流浆箱、带有流浆箱的料幅成形单元和料幅成形单元的运行方法

申请号 CN201080045576.X 申请日 2010-05-10 公开(公告)号 CN102575425A 公开(公告)日 2012-07-11
申请人 沃依特专利有限责任公司; 发明人 H.洛瑟; M.豪斯勒; V.施密特-罗尔; W.拉夫;
摘要 本 发明 涉及一种用于从至少一种 纤维 悬浊液(FS)中制造纤维幅的机器的流浆箱(1),其带有至少一个供给至少一种纤维悬浊液(FS)的供料设备(4),具有出口缝隙(12)的用于以自由射束(F)的形式排出纤维悬浊液(FS)的 喷嘴 (9),和在流动方向上直接提供在喷嘴(9)上游的 湍流 生成装置(7),在所述湍流生成装置(7)内在流浆箱(1)运行期间通过多个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)将至少一种纤维悬浊液(FS)引导到若干子流内,其中在湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)内提供了至少一个形成流态化区域(15)的区域,其中在通过此区域引导的纤维悬浊液(FS)的子流内可产生压 力 损失(Δp)。根据本发明的流浆箱(1)的特征在于,喷嘴(9)和直接提供在喷嘴(9)上游的湍流生成装置(7)构造并且定尺寸为使其适合于将从喷嘴(9)的入口(14)前的所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)的最后的流态化区域(15)流过所述湍流生成装置(7)直至喷嘴(9)的出口缝隙(12)的纤维悬浊液(FS)的滞留时间(TV)调节为≤200ms,并且将喷嘴(9)内的入口(14)前的最后的流态化区域(15)内的压力损失(Δp)调节为≥50mbar。
权利要求

1.一种用于从至少一种纤维悬浊液(FS)中制造纤维幅,特别是纸幅、纸板幅或薄页纸幅的机器的流浆箱(1),带有至少一个供给至少一种纤维悬浊液(FS)的供料设备(4),具有出口缝隙(12)的用于在自由束(F)内给出纤维悬浊液(FS)的喷嘴(9),和在流动方向上直接提供在该喷嘴(9)上游的湍流生成装置(7),在所述湍流生成装置(7)内在流浆箱(1)运行期间通过多个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)将至少一种纤维悬浊液(FS)引导到若干子流内,其中在湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至
8.nn)内提供了至少一个形成流态化区域(15)的区域,其中在被引导通过此区域的纤维悬浊液(FS)的子流内可产生压损失(Δp),
其特征在于,所述喷嘴(9)和直接提供在该喷嘴(9)上游的湍流生成装置(7)构造并且定尺寸为使其适合于将从该喷嘴(9)的入口(14)前的所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)的最后一个流态化区域(15)流过所述湍流生成装置(7)直至喷嘴(9)的出口缝隙(12)的纤维悬浊液(FS)的滞留时间(TV)调节为≤200ms,优选地为≤175ms,特别地≤150ms,并且将该喷嘴(9)内的入口(14)前的最后的流态化区域(15)内的压力损失(Δp)调节为≥50mbar,优选地≥75mbar,特别地≥100mbar,更特别地≥150mbar。
2.根据权利要求1所述的流浆箱(1),其特征在于,所述喷嘴(9)的长度(lD)在
100mm≤lD≤500mm的范围内,优选地为100mm≤lD≤400mm,特别是200mm≤lD≤400mm,并且所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)内的最后的流态化区域(15)和喷嘴(9)的入口(14)之间的距离(l1)≤180mm,优选地≤150mm,特别地≤120mm,更特别地≤100mm。
3.根据权利要求1或2所述的流浆箱(1),其特征在于,所述喷嘴(9)的长度(lD)在考虑到运行中通过所述喷嘴(9)引导的纤维悬浊液(FS)的浓度(SK)的情况下满足如下条件:lD×SK≤1000,优选地≤800,特别地≤700,其中lD是喷嘴(9)的长度,以mm为单位,并且SK是物质浓度,以%为单位。
4.根据权利要求1、2或3所述的流浆箱(1),其特征在于,所述喷嘴(9)的喷嘴空间(10)由两个在流动方向上聚敛从而形成出口缝隙(12)的喷嘴壁(16.1、16.2)限定边界,并且,在所述出口缝隙(12)的区域内所述喷嘴壁(16.1、16.2)之间的聚敛度(α)在5度至45度的范围内,优选地在10度至20度的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的流浆箱(1),其特征在于,所述湍流生成装置(7)在流动方向上观察时的长度(lTE)在从100mm≤1TE≤500mm的范围内,优选地为
