专利名称：用于双织物造纸机的隙式成形部的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于造纸机的双织物隙式成形部，其中，浆料从流浆箱堰板直接喷射到两个移动的成形织物之间的间隙中。因此本发明的所述成形部不包含仅使用一个成形织物的较早敞开的表面部。本发明涉及所述成形部中的以下两个位置之间的部分，即所述成形织物合在一起以将浆料夹在它们之间的位置，以及两个所述成形织物分离而浆料继续在它们之一上的位置。本发明适用于双织物成形部的改造和新造的隙式成形部。
背景技术：
在造纸机中的隙式成形部中，所述两个成形织物不是沿着直线路径行进的。所述成形织物一起通过一列顺序布置的辊和脱水箱，它们交替位于所述两个成形织物侧，从而限定出了所述两个成形织物的波形路径。每个脱水箱均具有一个弯曲支承面，其承载着一组与所述成形织物的机器侧接触的织物支承元件例如刮板(blade)。每个脱水箱也可与受控的真空源连接。这些弯曲支承面可使移动的成形织物沿着期望的波形路径行进。向脱水箱施加真空度受控的真空具有两个作用其可加快将水从两个移动的成形织物之间的浆料中去除，并且其可使两个移动的成形织物的路径偏转到所述织物支承元件之间的间隙中。两个移动的成形织物的上述偏转会在夹在它们之间的浆料层内产生正压力脉冲，所述正压力脉冲可在所述浆料内沿着机器方向产生流体运动；这样，就会在所述浆料内产生剪切作用，其用于破碎纤维絮。
由移动的成形织物在每个所述织物支承元件的边缘处的偏转角所产生的每个压力脉冲的实际幅度会显著影响最终生产的纸张质量。由每个所述织物支承元件产生的压力脉冲的强度应被选择成可与所述织物支承元件上的浆料的状况和性能匹配。因此，迫切需要在较多的水从所述浆料中排出和初期纸幅形成时能够改变压力脉冲的强度和/或幅度。
已经发现在所述成形部内对成形织物偏转控制得不好会对成形过程产生负面影响，进而会对正在制造的纸制品的质量产生不良影响。
发明内容
在操作的双织物成形部中每个所述织物支承元件的边缘处的实际的成形织物偏转角已经发现受控于以下几个因素。这些因素包括1.用于所述成形区的结构中的结构构件的几何布局；包括织物支承元件的元件间的间距、织物支承元件沿机器方向的宽度以及连接着所述织物支承元件的支承面的曲率半径；2.施加给脱水箱的真空度，其可控制移动的成形织物向所述织物支承元件之间的间隙偏转的程度；以及3.施加给两个移动的成形织物中的每一个成形织物的机器方向上的张力大小。
如在此所用，下面所采用的这些术语具有以下意思(i)术语“机器方向”，或“MD”指与两个所述成形织物远离流浆箱堰板的移动方向大致平行的方向；
(ii)术语“间距”指续连的织物支承元件沿机器方向的中心间的间隔；以及(iii)术语“织物支承元件”指成形织物以滚动接触的方式移动通过的移动表面例如辊，或成形织物以滑动接触的方式移动通过的静止表面例如刮板、案板或类似物。
在纸张成形的初始阶段，当施加给所述成形织物的机器侧进而施加给初期纸幅的真空度很低时，控制成形织物偏转的主导因素是所述成形部的几何形状和施加给所述两个成形织物的张力。而且，尽管施加给所述两个成形织物的张力通常相同，但也可使用两种不同大小的张力。在总调节模式内设定两种张力，以在夹于两个移动的成形织物之间的浆料层内获得期望大小的压力脉冲。
从所述浆料层最初夹在两个移动的成形织物之间的点直至两个成形织物分离的点，浆料层的稠度由于水从初期纸幅的排出而持续增加。在所述浆料层的稠度增加的同时，所述浆料层内的单个纤维的移动性也会相应地降低。这些变化要求较强的压力脉冲，以提供有益的纤维运动，从而，可提高初期纸幅中的纸张性能。然而，所述初期纸幅最终会达到不能再发生另外有益的纤维运动的稠度。从所述点一直到两个移动的成形织物分离为止，必须通过仔细谨慎地选择所要求的真空度来控制压力脉冲强度以使排水得以继续，并且必须通过仔细谨慎地选择半径、织物支承元件的间距和织物支承元件的宽度以将压力脉冲强度的大小控制在不会损坏初期纸幅的水平。
