专利名称：用于横向分配流动介质的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于达到对流动介质的均匀横向分配和传播的方法和设备。
背景技术：
例如，在纤维和造纸工业中，需要能够在诸如辊子、辊筒或类似的基座上沿横向和纵向形成均匀和广泛分布的液流中由纤维悬浮物组成的纸幅。形成不均匀会使纸浆质量受损，例如，由于随后形成的较厚部分的压区处纤维破损、清洗液体形成管道(canalisation)以及置换清洗效率不高。
对介质流的分配基本上是由介质流流经分配器时的摩擦损失(即压降)控制的。为了确保介质沿一长且窄的缝隙、例如一矩形分配段的均匀分配、传播和排出(这通常是人们所希望的)，可以利用以下提到的两个原理中的任意一个1)将分配器设计成为了均匀分配的出口流而使沿每个流线的压降变得基本一样。
2)在分配器的出口处设置较大的压降，从而使沿不同的流线的摩擦损失与出口摩擦损失相比可以忽略。
采用以上的第一个原理(1)的一个问题是沿介质流的各个流线的速度变化是难以预测的。这一事实与关于例如木纤维悬浮液的边界层作用的有限知识相结合，使得难以预测沿流线的压降。一个问题是当纤维趋向于减速或附着于分配器的内表面时造成的分配器阻塞，这会影响可流动性。已知的分配器还显示出会对流动速度变化敏感。
发明内容
本发明的目的是根据第一种原理提供一种方法和设备，其中可以得到流动介质的改进后的传播和分配，且其中可使以上所述的问题最小化。
这一目的可通过根据本发明的用来达到流动介质的均匀横向分配和传播的方法实现，其中该介质是通过一导管来供应的，并且在沿一摩擦表面所形成的至少一个分配间隙传播的过程中变向；该介质在沿分配间隙发散传播的过程中变向；该介质从分配间隙通过一通道被输送到具有大于分配间隙的垂直深度或柱深(column depth)的一出口间隙；在一边缘上输送该介质，该边缘组成通向出口间隙的一通道，基本上横向于流动方向延伸；以及该边缘的形状为使摩擦表面可使分配间隙中的发散介质得以沿其流动路径传播，从而提供沿出口间隙的基本上均匀且平行的介质流。
这样，根据本发明可以使均匀分配的出口流的摩擦损失对于所有的流线来说基本上相类似。边缘的形状会改变沿分配间隙中不同的流线的摩擦表面的数量，通过这一方法使流出出口间隙的介质流均匀分配。由于基本沿横向延伸的边缘的通道处的出口间隙的横截面增加，沿流线的每单元长度的压降降低，这导致出口间隙的形状相对于设备的其它部分的形状明显减小。
在本说明书中的“介质”是指液体、气体、泡沫、纤维悬浮液或其它混合物质。
在通过间隙之后，介质通过一出口。较佳地，在出口之前有数个具有不同的柱深的分配间隙，以控制机器中不同部分的摩擦损失。
一出口可以适当地在出口处具有大小为在前的间隙的柱深的1.2-4倍的柱深。
“摩擦表面”在本说明书中是指流动介质所接触的那些表面。是分配间隙中或者诸分配间隙中的摩擦表面的数量、而非出口间隙控制介质流的流型。边缘的形状可以补偿出口间隙中的摩擦损失。
本发明还涉及一种用于均匀横向分配和传播流动介质的分配器。该分配器包括一分配壳体，该壳体带有用来供应介质并在布置于一摩擦表面所限定的分配器中的至少一个分配间隙中传播的过程中变向的一导管。分配壳体包括一出口，介质在通过分配器之后通过该出口。分配间隙的形状为发散状。分配壳体包括在分配间隙之间的一通道和设置有比分配间隙大的柱深的一出口间隙。该通道包括一边缘，该边缘基本上横向于流动的方向延伸并组成通向出口间隙的通道。该边缘的形状为使摩擦表面可使分配间隙中的发散介质沿其流动路径传播，从而提供沿出口间隙的基本上均匀且平行的介质流。
根据本发明的方法和设备的实施例的其它特征可以从权利要求中看出。
