CN102165117B - 带有金属带的成形部 - Google Patents

Abstract

描述了一种形成纤维幅材的成形部，该成形部包括成形网环(1)，所述成形网环(1)用于由含纤维的悬浮物形成纤维幅材，所述含纤维的悬浮物通过头箱被注入成形网。金属带环(2)被布置成对该环的金属带(21)与可以是辊的支撑表面(12)之间的幅材和成形网(11)进行压榨。金属带的采用使得能够通过使用适当的金属带配置和带张力来生成长压区。金属带可以被布置成接触纤维幅材，并且成形网被布置成接触支撑表面。换言之，幅材被夹在金属带与成形网之间，其中金属带被布置成从上方压榨纤维幅材，从而将悬浮物的液体压向布置于幅材下方的成形网。这样，可用重力来加强水分的去除，而且最终能够获得更为对称的幅材。

Description

带有金属带的成形部

技术领域

本发明涉及一种成形部，所述成形部形成由纤维组成的幅材。

背景技术

成形部用于造纸机等机器，其中，在两个成形网之间注入包含纤维和悬浮液（通常为水）的悬浮物，接着去除大部分液体，从而由纤维形成湿幅材。然后，幅材经由预压区行进到压榨部，并进一步进入烘干部，在这些部分中，幅材被进一步处理以获得期望的属性，例如干燥度、幅材松厚度、密度、厚度、表面属性等。

在预压区中，通常由其中一个成形网在幅材的一侧上对该幅材进行支撑，因为处于造纸机的这部分中的幅材的牢固程度不足以被单独运送。然而，成形网易被压力损坏，使得其寿命因压榨而减少。而且，成形网会在相邻的幅材表面上形成表面印痕，由此降低表面平滑度，并因而降低纸本身的品质。

另外，为了实现快速地去除水分，倾向于在预压区中使用加大的压力。然而，更高的压力会降低幅材的松厚度，同时会减小后期的纸或纸板制品的弯曲刚度。为了避免该问题，可以采用压力较低而压区长度增加的长压区，但是带有毛毯环的长压辊非常昂贵。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种成形部，所述成形部允许对成形的幅材进行快速且节能地脱水，同时保持期望的幅材属性，以及提供一种形成幅材的方法，在该方法中，成形的幅材被快速且有效地脱水。

关于该装置，上述目的通过一种形成纤维幅材的成形部来解决，所述成形部包括：成形网环，在其上由含纤维悬浮物形成纤维幅材；其特征在于还包括流体不可渗透的金属带环，其被布置成对流体不可渗透的所述金属带与支撑表面之间的所述纤维幅材和成形网进行压榨，其中，所述金属带被布置成接触所述纤维幅材，而且所述成形网被布置成接触所述支撑表面。关于该方法，上述目的通过由含纤维悬浮物形成纤维幅材的方法来解决，所述方法的特征在于包括对金属带与支撑表面之间的纤维幅材和成形网进行压榨，以便将悬浮液压出纤维幅材的步骤，其中，所述金属带被布置成接触所述纤维幅材，而且所述成形网被布置成接触所述支撑表面。

应当注意的是，在本说明书中，术语“纤维幅材”和“幅材”包括纸、纸板和由含纤维的悬浮物制成的其他幅材类型。虽然为了便于解释而仅对造纸机进行了描述，但本发明同样涉及造纸机、纸板机等；这似乎足以使本说明书保持清楚。所以，当权利要求涉及纤维幅材或幅材时，其指的是以上提到的任意幅材类型。

根据本发明，形成纤维幅材的成形部包括成形网环，所述成形网环用于由如上所述的含纤维的悬浮物来形成纤维幅材。另外，金属带环被布置成对金属带与支撑表面之间的幅材和成形网进行压榨。

仅仅通过使用适当的金属带配置和带张力，就能够通过使用金属带而生成长压区。优选地，在该压区中，金属带被布置成接触纤维幅材，而成形网被布置成接触支撑表面。换言之，幅材被夹在金属带与成形网之间。