100mm≤lTE≤400mm的范围内,特别是150mm≤lTE≤300mm的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的流浆箱(1),其特征在于,所述喷嘴(9)的入口(14)前的最后的流态化区域(15)在流动方向上观察时通过所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)的横截面的局部的阶梯状变化(17)形成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的流浆箱(1),其特征在于,所述喷嘴(9)的入口(14)前的最后的流态化区域(15)在流动方向上观察时通过湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)的横截面的持续的变化(17)形成。
8.根据权利要求6或7所述的流浆箱(1),其特征在于,表征了在所述流态化区域(15)内的横截面的变化(17),特别是表征了横截面变化的高度的阶跃,对应于至少所使用的纤维悬浊液的中等纤维长度(lFmittel)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的流浆箱(1),其特征在于,所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)构造并且定尺寸为,使得描述横截面的最大液力直径(dhydr)在5mm≤dhydr≤25mm的范围内,优选地在5mm≤dhydr≤20mm的范围内,特别地在10mm≤dhydr≤20mm的范围内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的流浆箱(1),其特征在于,描述了在湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)的入口(8E)的液力直径(dhydr-8E),优选地在8mm≤dhydr-8E≤20mm的范围内,优选地在10mm≤dhydr-8E≤20mm的范围内,特别地为10mm≤dhydr-8E≤15mm的范围内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的流浆箱(1),其特征在于,所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)行数被选择为,使得在改湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)的最窄的横截面处的流速在
5m/s至20m/s之间,优选地在7m/s至15m/s之间。
12.一种用于制造纤维幅,特别是纸幅、纸板幅或薄页纸幅的机器的料幅成形单元(3),所述料幅成形单元(3)包括根据权利要求1至11的中任一项所述的流浆箱(1)和布置在所述流浆箱(1)后方的成形单元(2),其中离开该流浆箱(1)的出口缝隙(12)的纤维悬浊液(FS)被施加或引入在自由射束(F)内。
13.根据权利要求12所述的料幅成形单元(3),其中,所述纤维悬浊液(FS)在自由射束(F)内施加在所述成形单元(2)上从而形成接触线(21),其特征在于,所述流浆箱(1)和成形单元(2)形成并且布置为,使得所述纤维悬浊液(FS)从最后一个流态化区域(15)直至网毯(20.1、20.2)上的接触线(21)的滞留时间(TV)为从≥30ms至≤300ms,优选地为从≥50ms至≤200ms,特别地为从≥80ms至≤200ms。
14.一种用于运行根据权利要求12或13所述的料幅成形单元(3)的方法,其中,所述流浆箱(1)的至少一种纤维悬浊液(FS)在机器宽度方向上提供从而在湍流生成装置(7)的多个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)内形成子流,被引导并且供给到喷嘴(9),至少一种纤维悬浊液(FS)从所述喷嘴(9)以自由射束(F)的形式施加或引入到成形单元(2),特别地施加或引入到该成形单元(2)的网毯(20.1、20.2)上,从而限定了接触线(21),其中,在所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至8.nn)内调节纤维悬浊液(FS)内的压力损失(Δp),
其特征在于,在所述湍流生成装置(7)的单个湍流生成通道(8;8.1至8.n;8.11至
8.nn)的最后一个流态化区域(15)内,在所述喷嘴(9)内的入口(14)前在纤维悬浊液内(FS)产生≥50mbar的压力损失(Δp),优选地≥75mbar,特别是≥100mbar,更特别地≥150mbar,并且,将所述纤维悬浊液(FS)从所述最后的流态化区域(15)引导直至喷嘴(9)的出口缝隙(12),使得所述纤维悬浊液(FS)的在从该最后的流态化区域(15)延伸直至出口缝隙(12)的区域内的滞留时间(TV)≤200ms,优选地≤175ms,特别地≤150ms,和/或使得在从该最后的流态化区域(15)延伸直至所述接触线(21)的区域内的滞留时间(TV)从≥30ms至≤300ms,优选地从≥50ms至≤200ms,特别地从≥80ms至≤200ms。

