(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材の凸面に沿って湾曲した少なくとも１つのループ状形成ファブリック(６,１０)を含む、形成セクションの形成帯域に、ヘッドボックス(２)からのストックを供給する、段階と、水を前記ストック(２１)から前記形成帯域の少なくとも１つの形成ファブリック(６,１０)を通り抜けるようにして排水し、紙又は板紙ウエブ(Ｗ)を形成する、段階と、前記少なくとも１つの形成ファブリック(６,１０)を通り抜けた水を前記形成帯域から放出し、その水が運動エネルギーを持っている、段階と、を有する抄紙機又は板紙抄紙機の形成セクションにおけるエネルギー回収方法において、
前記形成帯域から放出された水の中に可動構成要素(１４)を配置して、水により前記可動構成要素(１４)を動かし、それにより、運動エネルギーの一部分を回収する、段階、を有することを特徴とするエネルギー回収方法。
【請求項２】
前記支持部材に含まれる回転可能な形成ロール(４)の凸面に沿って走行し且つ収斂する形成帯域を構成する２つのループ状形成ファブリック(６,１０)をツインワイヤフォーマー構成にて設ける段階と、前記形成帯域の２つの前記形成ファブリックのうち、少なくとも、前記支持部材の凸面に関して外側の形成ファブリック(６)を通り抜けるようにして水をストックから排水し、紙又は板紙ウエブ(Ｗ)を形成する段階と、前記可動構成要素(１４)を前記外側の形成ファブリックのループの内側に取付ける段階と、を有する請求項１に記載のエネルギー回収方法。
【請求項３】
前記形成ファブリックを支持するための支持凸面を有し且つ前記支持部材に含まれる形成シューの上に、前記２つの形成ファブリックを支持する段階を有する、請求項２に記載のエネルギー回収方法。
【請求項４】
更に、抄紙機方向に互いに間隔を隔てた一連の湾曲した脱水ブレードの上に、前記２つの形成ファブリックを支持する段階を有し、前記脱水ブレードは、前記支持部材及びその支持凸面内に含まれる、請求項２に記載のエネルギー回収方法。
【請求項５】
少なくとも１つの案内プレート(１６)が、移動中の水をタービン(１４)の中に案内し、
水が、前記案内プレート(１６)の主要部分にわたる湾曲経路(１６Ｃ)に沿って移動する、請求項１に記載のエネルギー回収方法。
【請求項６】
前記湾曲経路(１６Ｃ)の主要部分の半径(Ｒ２)は、ほぼ一定であり、前記形成ロール(４)の半径(Ｒ１)よりも大きく且つＲ１の１２０％よりも小さい、即ち、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ１ｘ１．２であり、
前記案内プレート(１６)の角度範囲(γ)は、前記形成ロール(４)の周囲の２０乃至９０°を覆う、請求項５に記載のエネルギー回収方法。
【請求項７】
前記形成ロール(４)は、表面に孔を有する真空ロールであり、前記案内プレート(１６)の角度範囲は、２０乃至５０°である、請求項６に記載のエネルギー回収方法。
【請求項８】
前記形成ロールは、不浸透表面を有し、前記案内プレート(１６)の角度範囲γは、４０乃至８０°である、請求項６に記載のエネルギー回収方法。
【請求項９】
ウエブ(Ｗ)の速度は、１０００ｍ／ｍｉｎよりも速い、請求項１に記載のエネルギー回収方法。
【請求項１０】
ウエブ(Ｗ)の速度は、１５００ｍ／ｍｉｎよりも速い、請求項９に記載のエネルギー回収方法。
【請求項１１】
少なくとも０．２ｍ3／ｓｅｃ／ｍが前記ワイヤ(６)を通り抜けて搾り出される、請求項１に記載のエネルギー回収方法。
【請求項１２】
少なくとも０．３ｍ3／ｓｅｃが前記ワイヤ(６)を通り抜けて搾り出される、請求項１１に記載のエネルギー回収方法。
【請求項１３】
前記運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を使用する、請求項１に記載のエネルギー回収方法。
【請求項１４】
抄紙機又は板紙抄紙機内の装置であって、ストック(２１)を供給するヘッドボックス(２)と、少なくとも１つのループ状形成ファブリック(６;１０)と、凸面(４Ｂ)を有する支持部材(４)と、を含み、前記ループ状形成ファブリック(６;１０)は、前記支持部材(４)の前記凸面(４Ｂ)周りの一部分(α)を走行し、且つ、紙又は板紙ウエブ(Ｗ)が形成される形成帯域を定めるように構成され、水が、前記ヘッドボックス(２)によって前記形成帯域内に供給されたストック（２１）から、前記少なくとも１つのループ状形成ファブリック(６;１０)を通り抜けるようにして排水され、且つ、前記形成帯域から放出され、その水が運動エネルギーを持っている、装置において、