有利地，金属带被布置成从上方压榨纤维幅材，从而将悬浮物的液体压向布置于幅材下方的成形网。这样，能够利用重力来加强水分的去除。

优选地，金属带对流体而言是不可渗透的，使得悬浮液不能穿过带。此外，优选地，接触幅材的金属带表面平滑，使得当幅材接触金属带之后能够获得表面品质有所改善的幅材。

优选地，在金属带环处设置加热工具，用于加热金属带。这种加热工具可包括蒸汽加热器，所述蒸汽加热器可利用蒸汽冷凝，从而对金属带具有非常高的传热效果，并在带行进的加热区域中形成均匀的温度分布。另外，蒸汽加热中的温度控制是公知的，而且是廉价工艺。

有利地，当支撑表面是具有表面部分的辊，水分在所述表面部分处离开成形网时，将有助于快速地去除水分。这能够通过例如带槽辊或抽吸辊来实现。另外，可在支撑表面下游的成形网处设置抽吸箱，抽吸压力被设定成将幅材保持在成形网上。这里，抽吸箱可具有弧形盖。

优选地，金属带是涂覆有低黏度涂层的钢带，这样避免幅材粘住钢带，尤其避免当加热金属带时幅材粘住钢带。通过使用这样的涂层，可以将金属带加热到较高的温度，从而可以利用温度的升高来促进水分的去除。

当在金属带的上方或周围布置机罩时，能够实现显著的节能，使得例如被抽吸箱抽吸的热空气可增加幅材的温度，从而在将幅材引导到造纸机的压榨部之前对幅材进行预热。

本发明还提出一种由含纤维的悬浮物形成纤维幅材的方法，该方法采用对金属带与支撑表面之间的幅材和成形网进行压榨的步骤。以这种方式，在成形部中就已经将悬浮液压出纤维幅材，从而使得在随后的压榨部中的水分去除得以简化或更为有效。测试表明，尤其对于具有较高基重的幅材，能够实现非常好的脱水效果，同时与上述现有技术的方案相比，可以实现显著的节能。

在该方法中，金属带被加热，然后使其与纤维幅材接触。这里，当金属带接触纤维幅材时，金属带可以被加热至悬浮液沸点以下的温度。通过经由金属带来加热幅材，悬浮液的黏度有所降低，从而使悬浮液以减小的压力差流经孔隙和网孔，由此导致能够以相同的可用压力差来去除更多的液体。所以，去除液体的效率得到改善。

可替代地，当金属带接触纤维幅材时，金属带可被加热至比悬浮液的沸点更高的温度。在这种情况下，金属带与幅材接触的幅材表面处的液体在液体表面或靠近液体表面处蒸发。这里，液体产生蒸汽压力，所述蒸汽压力通过将液体附加地压向成形网而加强从幅材去除液体。