现在将参照并不限定对本发明的解释的附图、通过所应用的实例来更加详细地描述本发明，这些附图中图1A示出了根据本发明的一个实施方式的分配器的示意性立体图；图1B示出了图1中的分配器的A-A横截面；图2A-D示意性地示出了从正上方看到的、根据本发明的分配器的边缘的不同实施方式的视图，以及对流出分配器的流向的影响；图3示意性地示出了从正上方看到的、根据本发明的分配器的另一个实施方式；图4A示意性地示出了根据本发明的分配器的再一个实施方式的立体图；图4B示出了图4A的分配器的A-A横截面图；以及图5示意性地示出了从正上方看到的、根据本发明的分配器的再一个实施方式。
具体实施例方式
在图1A和1B中示出了根据本发明的一个实施方式的分配器，用于均匀地横向分配和传播流动的介质流。分配器包括分配壳体2，该壳体带有用来供应介质的导管4以及较宽的出口6，分配壳体形成有分配腔8和出口腔10，这两个腔室由限制表面12形成，该表面的内面被指称为摩擦表面。图1中的供应导管4被布置成与分配腔8呈一个角度，但也可平行于流动方向S布置。分配腔8具有从导管的连接处以锥形发散传播的形式向具有边缘18的通道16延伸的分配间隙14，边缘18基本上横向于流动方向延伸并具有例如曲率半径R，边缘18具有圆弧形，在该圆弧形处通道16连接出口腔10。分配腔的分配间隙14通过通道16与出口腔的出口间隙20连通，出口间隙20被布置成具有比分配壳体2的分配间隙14要大的柱深，出口间隙20从通道16向矩形出口6延伸。间隙14、20都具有基本上为矩形的横截面。从通过所述导管4的供应处到介质流通过出口6的排放，沿每根流线的压降对于均匀分配的出口流来说是一样的，只要出口流基本上均匀且平行即可。
由于沿每根流线的距离在出口腔10中并不相等，因此其中的压降与设备的其它部分的压降相比应该相对较小。
供应导管4可布置在发散的限制表面的交线C的附近。较佳地，分配腔8从进口处向基本上横向延伸的边缘设置有两个发散的限制表面，且这两个表面由圆弧形的边缘18互相连接。
根据本发明的一个实施方式，分配腔8和出口腔10之间的通道可设置具有多个分配间隙的部分，这些间隙具有不同的柱深，下面将参照图5对这些间隙进行更加详细的描述。这样，具有不同的柱深的间隙的数量可以为两个以上，合适的是三个或四个，而在两个或多个间隙之间的通道可设置有形状与此处所述的边缘18相类似的边缘。分配间隙可具有沿流动方向增加的柱深。然而，根据一个优选的实施方式，根据本发明的分配腔包括柱深交替增加和减小的分配间隙。
布置多个间隙的目的是为了可以控制机器的不同部分中的摩擦损失。这些间隙可以有范围在8到60mm的柱深。
在出口6处的出口间隙可具有大小为前述间隙的柱深(h1)的1.2到4倍的柱深(h2)，适当的是在前述间隙的柱深(h1)的1.5到4倍。
在附图中使用相同的标号来表示不同的实施方式中相应的细节。
图2A-D示出了边缘18的形状的变型，且其中示出了当改变弧形边缘的弧度时流量图形是如何改变的。
根据一个实施方式，边缘18可具有基本为圆形的弧形延伸部分，它具有曲率半径R，该半径对于不同的分配器的实施方式来说可具有不同的曲率，例如图2A-C中所示。供应导管4可布置在圆弧的弦的中心。较佳地，从进口到该设备的圆弧，分配腔8基本上为锥形。这一部分可形成圆的一部分。图2C示出了圆弧的一个实施方式，其中圆的该部分的所有半径都聚合到一个中心点C(也可见图1A)。这样，还可保证从进口流向圆弧的每条流线的路径长度相等。随后，将供应导管4放置在中心点C中。圆弧的曲率半径R可大于图2C中所示的，比如从图2A和2B中所见。假设根据图2B的形状可以生成沿整个出口6均匀分配的流体V，据此就可有更加浅的圆弧的变化、即具有比图2B中的曲率半径为R2的边缘的形状大的曲率半径R1，从而导致与图2B相比，在出口的中间流量V1较大，而在出口的侧边缘12’的流量V2较小。如果与图2B相比设置较深的圆弧、即具有比图2B中的具有曲率半径R2的边缘形状小的曲率直径R，则这会导致与图2B相比在出口的中间的流量V2较小，而在出口的侧边缘12’的流量V2较大。