前記ストック(２１)から排水された水の運動エネルギーの少なくともいくらかを回収するために、可動構成要素(１４)が、前記形成帯域に隣接して位置決めされることを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記可動構成要素(１４)は、前記少なくとも１つのループ状形成ファブリック(６;１０)を通り抜けた水によって回転されるように位置決めされたタービン(１４)である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
ツインワイヤフォーマー構成にて２つのループ状形成ファブリック(６;１０)が設けられ、第２のループ状形成ファブリック(６)は、収斂する形成帯域を形成するために、前記支持部材(４)の前記凸面(４Ｂ)周りに走行する第１の形成ファブリック(１０)の頂部を所定角度範囲(β)走行するように構成され、水が少なくとも前記第２のループ状形成ファブリック(６)を通り抜けて排水され、前記可動構成要素(１４)は、前記第２のループ状形成ファブリック(６)のループの内側に位置決めされる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記凸面(４Ｂ)は、回転可能な形成ロール(４)、形成シュー、及び機械方向に互いに間隔を隔てた一連の脱水ブレードのうちの一つによって構成される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記タービン(１４)は、バンキタービンである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記形成ファブリック(６)を通り抜けて絞り出された移動中の水をタービン(１４)の中に案内するための案内装置(１６,１７)が設けられ、
前記案内装置(１６,１７)は、前記形成帯域(４)の前記凸面(４Ｂ)に対して近接関係に位置決めされた案内プレート(１６)を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記案内プレート(１６)の主要部分は、実質的に一定の半径(Ｒ２)を有し、この半径(Ｒ２)は、前記凸面(４Ｂ)の半径(Ｒ１)と等しいか、或いは、それよりも大きく、
前記案内プレート(１６)は、上流端(１６Ａ)及び下流端(１６Ｂ)を有し、前記上流端箇所(１６Ａ)と前記下流端箇所(１６Ｂ)との間の角度範囲(γ)は、２０乃至９０°であり、
前記第１の形成ファブリック(１０)の角度範囲(α)は、前記第２の形成ファブリック(６)の角度範囲よりも大きく、前記案内プレート(１６)の角度範囲(γ)は、前記第２の形成ファブリック(６)の角度(β)よりも小さい、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記案内装置は、前記案内プレート(１６)の下流に第２の案内プレート(１７)を有し、この第２の案内プレート(１７)は、前記案内プレート(１６)の断面長さよりも実質的に短い断面長さ(ｌ2）を有し、
前記第２の案内プレート(１７)は、湾曲しており、その湾曲は、前記案内プレート(１６)の湾曲と反対である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記タービン(１４)の軸線方向の拡がりは、ワイヤ(６)の軸線方向の拡がりとほぼ同じであり、このワイヤ(６)の軸線方向の拡がりは、前記形成帯域(４)の軸線方向の拡がりとほぼ同じである、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記タービンの外径φＴは、前記凸面(４Ｂ)の半径(Ｒ１)よりも実質的に小さい、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記タービン(１４)は、その軸線(１４Ａ)が形成ロール(４)の軸線(４Ａ)と平行に位置決めされ、前記タービン(１４)及び前記形成ロール(４)は、前記タービンの周囲(１４Ｂ)と前記形成ロールの周囲(４Ｂ)との間の最小距離(Ｚ)が５乃至７００ｍｍになるような関係に位置決めされる、請求項１５に記載の装置。
【請求項２５】
前記可動構成要素のシャフト(１４Ａ)は、発電機に連結される、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、支持部材の凸形面に沿って湾曲した少なくとも１つのループ状形成ファブリックを含む、フォーミングセクション即ち形成セクションの形成帯域内に、ヘッドボックスからのストックを供給し、水が形成帯域の少なくとも１つの形成ファブリックを通り抜けるように水をストックから排水して、紙又は板紙のウエブを形成し、少なくとも１つのファブリックを通り抜けた水が形成帯域から放出され、その水が運動エネルギーを得る、抄紙機又は板紙抄紙機の形成セクション内のエネルギーの回収方法に関する。更に、本発明は、抄紙機又は板紙抄紙機内の装置に関する。