通过在支撑表面处和/或支撑表面的下游处将抽吸压力施加到成形网可以进一步加强对液体的去除。

附图说明

下面用优选实施例作为示例来解释本发明，所述实施例在附图中示出：

图1示出将本发明应用到造纸机的成形部的第一实施例；

图2示出将本发明应用到造纸机的成形部的另一实施例；

图3示出图1和图2中所用的金属带环配置的详图；

图4示出图3的金属带环的改型；

图5示出图3的金属带环的另一改型；以及

图6示出用于说明液体去除机构的放大的示意性剖视图。

具体实施方式

图1示出具有两个成形网环1、3和金属带环2的造纸机的成形部。

而且，在图1中的右手侧示出传递环4，这个传递织物环用于将幅材从成形部进一步传递到造纸机的随后部分，例如压榨部。传递织物环4可包括作为转移织物的毛毯或带。

在图1中的左手侧示出成形网环3，其中，成形网31沿逆时针方向行进经过一组引导辊35。成形网31还经过成形辊32（其为抽吸辊）、抽吸箱33和吹风箱34。在图1中的右手侧，成形网环1具有成形网11，所述成形网11沿顺时针方向经由几个引导辊14、传递辊13（其通常为抽吸辊）、抽吸辊12和抽吸箱15行进。如图1底部的箭头10所示，含有纤维（该纤维稍后形成纸）的含纤维悬浮物从头箱被注入两个成形网11与31之间的间隙。在开始阶段，所述悬浮物中的水分被快速地转移到成形辊32和抽吸箱33中。为了确保已经形成在成形网上的幅材能够保持在成形网11上，设置了与传递辊13配合的吹风箱34，从而用压力差来确保幅材沿期望的部分（即与成形网11一起）行进。

在其进一步行进的过程中，幅材到达抽吸辊12与金属带环2的金属带21之间形成的压区，该压区具体形成在金属带21与抽吸辊12之间。金属带21本身由引导辊22、23、24引导，从而沿图1中的逆时针方向运行。可设置加热装置25来加热金属带。引导辊22被布置成能够在金属带环2的内部活动，以便调整金属带的张力，从而控制金属带21与抽吸辊12之间形成的压区。紧接在抽吸辊12之后，布置有抽吸箱15。

在成形网11上行进的幅材（未图示）从图1中的左侧进入金属带21与成形网11之间形成的压区，金属带将幅材压靠在成形网上。当接近抽吸辊12时，压区中的压力会增加，其中从幅材压出的水分因抽吸压力而被迅速地去除，该抽吸压力通过成形网11而施加到幅材。抽吸箱15被紧接地布置在抽吸辊12之后，该抽吸箱15对成形网11施加负压，以便增强对水分的去除。当前被预压榨的幅材进一步与成形网11一起行进而到达成形网与传递环4的传递织物之间形成的压区，该压区形成在传递环4的抽吸传递辊41处。然后，幅材随着该传递环4的传递织物而被传递到造纸机的随后部分。

图1中以虚线绘出的矩形25表示的是与金属带21设置在一起、用以加热金属带的加热装置。对金属带21的加热基本上具有两种不同的可能情况；将金属带加热到形成悬浮液的水的沸点以下的温度，或者将金属带加热到用于造纸的悬浮物的悬浮液（水）的沸点以上的温度。在前一情况下，金属带温度被设定为使得幅材和该幅材中的水将被充分加热，但是水分不会被大量的蒸发。当对幅材和包含在其中的悬浮液进行加热时，悬浮液的黏度会降低。因此，悬浮液将更容易流过幅材的孔隙，当然也更容易流过成形网的网孔，从而使得液体能够被加速去除。如果依靠降低悬浮液的黏度而使去除液体更加容易，那么自然，以相同的压力差就能够在一定时间内去除更大量的悬浮液。

如果金属带21被加热到使悬浮液表面沸腾的温度，则会带来特殊的附加效果，这将参考图6加以说明。应注意的是，沸腾仅发生在金属带与悬浮液之间的接触表面或靠近该接触表面处；也就是说，悬浮液的沸腾仅发生在液体表面。

图6中示出穿过金属带21与成形网11之间形成的压区的剖视图，其中，金属带21被布置在幅材W之上，幅材W被夹在金属带21与成形网11之间。成形网具有孔隙或网孔111，当幅材W在金属带21与成形网11之间受压时，悬浮液5通过孔隙或网孔111排出。金属带21没有孔隙且是气密的。当金属带在接触湿幅材W时被充分加热，悬浮液5会在其表面处快速蒸发，从而在幅材W与金属带21之间形成蒸汽垫6。该蒸汽垫6的压力被加入到金属带21与成形网11之间的压区压力，因而该压力对于从幅材W排出悬浮液起到了额外的促进作用。

