专利名称：用于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 个协配的圆筒形压榨辊的洗涤/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。各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。两压搾辊布置成沿相反方向转动，从而沿 转动方向输送要在压榨辊之间的距离最小的所谓辊隙或压区中进行挤压的相 应的浆幅。
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，洗涤原理是脱水、置换以及压搾的组合。
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漆挤浆机的另一 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，其中槽沿压搾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浆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间围绕圆周的至少230。延伸，同时在纤维幅到达压搾辊之间的最终辊隙之前 经受会聚槽的作用。
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。纸浆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 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榨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。如果要将滤液排除至外部处理装置 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搾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漿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， 其对例如送入洗漆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，来将纸浆悬浮液强制压向压搾辊的外表面。然而，由于 近来的发现，已显示出，通过让纤维悬浮液在一更敞开的几何形状中形成在压
5榨辊的外表面上，可以高效地对纤维悬浮液进行洗涤和脱水。在压榨辊和槽之 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。这还导致对纸桨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， 一种用于洗涤和脱水纤维素纸浆的装置包括压搾辊， 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搾辊的多孔外表面一段距离处，以 沿压搾辊圆周从入口计至压区的至少约225。的周向包围压搾辊的一部分，固 定的引导表面在该部分上形成基本上封闭的槽；纸浆通道，该纸浆通道基本上 形成在压搾辊的多孔外表面与固定的引导表面之间，以使在运转过程中，在纸 浆通道中沿转动方向输送送入纸浆通道的纸浆，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；在纸浆通道 中的至少一个区段，在该区段中，将洗涤液添加到纸浆通道并且接着将被洗涤 液置换的洗涤滤液经由压榨辊的多孔外表面排出。此外，固定的引导表面与相 关联的压榨辊之间的径向距离在由固定的引导表面包围的基本上整个纸浆通 道上不朝向压区会聚。
所建议的洗漆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
总体的流动性能更好，例如使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。
还有，通过在传统的洗涤挤桨机中使用平行的非会聚的槽，极大地降低了 发生堵塞的风险，这是因为，纸浆的脱水不再象会聚的槽中那样是强制进行的。 尽管如此，已发现脱水在平行的槽中同样有效，这是归因于将纸浆从纸浆入口 被输送到压区时所形成的槽中升高的压力的作用力。这改善了洗涤挤浆机的利 用率并将其停机时间縮短到最少。洗涤挤浆机的生产能力尤其是由最终压区的脱水能力来确定的。增加洗涤 挤压机的生产能力的一种方式是在压区之前提高纸浆的稠度。以这样的方式， 就可减轻在压区中所要做的脱水工作，因而可增加洗涤挤浆机的生产能力。
如果围绕槽的长度增加，则最终压区之前的脱水时间也会变长。如果纸浆 在该额外的时间中经受脱水压力，该脱水压力可以由会聚的几何形状或槽压力 来形成，则压区之前的纸浆稠度也会更高，这就可得到更高的生产能力。
在会聚的槽中，压区之前的槽长度的增加和纸浆稠度的增加将意味着纸浆 发生堵塞的风险显著增大。这是由于，在会聚的槽的端部中的纸桨稠度会更高 而难于通过槽的狭窄的端部。通过使用平行的槽，因为在槽中没有会引起纸浆 堵塞的任何限制结构，所以发生堵塞的风险明显降低。