说明书全文

流浆箱、带有流浆箱的料幅成形单元和料幅成形单元的运

行方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于从至少一种纤维悬浊液中制造纤维幅,特别是制造纸幅、纸板幅或薄页纸幅的机器的流浆箱,其带有至少一个供给至少一种纤维悬浊液的供料设备,具有出口缝隙的用于以自由束内给出纤维悬浊液的喷嘴,和在流动方向上直接提供在喷嘴上游的湍流生成装置,在所述湍流生成装置内在流浆箱运行期间通过多个湍流生成通道将至少一种纤维悬浊液引导到若干子流内,其中在湍流生成装置的单个湍流生成通道内提供了至少一个形成流态化区域的区域,其中在被引导通过此区域的纤维悬浊液的子流内可产生压损失。
[0002] 本发明还涉及一种用于制造纤维幅,特别是制造纸幅、纸板幅或薄页纸幅的机器的料幅成形单元,以及涉及一种用于此类料幅成形单元的运行方法,所述料幅成形单元包括流浆箱和布置在流浆箱后方的成形单元,其中,来自流浆箱的出口缝隙的纤维悬浊液以自由射束的形式施加在至少一个网毯(Bespannung)上。

背景技术

[0003] 纤维幅的制造过程决定性地取决于为此所提供的纤维悬浊液的物质浓度。在此,随着所使用的纤维悬浊液的物质浓度的升高,在过程结束时所存在的纤维幅内观察到由于纤维和填充物的宏观和微观分布导致的恶化的可描述的组成。为了仍实现纤维幅的质量方面的满意结果,以目前通用的流浆箱将物质浓度在0.8%至1.2%的范围内的纤维悬浊液施加在布置在后方的成形单元内。如果使用物质浓度更高的值,则由于强的纤维絮凝,必然在束从流浆箱出来时导致纤维悬浊液内的粗模糊(grobwolkig)组成。因此,应采取针对此絮凝的干扰并且及时固定流动的措施,特别地通过流浆箱在其出口处提供尽可能无絮凝的纤维悬浊液束。在布置在喷嘴上游的湍流装置内,因此在湍流生成装置的湍流生成通道内通过不同的措施形成了用于纤维悬浊液的去除絮凝和改进的流态化的区域。当然,这经常是不够的。原因在于在物质浓度高时明显降低的再絮凝时间。为实现对于所形成的纤维幅的满意的组成特征值,尽可能完全避免在流浆箱内最后进行的流态化之后的纤维悬浊液的再絮凝时间。但这相应地以短结构的单元为前提,这又提供了另外的要求,特别是对于强度和振动倾向的降低以及相反地避免液力干扰。
[0004] 在文献EP 1313912B1中描述了絮凝形成的问题及其对于所形成的纤维幅的质量的影响。为解决所述问题,建议了带有修改的湍流生成装置的流浆箱的构造,以此在湍流生成装置内在湍流生成装置的每个湍流生成通道的一级内仅进行一次流态化,以此实现了扰动的加速和纤维悬浊液在流浆箱内的短的滞留时间。流态化度可通过喷嘴的特殊的叠片构造保持。为进行流态化,建议了单个湍流产生通道的横截面和湍流生成装置的流动通道的单独部分区域的长度的阶梯状变化以形成流态化区域,湍流生成装置的所述长度在400mm的范围内。
[0005] 为了改进所形成的纤维幅的组成和撕裂长度关系,已知了多种另外的措施,这些措施的特征在于喷嘴或湍流生成装置的修改。
[0006] 文献DE 10106684A1公开了一种流浆箱的构造,所述构造带有用于避免喷嘴内的流动不稳定性并且因此避免振动激励的特殊构造的叠片端部,所述叠片端部在指向喷嘴壁的侧上具有倾斜,并且在背离喷嘴壁的侧上提供有结构。为影响成形,另外根据DE19902621A1已知,将喷嘴构造为其内带有不同几何区域以产生不同的流动横截面。
[0007] 文献WO 2008/077585A1公开了在形成的流浆箱喷嘴上的在z方向上对称特征的构造的益处及其构造和尺寸。
[0008] 用于通过纤维在从喷嘴离开的区域内的定向来改进横向刚度的措施在文献EP1022378A2中描述。喷嘴的设计构造为带有具有持续的横截面缩小的区域和连接在其上的带有持续的横截面放大的更短的区域。
[0009] 为了避免自由束从喷嘴离开时该自由束的开裂,文献DE 29713433U1公开了带有由机器宽度上延伸的限制面形成的喷嘴的流浆箱,其中限制面的至少一个的特征是至少三个聚敛度不同的部分。
[0010] 文献DE 10234559A1公开了料幅成形系统内的流浆箱的构造,其中喷嘴的特征在于具有≥400mm的长度,其中由湍流生成装置形成布置在喷嘴上游的湍流优选地也处在此长度范围内。
[0011] 但所有已知的措施在此不适合于将单个纤维悬浊液的滞留时间压缩在其在再絮凝时间以下,特别是在物质浓度更高时。

发明内容

[0012] 因此,本发明的任务在于扩展用于制造纤维幅,特别是制造纸幅、纸板幅或薄页纸幅的机器的本文开始部分提到类型的流浆箱,使得避免了所提到的缺点。特别地,避免了在喷嘴前的湍流生成装置内的最后进行的流态化之后直至离开喷嘴的纤维悬浊液的再絮凝,并且可能地也在喷嘴之后避免所述再絮凝。
[0013] 根据本发明的解决方法的特征在于独立权利要求1、12和14的特征。有利的构造在从属权利要求中描述。