【０００２】
〔技術の状態〕
今日、紙又は板紙、特にティシュー紙、新聞紙、雑誌用紙は、非常に高速で生産される。ティシューについて、今日、抄紙機の速度は、２０００ｍ／ｍｉｎに達する。ファブリックウエブを、例えばダブルワイヤフォーマーで形成するとき、ストックが２つの形成クロージングの間に注入され、これらの形成クロージングは両方とも、形成ロールのようなワイヤ支持体を動かす。外側のクロージングは、水に対して浸透性のあるワイヤである。更なる加工のために、その他のクロージング(例えばフェルト又はワイヤ)がウエブを搬送するようになっている。ストックは、０．１乃至０．５％の繊維濃度を有し、流量は、断面方向又は幅方向１メートル当たり約０．５ｍ3／ｓｅｃである。ウエブの形成は、外側の可撓性ファブリック、即ち、ワイヤを通り抜けて排水されるストック内の水によって起こり、ストックは、その水の少量部分だけが繊維ウエブによって繊維ウエブの上で搬送される。水は、形成ロールに押し付けるようにリードロールが予備引張り即ちテンションを与えるワイヤによって付与される静圧によって搾り出される。上述の力のため、ワイヤから放出される水は、理論的に且つ標準的には、形成ロールの周速よりも速い速度を有する。例えば、標準的な大きさ(幅６メートル)のティシュー機では、莫大な量の水が排水されるので、排水流量は、約３ｍ3／ｓｅｃになり、大量のエネルギーが抄紙機のこの箇所で放出されることが理解される。従来、このエネルギーは、少なくともその運動エネルギー部分を除き、全く回収されておらず、運動エネルギーも、再循環のためにホワイトウォータートレイ内に収集されていたに過ぎなかった。単一のワイヤ及び形成ロールを使用するシングルワイヤフォーマー又は形成ロールを必要としないブレードフォーマー型の形成セクションに関しても、同じ問題が関係している。
【０００３】
〔発明の概要〕
本発明の目的は、抄紙機内で排水されるホワイトウォーターの運動エネルギーの大部分を回収する方法及び装置によって、上述の不利益を最小にすることにある。これは、支持部材の凸面に沿って湾曲した少なくとも１つのループ状形成ファブリックを含む、形成セクションの形成帯域に、ヘッドボックスからのストックを供給する段階と、水をストックから形成帯域の少なくとも１つの形成ファブリックを通り抜けるようにして排水し、紙又は板紙ウエブを形成する段階と、少なくとも１つのファブリックを通り抜けた水を形成帯域から放出し、その水が運動エネルギーを得る段階と、を有する抄紙機又は板紙抄紙機の形成セクションのエネルギー回収方法であって、形成帯域から放出された水の中に可動構成要素を配置して、水により可動構成要素を動かし、それにより、運動エネルギーの一部分を回収する段階とを有し、回収されたエネルギーを、発電機のような別の装置又はユニットを駆動するように接続するエネルギー回収方法によって達成される。
【０００４】
本発明により、膨大な量のエネルギーを、ウエブの形成に関連する脱水工程中にストックから取出される水の運動エネルギーから回収することができる。幅６ｍのヘッドボックスと１８００ｍ／ｍｉｎの機械速度を有するティシュー用ツインワイヤ抄紙機について、８００ｋＷまでのエネルギーを回収することが計算で示されており、それにより、約２百万ＳＥＫ／年の節約を実現する。本発明のコストが比較的適当であるので、電気の価格に依存して、支払期間を非常に短くすることができる。
【０００５】
本発明の更なる側面は、以下のとおりである。
【０００６】
更に、可動構成要素として使用するためのタービン、好ましくは、反動タービンを準備する段階と、このタービンが形成帯域から放出された水、好ましくは、少なくとも１つの形成ファブリックを通り抜けた水によって回転されるように、タービンを取付ける段階とを有する。
【０００７】
支持部材の凸面に沿って湾曲し且つ収斂する形成帯域を構成する２つのループ状形成ファブリックをツインワイヤフォーマー内に設ける段階と、支持部材の凸面に関連した形成帯域の２つのファブリックのうちの少なくとも外側のファブリックを通り抜けるようにして水をストックから排水し、紙又は板紙ウエブ(Ｗ)を形成する段階と、可動構成要素を形成ファブリックの外側ファブリックのループの内側に取付ける段階と、を有する。
【０００８】
支持部材に含まれる回転可能な形成ロールの上に、２つの形成ファブリックを支持する段階を有する。
【０００９】
形成ファブリックを支持するための支持凸面を有し且つ支持部材に含まれる形成シューの上に、２つの形成ファブリックを支持する段階を有する。
【００１０】
更に、抄紙機方向に互いに間隔を隔てた一連の湾曲した脱水ブレードの上に、２つの形成ファブリックを支持する段階を有し、脱水ブレードは、支持部材及びその支持凸面内に含まれる。
