復(fù)合型紙頁(yè)成形器及其脫水方法

申請(qǐng)公布號(hào)：CN 107385988 A

 發(fā)明人：劉建安 董曉斌 樊慧明

申請(qǐng)人：華南理工大學(xué)

典型的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)主要是通過(guò)重力和真空抽吸的方式進(jìn)行脫水，這種結(jié)構(gòu)型式存在兩個(gè)問(wèn)題： 重力脫水和真空抽吸脫水效率很低，導(dǎo)致脫水緩慢;真空抽吸脫水的能耗高，同時(shí)加劇了網(wǎng)子的磨損。當(dāng)生產(chǎn)薄頁(yè)紙時(shí)，10m長(zhǎng)的網(wǎng)案對(duì)應(yīng)的紙機(jī)車(chē)速通常在200m/min以下，生產(chǎn)高定量紙時(shí)變?yōu)?50m/min以下，而當(dāng)紙機(jī)車(chē)速達(dá)300m/min時(shí)，則需15m或更長(zhǎng)的網(wǎng)案。長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的網(wǎng)部是制約紙機(jī)車(chē)速提高的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)有帶頂網(wǎng)成形器的網(wǎng)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中箭頭方向?yàn)榧堩?yè)的輸送方向，頂網(wǎng)成形器安裝在網(wǎng)部的中間，前面是案板和低真空箱，后面是高真空箱和真空伏輥，進(jìn)頂網(wǎng)的濕紙頁(yè)水分含量比較低，通常在1%～3%之間，因此濕紙頁(yè)經(jīng)過(guò)頂網(wǎng)時(shí)， 使紙頁(yè)上下兩面脫水，同時(shí)通過(guò)兩層網(wǎng)之間的擠壓和水力作用，分散纖維絮聚，改善紙頁(yè)勻度，減少紙頁(yè)結(jié)構(gòu)上的兩面差。但該結(jié)構(gòu)的頂網(wǎng)成形器中，頂網(wǎng)與底網(wǎng)的接觸面仍保持水平面，雖然在一定程度上能增加脫水，但因?yàn)檫M(jìn)入頂網(wǎng)時(shí)濕紙頁(yè)的水分含量比較低，不能采用過(guò)大的脫水壓力，以免影響紙頁(yè)的成形，因此脫水量的增加是有限的，不能滿(mǎn)足現(xiàn)有長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)提高車(chē)速、大幅增加網(wǎng)部脫水的要求。

圖1 現(xiàn)有帶頂網(wǎng)成形器的網(wǎng)部結(jié)構(gòu)

圖2 復(fù)合型紙頁(yè)成形器的結(jié)構(gòu)

提供一種復(fù)合型紙頁(yè)成形器，該成形器利用擠壓力和離心力的共同作用，可大幅提高原網(wǎng)部的脫水能力，滿(mǎn)足長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)提高車(chē)速的要求。

如圖2所示，該種復(fù)合型紙頁(yè)成形器包括相配合的頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)A和長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部B，頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)中設(shè)有環(huán)狀的頂網(wǎng)，長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部中設(shè)有環(huán)狀的底網(wǎng)，頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)設(shè)于長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部的后部。其中，沿濕紙頁(yè)的輸送方向，長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部包括依次設(shè)于底網(wǎng)內(nèi)側(cè)的胸輥、案板、低真空室、真空伏輥、驅(qū)網(wǎng)輥和導(dǎo)網(wǎng)輥。

如圖3所示，頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)中，沿濕紙頁(yè)的輸送方向，頂網(wǎng)的內(nèi)側(cè)依次設(shè)有導(dǎo)入輥、吸水箱、上成形輥、導(dǎo)出輥、吸霧箱、回頭輥、校正輥和張緊輥，頂網(wǎng)的外側(cè)設(shè)有下成形輥、真空箱和高壓噴水管，高壓噴水管設(shè)于吸霧箱對(duì)應(yīng)的環(huán)形頂網(wǎng)外側(cè)，下成形輥和真空箱均設(shè)于底網(wǎng)下方。

