专利名称：将高浓纸浆供给到成形支撑件的方法和高浓纸浆的流浆箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将高浓纸浆供给到成形支撑件(formation support)的方 法，在该方法中浓度约为4%到20%的纤维纸浆从堰板(slice)被供给到能渗水的成形支 撑件上，用于制造纤维基产品。本发明还涉及一种高浓纸浆的流浆箱，该高浓纸浆的流浆箱 的入口部被连接到浓度约为4 %到20 %的纤维纸浆源，并且该高浓纸浆的流浆箱的出口部 形成用于将所述纸浆供给到能渗水的成形支撑件上的堰板或诸如此类的装置。
背景技术：
在例如浆板、纸板或纸的纤维基产品的制造中，有利的是，使用尽可能高浓度 的纸浆，即纸浆的纤维固体含量尽可能得高并由此使纸浆的含水量较低，以减少循环水 (circulating water)的量。然而，将4%到20%的高浓度的纸浆供给到产品成形支撑件上 的问题在于获得质量均勻的产品，因为在如此高浓度的纸浆中，纤维易于堆积在密集的纤 维网中，并且它们不能在产品的整个表面区域上均勻地分布。实际上，这种纸浆的浓度已经 处于纤维彼此束缚时趋向于形成幅材的范围。供给这种纸浆的主要任务是，通过防止形成 纤维结块并可能地通过分裂已经形成的各种纤维结块，在纸浆的流变性质方面保持纸浆处 于类似于水的“流体”状态。这在幅材开始形成到成形支撑件上之前是尤为重要的，因为纸 浆中的瑕疵随后不能够再被修正。众所周知，在流浆箱中应用有各种混合工具，例如旋转穿孔辊，用于将纸浆供给到 成形支撑件上。这些设置旨在用于分裂浓度小于3%的低浓纸浆中的纤维屑，或者增加在纸 浆中的湍流。在高浓纸浆中，这种穿孔辊容易被阻塞。尤其与专利EP 348398相应的专利FI 86444披露了一种沿机器的横向方向安装 用于在流浆箱的压力室内旋转的辊。其目的是使浓度为6%到15%的纸浆承受位于该辊的 旋转表面与另一个表面之间的高剪切力。辊的旋转运动还用于将流浆箱中的纸浆朝向成形 支撑件供给。根据所述专利，高浓纸浆的短期和局部流态化尚不是为了制造具有良好勻度的大 表面区域的纤维基产品而使用高浓纸浆时所存在的问题的解决方案，亦即无法获得足够均 勻的幅材。同样，通过一个辊或一对辊致使纸浆进入到朝向成形支撑件开口的堰板中的流 动也不一定是均勻的。
发明内容
本发明的目的是消除以上提到的缺陷。为了实现这个目的，根据本发明的方法的 主要特征在于，在堰板之前，纸浆被引入到一流道中，该流道在其沿流动方向的至少部分长 度上变细并受到以与纸浆流速不同的速度运动的表面的限制，并且纸浆通过供给装置，例 如为纸浆提供动能并与该运动的表面分离的高浓度泵，被强行供给到这个流道中。通过这 样做，纸浆在该流道中的整个路径上都会受到剪切力，并且一直到堰板都能够维持良好的 混合、湍流以及由此的纸浆流态化，其中纸浆从堰板被排放到移动的成形支撑件上，当通过成形支撑件从纸浆中移除水分时，产品在成形支撑件上同时开始形成。以与纸浆速率不同的速度运动的表面例如可以是设置为在流浆箱中旋转的转子 的圆周表面。这种转子的圆周表面形成一个沿流动方向变细的间隙的限制表面，并且第二 限制表面由与该圆周表面相对并沿相同方向弯曲的固定壁形成。根据有利的实施例，纸浆 的湍流因限制间隙的壁的设计而增加，并且在纸浆流路中产生多个连续的收缩位置。形成变细的间隙的流道终止于堰板，一直到堰板纸浆都保持在湍流状态。如果纸浆的流动方向正好在位于流道末端的堰板之前突然转弯，就能获得幅材成 形的特定优点。纸浆被供给到变细的流道或间隙中是通过给予纸浆所需的动能的供给装置例如 高浓度泵强行地实现的。这个供给装置是与旋转马达在功能上分离的装置。利用上述方 法，在流浆箱中的整个流动期间，高浓纸浆中的纤维以彼此连续运动的方式被输送，其中并 没有时间形成在产品质量中可见的纤维屑，并且在流浆箱中纤维并未开始在固定位置彼此 固结。 根据本发明的高浓纸浆的流浆箱的特征又在于，入口部连续作为在其长度的至少 部分上变细并终止于堰板的流道，并且该流道由设置成以与纸浆流速不同的速度运动的表 面限制。这样的表面优选为设置成在流浆箱中旋转的滚筒的圆周表面。