【００１１】
少なくとも１つの案内プレートが、移動中の水をタービンの中に案内する。
【００１２】
水が、案内プレートの主要部分にわたる湾曲経路に沿って移動する。
【００１３】
湾曲経路の主要部分の半径(Ｒ２)は、ほぼ一定であり、形成ロールの半径(Ｒ１)よりも大きく且つＲ１の１２０％よりも小さい、即ち、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ１ｘ１,２である。
【００１４】
案内プレートのなす角度(γ)は、形成ロールの周囲の２０乃至９０°を覆う。
【００１５】
形成ロールは、表面に孔を有する真空ロールであり、案内プレート(１６)のなす角度は、２０乃至５０°、好ましくは、２５乃至４０°である。
【００１６】
形成ロールは、不浸透表面を有し、案内プレートのなす角度γは、４０乃至８０°、好ましくは、５０乃至７０°である。
【００１７】
ウエブ（Ｗ）の速度は、１０００ｍ／ｍｉｎよりも速く、好ましくは、１５００ｍ／ｍｉｎよりも速く、更に好ましくは、１８００ｍ／ｍｉｎよりも速い。
【００１８】
少なくとも０，２ｍ3／ｓｅｃ／ｍ、好ましくは、０，３ｍ3／ｓｅｃ、更に好ましくは、０，４ｍ3がワイヤを通り抜けて搾り出される。
【００１９】
運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を使用し、好ましくは、電気エネルギーをポンプに供給し、更に好ましくは、電気エネルギーをストックポンプに供給する。
【００２０】
本発明はまた、特許請求の範囲の請求項１に記載のエネルギー回収方法を実施するための、抄紙機又は板紙抄紙機内の装置であって、ストックを供給するヘッドボックスと、形成帯域と、を有し、この形成帯域は、少なくとも１つのループ状形成ファブリックと、凸面を有する支持部材と、を含み、ループ状形成ファブリックは、支持部材の凸面の一部分を走行し、それにより、紙又は板紙ウエブが形成される形成帯域を定めるように構成され、ストックを、ヘッドボックスによって形成帯域内に供給し、水を形成帯域内でストックから少なくとも１つのループ状形成ファブリックを通り抜けるようにして排水し、紙又は板紙ウエブを形成し、少なくとも１つのループ状形成ファブリックを通り抜けた水を形成帯域から放出し、その水が運動エネルギーを得る装置において、ストックから排水された水の運動エネルギーの少なくともいくらかを回収する可動構成要素が、形成帯域に隣接して位置決めされ、それにより、可動構成要素が、回収された運動エネルギーを別の装置／ユニットを駆動することに変換する装置に関する。
【００２１】
本発明の更なる側面は以下のとおりである。
【００２２】
タービンは、反動型であり、好ましくは、バンキタービンである。
【００２３】
ワイヤを通り抜けてタービン内に搾り出された移動中の水を案内するための案内装置が設けられる。
【００２４】
案内装置は、形成ロールの周囲と近接関係をなして位置決めされた案内プレートを有する。
【００２５】
案内プレートの主要部分は、実質的に一定の半径Ｒ２を有し、この半径Ｒ２は、形成ロールの半径Ｒ１と等しいか、或いは、それよりも大きく、好ましくは、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ１ｘ１,２である。
【００２６】
案内プレートは、上流端及び下流端を有し、上流端箇所１６Ａと下流端箇所１６Ｂとの間の角度γは、２０乃至９０°、好ましくは、３０乃至７０°である。
【００２７】
可撓性ファブリックの角度αは、ワイヤの角度βよりも大きく、案内プレートの角度γは、ワイヤの角度βよりも小さい。
【００２８】
案内装置は、案内プレートの下流に第２の案内プレートを有し、この第２の案内プレートは、案内プレートの断面方向長さよりも実質的に短い断面方向長さを有する。
【００２９】
第２の案内プレートは、湾曲し、その曲率は、案内プレートの曲率と反対である。
【００３０】
タービンの軸線方向長さは、ワイヤの軸線方向長さとほぼ同じであり、このワイヤの軸線方向長さは、形成帯域の軸線方向長さとほぼ同じである。
【００３１】
タービンの外径φＴは、形成ロールの半径Ｒ１よりも実質的に小さく、好ましくは、Ｒ１ｘ０，５＜φＴ＜Ｒ１ｘ０，９である。
【００３２】
タービンは、その軸線が形成ロールの軸線と平行に位置決めされ、タービン及び形成ロールは、タービンの周囲と形成ロールの周囲との間の最小距離が５乃至７００ｍｍ、好ましくは、５乃至２００ｍｍになるような関係に位置決めされる。
【００３３】
タービンのシャフトは、発電機、好ましくは、三相同期電動機に連結される。
【００３４】
以下、添付図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