頂網(wǎng)設(shè)于底網(wǎng)上方，且頂網(wǎng)與底網(wǎng)的接觸面形成曲面狀的濕紙頁(yè)輸送通道;濕紙頁(yè)輸送通道的上下兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)成形輥(即包括上成形輥和下成形輥)，位于頂網(wǎng)上方的成形輥為上成形輥，位于底網(wǎng)下方的成形輥為下成形輥，每個(gè)成形輥處對(duì)應(yīng)形成一個(gè)脫水區(qū)。下成形輥和上成形輥沿濕紙頁(yè)的輸送方向依次設(shè)置，其中上成形輥為頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輥，上成形輥將頂網(wǎng)和底網(wǎng)下壓，使?jié)窦堩?yè)輸送通道形成曲面狀。上成形輥壓入底網(wǎng)的深度可調(diào)，一般為300～500m m。上成形輥可以上下調(diào)節(jié)， 從而調(diào)節(jié)頂網(wǎng)壓入底網(wǎng)的深度，調(diào)節(jié)兩網(wǎng)的擠壓力及對(duì)濕紙頁(yè)的脫水動(dòng)力。濕紙頁(yè)由底網(wǎng)帶動(dòng)輸送， 進(jìn)入兩網(wǎng)(即頂網(wǎng)和底網(wǎng))之間形成的濕紙頁(yè)輸送通道后，在每一個(gè)脫水區(qū)中，頂網(wǎng)與底網(wǎng)之間存在擠壓力，同時(shí)成形輥存在離心力，濕紙頁(yè)在擠壓力和離心力的共同作用下進(jìn)行脫水;當(dāng)脫水區(qū)中還對(duì)應(yīng)設(shè)有真空箱或真空吸移輥時(shí)，濕紙頁(yè)還受到真空抽吸作用，進(jìn)一步提高其脫水能力。而濕紙頁(yè)輸送通道設(shè)計(jì)為曲面狀，有利于降低紙張的內(nèi)部應(yīng)力，從而在脫水過(guò)程中可對(duì)濕紙頁(yè)施加較大的脫水壓力， 提高紙張性能。

如圖4所示，下成形輥的上方設(shè)有吸水箱，吸水箱位于下成形輥對(duì)應(yīng)的頂網(wǎng)上方。吸水箱包括依次連接的刮水板、接水室和真空室，刮水板、接水室和真空室的底面呈連續(xù)平面，刮水板的截面呈三角形狀(其頂部的斜面對(duì)刮除的水分起引導(dǎo)作用，使其最大限度地被排入接水室中)，刮水板的尖端與頂網(wǎng)表面相接觸，接水室和真空室均呈矩形的箱體狀，真空室底面設(shè)有通孔;接水室外接抽水裝置， 真空室外接抽真空裝置。當(dāng)濕紙頁(yè)進(jìn)入下成形輥上方的脫水區(qū)時(shí)，濕紙頁(yè)在兩網(wǎng)擠壓力和下成形輥的離心力作用下進(jìn)行脫水，產(chǎn)生的水分大部分由刮水板從頂網(wǎng)表面刮除，然后送入接水室，由接水室外接的抽水裝置排走。同時(shí)，真空室在抽真空裝置的作用下，通過(guò)其底面的通孔對(duì)頂網(wǎng)表面殘留的水分及濕紙頁(yè)進(jìn)行向上抽吸脫水，所脫除的水分從真空室外接的汽水分離器(圖中未示出)排走。

如圖2所示，真空伏輥位于濕紙頁(yè)輸送通道出口處的底網(wǎng)下方，真空伏輥同時(shí)作為頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)的真空吸移輥;下成形輥與上成形輥之間的底網(wǎng)下方設(shè)有真空箱。該結(jié)構(gòu)中可節(jié)省頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)中真空吸移輥的使用，簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，真空伏輥在頂網(wǎng)中起到吸移輥的作用，通過(guò)真空伏輥后濕紙頁(yè)隨底網(wǎng)繼續(xù)前行，進(jìn)入下一工段，而不會(huì)被頂網(wǎng)帶走而影響正常生產(chǎn)。真空箱對(duì)底網(wǎng)底面產(chǎn)生抽吸作用，濕紙頁(yè)在經(jīng)過(guò)兩網(wǎng)擠壓力和成形輥離心力的共同作用后，再經(jīng)過(guò)真空箱的真空抽吸作用，進(jìn)一步提高其脫水能力，同時(shí)，也將底網(wǎng)上的水分抽吸走。

一般地，頂網(wǎng)所占底網(wǎng)長(zhǎng)度(即從下成形輥中心線(xiàn)至真空伏輥/真空吸移輥中心線(xiàn)的長(zhǎng)度)為底網(wǎng)長(zhǎng)度(即從胸輥中心線(xiàn)至真空伏輥中心線(xiàn)的長(zhǎng)度)的1/4～1/3，一般長(zhǎng)為2000～3000m m。頂網(wǎng)所占據(jù)底網(wǎng)長(zhǎng)度的脫水能力為底網(wǎng)原相同長(zhǎng)度時(shí)脫水能力的2～4倍，能大大地提高網(wǎng)部的脫水能力。在不改變長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)案長(zhǎng)度的條件下，可以滿(mǎn)足紙機(jī)車(chē)速提高100～200m/min的要求。如底網(wǎng)長(zhǎng)度為9000m m， 頂網(wǎng)所占底網(wǎng)長(zhǎng)度為2500m m左右。若采用底網(wǎng)長(zhǎng)度為9000mm的現(xiàn)有長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)薄頁(yè)紙，其長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)的最大生產(chǎn)車(chē)速為180m/min，而采用復(fù)合型紙頁(yè)成形器之后，能滿(mǎn)足300m/min以下的生產(chǎn)要求。