在图2D中示出了边缘18的另一种形状的实施方式，这里是用两个在出口6的中点附近相交的基本上平直的边缘部分22、24构成。边缘部分22、24在它们之间形成角度α。图2D所示实施方式的流量图形类似于图2C，即与根据图2B的形状相比，流量V1在出口的侧边缘12’处最大，而在出口的中间流量V2较低。在边缘处还可在边缘22、24的平直部分之间设置其它的角度，沿出口的所需的流量图形取决于这个角度。边缘18还可设置有两个以上的边缘部分(未示出)。
在图3中示出了根据本发明的一个实施方式。基本上是圆弧形的边缘18意味着边缘18的诸部分可具有不同的形状，但分配间隙14和出口间隙20之间的通道为圆弧形。例如，圆弧可与设备的各条侧边缘12’相对，且终止于平直部分22，该平直部分基本上平行于出口腔的侧边缘12’延伸。这样可相对于侧边缘12’缩短圆弧以补偿在边缘12’处增加的摩擦损失。
根据本发明，流体流过基本上在平面中延伸的管道。因此，对流体的重新定向的需求就最小，由此就可使阻塞的问题最小化。根据本发明的再一个实施方式，如在图4A-B中明显看到的，设备可包括至少一个重新导向装置24，比如弯曲的部分或类似装置。由于重新定向而造成的压降可忽略。出于技术组装的原因该设计是较佳的。
在图5中示出了根据本发明的一个优选实施方式，其中分配器包括第一分配间隙14’、第二分配间隙14”、第三分配间隙14和出口间隙20。将第一分配间隙14’从进口设置到第一圆弧形边缘18’，该边缘将组成第一分配腔8’的两个发散的限制平面互相连接在一起。将第二分配间隙14”从第一圆弧形边缘18’设置到第二圆弧形边缘18”，该边缘将组成第二分配腔8”的两个发散的限制平面连接在一起。将第三分配间隙14从第二圆弧形边缘18”设置到沿横向基本上线性延伸的边缘18，该边缘将制成第三分配腔8的两个基本上发散的限制平面连接在一起。沿横向延伸的边缘组成通向出口间隙20的通道。间隙14’、14”、14和20的侧边缘部分12”在第二分配间隙14”和第三分配间隙14的断点P中呈角度。第二分配间隙14”较佳地具有比第一分配间隙14’小的柱深。第三分配间隙14较佳地具有与第一分配间隙14’相等的柱深。出口间隙20较佳地具有比第三分配间隙14大的柱深。
现在参见图1-5，可通过供应导管4将具有例如12％以上浓度的纤维悬浮液供应给分配壳体2。进入分配腔8、8’的纤维悬浮液撞击壳体的内限制表面12并由此变向。悬浮液从进口沿发散的分配腔8、8’中的分配间隙14、14’朝着通道16向外减速扩散，在通道16中悬浮液在下述情况下再次变向，即当通过较佳为圆弧形的边缘18、18’并进入具有较大柱深的出口间隙20，或者在出口间隙20之前进入较佳地具有较小柱深的再一个分配间隙14”、随后又进入柱深比之前的间隙大的分配间隙时，正如结合图5所述的。在将悬浮液输送进出口腔10之后，相对于出口6推动悬浮液，从而使之以均匀的、基本平行的流速度恒定地流动。
权利要求
1.一种用来达到流动介质的均匀横向分配和传播的方法，其中该介质通过一导管(4)来供应，并且在沿一摩擦表面所形成的至少一个分配间隙(14、14’、14”、14)传播的过程中变向，其特征在于，该介质在沿分配间隙(14、14’、14”、14)发散传播的过程中变向；该介质从分配间隙(14、14’、14”、14)通过一通道(16)被输送到具有大于分配间隙的柱深的一柱深的一出口间隙(20)；在一边缘(18、18’、18”、18)上的该通道(16)处输送该介质，该边缘组成通向该出口间隙(20)的一通道，该通道基本上横向于流动方向延伸；以及该边缘(18、18’、18”、18)的形状为使摩擦表面可使分配间隙(14、14’、14”、14)中的发散介质沿流动路径传播，从而提供沿出口间隙(20)的基本上均匀且平行的介质流。
2.如权利要求1所述的方法，其中介质在通过间隙(14、14’、14”、14、20)之后通过一出口(6)，其特征在于，出口之前有数个具有不同柱深的间隙(14、14’、14”、14、20)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，间隙(14、14’、14”、14、20)具有范围在8到60mm的柱深。
