进行挤压的相应的浆幅112。纸浆通道108沿周向从将纸浆引入到压搾辊102的外表面上的位置或区域延伸，并延伸到压榨辊之间的辊隙U0。所示的压搾辊102包括轴向滤液通道114，这些滤液通道接受穿过多孔辊表面104的滤液。在本例中，在每个压榨辊102的两个不同的位置(管线116)将洗涤液供应到浆幅。如果需要，每个压搾辊可在更多的位置供应洗涤液，或仅在一个位置供应洗涤液。术语"位置"应被理解为包括沿轴向的一定延伸长度。借助于螺杆结构118
7来输出纸浆，该螺杆结构将纸浆转移到下一工艺阶段(未示出)，诸如圆筒形水塔或可稀释或处理纸浆的另一单元。
图2示意地示出洗涤装置中的压力计(120)的布置。第一压力计120—1布置在第一位置P1，该第一位置P1位于沿轴向大致10。的距离处，与该图相关的0°位置在压搾辊102最顶上处，在入口 109处。第二压力计120—2布置在位于大致100。处的第二位置P2，以及第三压力计120 — 3布置在位于大致1,700。的第三位置P3，相对靠近压区IIO。在该图中的位置意在给出涉及压力计周向和径向布置的一些说明性实例，本领域的技术人员当然可以根据需要而加以改变。
人们一直认为槽是完全连通的空间。因此，仅在一个点测量槽压力，而将该压力用作为整个槽的槽压力的测量值。传统上测量槽压力的位置是在槽的底部，即在压榨辊的最下点附近。近来，在测量槽不同点处压力的过程中，令人惊奇地发现，槽压力并非在整个槽上都是恒定的，而是会朝向压区增大。穿过槽107压力会增加的事实暗示压搾辊102沿朝向压区的方向拖曳纸浆。这意味着在挤浆机中并非是对挤浆机进行馈送的泵将纸浆向前推动的。而是，纸浆由于在纸幅上的压差而附着在辊102上，并且辊102接着沿朝向压区110的方向向前拖曳纸浆。因此，靠近压区IIO处的压力看来似乎主要由生产速率来控制，而靠近纸浆入口 109处的压力则看来似乎更依赖于馈送到洗涤挤浆机100的纸浆流率。
图3示意性地示出在诸如图1和2中所示那样的根据本发明的洗涤装置的两个协配的压搾辊102的运转过程中，纸浆悬浮液从压区并逆流于浆幅112在纸浆通道中的运动而回流的原理。包括附着于压搾辊102的浆幅112的主纸浆流130沿相应压榨辊102的转动方向被输送。在压区达到最高压力。由于槽压力沿逆流于压搾辊102转动的方向较低，则还存在驱动纸浆悬浮液沿逆流于主纸浆流130的方向流动的驱动力。由于根据本发明的洗涤挤浆机的槽不是具有在靠近压区处具有非常小的间隙尺寸的会聚的几何形状，而是具有扩张的几何形状，所以存在用于这样的沿逆流方向的纸浆悬浮液132的局部流动的空间。沿逆流方向流动的纸浆悬浮液产生液压脉冲。已令人惊奇地发现，穿过纸浆通道中的浆幅传递的该液压脉冲在纸浆通道中的纸浆悬浮液 引入相当大的穿流效应(drainging effect)，因此无需在压区之前进行任何的纸浆通道会聚。
纸浆悬浮液132的局部流不必具有与主流130相同的浓度。通常，与主流 130相比，局部流132的浓度较低，不过，局部流的浓度也可以高于主流。局 部流132通常比相应的主流130要小。
通过在压区前、就在固定引导表面106最终端部之后将两个来自纸浆通道 108的纸浆流130合并入楔形体积，可在合并的纸浆流进入实际的压区之前在 合并的楔形纸浆体积中产生逐渐的会聚。该会聚因而是由于实际的压区而并非 由于引导表面106的任何会聚。来自压区逆流于纸桨在浆幅中液压地形成压力， 该压力的形成可改善纸浆的滤水。
基于该认识，本发明建议一种适于在允许纸浆悬浮液更自由地流动时由纸 浆悬浮液本身产生的压力分布的结构。
图4 (现有技术)示出带有沿朝向压区110的方向向压榨辊102的外表面会 聚的纸浆通道108的一种传统洗涤装置100。
图5示出根据本发明的洗涤装置IOO，其带有沿着槽圆周的扩张的纸浆通道 108。从压榨辊102到引导表面106的径向距离D在沿周向被引导表面106包 围的纸浆通道的主要部分上大体增大，其中，"主要部分"应被理解为包括包 围压榨辊102的槽107的大部分。关于增大的径向距离的术语"大体"在本上 下文中应被理解为包括其中该增大的径向距离在一些部分地保持恒定的实施 例，以及在一些部分由于引导表面106的起伏或不规则而甚至是会聚的，但引 导表面106的整体形状是纸浆通道朝向压区UO扩张的实施例。