擠壓脫水是造紙過(guò)程中最有效、最節(jié)能的脫水方式，其脫水效率遠(yuǎn)大于重力脫水、真空脫水和干燥脫水。

頂網(wǎng)安裝在長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部的后部，低真空箱和真空伏輥之間，并充分利用了真空伏輥?zhàn)鳛檎婵瘴戚仯?jié)省空間。

圖3 頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

圖4 吸水箱的結(jié)構(gòu)

圖5 復(fù)合型紙頁(yè)成形器的另一結(jié)構(gòu)

1—胸輥 2—案板 3—低真空箱 4—頂網(wǎng) 5—驅(qū)網(wǎng)輥 6—真空伏輥 7—導(dǎo)網(wǎng)輥 8—網(wǎng)部 9—高真空箱 10—底網(wǎng) 11—導(dǎo)入輥

12—上成形輥 13—導(dǎo)出輥 14—吸霧箱 15—回頭輥 16—校正輥

17—張緊輥 18—吸水箱 19—下成形輥 20—真空箱 21—高壓噴水管 22—刮水板 23—接水室 24—真空室

從流漿箱噴出來(lái)的漿料，經(jīng)過(guò)胸輥、案板和低真空箱進(jìn)行預(yù)脫水之后，濕紙頁(yè)的干度和強(qiáng)度都得到提高，能承受較大的擠壓力作用。

濕紙頁(yè)進(jìn)入頂網(wǎng)與底網(wǎng)之間的夾區(qū)(即濕紙頁(yè)輸送通道)后，濕紙頁(yè)首先受到下成形輥處兩網(wǎng)的擠壓作用、下成形輥的離心力作用和真空箱的真空抽吸作用，濕紙頁(yè)的干度大幅提高，然后，頂網(wǎng)上方的吸水箱和底網(wǎng)下方的真空箱繼續(xù)對(duì)濕紙頁(yè)進(jìn)行兩面真空抽吸脫水，濕紙頁(yè)的干度進(jìn)一步提高。

最后，在上成形輥與真空伏輥之間的區(qū)域內(nèi)， 濕紙頁(yè)再受到兩網(wǎng)擠壓作用、上成形輥的離心力作用和真空伏輥的真空抽吸作用，濕紙頁(yè)的干度再次得到提高，離開(kāi)真空伏輥時(shí)，濕紙頁(yè)的干度達(dá)到20%～22%。

上述復(fù)合型紙頁(yè)成形器中，由于在頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)，濕紙頁(yè)的脫水主要利用兩網(wǎng)的擠壓作用和成形輥的離心力作用，因此不但脫水速度快，同時(shí)對(duì)網(wǎng)子的磨損小、能耗低，在網(wǎng)案長(zhǎng)度不變的條件，能滿(mǎn)足紙機(jī)提高車(chē)速、增加產(chǎn)量的要求。

如圖5所示，頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)A設(shè)于長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部B的中部，濕紙頁(yè)輸送通道出口處的底網(wǎng)下方設(shè)有真空吸移輥，真空箱設(shè)于上成形輥與真空吸移輥之間的底網(wǎng)下方。長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部中低真空室和真空伏輥之間還設(shè)有高真空室，頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)設(shè)于低真空室與高真空室之間。頂網(wǎng)成形機(jī)構(gòu)需要設(shè)置獨(dú)立的真空吸移輥，濕紙頁(yè)完成脫水后送出輸送通道時(shí)，通過(guò)真空吸移輥的吸附作用，使其隨底網(wǎng)繼續(xù)前行，進(jìn)入下一工段，而不會(huì)被頂網(wǎng)帶走而影響正常生產(chǎn)。真空箱對(duì)底網(wǎng)底面產(chǎn)生抽吸作用，濕紙頁(yè)在經(jīng)過(guò)兩網(wǎng)擠壓力和成形輥離心力的共同作用后，再經(jīng)過(guò)真空箱的真空抽吸作用，進(jìn)一步提高其脫水能力，同時(shí)，也將底網(wǎng)上的水分抽吸走。