在有益的纤维运动仍能发生的初始纸张成形期中，对较大压力脉冲的需要以比通过分别控制施加给成形织物的真空度所能实现的速率快的速率增加。这是由于真空度必须限制在不会引起过分排水的值下，过分排水会在可实现期望的成形益处之前降低纤维的移动性和设定纸张性能。因此，必须通过使所述成形织物在所述织物支承元件的边缘处具有较大的偏转来获得较大的压力脉冲，较大的偏转可通过以下方式实现在所述织物支承元件之间使用较宽的间距和/或在连接着织物支承元件的结构中使用较大的曲率半径和/或安置织物支承元件例如相对的刮板来增大成形织物向所述织物支承元件之间的间隙的偏转。
因此，显然存在必须要给予考虑以使纸张制品的质量最优化的变量矩阵。本发明基于以下认识，即在创造用于造纸机的改进的双织物隙式成形部中必须要考虑到以下因素(a)所述织物支承元件的间距应沿着机器方向逐渐减小；(b)通过脱水箱施加给所述成形织物的真空度应沿着机器方向增加；(c)当两个所述成形织物以及夹在它们之间的浆料沿着机器方向行进时应在所述成形部内横跨至少四个分开且不同的真空区；(d)施加给所述至少四个分开且不同的真空区中的最后一个真空区的真空度必须高于施加给所述分开且不同的真空区中的第一个真空区的真空度；(e)施加给所述至少四个分开且不同的真空区的真空度必须遵循预选的变化趋势；以及(f)携带着所述织物支承元件的脱水箱应被布置成这样，即所述织物支承元件依次交替位于两个所述成形织物的机器侧。
因此，在第一较宽的实施例中，本发明试图提供一种用于造纸机的双织物隙式成形部，其具有传送成形织物和垫撑成形织物，且是这样的(i)每个所述成形织物均具有纸张侧和机器侧；(ii)所述成形织物在将浆料层夹在它们之间的情况下彼此紧密地一起沿着机器方向移动；(iii)所述成形织物由一系列织物支承元件支承，每个所述成形织物的机器侧均以接触的方式通过所述织物支承元件，而且所述织物支承元件支承在一列顺序布置的脱水箱上，脱水箱分别具有弯曲织物支承元件支承面；以及(iv)脱水箱设有分开的排水区，至少一些排水区与真空源连接，以提供分开的真空区，其中，(a)所述成形区包括所述成形部中的以下两个位置之间的部分，即成形织物合在一起以将浆料夹在它们之间的位置与所述两个成形织物分离并使浆料继续在它们之一上的位置；(b)脱水箱在所述成形部内提供至少四个分开且不同的真空区；(c)支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径沿机器方向逐渐减小，或者，支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在续连支承面上沿机器方向减小；(d)在每个所述真空区内，所述织物支承元件的间距是恒定的，并且续连真空区上的所述织物支承元件的间距沿机器方向减小；或者，每个所述真空区内的续连织物支承元件的间距沿机器方向减小；(e)支承着所述织物支承元件的脱水箱被构造和布置成使所述织物支承元件沿机器方向与所述传送成形织物和所述垫撑成形织物的机器侧依次交替接触放置；以及(f)在所有脱水箱上所有所述织物支承元件沿机器方向均具有相同宽度；或者，并非所有所述织物支承元件沿机器方向具有相同的宽度。
优选地，每个所述真空区内的所述织物支承元件的间距是恒定的，并且续连真空区内的所述织物支承元件的间距沿机器方向减小。作为一种替代性方法，每个所述真空区内的所述织物支承元件的间距不是恒定的，并且在每个续连真空区内的所述织物支承元件的间距沿机器方向减小。
优选地，在续连真空区上支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径沿机器方向减小。作为一种替代性方法，在续连真空区上支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径沿机器方向逐渐减小。
优选地，每个脱水箱分别提供至少一个真空区。更为优选地，至少一个脱水箱提供至少两个真空区。最为优选地，所有脱水箱均提供一个以上的真空区。
优选地，所述织物支承元件的宽度与它们之间的间隙的宽度之比从大约1∶10向下变化至大约1∶0.5。
优选地，所述成形部包含设有真空辅助排水装置的转向辊。作为一种替代性方法，所述成形部包含未设有真空辅助排水装置的转向辊。