【００３５】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、すべての種類のダブルワイヤフォーマー、即ち、２つのクロージング(例えば、排水能力の要望に依存して、２つのワイヤでも良いし、１つのワイヤとフェルトでも良い)が形成ロールのような形成ユニットの周りの一番上を走行するフォーマーと共に使用するのが良い。図１には、いわゆるクレセントフォーマーが示され、クレセントフォーマーは、ヘッドボックス２と、形成ロール４と、ワイヤ６と、フェルト１０とを有する。形成ロール４は、軸線４Ａを中心に回転する。フェルト１０は、１８０°よりも僅かに大きい接触角度αで形成ロール４の外面４Ｂと接触した状態で形成ロール４の周りを走行する。ワイヤ６は、１８０°よりも小さい接触角度βをなしてフェルト１０の上で形成ロール４の周りを走行する。ワイヤ６は、上側案内ロール８Ａ及び下側案内ロール８Ｂによって、形成ロール４の外面４Ｂの上でフェルトに押し付けられる。ヘッドボックス２は、ストック２１をヘッドボックス２の排出開口２２から、ワイヤ６がフェルト１０に出会うところに形成されたニップ１２の中に注入する。本発明によれば、タービン１４が、形成ロール４の周囲に極めて近接して位置決めされる。形成ロール４の半径Ｒ１よりも僅かに大きい半径Ｒ２を有する案内プレート１６(図２参照)が、ニップ１２とタービン１４との間に且つ形成ロール４よりも上の所定距離のところに位置決めされる。案内プレートの角度γは、約３５°であり、その上流縁１６Ａは、ニップ１２に近接して位置決めされ、その下流端１６Ｂは、タービン１４に近接して位置決めされる。形成ロール４の周囲に近接したタービン１４の下流には、第２の案内プレート１７が、タービン１４よりも後方及びその下に位置決めされる。タービンの軸１４Ａは、好ましくは伝動装置(図示せず)によって、発電機１１(概略的に図示)に連結される。タービン１４は、反動型のものであり、好ましくは、いわゆるバンキ(Banki)タービンであり、このタービンは、その機能によりクロスフロー(交差流)タービンとも称される。この型式のタービンは、本発明の場合のような比較的高速で移動している水からエネルギーを回収するのに非常に適しているので、この型式のタービンは、本発明による装置に対して特に適している。案内プレート１６は、形成ロール４の半径Ｒ１よりも僅かに大きい一定の曲率Ｒ２を有し、この曲率Ｒ２は、好ましくは、形成ロール４の半径Ｒ１の１．５倍である。案内プレート１６は、その凹面１６Ｃがワイヤ６の面よりも約２０乃至５０ｍｍ上に位置決めされるように位置決めされ、凹面１６Ｃに沿って水が案内される。ホワイトウォータートレイ１８が設けられる。
【００３６】
本発明による装置の機能は、以下のとおりである。形成セクションのフェルト１０及びワイヤ６を所定速度、例えば１５００ｍ/ｍｉｎで走行させているとき、ヘッドボックス２の排出開口２２によってストック２１を注入する。ストックをニップ１２内に供給し、その後、ストックを形成ロール４の周りの２つのクロージング６、１０の間に導く。これに関して、ストック２１内に含有されているほとんどの量の水が、ワイヤ６の引張り又はテンションによってワイヤ６を通り抜けるようにして搾り出される。その結果、搾り出された水は、形成ロール４の周速よりも僅かに速い速度を有する。周速が３０ｍ／ｍｉｎであれば、水滴の速度が約３０．４ｍ／ｍｉｎになることを試験が示している。図１に使用されているような不浸透表面を有するロールについては、ニップ１２から始まる約６０°の角度方向の帯域に沿って、脱水が起こる。脱水される水量は、最初の１０°の間が最も大きく、それから僅かに減少する。水滴は、できるだけ乱流を生じさせないように形成された案内プレート１６の湾曲面１６Ｃの上に収集され、このことは、できるだけ不規則でない面１６Ｃを有し且つ一定の曲率を使用することによって達成される。水は、案内プレート１６に沿って集まり、最終的には、できるだけ多くの運動エネルギーを回収するような最適流れ方向でタービン１４の中に案内される。クロスフロータービン(例えば、バンキタービン)１４については、運動エネルギーの約８０％が、タービンへの流入中に回収され、運動エネルギーの約２０％が、タービンからの流出中に回収される。このクロスフロー機能は、バンキタービンが特に適当であることの理由である。更なる量の水をタービン１４内に案内するために、タービン１４の下流には、第１の案内プレート１６に対して逆の曲率を有する第２の案内プレート１７が設けられる。水によって引き起こされるタービン１４の回転は、その軸１４Ａによって伝動装置(図示せず)に伝達され、その後、電気エネルギーを生産する発電機に伝動される。最も多くの適用例において、タービン１４の回転速度を発電機１１の最適な回転速度に変換する伝動装置が好ましい。状況しだいで、種々の種類の発電機、例えば、交流発電機又は直流発電機を使用しても良いことが明らかである。
