HK1136015B - 保持纸张成形所需流体动力学过程的纤维毡成形装置和方法 - Google Patents

Description

保持纸张成形所需流体动力学过程的纤维毡成形装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于纸张成形的装置。更具体而言，本发明涉及一种用于保持与纤维毡(fiber mat)成形有关的流体动力学过程的装置。该装置的性能不受造纸机车速、纸张定量或所成形毡厚度的影响。 

背景技术

一般而言，在造纸业众所周知的是，在成形织物上对纸浆中的液体进行适当排滤是保证产品质量的重要步骤。这通过使用通常位于机器(例如长网造纸机)湿部处的排水刮刀或案板(foil)来进行。(注意本文使用的术语排水刮刀，意于包括引起脱水或纸浆活化或两者的刮刀或案板。)如今针对这些刮刀有非常多种不同的设计。典型地，这些刮刀为造纸网或成形织物提供支承表面，并具有与造纸网成一定角度的脱水用拖拉部分。这就在刮刀表面与织物之间产生了间隙，并造成刮刀与织物之间的真空。这不仅将水从织物中排出，还会造成织物被下拉。当真空消退，织物返回原位，会造成横穿纸浆的脉冲，这对纸浆分布来说可能是期望的。活化度(由造纸网挠曲造成)和从纸张排出的水量与刮刀产生的真空直接相关，因此他们彼此关联。可通过将一个或更多个刮刀置于真空室上以增强这种刮刀所引起的排水和活化。排水和活化之间的这种直接相关性是不期望的，因为虽然活化通常是所希望的，但在纸张成形过程中过多的早期排水可能对纤维和填料的保留具有不利影响。快速排水也可能引起纸张封闭，使得后续的排水非常困难。现有技术迫使造纸厂为减缓早期排水而对所期望的活化进行折衷。 

排水可通过液体到液体转移的方式完成，如Ward在专利号为3,823,062的美国专利中教导的，该专利通过引用并入本文。这篇文献教导了通过骤压冲击纸浆而除去液体。该文献表明对悬浮液中的水进行受控的液-液排滤与常规排水相比更不剧烈。 

Corbellini在专利号为5,242,547的美国专利中教导了相似类型的排水。该专利教导防止在与待排水纸张相反的成形织物表面上造成弯月面(气/水界面)。该文献是通过包含一个或更多个刮刀的真空箱结构进行溢 流以及利用控制机构调节液体的排出获得这种效果的。这被称做“浸没式排水(Submerged Drainage)”。据说通过使用吸水箱中低于大气压的压力使排水得以改善。 

除排水外，刮刀还构造来有目的地在悬浮液产生活化，以提供所期望的短纤维分布。Fuchs在专利号为4,789,433的美国专利中教导了这种刮刀。该文献教导了使用波形刮刀(优选具有粗糙的脱水表面)以在纤维悬浮液中形成微湍流。 

其他类型的刮刀希望避免湍流，但仍有效排水，如Kallmes在专利号为4,687,549的美国专利中所描述的。该文献教导了填充刮刀和纤维网之间的间隙，并指出空气的缺失防止了间隙中水的膨胀和气穴现象，并基本上消除了任何压力脉冲。大量这种刮刀和其他装置公开在下列美国专利文献中：5,951,823；5,393,382；5,089,090；4,838,996；5,011,577；4,123,322；3,874,998；4,909,906；3,598,694；4,459,176；4,544,449；4,425,189；5,437,769；3,922,190；5,389,207；3,870,597；5,387,320；3,738,911；5,169,500和5,830,322，这些文献通过引用并入本文。 

通常，高速和低速造纸机生产具有宽范围定量的不同等级的纸张。纸张成形是水力过程，纤维的运动遵循液体的运动，因为单根纤维的惯性力比液体中的粘滞曳力小。成形和排水部件影响三个主要流体动力学过程，即排水、纸浆活化和定向剪切。液体是根据作用于其中或其上的剪切力作出反应的物质。排出水是穿过造纸网或织物的液流，并以通常为时间相关性的流速为特征。 

纸浆活化，从理想意义上讲，是指未经排液的纤维悬浮液流速的随意波动，通常因成形织物响应于排水力的挠曲或刮刀构造造成的液流冲力的变化而表现出来。纸浆活化的主要作用是破坏悬浮液中的网状物并使纤维运动。定向剪切与纸浆活化均为产生剪切力的过程，它们仅在定向程度上以相当大的规模不同，即比单根纤维尺寸大的规模。 