[0014] 根据本发明提供了一种用于从至少一种纤维悬浊液中制造纤维幅,特别是制造纸幅、纸板幅或薄页纸幅的机器的流浆箱,带有至少一个供给至少一种纤维悬浊液的供料设备,具有出口缝隙的用于以自由射束的形式排出纤维悬浊液的喷嘴,和在流动方向上直接布置在喷嘴上游的湍流生成装置,其中在流浆箱运行时,至少一种纤维悬浊液被引导通过多个优选地成行布置的湍流生成通道,其中在湍流生成装置的单个湍流生成通道内提供至少一个形成流态化区域的区域,其中在通过此区域引导的纤维悬浊液的子流内可产生压力损失,所述流浆箱的特征在于,喷嘴和直接布置在喷嘴上游的湍流生成装置构造并且定尺寸为使其适合于将从喷嘴的入口前的湍流生成装置的单个湍流生成通道的最后的流态化区域流过湍流生成装置直至喷嘴的出口缝隙的纤维悬浊液的滞留时间调节为≤200ms,优选地≤175ms,特别是≤150ms,并且将喷嘴内的入口前的最后的流态化区域内的压力损失调节为≥50mbar,优选地≥75mbar,特别是≥100mbar,更特别地≥150mbar。
[0015] 流态化区域被理解为其中对于纤维悬浊液特别是纤维悬浊液的各部分流进行主动或被动影响而使得几乎不形成纤维网状物的区域。在此,影响可以主动地针对可控元件的效果,例如通过静态混合装置而进行,或者,被动地通过流动路径的几何构造和因此所决定的纤维悬浊液上的湍流的生成通过溶解聚集物特别是絮凝物而进行。在流动方向上观察时,区域局部地限制在机器横向方向上的线上,但构造为在流动方向上延伸。
[0016] 本发明的解决方案提供了在带有高物质(纤维和填充物)浓度的纤维悬浊液的情况下流浆箱的使用范围扩展的优点,所述浓度优选地≥1%,特别地在≥0.5%至≤4%的范围内,优选地在≥1%至≤3%的范围内,特别地在≥1%至≤2.5%的范围内,同时通过避免纤维和填充物凝聚而在纤维和填充物以自由射束的形式在成形单元中出来时具有优化的纤维和填充物分布或成形。因此,可靠地避免了在流动方向上直至从喷嘴离开的絮凝物的重新形成,所述絮凝物由于在最后流态化区域中由于最小压力损失可靠地溶解。纤维的流动性以及由此的流态化高度通过短的滞留时间而在以自由射束的形式被保持到直至出口。
[0017] 湍流生成装置的单独湍流生成通道的形成优选地如下进行,即,使得纤维悬浊液在湍流生成装置的单个湍流生成通道的最后的流态化区域直至湍流生成装置的出口之间的滞留时间为从≥10ms至≤100ms。
[0018] 流浆箱的特别有利的构造的特征在 于,喷嘴的长度lD的范 围是100mm≤lD≤500mm,优选地为100mm≤lD≤400mm,特别是200mm≤lD≤400mm,并且在喷嘴上游的湍流生成装置的单个湍流生成通道内的最后的流态化区域和湍流生成装置出口之间的距离≤180mm,优选地≤150mm,特别地≤120mm,更特别地≤100mm。该尺寸组合实现了流浆箱的短的并且紧凑的构造,而适合于带有宽的浓度范围的纤维悬浊液并且通过由最后的流态化区域和喷嘴出口之间的最小距离并且由压力损失形成的加速而得出的最小滞留时间避免了反絮凝(Rückflockung)。
[0019] 取决于所提取的纤维悬浊液的类型和成分,特别是取决于物质浓度的大小,为了保证从喷嘴的出间缝隙出来的纤维悬浊液束的稳定性,在有利的扩展中,其特征为布置在上游的湍流生成装置的出口和出口缝隙之间的距离的喷嘴的长度通过考虑到纤维的阻尼效果的如下规定限制:
[0020] lD×SK≤1000,优选地≤800,特别是≤700,
[0021] 其中,lD为喷嘴长度,单位为mm;并且
[0022] SK为物质浓度,以%为单位。
[0023] 喷嘴的喷嘴空间通过在流动方向上两个聚敛从而形成出口缝隙的喷嘴壁,即上喷嘴壁和下喷嘴壁限定边界,其中在流动技术方面有利的是,在出口缝隙的范围内,两个喷嘴壁之间的聚敛角度在5度至45度之间,优选地在10度至20度之间。
[0024] 为在有利的设计中总是可靠地避免喷嘴前的最后的湍流生成装置内纤维和流体的分离,使湍流生成装置的长度并且因此所述湍流生成装置的单个湍流生成通道的长度lTE处于100mm≤lTE≤500mm的范围内,优选地为100mm≤lTE≤400mm的范围内,特别是150mm≤lTE≤300mm的范围内。
[0025] 在特别有利的扩展中,湍流生成装置的单个湍流生成通道构造并且定尺寸为使得在喷嘴的入口上游的最后的流态化区域内,在被引导到所述流态化区域内的子流内所产生的压力损失为≥50mbar,优选地≥75mbar,特别是≥100mbar,更特别地≥150mbar。压力损失的大小提供了即使高浓度时也可靠地保证高的无絮凝物程度和高的纤维可运动性的优点,所述优点可在流动方向上直至喷嘴出口的所述长度范围内并且在更大的长度范围内保持。
[0026] 关于在流动方向上喷嘴前的最后的流态化区域内的压力损失的实现,存在多种可能性。在此,在流动方向上观察时,最后的流态化区域可被强烈地限制,或在湍流生成装置的湍流生成通道的部分区域上在流动方向上延伸地形成。压力损失可根据第一变体被动地产生,在最简单的情况中作为在湍流生成装置的单个湍流生成通道内的流动路径的几何和/或尺寸的函数产生,或者,通过提供在湍流生成装置的单个湍流生成通道内的纤维悬浊液中输入能量的附加的装置和/或可能性而主动地产生。