因此，纸浆通道108具有由径向距离D所限定的增大的间隙大小。换言之， 在第一实施例中，引导表面106在被槽106和相对的压搾辊102包围的大体上 整个区域上从压搾辊102的外表面连续地扩张。
此外，在纸浆通道的某些位置，特别是在添加洗涤液的区段或在纸浆入口 109的区域中，外引导表面106与压榨辊102的外表面之间的距离可能与纸浆 通道的其余部分的大体增大的径向距离有所不同。较佳的是，压搾辊102与引 导表面106之间的径向距离在那些区域中暂时大于或长于上述大体增大的径向 距离，以致仍可避免阻碍流动的凸起或类似物。
通常，对于洗涤液体入口，该距离可与纸浆通道主要部分的径向距离D有约l一5mm的偏差。这是归因于以下事实由于洗涤液的添加，纸浆悬浮液可 能会膨胀或鼓胀，为了将这样的区域中发生堵塞的风险降到最低，纸浆通道108 可在那些区域稍宽一些。根据本发明的一个实施例，径向距离在纸浆通道的80 %以上是恒定的，槽可以设计成在添加纸浆液体的位置上或其附近扩张。在这 样的实施例中，径向距离例如可设定成在添加纸浆液体的位置上扩张约l一5， 但在槽的其余部分中仍保持相同的水平。该径向距离D在槽的整个长度上可以 在10—200mm的范围内，较佳的是在20 — 60mm的范围内。在一个特定的实 施例中，径向距离D在入口 109处是约30mm，而在靠近压区110处是约50mm。
在本发明的另一有利的实施例中，槽可以布置成在其整个长度上稍微扩张， 如图2和5所示。它也可以对槽的第一部分相对恒定，并仅在靠近压区处扩张。 本发明的主要目的是避免槽会聚使得纸浆通道受阻的效应。只要槽不在任何位 置会聚就可大体实现该目的。然而，另一目的是不影响纸浆的脱水，以使从压 区或辊隙流出的纸浆己被充分地脱水。对于本领域的技术人员来说显而易见的 是，大幅度扩张的槽可能会妨碍该目的的实现。不过，在槽的一部分处或在槽 的整个长度上稍稍扩张对纸浆的脱水并无不利影响，相反它对减少纸浆通道中 的堵塞并籍此使设备的停机时间保持为最少具有积极的作用。
通过当然除了在上述一些短的部分(其中径向距离首先扩张然后会聚回到 其初始的径向距离D)之外避免采用会聚的几何形状，可使纸桨悬浮液能更自 由地流动，且通过从压区产生并向后(沿与压榨辊转动相反的方向)的液压脉 冲来形成槽中的压力。还有，添加到洗涤挤浆机的洗涤液也有助于形成该压力 分布。
在现有技术中，强制纸浆悬浮液朝向压搾辊的外表面，从而强制纤维与滤 液一起穿过压搾辊的孔D在根据本发明的结构中，人们可以说，纸浆悬浮液可 决定如何和在哪里进行脱水，藉此使滤液中的纤维含量最低，即脱水并非是强 加于纸浆悬浮液的，而是以对于纸浆悬浮液的特性来说很自然的一个速度来进 行的。因为纸浆悬浮液不再被槽的几何形状压向压搾辊的外表面，所以可实现 这一点。因此，根据本发明的洗涤装置中的纸浆悬浮液的脱水意味着纸浆悬浮 液中的纤维经受的纤维损坏较小。不过，即便这些有利之处在较长的巻绕角度 下变得更加明显，但扩张的几何形状对具有小得多的巻绕角度的引导表面，例
10如160 — 200。也是有效的。
为了获得所希望的压力分布，有利的是，槽除了压榨辊中的脱水开口之外 均被限定成基本上封闭的空间。因此，除了压辊的脱水孔之外，在形成槽107 的外界限的引导表面106中较佳的是应没有孔或类似物。这对于压区附近是尤 其重要的，因为如果在该区域中有滤液的开口或其它"逃逸路线"的话，可能 会损失在压区中形成的压力。这样的压力损失又意味着压力可能不足够高以产 生与纸浆朝向槽开始处的运动相反的压力梯度，其时会失去本发明的一个重要 方面。
如上所述，槽的几何形状扩张的一个优点是压搾辊102与槽107之间的较 大敞开空间可使纸浆悬浮液发生堵塞的趋势降到最低。由于可使纸浆更加自由 地流动，所以总是会有回流的部分，即沿逆流于沿压搾辊102的转动方向的主 流的方向流动的部分。使发生堵塞的趋势降到最低可提高设备的利用率，因为 可避免所不希望的挤压机操作停止。扩张的几何形状使得可能在槽中采用较高 的槽压力。
