МНОГОРЕЖИМНЫЙ НАПОРНЫЙ ЯЩИК
MULTIMODE HEADBOX

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При производстве листов бумаги, включая крепированную бумагу санитарно-гигиенического назначения, напорный ящик используется для осаждения бумажной массы на формовочную сетку бумагоделательной машины, на которой бумажная масса частично обезвоживается для формования бумажного полотна. Хотя напорные ящики хорошо известны специалистам в этой области, существующая до настоящего времени проблема состоит в невозможности изготавливать одинаковые листы при использовании набегающих потоков и высоковязкой и низковязкой массы в одном напорном ящике. Таким образом, существует необходимость в напорном ящике, который обеспечивает функциональную возможность использования потоков и низковязкой и высоковязкой массы для изготовления листов с одинаковой плотностью бумаги.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачи и преимущества настоящего изобретения изложены частично в последующем описании, или могут быть очевидны из этого описания, или могут быть понятны при осуществлении настоящего изобретения.
Настоящее изобретение относится к многорежимному напорному ящику, который содержит опорную поверхность, две или несколько камер и регулируемую крышку. Камеры содержат множество сопел, причем сопла предназначены для дополнительной подачи волокна для изготовления бумаги на опорную поверхность. Регулируемая крышка расположена для регулировки в диапазоне перемещения таким образом, чтобы она образовывала формовочную область между опорной поверхностью и по меньшей мере одной камерой в первом режиме и между опорной поверхностью и по меньшей мере одной другой камерой во втором режиме.
В некоторых вариантах осуществления напорный ящик также может содержать один или несколько распределителей, присоединенных к каждой камере, каждый распределитель содержит целлюлозное волокно, штапельное волокно и их смеси. Опорная поверхность может содержать отверстия, сообщающиеся с одним или несколькими вакуумными ящиками. Регулируемая крышка может образовывать формовочную область между опорной поверхностью и одной камерой. Формовочная область может быть пригодна для формования листа из высоковязкой древесной массы. Регулируемая крышка может образовывать формовочную область между опорной поверхностью и по меньшей мере двумя камерами, в которых формовочная область может быть пригодна для формования листа из низковязкой длинноволокнистой целлюлозы. Управление диапазоном перемещения регулируемой крышки может осуществлять контроллер. Регулируемая крышка может быть расположена в первой планарной области в первом режиме и во второй планарной области во втором режиме.
В другом примере варианта осуществления настоящего изобретения описан многорежимный напорный ящик, который содержит опорную поверхность, первую камеру, вторую камеру и регулируемую крышку. Каждая камера содержит множество сопел, причем сопла предназначены для дополнительной подачи волокна для изготовления бумаги на опорную поверхность. Регулируемая крышка расположена таким образом, что она регулируется в диапазоне перемещения, чтобы в первом режиме образовывать формовочную область между опорной поверхностью, первой камерой и второй камерой, и во втором режиме образовывать формовочную область между опорной поверхностью и второй камерой.
В еще одном примере варианта осуществления настоящего изобретения описан процесс формования полотна, который включает обеспечение напорного ящика, содержащего опорную поверхность, первую камеру, вторую камеру и регулируемую крышку. И первая камера, и вторая камера содержат множество сопел, причем сопла предназначены для дополнительной подачи волокна для изготовления бумаги на опорную поверхность. Регулируемая крышка расположена для регулировки в диапазоне перемещения. Водная суспензия волокон подается на формовочную область. Формующий материал проходит через формовочную область для приема водной суспензии волокна для изготовления бумаги. Управление регулируемой крышкой осуществляется таким образом, что в первом режиме образована формовочная область между опорной поверхностью, первой камерой и второй камерой, и во втором режиме образована формовочная область между опорной поверхностью и второй камерой.
Другие признаки и объекты настоящего изобретения более подробно описаны далее.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полное и всестороннее описание настоящего изобретения, включая наилучший вариант его выполнения для специалистов, изложено более конкретно в описании со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
На фиг.1А показан один вариант осуществления напорного ящика для бумажного полотна в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На фиг.1Б показан вариант осуществления, показанный на фиг.1А с крышкой напорного ящика в альтернативном положении в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На фиг.2А показан вид в перспективе напорного ящика по фиг.1А в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и
На фиг.2Б показан вид в перспективе напорного ящика по фиг.1Б в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и на чертежах предполагает, что представлены одни и те же или аналогичные признаки или элементы настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Специалистам в данной области должно быть понятно, что настоящее описание представляет собой описание только примерных вариантов выполнения и не предназначено для ограничения более широких объектов настоящего изобретения, которые представлены в примерной конструкции.