定向剪切是在未经排水的纤维悬浮液中具有独特可识别模式的剪切流。横向(“CD”)定向剪切改善了纸张成形和试验二者。CD剪切(在无震动的造纸机上)的主要机理在于，在织物的纸浆中形成、破坏以及随后再形成良好外形的机器纵向(“MD”)隆起。这些隆起的来源可以是流浆箱整流辊、流浆箱堰唇(参见例如1995年11月9日公开的国际申请PCT WO95/30048)或成形喷淋器。根据车速和成形织物上的物质量，隆起以恒定间隔塌陷和再形成。这被称为CD剪切转换。如果纤维/水浆料保持其初始动能的最大值，并经受恰恰位于(沿MD方向)自然转换点下方的排水脉冲，则转换次数和由此得到的CD剪切效果最大化。 

在任意成形体系中，所有这些流体动力学过程可同时发生。它们通常不在时间或空间上均匀分布，并且它们并不完全相互独立，它们互相影响。实际上，这些过程的每一个都以多于一种的方式对整个体系产生影响。因此，虽然上述现有技术可能有助于前述流体动力学过程的某些方面，但是它们没有以相对简单有效的方式协调所有的过程。 

网案起始部分的纸浆活化是优良纸张生产的关键。通常，纸浆活化可定义为成形织物上纤维-水浆料的湍流。这种湍流发生在所有三个方向上。通过防止刚成形的纸张分层、分散短纤维以及引起纤维随意取向，使得纸浆活化在良好成形过程中起到重要作用。 

通常，纸浆活化质量与纸张排水成反比，即如果减缓或控制排水速率，那么活化度通常提高。随着水的除去，活化变得更加困难，这是因为纸张开始定型，作为发生活化的主要介质的水的缺少变得更加缺乏。因此造纸机的良好运行在于活化、排水和剪切作用之间的平衡。 

每个成形机的容量是由构成网案的成形元件决定的。经过成形板后，后续元件必须在不破坏已成形的毡的情况下排除残留水。这些元件的作用在于改善前道成形元件所做的工作。 

毡的厚度随着定量的增加而增加。用现行的成形/排水元件，不能保持足够强的受控水力脉冲，以产生制备良好成形纸张所需要的流体动力学过程。 

用于将排出水再次引入纤维浆料中以促进活化和排水的常规装置的实例可以参见图1-7。 

图1中的案辊100使得大的正向压力脉冲(positive pressure pulse)施加到纸张96，这是由成形织物98下的水94被压入到由辊92中的导板和成形织物98形成的进压区造成的。再次引入的水的量限于附着于辊92表面的水。正向脉冲对纸浆活化产生良好作用；其引起垂直于纸张表面的流。同样，在辊90的出口侧，产生大的负向压力，这大大地促进了排水并去除了细小纤维。不过未观察到毡稠度的降低，因此通过提高活化度几乎没 有改善。案辊通常限于相对较低速的造纸机，因为所期望的以特定速度传输到重定量纸张的正向脉冲成为所不期望的以较快速度破坏较轻定量纸张的正向脉冲。 

图2所示为重力案板88。由案板刮刀86产生的真空随着案板角度和/或刮刀长度的增加而增大。在这种情况下，真空度与车速的平方成正比增加。随着纤维毡96排水阻力的增加，由案板刮刀产生的真空力增加。网案的起始部分通常使用约0.5-1度范围内的低案板刮刀角度。角度以3-4度增加至网案干部。随着造纸机方向的水变少，所选择的角度应当使得歧离间隙能够被水填充。 

图3-7显示了带有不同刮刀装置的低真空箱84。重力案板也用于低真空箱中。通过控制所施加的真空和脉冲特性，这些低真空增加单元84为造纸机提供了显著影响其工艺的工具。刮刀箱构造的实例包括： 