[0027] 根据用于产生压力损失的第一变体的特别优选的构造,喷嘴的入口前的最后的流态化区域在流动方向上观察时通过湍流生成装置的单个湍流生成通道的横截面的局部的阶梯状变化而形成。湍流生成装置的单个湍流生成通道的横截面积通过几何形状和尺寸可描述。阶梯状的改变所提供的优点是在流动路径内的局部地强烈地限制的区域内通过产生用于分裂絮凝物的很强的湍流而简单地产生了更高的压力损失,以此总地改进了流态化。由此所调节的高纤维可运动性则由于根据本发明的短的滞留时间以及流态化区域到喷嘴出口的小的距离而得以保持。
[0028] 在另外的构造中,在进入喷嘴前最后的流态化区域可通过在流动方向上观察时湍流生成装置的单个湍流生成通道的持续的横截面变化而形成。
[0029] 在从最小横截面到最大横截面的阶梯状或持续改变时,可描述为表征横截面的液力直径的差异的横截面的改变的大小在此被合适地选择以产生要求的最小压力损失。取决于待使用的纤维悬浊液的特征,在流态化区域内的横截面的改变选择并且构造为使得表征横截面变化的阶跃的改变特别是高度对应于所使用的纤维悬浊液的至少中等纤维长度。以此,保证了对于短滞留时间所要求的流态化高度。
[0030] 根据另一种构造,压力损失可补充或替代地通过提供在流态化区域内的至少一个静态混合装置或通过用于能量输入的至少一个装置通过在纤维悬浊液内产生希望的压力损失而导致。该可能性的优点在于压力损失的可简单实现的自由可调节性,而与湍流生成装置的湍流生成通道内的几何形状无关。
[0031] 在有利的实施中,湍流生成装置的单个湍流生成通道构造并且定尺寸为使得其最大横截面通过液力直径dhydr表征,所述液力直径dhydr在5mm≤dhydr≤25mm的范围内,优选地在5mm≤dhydr≤20mm的范围内,特别地在10mm≤dhydr≤20mm的范围内。以此可将流态化后达到的絮凝物尺寸保持为最小。
[0032] 为了避免形成纤维束(Faserwischbildung),在湍流生成装置的单个湍流生成通道的入口处的液力直径dhydr-8E优选地在8mm≤dhydr-8E≤20mm的范围内,优选地在10mm≤dhydr-8E≤20mm的范围内,特别地为10mm≤dhydr-8E≤15mm。
[0033] 纤维悬浊液的各子流在进入喷嘴前的引导在有利的构造中通过带有在50mm至100mm的区域内的持续横截面变化的另外的区域进行。
[0034] 关于湍流生成装置的结构和设计,原则上存在多种可能性,但对所述可能性要适用以上所述的条件。湍流生成装置可包括多个在机器宽度上构造的湍流生成通道,所述湍流生成通道垂直于流动方向重叠布置,或所述湍流生成装置可由多个在机器横向方向上相互成行布置的和垂直于机器横向方向相互成列布置的、构造为单独通道的湍流生成通道形成。但在优选的构造中,湍流生成装置的流动通道的行数选择为使得在此类湍流生成装置的湍流生成通道的最窄的横截面内引导的子流的速度处在5m/s至20m/s之间,优选地处在7m/s至15m/s之间。该构造与构造特征组合提供了灵敏和有效的流态化的优点。
[0035] 根据本发明形成的流浆箱优选地使用在用于制造纤维幅,特别是纸幅、纸板幅或薄页纸幅的机器的料幅成形单元内,另外包括布置在其后的成形单元,其中来自流浆箱的出口缝隙的纤维悬浊液施加在成形单元上,特别地施加在网毯上,或施加在两个网毯之间,从而以自由射束的形式限定了接触线。在此,流浆箱和成形单元构造并布置为使得纤维悬浊液从最后的流态化区域直至接触线的滞留时间为从≥30ms至≤300ms,优选地为从≥50ms至≤200ms,特别地为从≥80ms至≤200ms。根据本发明形成的流浆箱和成形单元的根据本发明的布置提供的优点是,直至在网毯上接触时,在成形单元内施加在待实现的纤维幅的组成方面关于纤维分布或定向优选的纤维悬浊液。
[0036] 成形单元在此可构造为混合成形器,包括两个形成了用于纤维悬浊液的流入缝隙的滤网带的缝隙成形器,或包括一个滤网带的长滤网成形器,在所述滤网带的表面上通过流浆箱施加纤维悬浊液。
[0037] 本发明还提供了料幅成形单元的运行方法,其中,流浆箱的至少一种纤维悬浊液在机器宽度方向上提供从而在湍流生成装置的多个湍流生成通道内形成子流,被引导并供给到喷嘴,至少一种纤维悬浊液从所述喷嘴以自由射束的形式施加到成形单元,特别地施加在成形单元的网毯上,从而限定了接触线,其中在湍流生成装置的单个湍流生成通道内调节纤维悬浊液内的压力损失,所述运行方法的特征在于,在湍流生成装置的单个湍流生成通道的最后的流态化区域内,在喷嘴内的入口前在纤维悬浊液内产生≥50mbar的压力损失,优选地≥75mbar,特别是≥100mbar,更特别地≥150mbar,并且在于将纤维悬浊液从此最后的流态化区域引导直至喷嘴的出口缝隙,使得所述纤维悬浊液的在从最后的流态化区域直至出口缝隙的所描述的区域内的滞留时间≤200ms,优选地≤175ms,特别地≤150ms,和/或使得在从最后的流态化区域延伸直至接触线的区域内的滞留时间从≥30ms至≤300ms,优选地从≥50ms至≤200ms,特别地从≥80ms至≤200ms。附图说明