以下，将参考附图更详细地描述本发明，其中图1示出由高浓纸浆形成产品的大体原理；图2是用于将纸浆供给到成形支撑件上的流浆箱的剖视图；以及图3至图6示出图2的流浆箱中的滚筒的可替换结构。
具体实施例方式图1示出通过根据本发明的方法制造连续幅材W形式的产品的原理。水-纤维悬 浮液(aqueous fibre suspension)在此情况下为高浓纸浆，从纸浆容器M通过泵P经由入 口管系统3被供给到流浆箱1中。纸浆从流浆箱通过堰板被排放到连续向前行进并能渗水 的成形支撑件2 (例如网)上。该纤维纸浆具有4%到20%的浓度，在此范围的纤维纸浆被 称为高浓纸浆。纸浆的浓度优选在5%到15%的范围内。沿着成形支撑件2载送的纤维纸 浆通过成形支撑件2逐渐脱水，其中纤维纸浆中的干物质含量增加，并且纤维产品W开始形 成为粘合结构(cohesive texture)，在该粘合结构中，纤维彼此布设在它们的固定位置并 且相互束缚。因为从流浆箱流到成形支撑件上的纸浆的水含量相对较低，因此与使用标准 浓度的纸浆相比，在幅材成形的这个步骤A移除了较少的水分，并减少了循环水的量。通过 网过滤的循环水在图1中用箭头示出。在成形步骤之后，已经粘合的无支撑的幅材W被引导至压榨步骤B，在该压榨步骤 中幅材W通过机械压榨的方式被脱水，并最终进入到干燥步骤C，在该干燥步骤中通过采用 热量进行蒸发来移除水分。这样形成的幅材W可以是纸浆幅材、纸板幅材或纸幅材。在干 燥之后，有各种不同的整饰的可行方案，由于其与本发明并不相关，因此将不再详细描述。图1的描述仅是示例性的，并且各种部件的位置、以及成形支撑件2与其他的输送幅材W的装置的入口可以不同，这取决于机器和待制造的产品。图2示出了沿纸浆流动方向和待形成的幅材的行进方向所截取的流浆箱的竖直 截面的更详细结构。高浓纸浆通过入口管系统3被供给到流浆箱1中，从高处进入到由流 道4的起始端构成的入口部中，其中流道4朝向流浆箱的堰板5变细。在设置成于流浆箱 内的腔室中旋转的滚筒6与同滚筒6的圆周表面相对的弯曲壁7之间形成流道4。壁7的 曲率半径比滚筒6的曲率半径大，并且沿纸浆的流动方向靠近滚筒6，这导致具有大致曲线 形式的变细的流道。尽管流道的壁7可以沿滚筒6的径向方向运动，但是流道的壁7是固 定不动的，以便调整滚筒6与壁7之间的“间隙”。滚筒6也可被称为“转子”，而相对于滚 筒6固定不动的壁7也可被称为“定子”。在流道4中，沿实质上机器宽度上的整个长度提 供纸浆，并且在本文中术语“变窄”和“变细”指的是，尺寸在垂直于机器宽度和流动方向的 方向上(即滚筒与壁的曲率半径的方向上)的减少。图2中的流浆箱示出了在整个机器宽 度上的流道的形状。在图2中，流道4以相对于入口流的供给方向(入口管系统3的入口方向)呈约 90°的角度延伸，但是这个供给角可在一个很大的范围内变化，即可从0°到将近180°的 范围内变化。因此流道4也可开始为直接延伸到多个入口管3，或者以比90°更小的角度 延伸。滚筒6基本上不会影响纸浆在流道4中朝向堰板5的流动，但是可利用外部供给 装置来获得这种影响。由此，滚筒6的旋转运动能有效地对流向堰板5的纸浆施加能量，使 纸浆流态化，并防止形成纤维束以及防止纤维彼此固着。为了增加施加在纸浆上的剪切力， 滚筒6的圆周表面设有三维表面图案；即，其可包括例如凸块。表面图案的各种可替换形式 在图3至图6中示出(图3和图5是正视图，并且图4和图6是立体图)。在图3和图4的 滚筒中，三维图案由圆周方向上连续的脊或隆起11形成，并且在图5和图6的情况下，三维 图案由圆周方向和轴向上的多个单独的隆起12形成。在流道4的末端，壁7在滚筒6的旋转轴线的方向上设有多个连续的隆起或脊 7a，其在流体的横截面区域内形成多个连续的收缩位置(constrictionpoint)或扩张位置 (expansion point)。