如图2所示的重力案板或案板刮刀箱88； 

平面刮刀或水槽(未示出)； 

如图3-5和7所示的台阶式刮刀(step blade)82； 

如图6所示的补偿平面刮刀(offset plane blade)80；和 

如图7所示的正向脉冲台阶式刮刀78。 

通常，案板刮刀箱、补偿平面刮刀箱和台阶式刮刀箱主要用于成形过程中。 

在使用中，真空增加案板刮刀箱将像重力案板那样产生真空，水被连续排出而不受控制，主要的排水过程为过滤。通常，已经形成的毡不会再次流态化。 

在真空增加平面刮刀箱中，在刮刀/造纸网接触表面上产生轻微的正向脉冲，施加在纤维毡上的压力只归因于保持在箱体中的真空度。 

在如图3所示的真空增加台阶式刮刀箱中，所产生的各种压力分布取决于如台阶长度、刮刀间的跨距、车速、台阶深度及所施加的真空度等因素。台阶式刮刀产生的峰值真空度与刮刀起始部分的车速的平方相关，该峰值负压使水排出，同时造纸网向台阶方向弯曲，部分已排出的水被迫流回毡中，使纤维再次流态化，并由于产生的剪切力而分散短纤维。如果所施加的真空高于需要值，那么造纸网被迫接触刮刀的台阶，如图4所示。在这样的条件下运行一段时间后，如图5所示，案板在台阶中堆积了污物 76，损失了水力脉冲(降到最小值)，并阻止了再次将水引入毡中。 

如图6所示的真空增加补偿平面刮刀箱在造纸网线下面的两个不同高度处具有引导/拖拉和中间平面刮刀80。中间刮刀80设置于造纸网线下面以限制真空下造纸网的挠曲，并通过成形造纸网下面的水产生流体压区。 

如图7所示的真空增加正向脉冲台阶式刮刀低真空箱，通过使每一个刮刀将前道刮刀移出的水的一部分再次引回到毡中，而使纸张流态化。不过，对再次引入到纸张中的水量没有进行控制。 

虽然前述文献中的某些具有一定的操作优势，仍需要进一步的改善和/或替代形式。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种机器，用于保持在该机器上成形的纸张的流体动力学过程。 

本发明的另一个目的是提供一种可以与成形板一起使用的机器，和/或速度诱导排水的机器。 

本发明的又一个目的是机器效率不受车速、纸张定量和/或毡(mat)厚度的影响。 

表现出本发明新颖性的各特征在所附权利要求中特别指出，所附权利要求形成本发明公开内容的一部分。为了更好地理解本发明、其操作优势和使用其所达到的特定目的，参见附图和举例说明了本发明的优选实施方案的描述性内容。 