[0038] 根据本发明的解决方案在下文中根据附图解释。其中,如下各图为:
[0039] 图1根据用于制造材料幅的机器的料幅成形单元的轴截面的截面图解释了根据本发明的流浆箱的结构;
[0040] 图2根据曲线图解释了物质浓度和自由束内的絮凝结构形成之间的关系;
[0041] 图3再次示出了根据图1的根据本发明的流浆箱的截面的细节;
[0042] 图4a1和图4a2示出了湍流生成装置的湍流生成通道的第一布置;
[0043] 图4b1和图4b2示出了湍流生成装置的湍流生成通道的第二布置;以及[0044] 图5示出了湍流生成装置的湍流生成通道的特别有利的构造。

具体实施方式

[0045] 图2在示意性的简化图示中根据曲线图解释了纤维悬浊液FS内的物质浓度SK的大小对于组成的影响。为此,将自由束内的絮凝物结构FL以所形成的絮凝物的尺寸的形式相对于物质浓度SK绘出该曲线图。由此可见高的物质浓度SK与由于升高的纤维絮凝导致的在纤维和填充物的布置方面不均匀的并且粗模糊的组成之间的关系,即,在常规的已知流浆箱的情况下,在流浆箱的出口缝隙的自由束F中在纤维悬浊液中存在更大的絮凝物的倾向。此外显见的是,在带有更低物质浓度的纤维悬浊液中,在此在1.2%的物质浓度特征值SKX以下时,絮凝物形成低,即在流浆箱的出口缝隙处在自由射束F中观察到仅更小的絮凝物。图2在此仅解释了纤维悬浊液的浓度和絮凝倾向之间的基本关系。这也取决于纤维自身。
[0046] 为降低并且如可能避免再絮凝,即,在纤维悬浊液FS内在流浆箱1上游或离开流浆箱1的反絮凝,建议了根据本发明构造的对应于图1中的图示的流浆箱1,以便在料幅成形单元3内使用。在此,流浆箱1布置在成形单元2上游并且与成形单元2形成了用于制造材料幅,特别是具有纸幅、纸板幅或薄页纸幅形式的纤维幅的机器的料幅成形单元3。流浆箱1在此用于在机器宽度上在成形单元2内引入至少一种纤维悬浊液FS。为解释各单个方向,在料幅成形单元3上设置了坐标系,其中X方向描述了纵向方向,也称为机器方向MD的该方向与纤维幅的经过方向重合。Y方向描述了横向于纤维幅的经过方向的方向,特别是机器的宽度方向,该方向因此也称为机器横向方向CD,而Z方向表征了高度方向。
[0047] 流浆箱1包括供料设备4,通过所述供料设备4可将至少一种纤维悬浊液FS在流浆箱1的整个宽度上分布。所述供料设备4在最简单的情况中构造为在机器横向方向CD上延伸的形成垂直通道的元件,特别是分配管,所述分配管在流动方向上构造为在机器横向方向上缩窄。在图示的情况中,纤维悬浊液FS例如从供料设备4到达包括多个湍流生成元件的第一湍流生成装置5。湍流生成装置5可构造为具有不同的类型,并且在最简单的情况中可构造为流动通道,特别是描述了湍流生成通道6并且具有通过开口的孔板或管束。在流动方向上,在第一个湍流生成装置5上连接了中间空间13,所述中间空间13之后跟随了包括湍流生成元件从而形成了湍流生成通道8的第二湍流生成装置7。在第二湍流生成装置7上,在出口7A上连接了从出口7A出来的喷嘴9从而形成了喷嘴空间10,所述喷嘴空间10适合于在运行中将纤维悬浊液FS的流动明显加速,并且通过在作为示例的挡板11以及通过在垂直于由机器方向MD和机器横向方向CD所形成的平面的方向上限定了喷嘴空间10的喷嘴壁16.1、16.2所示意的出口缝隙12,将纤维悬浊液FS提供到用于制造材料幅的机器的成形单元2上。在单个湍流生成装置5和7内,纤维悬浊液FS根据预先限定的划分被分配,并且分开地被引导到子流内。湍流生成装置5和7为此包括多个在机器的纵向方向上,即在机器方向MD上延伸的湍流生成通道6、8,所述湍流生成通道6、8在机器宽度方向上形成,或在机器横向方向CD上成行地并且在垂直方向上即在垂直于通过流动方向和机器横向方向CD可描述的平面的方向上成列地相互平行布置。
[0048] 在湍流生成装置7的单个湍流生成通道8内提供了至少一个形成流态化区域15的区域,其中在所述区域内被引导的纤维悬浊液FS的单个子流内可产生压力损失。
[0049] 根据本发明,将在纤维悬浊液FS的流动方向上布置在喷嘴9上游的第二湍流生成装置7和所述喷嘴9构造并且定尺寸为使得纤维悬浊液FS在经过第二湍流生成装置7直至从喷嘴9的出口缝隙12离开的滞留时间TV为≤200ms,优选地≤175ms,特别是≤150ms。这在特别有利的实施例中通过第二湍流生成装置7的几何形状的相应的相互匹配实现,即,通过流浆箱1的直接布置在喷嘴9上游的元件和喷嘴9的构造实现。第二湍流生成装置7在此形成、布置并且定尺寸为使得通过所述第二湍流生成装置7在喷嘴9上游的最后的流态化区域15内在所述流态化区域15内被引导的不分流动内所产生的压力损失为≥50mbar,优选地≥75mbar,特别是≥100mbar,更特别地≥150mbar。为此,可构思多个可能性,其中在此将所述可能性区分为主动措施和被动措施,即,固定地调节可实现的压力损失或自由的可调节性。如后文中将论述,通过单个湍流生成通道6、8的几何构造,特别是描述了所述湍流生成通道的横截面的局部改变和/或通过附加地布置例如静态混合器的装置或通过附加地在单个子流内输入能量,可实现该压力损失。
