用于纤维幅材机如造纸机或纸板机的干燥部中的方法及装置.pdf

一种在纤维幅材机的干燥部中使用的方法，在该干燥部中，至少一个干燥组使用单网牵引，其中，正被干燥的纸幅材(W)在干燥网(F)的支持下运行，以使干燥网(F)将烘缸(10)上的幅材(W)压靠于加热的缸表面，并且幅材(W)保持处在位于烘缸(10、12)之间的换向缸(11)的外侧曲面的一侧上；在所述干燥组中，在两个相邻的烘缸(10)和位于所述两个烘缸之间的换向缸(11)及干燥网(F)之间形成袋状空间(T)。在该方法中，利用设置在袋状空间(T)内的负压部件(20)在干燥组的至少一个袋状空间(T)内产生负压，以便在干燥网(F)和幅材(W)上形成压差，以使幅材(W)附着在干燥网(F)上，从而使幅材(W)的横向收缩为可控制的。在该方法中，以短的传送途径将幅材(W)从烘缸(10)传送到换向缸(11)，并从换向缸(11)传送到下一个烘缸(12)；在该方法中，干燥网(F)的张力维持在至少3kN/m的水平，以利于控制幅材(W)的横向收缩；在该方法中，利用密封件(25、26)密封袋状空间(T)，所述密封件与负压部件(20)相结合设置，并朝向相邻的烘缸(10、12)的表面设置，以保持袋状空间(T)内的负压。本发明还涉及一种用于纤维幅材机的干燥部中的装置，在该干燥部中，在应用单网牵引的干燥组的至少一个袋状空间(T)内设置负压部件(20)，以在该袋状空间内产生负压作用，以使压差作用在干燥网(F)和幅材(W)上；该干燥组的烘缸(10、12)和换向缸(1)以相对于彼此设置，以使幅材(W)从烘缸(10)传送到换向缸(11)及从换向缸(11)传送到下一个烘缸(12)的传送行程短；并且为了限定负压作用区而设置负压密封件(25、26)。

1.  一种用于纤维幅材机如造纸机或纸板机的干燥部中的方法，在所述纤维幅材机的干燥部中，至少一个干燥组使用单网牵引，其中，正被干燥的纸幅材(W)在干燥网(F)支持下运行，以便所述干燥网(F)将烘缸(10)上的幅材(W)压靠在加热的缸表面，并且所述幅材(W)保持处在位于烘缸(10、12)之间的换向缸(11)的外侧曲面的一侧上；在所述干燥组中，在两个相邻的烘缸(10)和位于所述两个烘缸之间的换向缸(11)及所述干燥网(F)之间形成袋状空间(T)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：利用设置在所述袋状空间(T)内的负压部件(20)在所述干燥组的至少一个袋状空间(T)内产生负压，以便在所述干燥网(F)和所述幅材(W)上形成压差，以使所述幅材(W)附着至所述干燥网(F)，从而使所述幅材(W)的横向收缩为可控的；以短的传送行程将所述幅材(W)从烘缸(10)传送到所述换向缸(11)，并从所述换向缸(11)传送到下一个烘缸(12)；使所述干燥网(F)的张力保持在至少3kN/m的水平，以利于控制所述幅材(W)的横向收缩；以及利用密封件(25、26)密封所述袋状空间(T)，所述密封件(25、26)与所述负压部件(20)相结合设置，并朝向相邻的烘缸(10、12)的表面设置，以保持所述袋状空间(T)内的负压。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于以下步骤：通过利用所述换向缸(11)产生的负压作用来增强所述干燥网(F)和所述幅材(W)上的压差。

3.  如权利要求1或2所述的方法，其特征在于以下步骤：利用机械式密封件(25、26)和/或吹风式密封件密封负压作用区。

4.  如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：利用所述负压部件(20)在所述袋状空间(T)内产生至少为500Pa的负压，有利地至少为1000Pa的负压。

5.  如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：将所述干燥网(F)的张力保持在至少4kN/m的水平。

6.  如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：以短的传送行程将所述幅材(W)从所述烘缸(10)传送至所述换向缸(11)，所述传送行程的长度为100-500mm。

7.  如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：利用外部的负压源(28)在所述负压部件(20)中产生负压。

8.  如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：通过所述换向缸(11)从所述袋状空间(T)排出空气。