附图说明

下面的详细说明通过实施例的方式给出，并非意于将本发明的范围限制于此，最好结合附图进行理解，其中相同的附图标记标注相同的元件和部件，其中： 

图1图示了已知案辊； 

图2图示了已知重力案板刮刀； 

图3图示了已知带有台阶式刮刀的低真空箱； 

图4图示了已知带有台阶式刮刀、与台阶式刮刀接触的造纸网的低真空箱； 

图5图示了已知低真空箱、积累污物的台阶式刮刀； 

图6图示了已知补偿平面刮刀低真空箱； 

图7图示了已知正向脉冲(positive pulse)刮刀低真空箱； 

图8图示了根据本发明一个方面的刮刀； 

图9图示了图8中的刮刀，为清楚起见除去了刮刀4的支座； 

图9a图示了图9中的刮刀根据本发明另一方面而带有控制排水用的补偿部分(offset section)； 

图10图示了根据本发明另一方面的刮刀； 

图10a图示了图10中带有多角度微活化区的刮刀； 

图10b图示了图10中带有枢轴点的刮刀； 

图10c图示了图10所示刮刀和支座的剖面图； 

图10d图示了图10所示带有另一种支座的刮刀的剖面图； 

图10e图示了可以与图10所示刮刀一起使用的支承刮刀的顶视图； 

图10f图示了图10e的支承刮刀在打开支座使水流通过该支座时的截面图； 

图10g图示了图10e的支承刮刀在由支座4d闭合支承刮刀时的截面图； 

图10h图示了图10e的支承刮刀的侧视图； 

图11图示了根据本发明另一方面的刮刀； 

图12图示了根据本发明另一方面的刮刀； 

图13图示了根据本发明另一方面的刮刀； 

图14图示了根据本发明另一方面的刮刀； 

图15图示了根据本发明另一方面的刮刀； 

图15a图示了图14所示在案板之间具有多个主体部分的刮刀； 

图15b图示了图15a所示在主体上具有枢轴点的刮刀； 

图15c图示了图14所示具有伸长了的多个活化区的刮刀； 

图15d图示了图15c所示具有枢轴点的刮刀； 

图16图示了根据本发明一个方面的刮刀的水力性能； 

图17图示了根据本发明一个方面的刮刀的水力性能； 

图18图示了根据本发明一个方面的刮刀的水力性能； 

图19图示了根据本发明一个方面的刮刀的水力性能； 

图20图示了根据本发明一个方面的刮刀的水力性能； 

图20a图示了根据本发明另一个方面的刮刀的水力性能； 

图21图示了根据本发明一个方面的刮刀中的水流； 

图22图示了根据本发明一个方面的刮刀中的水流； 

图23图示了根据本发明一个方面的刮刀中的水流； 

图24图示了根据本发明一个方面的刮刀中的水流； 

图25图示了根据本发明至少一个方面的刮刀几何结构的详细视图； 

图26图示了根据本发明一个方面用于计算压力的刮刀几何结构基础； 

图27图示了根据本发明另一个方面用于计算压力的刮刀几何结构基础； 

图28图示了根据本发明一个方面的刮刀中的水流。 

具体实施方式

本发明的一个方面可参见图8、9、9a、10、10a和10b。在图8中，车身3包括与成形织物2接触的引导端3a。如图8所示，与成形织物接触的引导端3a为平面的并与成形织物2平行。在该实施例中，所希望的是引导端3a与成形织物完全接触。引导端3a之后是倾斜离开引导端3a的歧离表面3b。歧离表面相对于引导端的角度优选在约0.1-10度范围内。然而，小于10度的角度是优选的。 

接下来是通向受控湍流区8之后再通向微活化区12的通道5。该微活化区12可以是平面的，如图8和图9所示，或者可以包括如图10所示的台阶15以形成受控湍流。作为替代方案，微活化区12可具有辐散部分(divergent section)12c和辐合部分(convergent section)12d，如图10a和图10b所示。辐散部分12c与水平成α角，辐合部分12d与水平成β角。α角和β角可以相同，或者优选地可以不同以优化微活化区中的活化过程。微活化区12也可包括补偿平面(offset plane)12a以保留用于改善和控制活化的水，如图9a所示。实践中，平面、带有角度、或具有台阶的微活化区的使用将取决于车速、毡的稠度及其定量。 

在通道5与微活化区12之间有支承刮刀4。支承刮刀4帮助保持成形织物2与车身3(或如图15所示的3和16，将在下文进行描述)的分离。支承刮刀4也形成通道5。通道5使得水7可以从纤维浆料1中排出，穿过织物2并流向受控湍流区8，之后到微活化区12。支承刮刀4由垫片(spacer)14定位，并由螺栓6和垫片14固定。螺栓6沿造纸机的宽度均匀分布从而使支承刮刀不会偏移，也就不会产生扰动流。微活化区12之后，即在成形织物2与刮刀最接近的位置，水被排到排水区10中。 

本发明的另一个方面如图10c和10d所示，其中更加详细地示出了支承刮刀4a。图10c和10d是在刮刀沿机器横向的不同位置处截取的刮刀截面图。图10c为在垫片4b所处位置沿支承刮刀4a的一部分截取的截面。图10c的截面显示了基本实心的支承刮刀4a。相比之下，图10d为在没有垫片4b但是有通道5的位置沿支承刮刀4a的不同部分截取的截面，其中所述通道5穿过支承刮刀4a以使得水可以在支承刮刀4a下面流过。本发明这一方面的更多细节可参考图10e-h，其中分别显示了顶视图、截面图、和正视图。垫片4b优选基本为圆形以促使稳定水流穿过通道5，如图10e所示。支座4d优选沿整个宽度4e均匀分布。这种结构便于支承刮刀4a的安装或替换，优选制成单片式的，如图10a-h所示。 

实践中，可将另一个刮刀11紧接着安装在排水区10之后。在图8中可看到第二刮刀11的引导端。网案上所需要的刮刀数根据纤维浆料1的厚度T、纸浆浓度、定量、停留和车速确定。 

多种构造可以用于本发明的不同方面，包括： 

1.如图11所示，具有平面表面的刮刀； 

2.如图12所示，具有台阶15的刮刀； 

3.如图13所示，具有台阶15和平面表面的交替型刮刀； 

4.如图14所示，具有边缘导板16的刮刀，所述边缘导板16实际上是由刮刀的其余部分移出的，其引导端与成形织物成一定角度并具有平面表面12； 

5.如图15所示，具有边缘导板16的刮刀，所述边缘导板16实际上是由刮刀的其余部分移出的，其引导端与成形织物成一定角度并具有台阶15； 

6.如图15a和15b所示，具有边缘导板16的刮刀，所述边缘导板16是由刮刀的其余部分移出的，其引导端与成形织物成一定角度并具有活化区，该活化区由辐合部分和辐散部分12d、12c形成，带有或没有枢轴点22；或 