【００３７】
好ましい実施形態では、発電機１１によって生産された電力は、ストックをヘッドボックス２に供給するポンプ(図示せず)に供給される。
【００３８】
本発明の成果として、大量のエネルギーを回収することができる。最適化された装置であれば、全体的な歩留まりは、約６０％である。ストック流量が断面方向又は幅方向１メートル当たり約０．５ｍ3／ｓｅｃであれば、６メートル幅の機械について回収することができる電力は、約８１０ｋＷである。０．３０ＳＥＫ／ｋＷの価格であれば、１年当たりの作動を３５０日とすると、年間約２ＭＳＥＫの節約をもたらす。本発明の更なる側面、例えば、環境へのやさしさを考えると、本発明の功績は、驚くほど明確であることが認識される。
【００３９】
図２は、本発明による実施形態の詳細図である。本発明の基本原理は、装置の姿勢及びフェルト1０の代わりに第２のワイヤを使用していること以外、図１の基本原理と全く同じである。図２では、ヘッドボックス２は、形成ロール４の中心４Ａの下に位置決めされ、注入排出開口２２は、上方に差し向けられている。形成ロールの半径Ｒ１は、７６０ｍｍである。案内プレート１６の半径Ｒ２は、一定であり、約８１０ｍｍである。案内プレート１６の一定の曲率の中心は、形成ロールの中心４Ａに対してオフセットされ、即ち、形成ロール４の中心４Ａよりも５０ｍｍ上にある。案内プレートと形成ロール(ワイヤ６)の周囲との間の最短距離ｌ1は、約３５ｍｍである。案内プレート１６の曲率中心１６Ｅのオフセット配置のため、案内プレートと形成ロール(ワイヤ６)の周囲との間の距離は、上方に増大し続ける。タービン１４と形成ロール４の周囲４Ｂとの間の距離は、約５０ｍｍである(通常、この距離は、１０乃至１００ｍｍにあるべきであり、好ましくは、２０乃至７０ｍｍにある。)。
【００４０】
実質的に平らな第２の案内プレート１７は、その縁１７Ａが形成ロール４の周囲４Ｂに近接するように、例えば、縁１７Ａとワイヤ６との間が約６ｍｍであるように位置決めされる。第２の案内プレート１７の断面方向長さｌ2は、約５０ｍｍである(しかしながら、第２の案内プレート１７の幅は、通常、タービンと同じである。)。従って、第１の案内プレート１６は、タービン１４内を移動中の水の大部分を、案内プレートの下流端１６Ｂの位置において、その位置におけるタービンブレードの角度に適合させた第１方向に差し向ける。第２の案内プレート１７の延長方向は、その位置におけるタービンブレードの最適角度に適合する。タービン１４の周りには、ハウジング１９が設けられる。ハウジングは、いくつかの部分、即ち、最も内側の上側部分１９Ａ、最も外側の下側部分１９Ｂ、最も下側の内側部分１９Ｃ及び最も下側のベース部分１９Ｄを有する。これらの種々の部分は、フランジ１９Ｆによって互いに取付けられている。抄紙機のホワイトウォータートレイ１８にハウジングを取付けるためのフランジ１９Ｅが、ハウジング１９の底部にある。(案内プレート１６の下流に位置決めされている)ハウジングの最も上側の部分１９Ａは、水を接触の仕方で案内するために、タービンの周囲１４Ｂの大部分を包囲するようにそれから短い距離のところに合せられており、このことは、図３に関連して更に説明する。直径φＴは、５００ｍｍである。タービンの内径φＩは、３４０ｍｍである。
【００４１】
図３は、タービン１４が形成ロール４から更に遠くに位置決めされていること以外、図２と同様の実施形態を示す。その結果、案内プレートの内面１６Ｃの最後の部分は、平らに作られている。一定の曲率部からこの直線部分への移行部が、乱流を形成する特徴を有するいかなる形態も含まないように滑らかに作られることが重要である。第２の案内プレート１７も異なっている。水を案内するために、第２の案内プレート１７は、その長さｌ3が形成ロールの半径Ｒ１の約１/４、即ち、約２００ｍｍになるように、実質的により長く作られている。第２の案内プレートは、第２の案内プレート１６と比較すれば、反対向きの仕方で湾曲されている。
【００４２】
線Ｆ1乃至Ｆ4は、タービンに流入する水の種々の流れパターンを示す。水の大部分は、流線Ｆ1に沿ってタービン１４を通過する。従って、水は、最初、入口で差し向け直され、タービンホイール１４にエネルギーを残し、これは、タービンの内部を通り抜ける流線Ｆ1を与え、最終的には、移動中の水は、交差の仕方でタービンにぶつかり、即ち、内側から外に移動し、その最後の運動エネルギーをタービンに残す。第２の案内プレート１７によってタービンに流入する水は、Ｆ4による流れパターンに沿ってタービンを通り抜けて移動する。バンキタービンのこのクロスフローパターンは、本発明と関連した使用例に特に適している。
【００４３】