从图6中可见，在幅材与带之间形成的蒸汽垫6有助于使金属带与幅材分离，从而使得幅材更容易跟随成形网11的进一步进程。另外，金属带21的涂层能够进一步加强该效果，所述涂层避免幅材W粘附到带21。

回到图1，布置在成形网环1中的抽吸箱15用于抽吸暖空气以使其经过幅材，从而对幅材实现预热，该预热改善了幅材在随后的压榨部中的状态和可处理性。

如上所述，金属带环2与成形网环1形成幅材经过的压区，该金属带环2有助于在造纸机的成形部中去除水或悬浮液。与公知的用压榨辊或扩展压区压榨部（extended nip press）对其间的幅材和成形网进行压榨的方案相比，本发明所获得的特殊优点在于降低了压区压力，在具有金属带的压区中尤其如此。因而，成形网的寿命得以提高。

此外，由于在抽吸辊12处的金属带与成形网之间形成长压区，所以可以有相当长的时间用于从幅材去除水分，从而能够在压区处使用较小的压力。这样避免对幅材的压力过大，从而降低了后期纸的松厚度。

此外，由于该金属带环配置的除水能力高，所以初始成形辊32和初始抽吸箱33中的压力有所降低。具体而言，与在成形部的末端使用高真空抽吸箱而造成成形网与抽吸箱之间出现相当大的滑动阻力的现有技术相比，当以金属带环替代高真空抽吸箱时，用于驱动网环的能量会显著减少。而且，高性能抽吸箱产生高真空是主要的耗能因素，所需压力差的降低使得在减少该造纸机的能量成本方面能够直接获益。

图2示出了造纸机成形部的另一种配置结构，其中采用了去除水分的金属带配置。由于包括金属带配置的成形部的基本结构与图1的相同，所以这里将省略对这些部件的重复说明。然而，由于相同的附图标记表示相同的元件，所以这里关于这些元件可直接参考图1的描述。因此，仅对不同之处进行更为详细地说明。

在图2的成形部中，网环3在左手侧，网环1在右手侧。制成纤维幅材的悬浮物沿着箭头10所示的方向从头箱（未图示）注入。在成形部的该实施例中，网环3具有又一个引导辊36，而非抽吸辊。另一方面，网环1具有抽吸箱16，所述抽吸箱16紧接于引导辊14之后、在两个成形网11、31彼此靠近处进行安装，以便形成初始幅材成形区域。在经过已参照图1详细描述的抽吸箱33之后，幅材接着经过抽吸及传递辊17，所述抽吸及传递辊17被布置在网环1的内部以将成形网11引向金属带配置2。在该抽吸辊17中，可去除水分，而且抽吸压力进一步确保幅材在行进期间跟随成形网11。在图2中，目前位于成形网11上面的湿幅材进入金属带21与成形网11之间形成的压区。幅材的进一步进程与图1中所述内容对应。

而且，由于在金属带环2中也设置有相同的加热装置25，所以如之前参照图1和图6所述的相同操作和优点也适用于此。

图3示出金属带配置的细节。应当注意的是，相同元件的附图标记与上述参考图1和图2描述成形部中所用的附图标记相同。因此，这些元件具有相同的功能，而且已经在之前进行过说明。在图3中，当成形网11与金属带21经过引导辊23时，位于成形网11上的幅材W进入成形网11与金属带21之间形成的压区。

金属带21的表面平滑，并且平滑度Ra优选小于6.3μm。此外，如上所述，对于流体、尤其是水和蒸汽而言，该金属带是不可渗透的。这些要求可通过由不锈钢板材制成的金属带来满足，当然该金属带可涂覆合适的涂层。而且，这里可采用与钢材料进行化学反应的表面处理或与原子基上的钢相配合的表面处理，以及可采用施加在带表面上的涂层。