7.如图15c和15d所示，具有伸长了的微活化区的刮刀24、25，该微活化区包含多个辐散部分和辐合部分12c、12d，带有或没有枢轴点22。 

在本发明的范围内，也可使用根据本发明某些方面的其他刮刀装置。 

如图8、9、9a、10、10a和10b所示的刮刀，运行一个成形循环，其中进行纸张成形所需要的流体动力学过程。在引导端3a，形成正向脉冲P1以产生剪切效果。在辐散表面3b，由于动能的增加和势能的降低，水7从纸张或纤维浆料1中排出。这是刮刀上的第二流体动力学过程。接着，支承刮刀4形成与P1相似的第二正向脉冲P2。排出水7随后连续穿过通道5。然后将部分排出水再次引入到微活化区12和受控湍流区8中的纸张2中。随着水离开刮刀穿过排水区10继续排水。因此，一个成形循环内，在刮刀的这些区发生三个流体动力学过程。 

图10b示出了枢轴点22，它使得可以在必要时对刮刀23的拖拉部分根据设备的操作参数进行调节。图15c示出了本发明的另一个方面，具有在单个长刮刀25上成角度的辐散部分和辐合部分的多个循环。这些多个循环有助于保持网案起始部分的活化度。图15d示出了相同的多循环刮刀24，且具有枢轴点22。 

浆料1的厚度T对支承刮刀4的操作性能或车速没有影响。实际上，图25所示的第一阶段的台阶A和B的尺寸是根据浆料厚度和车速确定的。如此，由于台阶A可通过调节支承刮刀4进行调节，因此设备的性能可以对特定的纸浆厚度和车速进行优化。 

作为该刮刀所实施的流体动力学过程和在刮刀起始部分再次引入水的结果，本发明可以获得如下改善： 

I.在刮刀的起始部分没有过滤过程； 

II.驱动造纸网所需的功率降低，这是因为由于刮刀由沿其长度方向的水支承，因此没有造纸网作用于刮刀而产生的拖曳力； 

III.在刮刀上没有污物累积，因为水流是连续的； 

IV.造纸网上的纤维用相同的水进行再分散和活化； 

V.增加了细小纤维的滞留，并均匀分布于纸张的整个厚度； 

VI.成形过程得到改善； 

VII.必要时，控制纸张的方正度。 

VIII.排水得到控制，可去除过滤过程；和 

IX.根据需要对纸张的物理性能进行改善或控制。 

图14和15显示了本发明的另一方面，其中引导端3与刮刀的主体分离。当已在前面的元件中进行了排水而无需除水时，或在网案上具有有限空间的情况下，可以将这种结构用于造纸机中，使得较大但受控量的水可以从纤维浆料1中除去。 

图16、17、18、19、20和20a显示了根据本发明某些方面的刮刀的水力性能。图16中，在3a部分，形成正向脉冲P1以产生剪切效果。歧离部分3b由于动能的增加和势能的降低而排出水7。这是刮刀的第二流体动力学过程。支承刮刀4形成与P1相似的第二正向脉冲P2。排出水7随后连续穿过通道5。 

图17中，通过具有引导端3a和歧离部分3b且位于刮刀分离部分的案板17进行排水7。案板17的引导端3a再次形成正向脉冲P1并产生剪切效果。歧离表面3b从纤维浆料中排出水7以促进活化，水流连续穿过通道5。支承刮刀4再次形成与P1相似的脉冲P2(交替的正向脉冲，在机器横向产生剪切效果)。 

图18、19、20和20a显示了下面的流体动力学效果：图18中的平面微活化区；图19中的带有补偿平面的微活化区；和图20带有台阶的微活化区。在这些图中的每一个中，部分排出水7被再次引入到微活化区12和/或受控湍流区8的纸张1中。还进行连续排水。如上所述，在引导端3a产生剪切，支承刮刀4产生脉冲P1和P2。当水7被再次引入区域8中，纤维发生再分布，由此在区域8中产生活化。必要的话，利用如图20所示的台阶15，形成微小剪切。为了增强微活化区12的微活化，可以根据需要采用补偿平面12a以保留额外的水。微活化区12包含补偿部分12a和12b。这些补偿部分可以是平面的或成角度的。补偿部分12a和12b的最终结构根据浆料厚度和车速确定。通常，排水是在区域12、12a和12b的后部进行控制的。 