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涤挤浆机(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桨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搾辊 /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榨辊，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送入纸桨通道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 的实施例中，在相应压榨辊102的上部处输入纸浆，以进入纸浆通道108，纸 浆在那里在多孔辊表面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)来沿着压搾辊102的长度均匀地分布纸桨。压榨辊102沿相反 方向转动，以沿转动方向输送要在压搾辊102之间的距离最短处的辊隙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榨辊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110。所示的压榨 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)处将洗涤液供应 到浆幅。如果需要，每个压榨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45。的距离处，与该图相 关的0°位置在压榨辊102最顶上处。第二压力计120 — 2布置在位于大致190 °处的第二位置P2，以及第三压力计120 — 3布置在位于大致250。的第三位 置P3，相对靠近压区110。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，即在压搾辊102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。 穿过槽压力会增加的事实暗示压榨辊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通常对挤浆机进行馈送的泵将纸浆向前推动的。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。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 两个协配的压榨辊102的运转过程中，纸浆悬浮液从压区逆流于浆幅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，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上引入相当大的穿流效应(draining effect)，并且，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 合并的楔形纸桨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的任何会聚所引起。来自压区逆流于纸浆在浆幅中液压地形 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)示出带有朝向压区110的方向向压搾辊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100，纸浆通道108在整个包围的槽圆周 上具有基本相同的间隙大小。从压搾辊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基本上相同，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。关于距离的术语"基 本上"在本上下文中应被理解为包括例如由于包围压榨辊102的引导表面106 中或压榨辊本身中的不规则而造成的小的起伏。
因此，纸浆通道108具有由径向距离D所限定的恒定间隙大小。换言之， 在第一实施例中，引导表面106在被槽107包围的整个区域的大部分上到压榨 辊102的外表面基本上等距离。
不过，在纸浆通道的某些位置，例如，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 通道的其余部分的径向距离D有所不同(未图示)。这样的不同径向距离在本 说明书中标示为Dl，但在附图中没有示出。较佳的是，在那些区域中的压榨 辊102与引导表面106之间的径向距离略微大于或长于由槽107所形成的包围 区域的主要部分的恒定径向距离D，从而仍可避免阻碍流动的凸起或类似物。
通常，距离D1与纸浆通道主要部分的径向距离D仅有l一5mm的偏差。 关于洗涤液的添加，可能由于纸浆悬浮液的鼓胀而产生膨胀，纸浆通道108在 那些区域可以稍宽一些以将这样的区域中发生堵塞的风险降到最低。根据本发 明的一个实施例，径向距离D在纸浆通道的80X以上是恒定的。该距离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，更佳的是约为40mm。
在本发明的另一有利实施例中，槽可甚至可布置成或是在槽的整个长度上 或仅在特定的部分处朝向压区稍微扩张。例如，槽可以设计成在添加纸浆液体 的位置上或其附近稍微扩张。在这样的实施例中，径向距离可能不仅与纸浆通 道的其余部分的径向距离D不同，而且可能在在那个区域中扩张，于是，与上 述实施例对比，在槽的其余部分中保持在相同的已扩张水平，或可能进一步扩 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已被充分地脱水。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，已证明，在槽长度 的一些部分或槽的整个长度上的稍微扩张不会对纸浆的脱水造成不利影响。通过除了在上述一些短的部分(其中径向距离D首先扩张(Dl)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，可使纸浆悬浮液能