[0050] 在机器方向MD上观察时在喷嘴9上游的最后的湍流生成装置7的长度以lTE表示,并且该长度的特征为在从≥100mm至≤500mm的范围内,优选地在从≥100mm至≤400mm的范围内,特别是在从≥150mm至≤300mm的范围内。喷嘴9的在机器方向MD上从湍流生成装置7的出口直至出口缝隙12所测量的长度lD在从≥100mm至≤500mm的范围内,优选地在从≥100mm至≤400mm的范围内,特别是在从≥200mm至≤400mm的范围内。在此,仅当纤维的阻尼效果最佳并且喷嘴9的长度lD满足如下条件时,方可保持束稳定性:
[0051] lD×SK≤1000,优选地≤800,特别地≤700
[0052] 其中lD是喷嘴长度,以mm为单位,并且SK是物质浓度,以%为单位。
[0053] 另外的关键的几何特征是长度l1,即直接布置在喷嘴9上游的湍流生成装置7内的最后的流态化区域15和湍流生成装置7的出口7A(所述出口7A与喷嘴9的入口14重合)之间的距离,并且所述距离l1≤180mm,优选地≤150mm,特别地≤120mm,更特别地≤100mm。
[0054] 在出口缝隙12的区域内限定了喷嘴空间10的单个喷嘴壁16.1、16.2之间提供的聚敛角度α描述了出口缝隙12的区域内所述喷嘴壁16.1、16.2之间的角度,所述角度α选择在5度至45度之间的范围内,优选地在10度至20度之间的范围内。利用特征组合的此几何构造(其中基本上喷嘴长度lD和距离l1是决定性的)可将滞留时间TV调节为预先限定的范围内的时间段,并且特别地调节为低于在更高的物质浓度SK时纤维悬浊液FS的再絮凝时间。
[0055] 图3根据流浆箱1的截面再次解释了对于本发明关键的用于产生流浆箱1所要求的几何关系的部件。图中图示了喷嘴9和在流动方向上布置在上游的对于纤维悬浊液FS主动起作用的最后的区域,所述区域由湍流生成装置7形成并且具有流态化区域15。图中也再次图示了作为基础的几何量,即,作为喷嘴长度的lD,作为喷嘴9的入口14前的湍流生成装置7内的最后的流态化区域15的距离的l1。在此,该距离在流态化区域15的端部上测量。流态化区域15可在在流动路径的部分区域上平面延伸地形成,或在机器横向方向CD上直线地形成,即局部很强限制地形成。此外,图中图示了在出口缝隙12的区域内的喷嘴9的聚敛角度α和湍流生成装置7的长度lTE以及给出在流动方向上流态化区域15和喷嘴9的入口14之间的距离的长度l1。在此,在l1内的滞留时间在10ms至100ms之间。
[0056] 图4a1、图4a2和图4b1、图4b2在示意性地很简化的图示中解释了湍流生成装置7的有利的设计。用于纤维悬浊液FS的流态化的湍流生成装置7可构造为具有不同的类型。湍流生成装置7可根据图4a1、图4a2包括多个构造为单独通道的通道8,所述通道8横向于机器方向CD成行布置或在高度方向上成列布置。湍流生成装置7的单个通道8,即此处的8.11至8.nn,可在此以管、四边形轮廓或矩形轮廓等的形式按照已知的方式形成。此外可构思将所述单个通道8整合在孔板内。图4a2解释了在机器方向CD上相互无错位的成行布置。应理解的是,湍流生成装置7的单个通道8在垂直方向上两个重叠布置的行之间的相互的交替错位也是可以的。
[0057] 根据图4b2进一步可构思将流动通道8构造为湍流生成装置7的在机器横向方向CD上在宽度上延伸的、在高度方向上重叠布置的通道8.1至8.n。湍流生成装置7的这些通道在此示例地成为8.1至8.n,并且在图4b1、图4b2中在两个视图内图示。对于方向关系,沿用根据图1的坐标系。
[0058] 所有构造一起作为通道几何形状的实施方式,实现了其特征为特别是阶跃的阶梯状横截面变化17的区域。例如,在图5中图示了湍流生成装置7的此类湍流生成通道8。该视图对应于在纵向方向上的延伸,即安装在用于制造材料幅的机器内时的流动方向。在此,图5在示意性地很简化的图示中解释了湍流生成装置7的单个湍流生成通道8的设计。
湍流生成装置7的湍流生成通道8在此分为多个不同的部分区域18.1至18.4。湍流生成装置7的湍流生成通道8的入口侧8E与湍流生成装置7的另外的此类通道协作地描述了湍流生成装置7的入口7E。出口8A对应于喷嘴9的入口14。在所述入口侧8E和出口8A之间布置了多个具有不同的横截面积Q1至Q3的部分区域18.1至18.4。在此,在喷嘴9中的出口前的最后的流态化的区域通过两个横截面积Q1和Q2之间的特别是阶跃的阶梯状横截面变化17实现。为此,湍流生成装置7的湍流生成通道8具有第一部分区域18.1,所述部分区域18.1的特征在于在其延伸区域上在流动方向上恒定的横截面积Q1,所述横截面积Q1可通过液力直径dhydr描述,在图示的情况中在圆形横截面时通过直径D1描述。在流动方向上在入口8E到出口8A之间连接的第二部分区域18.2在其延伸上在的特征也在于在流动方向上恒定的横截面,所述横截面可通过直径D2描述。在第二部分区域上连接了实现了持续的即连续的向第三部分区域18.4过渡的过渡区域18.3,所述过渡区域18.3的特征在于横截面积Q3,所述横截面积Q3可通过直径D3描述。