图20a显示了能够在没有额外真空的情况下进行操作的装置。这可通过使用上面已讨论过的辐散部分12c和辐合部分12d进行。在使用中，辐散部分12d通过辐散角度形成真空，造成势能的损失。这样产生的真空然后将水从纸浆中吸出。之后部分水被辐合部分12d再次引入到纸浆中并形成纸浆的活化。不过，大部分水由排水区10排出。 

图21中示出了本发明的另一方面。流过通道5的水7在区域21形成流线19。只要水7的流动通道的水力横截面不断降低，水7就被压入并被再次引导穿过成形网13并进入纤维浆料1中。再次引入水7的力可能会使成形织物13挠曲。不过，这被因动能增加产生的真空至少在某种程度上所抵消。在区域18，产生纤维活化和剪切作用，结果改善了纤维毡的成形。与上述一些已知的纸张生产方法不同，因连续水流穿过通道5，成形织物12与微活化区12的表面不接触。结果，纸张1中的剪切和纤维活化不会被中断。 

图22中，为了为微活化区12保留一定量的水7，存在包含12a和12b部分的补偿平面。可以将12b部分设计成0.1-10度的角度，以控制排水。12b部分的优选角度为1-3度。 

图23中显示了使用台阶15产生高度湍流的刮刀。台阶15的实际尺寸根据浆料厚度、浆料浓度和车速确定。 

图24显示了当成形织物越过台阶15时出现水流的流线19。可以看到，沿机器纵向形成并沿机器的整个宽度引起涡流。当观察如图24所示具有机器纵向的装置时，涡流通常为顺时针方向旋转。水流7在再结合点变得稳定。逆流区的尺寸依赖于车速、台阶尺寸和台阶上的水量。涡流产生高度湍流，在纤维浆料与涡流之间产生速度差。该作用将纤维的短纤维分散，从而使纤维再分布并改善了纸张成形。 

本发明的另一方面涉及刮刀几何结构。图25中，支承刮刀4的出口侧与后续刮刀11的边缘导板之间的区域，为剪切、活化和排水(形成纸张所需要的三个流体动力学过程)发生的位置。在刮刀的A侧进行流体动力学剪切和活化，排水发生在刮刀的B侧。第一阶段是从支承刮刀4的出口侧到台阶15的边缘。台阶A根据来自前面元件的水量和该阶段排出的水量确定尺寸。在第一阶段，水被再次引入到纤维浆料1中并进行高效剪切。从第二阶段的开始直到造纸网挠曲的最大点，由台阶处的涡流以及水7与 成形织物13之间的瞬时速度差引起高活化。A侧为刮刀的较高压力侧，因此水总是流向刮刀的B侧，最终导致排水。 

图26提供了测定在成形织物上形成的动压的模型，可由下式计算： 

其中“m”为造纸网的挠曲度，以英寸计；“c”为造纸网的跨距，以英寸计；“Vm”为车速，以英尺每分钟计；以及“K”是常数，值为0.82864451984491991898e-3。 

在成形织物上形成的动压与成形织物经受的重力或离心力成比例，重力或离心力一般称作‘g-力’，通常在1-10的范围内，但优选值为3-5。 

本领域技术人员应认识到，在不背离本发明范围的情况下，其他的“K”值可用于进行该计算，不过，上面提供的值已经确定为优选值。 

图27显示了带有辐合部分和辐散部分12c和12d的刮刀的放大图。虽然此处显示具有相同的长度C1和C2，但是可以根据需要针对生产过程对这些长度进行优化。此外，可对分别用以形成真空和将水再次引入到纸浆中的角度α和β进行优化。 

最后，图28一般性地显示了当造纸网2越过支承刮刀4并穿过辐散部分和辐合部分12c和12d时，纸浆所携带水的流线图。可以看到，水在沿刮刀的多个位置处被移除并被再次引入到纸浆中。 

虽然本发明以被认为是最实际和最优选的实施方案进行了说明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施方案，与此相反，而是意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同的装置。 

Claims (55)