4.如以上任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，出口间隙(20)具有大小为在前的间隙(14、14)的柱深的1.2-4倍的一柱深。
5.如以上任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，分配间隙(14、14’、14”、14)由形状为圆弧形的一边缘互连的两个发散的摩擦表面形成。
6.如以上任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，间隙(14、14’、14”、14、20)中的介质流被输送，从而以矩形横截面传播。
7.如以上任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，在至少一个弧形部分(24)中重新定向从供应源(4)流向排放口(6)的介质流。
8.一种用于均匀横向分配和传播流动介质的分配器包括一分配壳体(2)，该壳体带有一导管(4)，该导管用来供应介质并在布置于一摩擦表面所限定的分配器中的至少一个分配间隙(14、14’、14”、14)中传播的过程中变向，以及，该分配壳体包括一出口(6)，介质在通过分配器之后通过该出口，其特征在于，分配间隙(14、14’、14”、14)的形状为发散状，分配壳体(2)包括在分配间隙(14)之间的一通道(16)和设置有比分配间隙(14、14’、14”、14)大的柱深的一出口间隙(20)，该通道(16)包括一边缘(18、18’、18”、18)，该边缘基本上横向于流动方向延伸并组成通向出口间隙(20)的通道，该边缘(18、18’、18”、18)的形状为使摩擦表面可使分配间隙(14、14’、14”、14)中的发散介质沿流动路径传播，从而提供沿出口间隙(20)的基本上均匀且平行的介质流。
9.如权利要求8所述的分配器，其特征在于，具有不同的柱深的多个间隙(14、14’、14”、14、20)布置在供应导管(4)和出口(6)之间。
10.如权利要求8-9所述的分配器，其特征在于，间隙(14、14’、14”、14、20)具有8到60mm范围内的柱深。
11.如权利要求8-10中任意一项所述的分配器，其特征在于，出口间隙(20)具有大小为在前的间隙(14、14)的柱深的1.2-4倍的一柱深。
12.如权利要求8-11中任意一项所述的分配器，其特征在于，间隙(14、14’、14”、14、20)基本上为矩形的横截面。
13.如权利要求8-12中任意一项所述的分配器，其特征在于，分配间隙(14、14’、14”、14)由形状为圆弧形的一边缘互相连接的两个发散的摩擦表面形成。
14.如权利要求8-13中任意一项所述的分配器，其特征在于，分配器包括至少一个弧形部分(24)，从供应源(4)流向排放口(6)的介质流在该部分中重新定向。
全文摘要
本发明涉及一种用来达到流动介质的均匀横向分配和传播的方法。该介质通过一导管(4)来供应，并且在沿一摩擦表面所形成的至少一个分配间隙(14、14’、14”、14’”)传播的过程中变向。该介质在沿分配间隙(14、14’、14”、14’”)发散传播的过程中变向；该介质通过一通道(16)被输送到具有大于分配间隙的间隙深度的一出口间隙(20)；在一边缘(18、18’、18”、18’”)上输送该介质，基本上横向于流动方向延伸；以及该边缘(18、18’、18”、18’”)被设计成使摩擦表面可使分配间隙(14、14’、14”、14’”)中的发散介质沿流动路径传播，从而提供沿出口间隙(20)的基本上均匀且平行的介质流。本发明还涉及一种设备。
文档编号D21F1/02GK1910371SQ200580002378
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月13日 优先权日2004年1月16日
发明者J·伦德勃格, O·梅兰德 申请人:美佐纸业股份有限公司