下面，参看附图描述本发明，附图包括图1示意性地示出了一种根据本发明的第一实施例的隙式成形部；图2以较为详细的方式示意性地示出了图1中的冲击区(impingement zone)；图3以较为详细的方式示意性地示出了图1中第二、第三和第四脱水箱；图4示意性地示出了图3的一种替代性结构；图5、6和7分别示出了图1中所示的冲击底托的其他替代性结构；图8示出了一种使用冲击辊的结构；以及图9示意性地示出了图1中所示结构的一种替代性结构。
具体实施例方式
首先，参看图1，示出了一种用于造纸机的双织物隙式成形部1。成形部1竖直布置；箭头A表示竖直方向。
成形部1从以下两个位置中的一个位置延伸到另一位置，即传送成形织物2绕着第一成形辊3进入成形部1和垫撑成形织物4绕着第二成形辊5进入所述成形部的位置，以及传送成形织物2和垫撑成形织物4在绕过转向辊6之后分离的位置。在成形部1内，两个成形织物2、4将从流浆箱堰板8释放到冲击点9的浆料层7夹在它们之间。两个成形织物2、4沿着箭头10所示的机器方向一起移动通过成形部1。从而，显然浆料层7向上行进通过成形部1。如下所述，其他结构也是可以的。
在所述成形部的一端的第一成形辊3及相邻布置的第二成形辊5与另一端的转向辊6之间安置四个分开的脱水箱11、12、13和14。每个脱水箱分别具有支承着织物支承元件(未示出)的弯曲支承面15、16、17和18，以在每个脱水箱11、12、13和14上为成形织物2和4提供弯曲的支承面。
如图所示，这四个脱水箱11、12、13和14交替位于成形织物2和4侧，从而，两个成形织物2、4在它们沿着机器方向10一起移动通过成形部1时会依次裹绕在每个弯曲支承面15、16、17和18上。
四个脱水箱11、12、13和14彼此不同。
第一脱水箱11是冲击底托，可借助于受控的真空供给源(未示出)通过单个空间24给所述冲击底托施加真空。这种类型的优选冲击底托由Buchanan等人描述于US 2003/0173048中。所述冲击底托也可使用其他公知的结构。
第二脱水箱12被分隔成两个分开的区19和20；每个区19和20均可具有一个分别控制的真空供给源(未示出)。
第三脱水箱13也被分隔成两个分开的区21和22，每个区21和22均设有其自控的真空供给源(未示出)，以便提供两个分别独立控制的真空区21和22。
第四脱水箱14没有隔开，并且仅具有单个空间23，其设有受控的真空供给源(未示出)。如果希望，脱水箱14也可如所示的脱水箱13那样被构造成具有两个真空区。
从而，可以看出，这四个脱水箱提供了至少六个分别控制的真空区，两个移动的成形织物通过这些真空区。沿机器方向依次为真空区24、19、20、21、22和23。这六个真空区被构造和布置成可使两个成形织物2、4进而可使包含在它们之间的浆料层7处于以下一系列条件之下1.所施加的真空度从真空区24中的大约为零的最小值变化到真空区23中的最大值；2.支承着所述织物支承元件的弯曲支承面的曲率半径从真空区19中的支承面16的最大值变化到真空区23中的支承面18的最小值；3.所述织物支承元件沿机器方向的间距从支承面16上的最大值变化到支承面18上的最小值。
图2较为详细地示出了图1中的冲击点9。两个成形织物2和4在冲击点9处合在一起，在此，浆料喷流7被喷射在两个成形织物2和4之间。然后，两个移动的成形织物沿着由所述织物支承元件的机器侧轮廓和弯曲支承面15部分限定的弯曲路径行进。当使用由Buchanan等人描述于US 2003/0173048中的冲击底托时，弯曲支承面15包括一系列狭槽(未示出)，它们可与机器方向成一角度定向。
图3较为详细地示出了图1中的脱水箱12、13和14。从图3显见这组脱水箱的几个方面的特征。
首先，可以看出，三个弯曲支承面16a、16b、17a、17b和18的曲率半径在箭头10所示的机器方向上减小。
其次，较为清楚地示出了三组织物支承元件的间距。它们是脱水箱12上的第一组26；脱水箱13上的第二组27；以及脱水箱14上的第三组28。在这些组中，支承着成形织物的所述织物支承元件的表面的宽度是恒定的。所述织物支承元件的间距较为复杂，具体如下-在分别附着在弯曲支承面16、17和18上的每组26、27和28内，间距是相同的，-但是每组内所使用的间距沿机器方向10减小，使得组26内的间距比组27内的间距宽，组27内的间距又比组28内的间距宽。