Настоящее изобретение далее описано более подробно со ссылкой на фиг.1А, 1Б, 2А и 2Б, на которых представлен вариант осуществления многорежимного напорного ящика 10 по настоящему изобретению. Как указано далее более подробно, напорный ящик по настоящему изобретению обеспечивает функциональную возможность производства листов бумаги и высокой и низкой вязкости.
С этой точки зрения понятие "бумага" используется в настоящем документе в более широком смысле и включает писчую бумагу, бумагу для печати, оберточную бумагу, санитарно-гигиеническую бумагу и бумагу для технических целей, газетную бумагу, облицовочный картон, бумажные носовые платки, салфетки, бумагу для протирки, полотенца или т.п. Бумажное полотно можно изготавливать с помощью большого числа устройств, таких как бумагоделательные машины с отсасывающими выносными валками каландра, бумагоделательные машины с двумя сетками (инверформ), бумагоделательные машины с закрепленными посредине валами, не нуждающимися в компенсации изгиба или т.п., и любые такие устройства можно использовать в сочетании с настоящим изобретением. Обычные бумагоделательные аппараты и операции, известные специалистам, можно использовать в отношении подготовки массы, формовочной области, переноса полотна, крепирования, сушки и т.д. Такие обычные аппараты и процессы хорошо известны специалистам в этой области, и их не нужно подробно описывать или иллюстрировать в настоящем документе для оценки и понимания настоящего изобретения.
На фиг.1А, 1Б, 2А и 2Б представлен напорный ящик 10 для изготовления бумажного полотна из водной суспензии волокна для изготовления бумаги. Напорный ящик 10 содержит две камеры 22, каждая из которых содержит множество сопел 24. Сопла 24 осаждают водную суспензию волокна 26 для изготовления бумаги на поверхность формующего материала 12 в формовочной области 14. Формующий материал 12 образует бесконечную петлю, проходящую между напорным ящиком в направлении по стрелке 100. Процесс формования обеспечивает частичное обезвоживание вновь сформованного бумажного полотна до различной консистенции.
Напорный ящик 10 содержит опорную поверхность 16, в которой образовано множество отверстий 18. Отверстия 18 могут открываться в один или несколько вакуумных ящиков 20, расположенных внутри напорного ящика 10 под опорной поверхностью 16 и функционально присоединенных к вакуумному устройству. Вакуумный ящик 20 обеспечивает регулируемую степень вакуума в формовочной области 14. Вакуумный ящик 20 может содержать перегородки секций, которые делят вакуумный ящик 2b на несколько секций.
Напорный ящик 10 принимает суспензию волокна для изготовления бумаги через один или несколько распределителей 28, функционально присоединенных к одной или нескольким камерам 22. Каждый распределитель 28 может обеспечивать один или несколько типов волокна. Многие типы волокна можно использовать по настоящему изобретению, включая древесину твердых пород или древесину мягких пород, солому, лен, шелковую нить семян молочая, манильскую пеньку, коноплю, кенаф, сухое измельченное волокно сахарного тростника, хлопок, тростник и т.п. Можно использовать любое известное волокно для изготовления бумаги, включая отбеленное и неотбеленное волокно, волокно натурального происхождения (включая древесное волокно и другое целлюлозное волокно, производные целлюлозы и химически усиленное или перекрестно-сшитое волокно) или синтетические волокна (синтетическое волокно для изготовления бумаги включает некоторые формы волокон, изготовленных из полипропилена, акрила, арамидов, ацетатов и т.п.), необработанное и восстановленное или переработанное волокно, твердую и мягкую древесину и волокна, которые механически превращены в мягкую массу (например, древесная масса), химически превращены в мягкую массу (включая, но не ограничиваясь процессами сульфатной и сульфитной варки целлюлозы), термомеханически превращены в мягкую массу, химически-термомеханически превращены в мягкую массу и т.п. Могут быть использованы смеси любых наборов вышеупомянутых или связанных с ними классов волокна. Как указано выше, сопла 24 осаждают водную суспензию волокна 26 для изготовления бумаги на поверхность формующего материала 12 в формовочной области 14.