在这个区域中，壁7距离滚筒6的平均距离可以是恒定的，并且壁表 面的设计也可用来有效维持在流道末端处的湍流。隆起或脊可在整个机器宽度上以类似的 构造延伸，或者它们可以是不连续的并且是交错的。壁7还可设有形成相应设计以维持湍 流的多个单独的凸块。由于壁7沿其径向方向靠近滚筒6，流道4的横截面面积至少在一开始时沿流动方 向被减小，这意味着使用恒定的体积流率时，纸浆的线性流速会被增加。对于湍流而言，要 求滚筒6的基于旋转运动的圆周速度在流道的整个长度上与纸浆的线性流速不同。当滚筒 6沿纸浆流动的方向(图2中的逆时针方向)旋转时，它的圆周速度将超过基于通道4中的 体积流量的、纸浆的最大线速度。如果滚筒的圆周速度比纸浆的同方向的线速度慢，那么也 会产生湍流。滚筒6也可以沿纸浆流动方向的反方向(图2中的顺时针方向)旋转，其也 能有效地使流经流道4的纸浆送交(give up)能量。滚筒6的旋转速度以如下方式取决于纸浆的浓度待供给的纸浆的浓度越大，旋 转速度就要被调整得越高。可以示出，在确定的转速下所获得的流态化点，给定浓度的纸浆 从此流态化点开始像水一样运动。滚筒6或转子不具有基本的泵送作用，其功能只是将剪切力施加于在通道4中流动的纸浆上。实际的体积流量由将纸浆供给到流浆箱1中的高浓 度泵P产生，该泵可以是位移式泵或流化泵。该泵使纸浆经由入口管系统3被供给到流浆 箱1中，在其间没有任何缓冲箱或诸如此类的装置。在流道4的末端具有一个急转弯，在该急转弯处流道的跟在滚筒的圆周表面之后 的短末端部4a转弯离开滚筒，同时形成终止于堰板5的短堰板通道。在图2所示的情况下， 此转弯约为90° ；换言之，通道的末端部沿滚筒的半径方向直接离开滚筒，但是该转弯可以 更急或更缓，大于或小于90°。流道4的这个短末端部4a还在与起始部的弯曲部分相反的 方向被弯曲，并逐渐进入成形支撑件2的方向。纸浆从堰板5沿与滚筒6的圆周运动方向 相反的方向排出。利用流道4端部处的急转弯，在流道中流动的纤维纸浆中获得方向的快 速改变。快速转弯会在流动的纸浆中引起剪切力和摩擦力，并由此维持流态化。如果滚筒 6沿与通道4中的流动相反的方向旋转，则纸浆将从堰板5沿滚筒6的圆周运动方向排出。此外，在流道的端部处可以更缓和或更平滑地改变方向，或者根本就不改变方向。 在此情况下，终止于堰板5的末端部4a的方向只偏离流道4的方向少许或根本就不偏离。 在这些情况下，流道4可关于图1中的转子6以镜像方式(mirror-like manner)设置，堰 板通道4a的位置以及网的行进方向保持不变。图中还示出了能渗水的成形支撑件2经过流浆箱1的路径。流浆箱的下表面形成 使成形支撑件导向堰板5并在堰板5的下边缘终止的第一滑动表面8。堰板的上边缘沿成 形支撑件2的行进方向延伸为第二滑动表面9，并引导成形支撑件2以及从堰板5排放到其 上的纸浆，当通过成形支撑件2开始向下脱水时，纸浆立即开始形成为幅材。利用滑动表面 8和9的位置，可适宜地设置成形支撑件的张力。如上所述，在第二滑动表面9之后，幅材W 在成形支撑件2的顶部上朝向压榨步骤行进。流浆箱还包括用于密封滚筒6与流浆箱的位于流道4外的剩余部分之间的间隙的 工具，例如多个刮刀，其防止纸浆排出到别处。这些刮刀在图2中用附图标记10表示。该机器的宽度可在很大范围内变化。在宽型机器中，入口管系统3可设置为在流 道4的起始端的不同位置平均分配高浓纸浆的结构。滚筒或转子的直径有利地为300mm到1200mm。入口通道的宽度尤其取决于待制造 的产品的克重。堰板通道4a的长度为15mm到50mm，并且其堰板尺寸由待制造的产品的克
重确定。本发明尤其适于将纤维纸浆供给到纸浆干燥机中，但是本发明不仅仅限于成品为 纸浆的机器。本发明也适于纸板制造机和造纸机。还可以使得待从流浆箱供给的纤维纸浆 不形成完整产品，但是流浆箱也可位于两层或多层成形器中，其中一个或多个纤维层被附 连到由高浓纸浆构成的层。