[0059] 阶跃即横截面积Q1和Q2之间的横截面变化17(所述变化17的特征以有利的方式在于描述了湍流生成装置7的湍流生成通道8的部分区域的几何形状的直径变化D2/D1)的形成实现为使得第一部分区域18.1和第二部分区域18.2之间所产生的压力损失大于50mbar。在此,关键的是第二部分区域18.2连同第三部分区域18.4并考虑到过渡区域18.3的长度l1,即,表征了从由阶跃形成的流态化区域15到湍流生成装置7的湍流生成通道8的出口8A的距离的长度l1,必须至少≤180mm,优选地≤150mm,特别地≤120mm,更特别地≤100mm。单个湍流生成通道8的长度lTE在100mm至500mm的范围内,优选地在150mm至300mm的范围内。
[0060] 如果横截面积Q1、Q2和Q3不可通过直径D1、D2和D3描述,即在另外的横截面几何形状的情况中,则替代地分别将直径转化为液力直径dhydr=4·Q/U,其中Q为横截面积并且U为周长。
[0061] 根据特别有利的构造,在喷嘴9上游的流态化所必需的最后的阶跃至少位于所使用的纤维悬浊液FS的中等纤维长度的范围内,即(D2-D1)/2≥lFmittel,其中,在此直径为在圆形横截面的情况时,否则使用各液力直径dhydr。
[0062] 因为在流态化之后,即在流动方向上最后的阶跃之后在纤维悬浊液FS内所形成的絮凝物大小取决于可供使用的空间,即取决于横截面积Q,所以在湍流生成装置7的湍流生成通道8内的最大液力直径dhydr-8应在从5mm≤dhydr≤25mm的范围内,优选地在从5mm≤dhydr≤20mm的范围内,特别地在从10mm≤dhydr≤20mm的范围内,由于形成纤维束,在湍流生成装置7的湍流生成通道8上的入口8E的区域内的液力直径dhydr-8E在选择在8mm≤dhydr-8E≤20mm的范围内,优选地在10mm≤dhydr-8E≤20mm的范围内,特别地在
10mm≤dhydr-8E≤15mm的范围内。
[0063] 行数,即在列内的即流动通道8的数量,应选择为使得在最窄的横截面处的流速在5m/s至20m/s之间,优选地在7m/s至15m/s之间。
[0064] 如此构造的流浆箱1可通过任意的方式进一步被修改。在此,可涉及装配有叠片的流浆箱,和/或其特征在于稀释纤维技术(Verdünnungsfaser-technologie),即至少一个用于将流体配入流动通道8内的配入装置。
[0065] 根据本发明的流浆箱可进一步与任意形成的成形单元2组合使用,特别是与纵向滤网、混合成形器和双滤网成形器组合使用。在图1中图示的实施方式是与间隙成形器组合使用的有利的构造,其中自由束F施加在两个支承在滚子上的网毯20.1、20.2之间所形成的缝隙19内,但并不局限制于此。
[0066] 参考标记列表
[0067] 1 流浆箱
[0068] 2 成形单元
[0069] 3 料幅成形单元
[0070] 4 供料设备
[0071] 5 湍流生成装置
[0072] 6 湍流生成通道
[0073] 7 湍流生成装置
[0074] 7E 湍流生成装置的入口
[0075] 7A 湍流生成装置的出口
[0076] 8 湍流生成通道
[0077] 8.1至8.n,8.11至8.nn湍流生成通道
[0078] 8E 湍流生成通道的入口
[0079] 8A 湍流生成通道的出口
[0080] 9 喷嘴
[0081] 10 喷嘴空间
[0082] 11 挡板
[0083] 12 出口缝隙
[0084] 13 中间空间
[0085] 14 入口
[0086] 15 区域
[0087] 16.1 喷嘴壁
[0088] 16.2 喷嘴壁
[0089] 17 横截面变化
[0090] 18.1 第一部分区域
[0091] 18.2 第二部分区域
[0092] 18.3 过渡区域
[0093] 18.4 第三部分区域
[0094] 19 缝隙
[0095] 20.1,20.2 滤网带
[0096] 21 接触线
[0097] CD 机器横向方向
[0098] D1 第一部分区域的直径
[0099] D2 第二部分区域的直径
[0100] D3 第三部分区域的直径
[0101] dhydr 液力直径
[0102] dhydr-8 湍流生成通道的液力直径
[0103] dhydr-8E 湍流生成通道入口的液力直径
[0104] 8E 入口
[0105] 8A 出口
[0106] FL 絮凝物结构
[0107] FS 纤维悬浊液
[0108] l1 阶跃和喷嘴入口之间的距离的长度
[0109] lD 喷嘴的长度
[0110] lFmittel 中等纤维长度
[0111] lTE 湍流生成装置的长度
[0112] Q1 第一部分区域的横截面积
[0113] Q2 第二部分区域的横截面积
[0114] Q3 第三部分区域的横截面积
[0115] SK,SKX 物质浓度
[0116] TV 滞留时间
[0117] α 喷嘴聚敛角度
[0118] Δp 压力损失
QQ群二维码
意见反馈