Волокно может быть изготовлено различными способами, предпочтительными в этой области. Эффективные способы изготовления волокна включают диспергирование для придания закручивания и улучшения свойств сушки, как указано в патентах США No. 5,348,620 от 20 сентября 1994 г. и 5,501,768 от 26 марта 1996 г., оба выданные М.А.Hermans et al., и в патенте США No. 5,656,132, выданном 12 августа 1997 г. Farrington Jr. et al.; которые включены сюда посредством ссылки.
Напорный ящик 10 также содержит регулируемую крышку 30 с ближним краем 32 и противоположным удаленным краем 34. Регулируемая крышка 30 конфигурирована для регулировки в некотором диапазоне перемещения. При этом ближний край 32 присоединен к камере 22, так что регулируемая крышка 30 образует формовочную область 14 между опорной поверхностью 16 и камерой 22, к которой присоединен ближний край 32. Регулируемая крышка 30 может быть присоединена к камере посредством любого способа, известного специалистам в этой области, включая стопорные штифты или т.п. Уплотнение ближнего края 32 регулируемой крышки 30 может быть осуществлено посредством давления, прижимающего скользящее уплотнение 36 к камере 22, к которой должна быть присоединена регулируемая крышка 30. Скользящее уплотнение 36 может быть из любого материала, известного специалистам в этой области при условии, что оно служит для эффективного уплотнения соединения между ближним краем 32 и камерой 22. Регулируемая крышка 30 также может перемещаться посредством любого способа, известного специалистам в этой области, включая механические устройства, гидравлику, пневматику или т.п. Перемещением регулируемой крышки 30 можно управлять посредством компьютерного контроллера, такого как программируемый логический контроллер или т.п.
Определено, что регулируемая крышка, описанная в настоящем документе, дает функциональную возможность использовать один напорный ящик в нескольких режимах. Например, со ссылкой на фиг.1А и 2А, напорный ящик описан в режиме низкой вязкости, в котором укомплектованный напорный ящик используется для формования листов из длинного волокна. Регулируемая крышка 30 расположена таким образом, что обе камеры заключены внутри формовочной области 14, и длинное расстояние для формования приводит к формованию листов с низкой вязкостью. Со ссылкой на фиг.1Б и 2Б, регулируемая крышка 30 расположена таким образом, что только одна камера заключена внутри формовочной области 14, и в результате этого, такое расположение способствует формованию листов с высокой вязкостью. При этом понятия низкой и высокой вязкости относятся к вязкости формуемого листа, что понятно специалистам в этой области.
Как указано на фиг.1А, 1Б, 2А и 2Б, регулируемая крышка расположена в первой планарной области в первом режиме и во второй планарной области во втором режиме. Регулируемая крышка 30 может быть прямой, соединенной шарниром или изогнутой некоторым образом, с удаленным краем 34 в непосредственной близости к опорной поверхности 16. Например, регулируемая крышка 30 может содержать точку шарнира, которая позволяет менять угол регулируемой крышки 30 таким образом, чтобы обеспечивать контроль расстояния между регулируемой крышкой 30 и опорной поверхностью 16. Формовочная область 14 расположена между регулируемой крышкой 30 и опорной поверхностью 16. Удаленный край 34 регулируемой крышки 30 может перемещаться непосредственно по полотну по мере его формования.
При нормальных условиях ожидаемый контакт между регулируемой крышкой 30 и формуемым листом действует как уплотнение вакуумного ящика 20. В альтернативном варианте удаленный край 34 регулируемой крышки может быть расположен с промежутком относительно формующего материала, например с промежутком от около 0,8 до около 3 миллиметров.
Длина регулируемой крышки 30, измеренная между ближним краем 32 и удаленным краем 34, фиксирована. В некоторых вариантах осуществления это расстояние можно регулировать. Для крышки фиксированной длины удаленный край 34 крышки, после того как масса обезвожена, может перемещаться непосредственно по поверхности листа, в зависимости от длины формовочной области, требуемой для этого конкретного набора условий формования.