9.  一种用于纤维幅材机如造纸机或纸板机的干燥部中的装置，在所述纤维幅材机的干燥部中，至少一个干燥组是应用单网牵引的干燥组，并包括至少两个烘缸(10、12)，至少一个换向缸(11)以及支持幅材(W)运行的干燥网(F)，在所述干燥组中，正被干燥的纸幅材(W)设置为在所述干燥网(F)的支持下运行，以便所述干燥网(F)将烘缸(10)上的幅材(W)压靠在加热的缸表面，并且幅材(W)保持处在位于所述烘缸(10、12)之间的换向缸(11)的外侧曲面的一侧上；以及在所述干燥组中，在两个相邻的烘缸(10、12)和位于所述两个烘缸之间的换向缸(11)及所述干燥网(F)之间形成袋状空间(T)，其特征在于：在所述干燥组的至少一个袋状空间内设置负压部件(20)，以在所述袋状空间内产生负压作用，从而使压差作用在所述干燥网(F)和幅材(W)上；所述干燥组的烘缸(10、12)和所述换向缸(11)相对于彼此设置以使所述幅材(W)从烘缸(10)传送到所述换向缸(11)并从所述换向缸(11)传送到下一个烘缸(12)的传送行程短；所述负压部件(20)的密封件(25、26)设置成直接抵靠在所述烘缸(10、12)的表面，以便限制负压作用区；并且所述干燥网(F)的张力至少为3kN/m。

10.  如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述密封件(25、26)为机械式密封件(25、26)和/或吹风式密封件。

11.  如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述干燥网(F)的张力至少为4kN/m。

12.  如权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，利用所述负压部件(20)产生至少为500Pa的负压，有利地至少为1000Pa的负压。

13.  如权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于，从所述烘缸(10)至所述换向缸(11)的传送行程的长度为100-500mm。

14.  如权利要求9至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述负压部件(20)设有外部负压源(28)。

15.  如权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于，抵靠所述换向辊(11)的表面设置的密封件(27)与所述负压部件(20)相结合设置。