因此，在上述一列顺序布置的组中间距沿机器方向减小，并且曲率半径也在相同的方向上依次减小。
在图4中，示出了图1和3的一种替代性结构。在图1和3中，所有脱水箱的支承面均具有凸形曲面，从而，两个移动的成形织物2、4会由于作用在它们之上的张力而裹绕在所述织物支承元件上。在图4中，另一个脱水箱30与脱水箱12相对安置。由于该脱水箱位于所述两个成形织物的凸形曲面的外侧，因此，织物支承元件31应设有挠性安装件。一种合适的安装件由McPherson描述于US 6361657中。
在图5、6和7中，示出了冲击底托11的替代性结构。在图1中，使用的是由Buchanan等人描述于US 2003/0173048中的一种设有狭槽的底托。
图5中所示的冲击底托11的结构包含狭槽部33，其也是遵循US 2003/0173048中的Buchanan等人的构思构造而成的，并且其后跟随着一组相对的织物支承元件31。冲击底托11上的所述织物支承元件是图2中所示的支承面15与图4中的脱水箱30所提供的支承面的组合。
图6中所示的结构示出了传统的冲击底托34，其携带着一短组的织物支承元件35。注意，两个成形织物2、4沿着与图1所示的方向相反的方向移动。
图7中所示的冲击底托11的结构也是遵循图1中所示的US2003/0173048中的Buchanan等人的构思构造而成的，但其位于两个所述成形织物的另一侧，并且紧邻第一脱水箱12。因此，不与移动的成形织物2的机器侧接触，而是与成形织物4的机器侧接触。
在图8中，示出了不同的结构，其中使用了冲击辊40。冲击辊40设有受控的真空供给源(未示出)，并且包含真空区41。这种类型的真空辊众所周知。在所述结构中，浆料喷流的冲击点9是两个移动的成形织物2、4与真空辊形成接触的位置42。
在图9中，示出了图1的一种替代性结构。与图1相比，引入了具有织物支承元件31的相对脱水箱30。在图1中，脱水箱13具有两个室21和22。在图9中，脱水箱被更换为具有三个室41、42和43的脱水箱40。而且，图1中的单个脱水箱14在图9中被更换为具有两个室45和46的脱水箱44。
在附图中，所有所述织物支承元件均被示意性地示出而沿机器方向具有相同的宽度。实际中，对于所有脱水箱来说，所述织物支承元件的宽度可以不同。一些脱水箱可需要不同宽度的织物支承元件，以便刚好容纳在该位置处从所述成形织物排出的白水容积。也可需要不同宽度的织物支承元件，以便使所述浆料层在给定位置处获得期望大小的压力脉冲。经验显示所述织物支承元件的宽度与它们之间间隙的宽度之比应从大约1∶10至大约1∶0.5。
在附图中示出了具有一个以上的室的脱水箱，并且为每个室施加真空度受控的真空。如果相邻的室或脱水箱中的真空度不同，最好表面曲率以及还有可能的相应的织物支承元件间距也应不同。而且，经验显示一列顺序布置的脱水箱或室中的真空度沿机器方向最好应相对平稳地增加。尽管真空度可在两个相邻的脱水箱或室中保持恒定，但沿机器方向不应减小，并且应避免压力的急剧突变。换言之，所有变量不必以逐步方式平稳地变化；至少一些变量相邻区可具有相同值。
使用具有与图9中示意性所示的广为一致的双织物成形部的造纸机制造了多个新闻纸试样。与具有双织物成形部的其他造纸机相比，发现表1中所示的真空变化趋势可提高纸张质量。在表1中，位置号是指可见于图9的脱水箱的室和冲击底托的附图标记。
表1
权利要求
1.一种用于造纸机的隙式双织物成形部，其具有传送成形织物和垫撑成形织物，并且(i)每个成形织物均具有纸张侧和机器侧；(ii)成形织物与夹在它们之间的浆料层一起沿着机器方向移动；(iii)成形织物由一系列织物支承元件支承，所述织物支承元件选自这样的组即，该组包括辊、接触织物支承元件的静止织物以及辊和接触织物支承元件的静止织物两者，每个成形织物的机器侧均以滑动接触的方式通过所述织物支承元件，而且所述织物支承元件支承在一列顺序布置的脱水箱上，脱水箱具有弯曲织物支承元件支承面；以及(iv)脱水箱设有分开的排水区，至少一些排水区与真空源连接，以提供分开的真空区，其中，(a)成形区包括所述成形部中的以下两个位置之间的部分，即所述成形织物合在一起以将浆料夹在它们之间的位置与所述两个成形织物分离并使浆料继续在它们之一上的位置；(b)脱水箱在所述成形部内提供至少四个分开且不同的真空区；(c)支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径沿机器方向逐渐减小，或者，支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在续连支承面上沿机器方向减小。