抽吸辊12被布置成使得其外径越过连接引导辊23、24的外径的直线，也就是说，抽吸辊12将金属带21推入引导辊23、24之间的间隙。引导辊22能够如该引导辊22中绘出的双尖箭头所示那样进行调整。对引导辊22的调整控制着金属带的张力，从而使得当金属带压榨幅材时，施加到幅材和成形网的压力能够被调节。如果需要的话，通过水淋或刮刀等方式（未图示）来清洁金属带。

在引导辊23、24之间，幅材被夹在金属带21与成形网11之间。在确保其以夹心状态行进的情况下，幅材被持续地压榨，因为金属带是气密的，所以悬浮液（通常是水）仅通过成形网被压出。平滑的金属带表面使幅材表面平滑。当金属带位于与多数的抽吸箱或抽吸辊不同的另一侧上时，纸幅的对称性得到了改善。另外，由于在（随后的）压榨部中，幅材的下侧表面通常比上侧表面更平滑，所以优选对已经处于成形部中的上侧表面进行平滑处理。结果，最后能够获得更为对称的幅材。

为了使去除液体得以简化，抽吸辊12可以是具有去除水分的开口的抽吸辊，或者可以形成为允许从成形网11去除水分的带槽辊。

所示抽吸箱15被布置成面向成形网环1的一部分，在该部分中，幅材和成形网即将离开金属带，即位于金属带跟随引导辊24的位置，同时幅材和成形网朝向较低的引导辊14（见图1和图2）行进。抽吸箱15对面向成形网11的幅材表面提供负压，因而抽吸箱15有助于使幅材与金属带21分离，当然也有助于使幅材朝向传递环4的传递带行进。

此外，图3中的附图标记26表示机罩或壳体，该机罩或壳体被安置在金属带装置2的上方。该机罩是一种隔离金属带以防止热损失的机罩，从而实现加热的金属带的更节能配置。除了使该成形部的初始成形部分的抽吸压力减小、使负压减小以及使摩擦损失减小以外，该机罩26还有助于改善造纸机的能量平衡。如果需要的话，可以将来自该机罩的热空气传递到造纸机或纸板机中的换热器或其他热耗装置。而且，机罩还具有降噪和防护功能，因而使成形部得到进一步改善。机罩优选被设计成能够防止成形部产生的水汽和/或纤维粉尘进入金属带环的内部。

图4示出金属带与成形网之间形成的压区处的一些改型。在成形网11的下方，布置有抽吸箱18，该抽吸箱18与湿幅材开始被夹在成形网11与金属带21之间的部分重叠。

具体而言，该抽吸箱18被布置成与引导辊23引导的金属带21接触幅材的位置重叠。在压区的起始处，可以观察到对水分的即时去除达到最大，这些水分随后被抽吸箱18带走。由于抽吸箱18仅去除自由液体，所以抽吸压力可以较低，从而使得当抽吸箱接触成形网11时，不会明显增加磨损和摩擦损失。此外，在抽吸辊12的抽吸区125的相对处，布置有压力或压榨装置27，其可以是将金属带压向抽吸辊12的水力（水和/或蒸汽）压榨元件。然后，如热水或蒸汽等压榨介质优选地经由金属带向幅材传热，由此进一步改善脱水能力或脱水效率。可替代地，压榨配置可以是机械压榨元件，例如辊。利用这样的压榨配置，能够在需要时控制压区中的压力分布，以便在幅材行进的预定部分实现去除水分。优选地，压榨装置被布置成靠近金属带压区的端部或位于金属带压区的端部。

最后，将又一个抽吸箱15布置成与压区的开口部重叠，即在幅材与金属带分离以保持在成形网11上的位置处重叠。利用这种重叠布置的抽吸箱，已经能够在成形网的一侧产生负压，从而使得幅材控制更为可靠，即利用较低的压力差，已经能够实现精确的幅材控制。