用于纤维幅材机如造纸机或纸板机的干燥部中的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法。
本发明涉及一种根据权利要求9的前序部分所述的装置。
背景技术
如现有技术中所公知的，在纤维幅材机如造纸机或纸板机中的、基于烘缸干燥的干燥部的干燥组使用双网牵引或单网牵引。在双网牵引中，各烘缸组包括两个网，其中一个网从上方、另一个网从下方将幅材压靠于加热的烘缸表面。在单网牵引中，各烘缸组仅包括一个干燥网，在该干燥网的支撑下，幅材运行穿过整个组，以便该干燥网将幅材压靠于这些烘缸的加热的缸表面，并且幅材保持处在位于烘缸之间的换向缸或辊的外侧曲面的一侧上。因此，在单网牵引中，烘缸设置在网环(wire loop)的外侧，而换向缸或辊设置在网环的内侧。在以下的说明中，术语“换向缸”也解释为交替设置在相应位置中的换向辊，术语“换向缸”和“换向辊”在本说明书中的意思相同。在纤维幅材机中的基于缸干燥的干燥部的单网牵引组中，在两个相邻的烘缸及位于两个相邻地烘缸之间的、处于下排的换向缸之间形成由网限定的袋状空间(pocket space)。与袋状空间相关，我们谈到“开启”和“闭合压区”，即“开启”或“闭合间隙”，开启压区或开启间隙的意思是干燥网与烘缸分离的区域；相应地，当网运行至换向缸时，在袋状空间的一侧形成闭合压区或闭合间隙。按照类似的方式，当网离开换向缸时，在袋状空间的离开侧(outgoing side)形成开启压区或者开启间隙；相应地，当网运行至下一个烘缸时，在干燥网和烘缸之间形成闭合压区，即闭合间隙。尽管在本说明书中，主要结合造纸机对本发明进行描述，但本发明还包括与其它纤维幅材机，例如纸板机相关联的实施例。
在制造纸幅材的过程中，通常现有技术中公知的造纸机的幅材中会形成沿幅材横向的收缩形状(shrinkage profile)，这种收缩形状并不是直的，但通常幅材的边缘区域的收缩率会比中部的收缩率大。边缘区域的收缩率通常为6-10％，而中部区域的收缩率通常为大约1.5％。幅材的收缩率还影响纸张的其它特性，如粗糙度、厚度及卷曲度(curl)。由于这些原因，在造纸机和纸板机的设计和制造中，必须考虑幅材的横向非直型的收缩形状，例如必须考虑从流浆箱向边缘供给更少的纸浆，这样增加了设计和制造的成本。
如现有技术中所公知的，人们已尝试通过增加用作换向辊的吸入辊中的负压，来解决上文所论述的问题。然而，在此情况下，边缘区域与中间区域之间的收缩率差异甚至可能增大。另外，已经使用这样的吸入辊作为换向辊，所述吸入辊的两端设有用于在辊的端部区域中产生比辊的中部区域中的负压更高的负压的装置。关于与此相关的现有技术，可参考美国专利5,135，614。
美国专利5,388,347又公开了一种装置，在该装置中，为了减少横向收缩，将与在造纸机的干燥部中的组之间的间隙上的传送有关的烘缸设置为彼此靠近。关于现有技术，还可参考美国专利5,279,049，其公开了一种用于抑制纸幅材的干燥的方法，在该方法中，幅材在围绕着干燥部的干燥器(dryer)的织物的支持下运载，其后，幅材缠绕着相对于干燥器紧位于下游的导向装置，从而使幅材的边缘区域中的收缩率最小化。
从现有技术中还公知，在干燥部的袋状空间内设置运行性能部件，例如吹风箱、吹风-吸入箱和吸入箱，这些部件通常应用于提供与袋状空间相关的负压，用以增强运行性能，并用以影响幅材和网从烘缸至换向辊的、以及类似地从换向辊至下一个烘缸的运行。下文将描述一些这种类型的装置。
另一方面，关于现有技术，还可参考美国专利5,163,236，其公开了一种用于造纸机或涂布机的干燥部的装置，在该装置中，烘缸之间的袋状空间设置为由袋状腔室围绕，各烘缸之间的空间由壁封闭，该壁的两个边缘设有多个密封部件，所述密封部件优选为可调节的密封部件，并设置在距网的较小距离的位置处。
关于现有技术，进一步参考美国专利4,905,380，其中，利用设置在干燥组的袋状空间内的吹风箱设置喷流吹风件(ejection blow)，以便在网从烘缸至换向辊和相应地从换向辊至烘缸的运行过程中，在吹风箱和网之间的间隙空间内产生负压场。
另外，关于现有技术，参考美国专利4,876,803，其公开了一种用于减少进入干燥部中两个相邻的干燥器之间的袋状空间的气流的密封装置，并公开了一种设置在该袋状空间内的吹风箱，以及相关地，使用设有内部负压源的换向辊。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于纤维幅材机如造纸机或纸板机的干燥部中的方法和装置，其中，已经尝试至少部分地消除和/或最小化上述与现有技术相关的问题，特别是与幅材的横向收缩相关的问题。
为实现上述目的及下文将述及的目的，根据本发明的方法的主要特征在于权利要求1的特征部分所述的内容。
根据本发明的装置的主要特征又在于权利要求9的特征部分所述的内容。