1.一种排水装置，以排出在越过该装置的织物上传送的纸浆中的液体，并减少机器横向纸张或纤维毡质量的变化，所述装置包含：

主刮刀，具有与所述织物相邻以支承该织物的引导端支承表面，和向下歧离所述引导端支承表面的拖拉端的拖拉端表面，在所述织物和所述拖拉端表面之间形成通道；

其中所述通道将从所述纸浆中排出的液体引至所述主刮刀和所述织物之间形成的受控湍流区或微活化区中，

其中所述排出液体被部分或全部再次引入到所述纸浆中。

2.根据权利要求1的装置，其中所述主刮刀是平的。

3.根据权利要求1的装置，其中所述主刮刀包含一个或更多个台阶。

4.根据权利要求1的装置，其中主刮刀包含一个或更多个辐散部分和一个或更多个辐合部分。

5.根据权利要求1的装置，其中所述主刮刀包含台阶、辐散部分和辐合部分的组合。

6.根据权利要求3的装置，其中所述台阶形成在所述主刮刀的拖拉端。

7.根据权利要求4的装置，其中所述辐散部分和辐合部分形成在所述主刮刀的拖拉端。

8.根据权利要求4的装置，其中所述辐散部分与水平面成α角，所述辐合部分与水平面成β角。

9.根据权利要求1的装置，还包含支承刮刀，所述支承刮刀位于所述织物和所述微活化区之间，其中所述支承刮刀使所述织物与所述主刮刀分离，并形成所述通道。

10.根据权利要求1的装置，还包含位于所述微活化区之后的排水区。

11.根据权利要求1的装置，其中所述主刮刀围绕枢轴点设置。

12.根据权利要求1的装置，其中所述主刮刀包含交替的台阶表面和平面表面。

13.根据权利要求3的装置，其中所述台阶的尺寸根据纸浆厚度和所述装置的车速确定。

14.根据权利要求8的装置，其中α角和β角为0.1-10度。

15.根据权利要求1的装置，其中所述主刮刀还包含补偿部分以控制排出液体。

16.根据权利要求1的装置，其中在所述织物上形成的流体压力由下式确定：

其中，m＝所述织物的挠曲度，以英寸计；

c＝所述织物的跨距，以英寸计；

Vm＝所述装置的车速，以英尺每分钟计；

K＝0.82864451984491991898e-3。

17.根据权利要求1的装置，其中所述主刮刀是伸长了的，并且形成了多个微活化区。

18.根据权利要求17的装置，其中所述主刮刀围绕枢轴点设置。

19.根据权利要求1的装置，其中所述纸浆为纤维浆料。

20.根据权利要求1的装置，其中所述液体为水。

21.一种从造纸机的织物上包含的纸浆中排出液体的方法，所述方法包括如下步骤：

提供排液装置，该装置包含主刮刀，所述主刮刀具有与所述织物相邻以支承该织物的引导端支承表面，和向下歧离所述引导端支承表面的拖拉端的拖拉端表面，在所述织物和所述拖拉端表面之间形成通道；和

将从所述纸浆中排出的液体引至所述主刮刀和所述织物之间形成的受控湍流区或微活化区中，从而使至少部分所述排出的液体能够被迫穿过织物而回到所述纸浆中。

22.根据权利要求21的方法，还包括在所述织物和所述微活化区之间提供支承刮刀的步骤，其中所述支承刮刀使所述织物与所述主刮刀分离，并形成所述通道。

23.根据权利要求22的方法，其中用垫片和螺栓固定所述支承刮刀。

24.根据权利要求22的方法，其中不用垫片和螺栓固定所述支承刮刀，以使得液体流能够穿过所述通道。

25.根据权利要求21的方法，还包括在所述织物上形成由下式确定的流体压力的步骤：

其中，m＝所述织物的挠曲度，以英寸计；

c＝所述织物的跨距，以英寸计；

Vm＝所述装置的车速，以英尺每分钟计；

K＝0.82864451984491991898e-3。

26.一种可以与成形板或排滤系统一起使用的装置，所述装置包含：

成形织物，纤维浆料在该成形织物上传送；该成形织物具有外表面和内表面；和

主刮刀，具有与所述成形织物的内表面平行并滑动接触的平面引导端支承表面，和在所述引导端之后以一定角度倾斜离开所述引导端的拖拉端表面，由此将从所述纤维浆料中排出的水输送到在所述成形织物下方形成的受控湍流区或微活化区中；