权利要求
一种将高浓纸浆供给到成形支撑件上的方法，在所述方法中浓度约为4％到20％的纸浆从堰板(5)被供给到能渗水的成形支撑件(2)上，用于制造纤维基产品，其特征在于，在所述堰板(5)之前，纸浆被引入到流道(4)中，该流道(4)在其沿流动方向的至少部分长度上变细，并受到以与纸浆流速不同的速度运动而使纸浆流态化的表面的限制，并且纸浆借助于给纸浆提供动能并与运动的所述表面分离的供给装置，例如高浓度泵(P)，被强行供给到所述流道(4)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以与纸浆流速不同的速度运动的所述表 面由旋转滚筒(6)的圆周表面构成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述滚筒(6)在所述通道(4)处沿纸浆流 动的方向旋转。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述滚筒(6)在所述通道(4)处沿纸浆流 动的反方向旋转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述流道(4)的端部处，正 好在所述堰板(5)之前，纸浆流动的方向被急转弯。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，运动的所述表面设有三维图案。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在纸浆中借助于与运动的所 述表面相对并限制所述流道(4)的壁(7)的形状来保持湍流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，待供给的纤维纸浆的浓度为 5% 到 15%。
9.一种高浓纸浆的流浆箱，所述流浆箱的入口部被连接到浓度约为4%到20%的纤 维纸浆源(M)，并且所述流浆箱的出口部形成用于将所述纸浆供给到能渗水的成形支撑件 (2)上的堰板(5)或诸如此类的装置，其特征在于，所述入口部继续作为在至少部分长度上 变细并终止于堰板(5)的流道(4)，所述流道(4)受到设置成以与纸浆流速不同的速度运动 的表面的限制，并且所述入口部借助于为纸浆提供动能并与运动的所述表面分离的供给装 置，例如设置为强行将纸浆供给到所述流道(4)中的高浓度泵(P)，被连接到所述纤维纸浆 源(M)。
10.根据权利要求9所述的高浓纸浆的流浆箱，其特征在于，用于限制所述流道(4)的 所述表面是被设置为在所述流浆箱中旋转的滚筒(6)的圆周表面，并且所述流道(4)的另 一侧由与所述圆周表面相对的弯曲壁(7)限制。
11.根据权利要求9或10所述的高浓纸浆的流浆箱，其特征在于，所述流道(4)的末端 设有急转弯，在所述急转弯处所述流道转变为终止于所述堰板(5)中的短末端部(4a)。
12.根据前述权利要求9至11中任一项所述的高浓纸浆的流浆箱，其特征在于，至少在 所述流道(4)的末端，用于限制所述流道的实心壁(7)的表面在流动的横截面区域内形成 连续的收缩位置和扩张位置。
全文摘要
约为4％到20％的高浓度的纸浆从堰板(5)被供给到能渗水的成形支撑件(2)上，用于制造纤维基产品。在堰板(5)之前，纸浆被引入到在沿流动方向的至少部分长度上变细并受到以与纸浆流速不同的速度运动而使纸浆流态化的表面所限制的流道(4)。利用为纸浆提供动能并与运动表面分离的供给装置，例如高浓度泵(P)，纸浆被强行供给到这个流道(4)中。
文档编号D21F1/02GK101861427SQ200880116093
公开日2010年10月13日 申请日期2008年11月13日 优先权日2007年11月14日
发明者图利基·曼尼宁, 埃尔基·伊尔莫涅米, 海基·卡萨莱宁, 约翰·古利克森 申请人:美卓造纸机械公司