(d)在每个真空区内，所述织物支承元件的间距是恒定的，并且在续连真空区上，所述织物支承元件的间距沿机器方向减小；或者，每个真空区内的续连织物支承元件的间距沿机器方向减小；(e)支承着所述织物支承元件的脱水箱被构造和布置成使所述织物支承元件沿机器方向与所述传送成形织物和所述垫撑成形织物的机器侧依次交替接触放置；以及(f)在所有脱水箱上所有所述织物支承元件沿机器方向均具有相同宽度；或者，并非所有所述织物支承元件沿机器方向具有相同的宽度。
2.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，每个真空区内的所述织物支承元件的间距是恒定的，并且续连真空区内的所述织物支承元件的间距沿机器方向减小。
3.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，每个真空区内的所述织物支承元件的间距不是恒定的，并且每个续连真空区内的所述织物支承元件的间距沿机器方向减小。
4.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，在续连真空区上支承所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径沿机器方向减小。
5.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，在续连真空区上支承所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径沿机器方向逐渐减小。
6.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，每个脱水箱提供至少一个真空区。
7.如权利要求6所述的成形部，其特征在于，至少一个脱水箱提供至少两个真空区。
8.如权利要求7所述的成形部，其特征在于，每个脱水箱提供至少两个真空区。
9.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，所述织物支承元件的宽度与它们之间的间隙的宽度之比从大约1∶10变化至大约1∶0.5。
10.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，所述成形部还包含设有真空辅助排水装置的转向辊。
11.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，所述成形部还包含未设有真空辅助排水装置的转向辊。
全文摘要
一种造纸机的双织物隙式成形部(1)，织物支承元件(26，27，28)的间距沿机器方向逐渐减小；通过脱水箱(11，12，13，14)施加给成形织物(2，4)的真空度沿机器方向增加；当两个成形织物(2，4)和夹于之间的浆料层(7)沿着机器方向行进时在成形部内横跨至少四个分开且不同的真空区(24，19，20，21，22，23)；施加给至少四个分开且不同的真空区中的最后一个真空区的真空度高于施加给所述至少四个真空区中的第一个真空区的真空度；施加给所述至少四个真空区的真空度遵循预选的变化趋势；以及携带着支承元件(26，27，28)的脱水箱(11，12，13、14)这样布置，即支承元件(26，27，28)依次交替位于两个成形织物(2，4)的机器侧。
文档编号D21F1/48GK1886554SQ200380110883
公开日2006年12月27日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年12月22日
发明者沃恩·维尔德方, 理查德·皮特 申请人:阿斯顿约翰逊公司