其中所述拖拉端相对于所述引导端的角度为0.1-10度。

27.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀包含补偿平面以保留用于改善和控制活化的水。

28.根据权利要求26的装置，还包含置于所述织物和所述微活化区之间的支承刮刀，其中所述支承刮刀使所述织物与所述主刮刀分离，并形成通道，所述通道将从所述纤维浆料中排出的水引至所述受控湍流区或微活化区中。

29.根据权利要求28的装置，其中所述支承刮刀使得水流能够自由穿过所述通道。

30.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀包含一个或更多个台阶以产生受控湍流。

31.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀的引导端与所述成形织物成一定角度并具有平面表面。

32.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀的引导端与所述成形织物成一定角度，并具有由辐合部分和辐散部分形成的活化区，带有或没有枢轴点。

33.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀是伸长了的，并且形成了多个微活化区。

34.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀包含一个或更多个辐散部分和一个或更多个辐合部分。

35.根据权利要求28的装置，其中用垫片和螺栓定位所述支承刮刀，所述垫片和螺栓横贯所述装置均匀分布，从而使所述支承刮刀不会从其初始位置偏移。

36.根据权利要求28的装置，其中所述支承刮刀能够以单块形式插入到所述装置的本体中，由此便于简易安装。

37.根据权利要求28的装置，其中所述支承刮刀的支座基本为圆形，以促使稳定水流穿过所述通道，所述支承刮刀沿所述装置的整个宽度均匀分布。

38.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀包含台阶、辐散部分和辐合部分的组合。

39.根据权利要求34的装置，其中所述辐散部分与水平面成α角，所述辐合部分与水平面成β角。

40.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀围绕枢轴点设置。

41.根据权利要求26的装置，其中所述引导端与所述成形织物成一定角度，并包含台阶。

42.根据权利要求26的装置，其中在至少部分成形过程中再利用所述排出的水，以产生所希望的流体动力学效果。

43.根据权利要求26的装置，还包含产生使所述纤维浆料脱水的流体压力的案板，该流体压力由真空产生。

44.根据权利要求34的装置，其中所述辐散部分和辐合部分围绕枢轴点设置。

45.根据权利要求26的装置，其中所述主刮刀包含交替的台阶表面和平面表面。

46.根据权利要求30的装置，其中所述台阶的尺寸根据所述纤维浆料的厚度和所述系统的车速确定。

47.根据权利要求26的装置，其中在所述成形织物上形成的流体压力由下式确定：

其中，m＝成形织物的挠曲度，以英寸计；

c＝成形织物的跨距，以英寸计；

Vm＝机器车速，以英尺每分钟计；

K＝0.82864451984491991898e-3。

48.一种保持与造纸过程有关的一个或更多个流体动力学过程的方法，所述方法包括如下步骤：

提供包含主刮刀的装置，所述主刮刀具有与所述成形织物的内表面平行并滑动接触的平面引导端支承表面，和在所述引导端之后以一定角度倾斜离开所述引导端的拖拉端表面，由此将从所述纤维浆料中排出的水引导至在所述成形织物下方形成的受控湍流区或微活化区中；

其中所述拖拉端相对于所述引导端的角度为0.1-10度。

49.根据权利要求48的方法，还包括在所述织物和所述微活化区之间提供支承刮刀的步骤，其中所述支承刮刀使所述织物与所述主刮刀分离，并形成通道，所述通道将从所述纤维浆料中排出的水引至受控湍流区或微活化区中。

50.根据权利要求48的方法，其中所述主刮刀的引导端与所述成形织物成一定角度并具有平面表面。

51.根据权利要求48的方法，其中所述主刮刀的引导端与所述成形织物成一定角度，并具有由辐合部分和辐散部分形成的活化区，带有或没有枢轴点。

52.根据权利要求49的方法，其中用垫片和螺栓固定所述支承刮刀，所述垫片和螺栓横贯所述装置均匀分布，从而使所述支承刮刀不会从其初始位置偏移。

53.根据权利要求49的方法，其中所述支承刮刀能够以单块形式插入到所述装置的本体中，由此便于简易安装。

54.根据权利要求48的方法，还包括提供案板的步骤，该案板产生使所述纤维浆料脱水的流体压力，该流体压力由真空产生。

55.根据权利要求54的方法，其中在所述成形织物上形成的流体压力由下式确定：

其中，m＝成形织物的挠曲度，以英寸计；

c＝成形织物的跨距，以英寸计；

Vm＝机器车速，以英尺每分钟计；

K＝0.82864451984491991898e-3。