図４には、タービン１４の下流に多数の案内プレート１７、１７’、１７''が示されている。異なる案内プレートは、それらの最も内側の縁１７Ａ、１７Ａ’、１７Ａ''がほぼ等しい間隔を隔てるように位置決めされる。他の側面では、この実施形態は、図２に関連して説明した実施形態と同様である。
【００４４】
図５には、水を案内するためのいくつかの装置をタービンの下流で使用する更なる実施形態が示されている。水を最初の２つの案内装置のために差し向けるのに、単一の案内プレートを使用する代わりに、Ｖ字型エレメント１７、２１；１７'、２３が使用される。第１の装置１７、２１は、図４に示すようにほぼ位置決めされている案内プレート１７を有する。更なる案内プレート２１が案内プレート１７の前縁１７Ａと接合され、案内プレート２１は、形成ロール４の周囲に対してほぼ接線方向に位置決めされる。案内プレート２１の後端２１Ｂの後方において、この後端２１Ｂと第２の案内プレート１７’の下流端１７’Ａとの間には、開口が形成される。同様の仕方で、第２の接線方向に位置決めされた案内プレート２３が設けられ、この案内プレート２３は、水が第３の下流案内プレート１７''に沿って差し向けられることを可能にする第２の開口が形成されるように、第２の案内プレート１７’の前端１７Ａ’と接合された前端２３Ａを有する。ここでも、種々の案内プレートからくる水の種々の流れパターン(Ｆ1乃至Ｆ4)が分かる。
【００４５】
図６には、図示していないヘッドボックス及び発電機以外の、本発明による装置のいくつかの本質的な部品の斜視図が示されている。分かるように、種々の部品４、６、８、１０、１４、１６の幅は、実質的に同じである。それらの相関関係の理解のために、図１を参照すべきである。タービン、カバー部品１９Ａ、１９Ｂ、及び案内プレート１６がそれらの作動位置に示されていないことに注目すべきである。分かるように、タービン１４は、環状支持プレート１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇによってセクションに分割され、各セクションは、幅約１乃至１．８ｍである。
【００４６】
以下、いくつかの既知の種類のフォーマーに対して異なる位置に配列された本発明を示す。
【００４７】
図７には、ヘッドボックス２が形成ロール４の下に位置決めされている(図１にも示した)Ｃ字型フォーマーが示されている。結果として、ウエブＷは、形成ロール４の周りを上方に移動する間に形成される。それに応じて、本発明のその他の部品６、１０、８、１４、１６、１７が配列され、即ち、案内プレート１６は、(図１に示すようにタービン１４の上流ではなく)タービン１４よりも下に位置決めされる。また、図７(並びに図１)では、形成ロール４は、不浸透表面を有する。
【００４８】
図８には、不浸透形成ロール４が示されているが、いわゆるＳ字型フォーマーの種類の不浸透形成ロール４が示されている。Ｓ字型フォーマーによれば、ワイヤは、１つのリードロール８Ａの周りを移動し、次いで、第３のリードロール８Ｃの周りを再び移動する。ワイヤ６は、Ｃ字型フォーマーと同じ原理にほぼ従って、即ち、ワイヤを形成ロール４に向って押し付ける２つのリードロール８Ａ、８Ｂの周りに案内される。本発明のこの実施形態のその他の部品１４、１６、１７の構成は、原理的には、上述したものと同じである。
【００４９】
図９には、形成ロール４としての真空ロールを有するＣ字型フォーマーを示す。従って、案内プレート１６は、形成ロール４が不浸透表面を有しているときと同じように、好ましくは、角度γの約半分、例えば、約２５乃至４０°をなすのが良い。更に、第２のタービン１４'が、第１のタービン１４の位置に対して反対側に配置されていることが示される。真空ロール４について、約６０％の水が第１部分、即ち、案内プレート１６が位置決めされている領域に排水されることが示される。残りの量、即ち、４０％の水は、真空ロールの真空セクション後、排水される。真空ロール４の真空セクションは、ニップ１２のすぐ前から始まり、ワイヤ１０が形成ロール４との接触から解放される位置の幾分下流(形成ロールの回転と同方向)に延びる。従って、ワイヤ及び形成即ち真空ロールの中に吸い込まれる水は、この位置でワイヤ及び形成ロールから放出され、その運動エネルギーは、第１タービンに対する仕方と同じ仕方で第２タービン１４’内に回収される。かくして、残り量の水をこの第２タービン１４’内に案内するための第１案内プレート１６’及び第２案内プレート１７’が設けられる。
【００５０】
図１０では、本発明による構成を有する速度フォーマーが示される。速度フォーマーでは、ワイヤ６及び１０は、接合されて、それらの間のウエブＷと共に、最初、形成ロール４の上に、その後、ブレードフォーマー５の上に、その後、真空ロール３の上に移動し、次いで、ワイヤ６及びウエブＷは、ワイヤ１０から分離され、ワイヤ１０は、第２リードロール８Ａの周りに移動される。本実施形態によるエネルギー回収部品１４、１６、１７、１９の使用原理は、上述した原理とほぼ同じである。変形例として、形成ロール４は、ブレードフォーマー(図示せず)で置き換えられても良い。