图5示出金属带环2、特别是金属带与成形网之间形成的压区的另一种改型。在成形网11的下方，布置有抽吸辊12，该抽吸辊12具有抽吸室125或有效抽吸区等特殊配置。

抽吸辊室125或者其各个抽吸区被布置成基本上超出金属带而延伸，从而确保将幅材保留在网表面上，抽吸室还引导被去除的水分离开网和幅材。图3和图4的抽吸箱15能够与该配置一起使用。

本发明的成形部可以应用于新型造纸机或纸板机，还能够以所谓重组的形式结合到现有机器中。测试表明，在造纸机中采用以下参数可获得优异的脱水结果：

金属带温度：20℃至180℃

金属带张力：50kN/m至200kN/m（沿CD方向的带宽）

抽吸辊（120）的直径：1000mm至2000mm

引导辊（22、23、24）的直径：600mm至2000mm

带压区中的压力：0.05MPa至0.3MPa

压榨配置（27）增加到1MPa

应当注意的是，本发明是参考造纸机描述的。当然，本发明能够被应用于纸板机，或者由含纤维的悬浮物制造纸幅、并要求从含纤维的悬浮物中去除水分或悬浮液的其他机器。

Claims (15)

1.一种形成纤维幅材（W）的成形部，所述成形部包括：

成形网环（1），在其上由含纤维悬浮物（10）形成纤维幅材（W）；其特征在于还包括，

流体不可渗透的金属带（21），其被布置成对所述金属带（21）与支撑表面（12）之间的所述纤维幅材（W）和成形网（11）进行压榨，

其中，所述金属带（21）被布置成接触所述纤维幅材（W），而且所述成形网（11）被布置成接触所述支撑表面（12）。

2.根据权利要求1所述的成形部，其中，所述金属带（21）是平滑的，所述金属带（21）的平滑度Ra小于6.3μm。

3.根据权利要求1或2所述的成形部，其中，所述金属带（21）被布置成从上方压榨所述纤维幅材（W），从而将所述悬浮物（10）的液体（5）压向被布置于所述幅材（W）的下方的所述成形网（11）。

4.根据权利要求1或2所述的成形部，其中，在所述金属带环（2）处布置有加热工具（25），用于加热所述金属带（21）。

5.根据权利要求1或2所述的成形部，其中，所述支撑表面是具有表面部分的辊（12），来自所述悬浮物（10）的液体（5）在所述表面部分处离开所述成形网（11）。

6.根据权利要求5所述的成形部，其中，所述支撑表面是带槽辊或抽吸辊（12）。

7.根据权利要求1或2所述的成形部，其中，在所述支撑表面（12）的下游处、在成形网（11）上设有抽吸箱（15），其中抽吸压力被设定为将所述幅材（W）保持在所述成形网（11）上。

8.根据权利要求7所述的成形部，其中，所述抽吸箱（15）具有弧形盖。

9.根据权利要求1或2所述的成形部，其中，在所述金属带（21）的上方或周围设有机罩（26）。

10.一种造纸机或纸板机，其包括根据前述权利要求1至9中任一项所述的成形部。

11.由含纤维悬浮物（10）形成纤维幅材（W）的方法，所述方法的特征在于对金属带（21）与支撑表面（12）之间的纤维幅材（W）和成形网（11）进行压榨，以便将悬浮液（5）压出纤维幅材（W）的步骤，

其中，所述金属带（21）被布置成接触所述纤维幅材（W），而且所述成形网（11）被布置成接触所述支撑表面（12）。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括加热所述金属带（21）并使被加热的所述金属带（21）接触所述纤维幅材（W）的步骤。

13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括在所述支撑表面（12）处和/或所述支撑表面（12）的下游将抽吸压力施加到所述成形网（11）的步骤。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，当所述金属带（21）接触所述纤维幅材（W）时，所述金属带（21）被加热到具有所述悬浮液（5）的沸点以下的温度。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，当所述金属带（21）接触所述纤维幅材（W）时，所述金属带（21）被加热到具有比悬浮液（5）的沸点高的温度。

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