В некоторых вариантах осуществления регулируемая крышка 30 изготовлена из жесткого материала соответствующей износостойкости и прочности для использования в промышленных условиях при соответствующей нагрузке. Однако регулируемая крышка 30 также может быть изготовлена из гибких материалов. Пригодные материалы для изготовления регулируемой крышки 30 включают LEXAN (поликарбонат, Дженерал Электрик, Питтсфилд, Массачусетс), усиленные стеклом или углеродным волокном эпоксидные смолы, другие поликарбонатные материалы, стекловолокно или другие композитные материалы, нержавеющую сталь или т.п., когда механическая обработка или ориентация волокна позволяет достичь правильной жесткости.
Для улучшения формования полотна путем создания турбулентности внутри суспензии волокна для изготовления бумаги регулируемая крышка 30 может содержать создающие турбулентность элементы, расположенные на поверхности регулируемой крышки 30, обращенной к формовочной области 14. Создающие турбулентность элементы могут включать, например, множество выступов, продолжающихся наружу от внутренней поверхности регулируемой крышки 30, которые предназначены для обеспечения микротурбулентности потока флюида около поверхности крышки, но не затрагивающей самого листа.
Другой объект настоящего изобретения относится к способу формования бумажного полотна. В одном варианте осуществления способ предусматривает обеспечение напорного ящика, который имеет опорную поверхность, первую камеру, вторую камеру и регулируемую крышку. И первая камера, и вторая камера напорного ящика содержат множество сопел, предназначенных для дополнительной подачи волокна для изготовления бумаги на опорную поверхность, и регулируемая крышка расположена с возможностью регулировки в диапазоне перемещения. Водная суспензия волокна подается на формовочную область, и формующий материал проходит через формовочную область для приема водной суспензии волокна для изготовления бумаги. Регулируемая крышка регулируется таким образом, что в первом режиме образована формовочная область между опорной поверхностью, первой камерой и второй камерой, и во втором режиме образована формовочная область между опорной поверхностью и одной из первой или второй камер.
Полотно формуют на формовочной области, которая проходит через формовочную область между регулируемой крышкой и опорной поверхностью. Формующий материал расположен между опорной поверхностью и удаленным краем регулируемой крышки, причем формующий материал и водная суспензия в основном проходят на одной и той же скорости. Понятие "формующий материал" относится к бесконечной ленте ячеек, предназначенной для удаления воды из волокна для изготовления бумаги и обеспечения опоры по мере формования полотна. Подходящие формующие материалы включают синтетические материалы, предлагаемые такими поставщиками материалов, как компании Lindsay Wire и Albany International.
В конкретных вариантах осуществления способ также включает этап управления скоростью водной суспензии и уровнем вакуума для достижения удаления воды из формовочной области. Водная суспензия под регулируемой крышкой предпочтительно находится под некоторым положительным давлением и, таким образом, под положительным давлением относительно атмосферного давления. Положительное давление приводит к удалению воды из листа через материал. Жидкость отводится достаточно медленно по мере образования листа на материале, и сопротивление возрастает.
Имеется большое количество переменных, которые увеличивают длину и/или время формования, которое происходит под регулируемой крышкой. Эти переменные включают основную массу, скорость, обработку и консистенцию. Осушение свободной воды из водной суспензии должно быть завершено до достижения удаленного края регулируемой крышки. Чтобы добиться полного слива свободной воды, оператор может уменьшить скорость потока водной суспензии, увеличить степень вакуума или изменить длину зоны разрежения под формующим материалом.
Можно отрегулировать рабочие параметры напорного ящика, такие как уровень вакуума, ориентацию напорного ящика, и другие рабочие параметры, такие как скорость смесительного насоса, как известно специалистам в этой области, чтобы добиться нужных свойств листа. Следует учитывать тип волокна, консистенцию волокна и другие факторы, но, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, они менее критичны для использования с улучшенным формованием.
Эти и другие модификации и изменения настоящего изобретения могут быть осуществлены на практике специалистами в этой области без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения, который более конкретно изложен далее в формуле изобретения. Кроме того, следует понимать, что отличительные признаки различных вариантов осуществления могут быть взаимно заменены и полностью, и частично. Более того, для специалистов в этой области очевидно, что предшествующее описание дано только в качестве примера и не предполагает ограничения настоящего изобретения, описанного далее посредством формулы изобретения.