纸浆入口在图中示为放置在压榨辊的最外点的区域中。不过，同样可以将 纸浆入口布置在任何位置，诸如在压搾辊的最高点的区域中，其中，巻绕角度 将接近270° 。前述机理所产生的压力分布与纸浆入口的放置无关。
尽管已参照特别示出的实施例描述了本发明，但要强调的是，它还涵盖了 所揭示特征的等同物以及对本领域的技术人员来说显而易见的修改和变型。因 此，本发明的保护范围仅由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种用于洗涤和脱水纤维素纸浆的装置(100)，该装置包括压榨辊(102)，所述压榨辊布置成在运转过程中转动并具有用于对纸浆进行脱水的多孔外表面(104)；固定的引导表面(106)，所述引导表面布置在离开所述压榨辊的所述多孔外表面(104)一段距离处，以沿周向包围所述压榨辊(102)，从而在所述固定的引导表面(106)与所述压榨辊(102)之间形成基本上封闭的槽(107)；纸浆通道(108)，所述纸浆通道设置在所述压榨辊(102)的所述多孔外表面(104)与其固定的引导表面(106)之间的所述槽(107)中，以使在运转过程中，沿转动方向输送送入所述槽(107)的纸浆，并且在所述纸浆通道的末端处，在压区(110)中挤压纸浆，所述压区可能在所述压榨辊和第二压榨辊之间；其特征在于，所述固定的引导表面(106)与相关联的压榨辊(102)之间的径向距离朝向所述压区(110)大体增大，以使所述槽(107)朝向所述压区(110)扩张。
2. 如权利要求1所述的洗涤装置，其特征在于，所述洗涤装置包括两个基本上相似的压榨辊(102)，所述压区(110)形成在这些压搾辊(102)之间，从而在靠近所述压区(110)处形成楔形体积，从而所述纸浆通道(108)中的纸浆合并入所述楔形体积，且所述合并在所述合并的纸浆流进入所述压区(110)之前进行。
3. 如权利要求1或2所述的洗涤装置，其特征在于，用于将洗涤液添加到所述槽(107)中的纸浆内的至少一个洗涤液入口。
4. 如权利要求l、 2或3所述的洗涤装置，其特征在于，所述径向距离在所述纸浆通道(108)的总长度的至少80%上连续地增大。
5. 如权利要求3所述的洗涤装置，其特征在于，所述径向距离在所述纸浆通道(108)的至少80%上基本上恒定，并且仅在特定的部位增加，所述特定的部位诸如与洗涤液入口相关。
6. 如权利要求4或5所述的洗涤装置，其特征在于，所述径向距离在任何位置处都不减小。
7. 如前述权利要求中任一项所述的洗涤装置，其特征在于，所述引导表面(106)围绕所述压榨辊(102)的圆周的至少160°、较佳的是至少180°以及更佳的是至少225。包围所述压榨辊(102)。
8. 如前述权利要求中任一项所述的洗涤装置，其特征在于，用于纸浆的所述纸浆入口 (109)位于所述压榨辊的最高点的区域中。
9. 如前述权利要求中任一项所述的洗涤装置，其特征在于，所述压搾辊(102)的外表面与其相应的引导表面(106)之间的所述径向距离(D)为10一200mm，且较佳的是20 — 60mm。
全文摘要
本发明涉及一种用于洗涤和脱水纤维素纸浆的装置，其包括压榨辊(102)，该压榨辊布置成在运转过程中转动并具有用于对纸浆进行脱水的多孔外表面(104)；固定的引导表面(106)，该引导表面布置在离开压榨辊的多孔外表面(104)一段距离处，以沿周向包围压榨辊(102)，从而在固定的引导表面(106)与压榨辊(102)之间形成基本上封闭的槽(107)；纸浆通道(108)，该纸浆通道设置在压榨辊(102)的多孔外表面(104)与其固定的引导表面(106)之间的所述槽(107)中，以使在运转过程中，沿转动方向输送送入所述槽(107)的纸浆，并且在纸浆通道的末端处，在压区(110)中挤压纸浆，该压区可能在上述压榨辊和第二压榨辊之间。固定的引导表面(106)与相关联的压榨辊(102)之间的径向距离朝向压区(110)大体增大，以使槽(107)朝向压区(110)扩张。
文档编号B01D33/06GK101680170SQ200880016961
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月21日 优先权日2007年5月25日
发明者R·安德森 申请人:美佐纸业股份有限公司