根据本发明，用于控制幅材的横向收缩的装置设置为与纤维幅材机如造纸机或纸板机中的、应用单网牵引的干燥部的袋状空间相关。根据本发明，正被干燥的幅材保持与干燥织物如干燥网接触，以便从缸/换向辊所用的尺寸(dimensioning)及其相对于彼此的位置的角度来看、以及从网的张力的角度来看，幅材上的压差足够高。在袋状空间内，通过设置500-5000Pa、最合适为1000-2500Pa的高负压，可在幅材上产生压差，该负压的大小还受到所用的纸浆(stock)、幅材的干物质(dry solid)和基重以及运行速度的影响，因而高速度、开始干燥时的低干物质量，或者尤其是纸板的高基重，需要可达5000Pa的最高负压。本发明人已认识到可以按照新的方式将本身已知的运行性能部件用作与干燥部中的袋状空间相结合使用的负压部件，以控制幅材的横向收缩。根据本发明，为了控制幅材的横向收缩，在幅材上设置压差以便保持幅材与干燥织物接触，由此可控制幅材的横向收缩。通过以下方式产生压差，即：使用负压部件在袋状空间内提供负压，通过设置与袋状空间的上部密封相关的构件来密封其与相邻的烘缸之间的间隙来密封相邻烘缸之间的袋状空间的上部部分，以及将幅材从烘缸至换向缸的传送行程(transfer)设置为短的。另外，网的张力保持为至少3kN/m的水平，有利地为至少4kN/m。烘缸与换向辊之间的传送长度至多为1000mm，有利地为至多500mm，该长度取决于机器处于停止状态且可能的负压作用被切断时的公切线的接触点。
除防止收缩外，所用/所需的负压受通过网的张力造成的网的弯曲的影响。当袋状空间内的负压升高时，网从缸朝向袋状空间弯曲，因此网的分离点，并且相应地网在下一个缸上的接触点(在本申请中我们将这些术语称为分离点)，均在缸上朝向袋状空间的上部密封向上移位，从而在幅材绕着缸的周边缠绕较短的距离时削弱干燥的效率。在本说明书中，网的分离点的位移是指在幅材的中间区域中的分离线的位移。另外，分离点的位移取决于网的张力分布(tension profile)，通常中部的张力较小，因此分离点的位移形成位移线，其最大位移小于200mm，有利地为小于60mm。在缸的直径为1830mm、位移为200mm的情况下，重要的是从干燥的角度来看，幅材与缸的接触(缠绕)比通常约为3740mm的干燥长度减少400mm，即大约减少了10.7％。这意味着对于30个缸的干燥部而言，将再需要3个缸；相应地，在60mm的位移被认为是合适的情况下，与无位移的情况相比，一个附加的缸就足够了。在实际使用中，至今在袋状空间的至少一部分内具有负压，但其施加至问题区域(problem areas)，因此难以比较。例如，当网的张力为4kN/m，袋状空间内的负压为2kPa以及位移为60mm时，在缸的直径为1830mm且换向辊的直径为1500mm的情况下，这些辊之间的距离可以是10mm或更小。
袋状空间内的最大负压(p)与缸的半径(R)和网的张力(T)之间的相关性(dependence)可以由公式p＝T/R来表示，因此，例如当张力为4kPa且烘缸的半径为0.915m时，可得到袋状空间内的负压的理论最大值为4.4kPa。在实际使用中，还应当考虑网的张力分布和这些辊之间的距离，这些因素使该最大值降低到例如3.9kPa。另一方面，公式T＝p×R也使得可以检查网的张力和袋状空间内的负压，因此，例如当袋状空间内的负压为2kPa且烘缸的半径为0.915m时，可得到网的张力的理论最小值为1.83kN/m。在实际使用中，还应当考虑网的张力分布和这些辊之间的距离，这些因素使该最小值增大到例如2.3kN/m。在确定烘缸与换向辊之间的传送行程的长度时，所述传送行程越短，在烘缸上的幅材的缠绕角度就越大，进而干燥能力就越高。由于网的弯曲，幅材从烘缸的分离点移动，因此，各辊之间的距离越大，网的张力越小，以及烘缸的直径越大，幅材从烘缸的分离点移动得越早。在本申请中将通常使用的尺寸，即：烘缸直径为1830mm，换向辊直径为1500mm，视为标准几何尺寸，但是本申请还公开了其它实施例。例如，在袋状空间内的负压为1kPa，网的张力为4kN/m，各辊之间的距离为200mm的情况下，分离点的位移约为120mm，其仍处于合理的位移范围内。另一方面，当袋状空间内的负压升高到2kPa并且各辊之间的距离减少至50mm时，对于相应的位移而言，需要将网进一步张紧到4.5kN/m的张力值，而只有在约为7.5kN/m的张力下，才能达到有利的范围。
根据本发明，在纤维幅材机如造纸机或纸板机的干燥部中的、应用单网牵引的干燥组内的换向缸是本身为现有技术中公知的换向缸或换向辊，如申请人出售的、商标为VacRoll的不带有内部吸入箱的吸入辊，设有槽及/或穿孔并可带有吸入箱的辊；负压可以只利用袋状空间内的负压部件、只利用辊、或利用这两者来产生。通过换向辊，或通过其槽和穿孔，或仅通过槽、或仅通过穿孔起作用的负压为500-5000Pa，有利地为1000-2500Pa。
由缸、换向辊和网限定的几何形状可以是对称的，其中换向辊位于这些缸之间的中心线上并与各缸相距可选择的距离。在此情况下，机架和设备的布置较容易。另一方面，换向辊可靠近一个缸设置，因此到该换向辊的较短的传送行程使得可以控制幅材从缸的分离。