【００５１】
図１１には、速度フォーマーが約９０°移動されている相違以外、図１０とほぼ同じ構成が示されている。
【００５２】
図１２には、図１０に示したように位置決めされた速度フォーマーが示されている。図１０に示したこととは反対に、形成ロール４としての真空ロールが使用されている。２つのエネルギー回収ユニット１４、１６；１４’、１６’が、図９に関連して説明した仕方と同じ仕方で、排水された水からエネルギーを回収するのに使用される。
【００５３】
図１３には、図１２と同じであるが、速度フォーマーが９０°移動されて位置決めされている構成が示されている。
【００５４】
図１４には、図１２と同じであるが、速度フォーマーが１８０°移動されている構成が示されている。
【００５５】
本発明は、上に示した実施形態に限定されないが、これらの実施形態を、特許請求の範囲内で変形しても良い。例えば、バンキタービン以外の種類のタービン、即ち、エンドレスチェーンコンベヤの原理に従って作動する装置のような、バンキタービン以外の他の種類の回収手段を使用しても良いことが、当業者に明らかである。更に、回収されたエネルギーを、他のユニット／機械を直接駆動すること、例えば、適当な伝動装置を介してポンプを駆動することに使用しても良いことが明らかである。当業者には、種々のワイヤ支持方法で形成される形成ロール及び単一のワイヤフォーマーに対して、本発明を使用しても良いことも明らかである。しかしながら、この場合には、水は、形成クロージングを通り抜けて搾り出されないで、知られているように、重力作用又は真空ボックスによって形成クロージングから排水される。運動エネルギーを回収するために、真空ボックスの側面は、形成クロージングから放出される水の運動方向に適合されていなければならず、その結果、水は、最適の仕方でタービン又はいくつかのその他の手段に案内され、タービン又はその他の手段は、案内された水を最適の仕方、本質的には、案内プレートに関連して上述した同じ仕方で回収するように位置決めされる。更に、本発明の原理を、水の流れが抄紙機の側方に差し向けられる脱水セクションに対して使用しても良く、この場合、タービンは、上述したような本発明の原理に従ってエネルギーを回収するように位置決めされる。この後者の実施形態は、移動中の水が形成ロールから水の運動エネルギーが回収される位置までの長い距離案内されているので、普通好ましくない。水がタービンの中に入る前に案内プレートに沿って流れなければならない距離に対して運動エネルギーが指数関数的に減少することを試験が示した。従って、図面に示した実施形態に関連して説明したように、タービンが形成ロールに隣接して位置決めされることが好ましい。更に、多くの適用例において、フェルト１０をワイヤに交換しても良いし、その逆に、ワイヤをフェルトに交換しても良いことが当業者に明らかである。最後に、本発明を、形成帯域内に１つもロールを使用しないダブルワイヤフォーマーに関連して、例えば、米国特許第 4,308,097号、同第 4,416,730号又は同第 5,853,544号に記載されているフォーマーに関連して使用しても良いことが当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による装置の概略側面図である。
【図２】  本発明による好ましい実施形態の主要部分の側面図である。
【図３】  図２に示した実施形態の変形例を示す。
【図４】  図２に示した実施形態の第２の変形例を示す。
【図５】  図２に示した実施形態の第３の変形例を示す。
【図６】  本発明の主要部分の斜視図である。
【図７】  いわゆる「Ｃ字型フォーマー」と関連した本発明を示す。
【図８】  いわゆる「Ｓ字型フォーマー」と関連した本発明の原理を示す。
【図９】  真空ロールを有するＣ字型フォーマーと関連した本発明の原理を示す。
【図１０】  いわゆる速度フォーマーと関連した本発明の原理を示す。
【図１１】  水平方向位置にある速度フォーマーと関連した本発明の原理を示す。
【図１２】  形成ロールとしての真空ロールを有すること以外、図１０と同様の図である。
【図１３】  形成ロールとしての真空ロールを有すること以外、図１１と同様の図である。
【図１４】  速度フォーマーを有する本発明を使用する変形実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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