更自由地流动，且通过自压区产生并向后(沿与压搾辊转动相反的方向)的液 压脉冲来形成槽中的压力。添加到洗涤挤浆机的洗漆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榨辊的外表面，同时也强制纤维与 滤液一起穿过压榨辊的孔。在根据本发明的装置中，人们可以说，纸浆悬浮液 可决定如何和在何处进行脱水，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迫向压搾辊的外表面，所以实 现了这一点。在根据本发明的洗涤装置中的纸浆悬浮液的脱水因此意味着纸浆 悬浮液中的纤维经受的纤维损坏较小。
在图2和5中，示出固定引导表面106布置成沿压榨辊圆周从入口计至压 区的至少约225。的周向包围压榨辊的一部分，其中，压区定义为两个压榨辊 彼此相遇，即在它们相应中心的高度处的位置。采用传统的会聚的几何形状， 当基本上设置在压榨辊102的多孔外表面104与其固定的引导表面106之间的 纸浆通道延长时，上述问题会加剧。采用根据本发明设有非会聚纸浆通道的装 置，不会产生这样的问题。相反，已证明，纸浆通道的延长已被证明对于纸浆 脱水是有利的，从而更长的纸浆通道可产生更有效的脱水，而不会带来任何明 显的缺点。
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以产生与 纸桨朝向槽开始处的运动相反的压力梯度，其时就失去本发明的一个重要方 面。
槽的几何形状不会聚的另一优点是压搾辊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。由于使纸浆能更加自由地流动，
11所以总是会有回流的部分，即沿逆流于沿压榨辊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就可提高利用率，因为可避免挤压机 操作所不希望的停止。非会聚的几何形状还能采用较高的槽压力(在槽的底部 测得)。
纸浆入口在图中示为放置在压榨辊的最高点的区域中。不过，同样可以将 纸浆入口设置在另一位置，如最低点处。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，以沿压榨辊圆周从入口计至压区的至少约225°的周向包围压榨辊的一部分，所述固定的引导表面(106)在该部分上形成基本上封闭的槽(107)；纸浆通道(108)，所述纸浆通道基本上形成在所述压榨辊(102)的所述多孔外表面(104)与所述固定的引导表面(106)之间，以使在运转过程中，在所述纸浆通道中沿转动方向输送送入所述纸浆通道的纸浆，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；在所述纸浆通道中的至少一个区段，在所述区段中，将洗涤液添加到所述纸浆通道(108)并且接着将被所述洗涤液置换的洗涤滤液经由所述压榨辊的所述多孔外表面(104)排出；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(D)在由所述固定的引导表面(106)包围的基本上整个纸浆通道上不朝向所述压区(110)会聚。
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)形成在这些压榨辊(102)之间，从而在靠近所述压区(110)处形成楔形体积，从所述纸浆通道送来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，所述压榨辊(102)的所述外表面(104)与所述引导表面(106)之间的所述径向距离(D)沿周向在基本上整个纸浆通道(108)上是基本上相同的。
4. 如权利要求3所述的洗涤装置，其特征在于，包括这样的所述纸浆通道(108)的部分，在这些部分处所述压榨辊(102)与相应的引导表面(106)之间的径向距离与所述纸浆通道(108)的主要部分的径向距离(D)有偏差，且所述部分位于用于添加洗涤液的区段中。
5. 如权利要求3或4所述的洗涤装置，其特征在于，包括这样的所述纸浆通道(108)的部分，在这些部分处所述压搾辊(102)与相应的引导表面(106)之间的径向距离与所述纸浆通道(108)的主要部分的径向距离(D)有偏差，且所述部分定位成与所述纸浆入口 (109)相关。
6. 如权利要求4或5所述的洗涤装置，其特征在于，所述压榨辊(102)与相应的引导表面(106)之间的径向距离在其与所述纸浆通道的主要部分的所述径向距离(D)有偏差的所述纸浆通道(108)的所述部分中大于所述纸浆通道的主要部分的所述径向距离(D)。
7. 如前述权利要求中任一项所述的洗涤装置，其特征在于，所述径向距离(D)在所述纸桨通道(108)的至少80%上是基本上相同的。
8. 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235° 、较佳的是至少245°以及更佳的是至少255。包围所述压榨辊(102)。
9. 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。
10. 如前述权利要求中任一项所述的洗涤装置，其特征在于，所述压榨辊(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、较佳的是20—60mm以及更佳的是40mm。
全文摘要
本发明涉及一种洗涤装置(100)，它包括一个或可能是两个协配的圆筒形压榨辊(102)，各压榨辊(102)具有穿孔的外表面(104)。引导表面(106)布置在离开压榨辊的多孔外表面(104)一段距离处，以沿周向在压榨辊圆周的至少约225°上包围相应的压榨辊，其中在多孔外表面与引导表面之间设置纸浆通道(108)。在运转过程中，沿相应压榨辊的转动方向引导送入纸浆通道中的纸浆，并在压榨辊之间的压区(110)中挤压纸浆。压榨辊(102)的外表面(104)与引导表面(106)之间的径向距离(D)沿周向在纸浆通道(108)的一部分上是基本上相同的。
文档编号B01D33/60GK101680171SQ200880017300
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