根据本发明的方法和装置沿着干燥部的纵向方向应用于干燥部的至少一部分中，有利地为应用于干物质含量为65-90％的区域，因为幅材的收缩主要发生在这一干物质含量范围内。当然，沿着机器的纵向方向，在各干燥组中，可调节袋状空间内的负压、网的张力和袋状空间的几何形状，以便适用于所述的干物质含量范围。另外，这种构思可以应用于所述的干物质含量范围之外，在此情况下，可基于运行性能来优化网的张力、袋状空间内的负压以及所用的几何形状。
根据本发明，可得到沿着幅材横向的、大致为直的收缩形状，其中收缩率有利地占整个幅材的1-2％的水平。
根据本发明的一个有利的附加技术特征，在负压部件与换向缸之间的间隙内还利用密封件密封，所述密封件为机械式或吹风式密封，以使该换向缸携带的气流在进入换向缸上的闭合间隙(gap closing)之前停止运动。
当在高的运行速度下应用本发明时，在需要时，可利用刮刀(doctor)阻止边界层气流的产生，最适合地，所述刮刀设置在网与换向辊之间的闭合间隙的前侧之前。
根据本发明的一个有利的附加技术特征，将换向缸设置为可动的，以便能够调节换向缸相对于烘缸的距离，并且以使换向缸可设置为避免可能若干层的破损的纸/网部不能够穿过烘缸与换向缸之间的最小间隙，该间隙由网和幅材的组合厚度确定，其约为1-2mm。这一有利的附加技术特征还使得可以将换向缸例如移动到网的更换位置，例如处于30mm的距离。
根据本发明的装置适用于与多种不同的纤维幅材机的干燥部中的、应用单网牵引的干燥组相结合地使用。烘缸、换向缸、负压部件和干燥织物的结构替代方案可以是本身为本领域普通技术人员所公知的多种变型。
附图说明
以下将参考附图中的各图更详细地描述本发明，但无论如何均不意味着将本发明狭窄地限制于所述附图的细节。
图1示意性地示出了本发明的一个实施例。
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的、利用压差附着在网上的纸张的横向收缩率情况。
图3示意性地示出了本发明的一个实施例，在该实施例中换向辊为带槽的辊。
图4示意性地示出了本发明的一个实施例，在该实施例中换向辊为为申请人出售的、商标为VacRoll的吸入辊。
图5示意性地示出了本发明的一个实施例，该实施例设有根据本发明的一个有利的附加技术特征的便于幅材的领纸的装置。
图6A-图6C示意性地示出了随网的张力变化的分离点的位移的示例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的装置的一个实施例，该装置设置在造纸机的干燥部中的、应用单网牵引的烘缸组中，该图示出了干燥组中的相邻的烘缸10、12以及以交错排列的方式设置在两者下方的换向缸/辊11。由于正常的单网牵引，正被干燥的纸幅材W在干燥网F的支持下从烘缸10运行到换向辊11，并进一步运行到下一个烘缸12。保留在烘缸10、换向缸11和下一个烘缸12以及干燥网F之间的袋状空间T内设置负压部件20，该负压部件用于在袋状空间T内产生强的负压来控制纸幅材W的横向收缩，以便增强幅材W附着至干燥网F的能力。使用负压部件20，通过在袋状空间T内产生强的负压区，而在幅材和网上形成使幅材W附着所需的压差，该负压区域由密封件25、26来限制，所述密封件25、26将袋状空间T内的负压部件20的操作区域密封至烘缸10和12的表面。在图中所示的实施例中，负压部件20设有机械式密封件25、26，但在需要时，可使用通过本身为现有技术中所公知的吹风件来实现的密封装置。另外，袋状空间还在负压部件的端部区域沿着机器的纵向方向被密封，并且在可能的领纸区(zone)的宽度范围内设置附加的密封装置，以在领纸过程中(未图示)确保在引带(leader strip)宽度范围内的负压。重要的是应用/控制在幅材宽度范围内的沿着横向方向的负压以便为整个幅材提供附着力但并不通过经过由幅材覆盖的部分的网过度地吸入，因此幅材的边缘可能与网分离而在防止收缩和运行性能上产生问题。
在图1所示的实施例中，在网的张力为4kN/m时，作用于缸上的压强约为4kPa，这对于阻止幅材的横向收缩而言是一个优良值，缸的直径约为2m。在此情况下，如果缸和换向辊之间的距离至多为15mm并且网的张力为上述的4kN/m，则袋状空间T内的负压为3kPa。用于保持幅材与网接触的换向辊的负压相当于袋状空间的负压，即为3kPa。
在本发明的装置中，从烘缸10到换向缸11的距离较短，优选为根据待运行的纤维幅材的等级中的要求最高的一种来最小化该距离，并且这些接触点之间的公切线的长度小于1000mm，最优选为100-500mm。由此表示着在负压部件中无负压、且机器处于停止状态时的网的理论路径。
利用根据本发明的负压部件20而在袋状空间内产生的负压为500-5000Pa，有利地为1000-2400Pa，该值取决于烘缸的直径(例如烘缸直径为1850mm，且换向辊的直径为1500mm)，以及取决于所用的网的张力，如下文的表1中所示，表1粗略地示出袋状空间内的负压、缸的尺寸及网的张力之间彼此的相关性。在该表中，已经采用由网的弯曲而导致从该缸开启的间隙的位移，作为限制袋状空间内的负压的因素。
表1