УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ТКАНИ СПИРАЛЬНОГО ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ
IMPROVED FABRICS OF SPIRAL WEAVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к тканям спирального переплетения. Более конкретно, данное изобретение относится к тканям спирального переплетения с витками относительно большой ширины, которые используются в бумагоделательной машине, а также находят другие промышленные применения.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во время процесса производства бумаги полотно из целлюлозных волокон формируют осаждением волокнистой пульпы, то есть водной дисперсии целлюлозных волокон, на перемещающуюся формовочную ткань в формовочной секции бумагоделательной машины. Из данной пульпы отводят большое количество воды через формовочную ткань, на поверхности которой остается полотно из целлюлозных волокон.
Вновь сформированное полотно из целлюлозных волокон поступает из формовочной секции к прессовой секции, которая содержит ряд обжимных валиков. Полотно из целлюлозных волокон проходит через обжимные валики, поддерживаемые прессовальной тканью, или чаще всего между двумя такими прессовальными тканями. В обжимных валиках полотно из целлюлозных волокон подвергается воздействию сжимающих усилий, которые выжимают из него воду и соединяют целлюлозные волокна в полотне друг с другом, превращая полотно из целлюлозных волокон в бумажный лист. В идеальном случае вода, поглощаемая прессовальной тканью или тканями, не возвращается к бумажному листу.
Окончательно бумажный лист поступает в сушильную секцию, которая содержит по меньшей мере одну последовательность вращающихся сушильных барабанов или цилиндров, нагреваемых изнутри паром. Вновь сформированный бумажный лист направляют по извилистой траектории последовательно вокруг каждого из последовательности барабанов посредством сушильной ткани, которая удерживает бумажный лист в плотном контакте с поверхностью барабанов. Нагретые барабаны уменьшают содержание воды в бумажном листе до желательного уровня путем испарения.
Следует понимать, что формовочные, прессовальные и сушильные ткани - все имеют форму бесконечных петель на бумагоделательной машине и действуют наподобие конвейеров. Следует также понимать, что производство бумаги является непрерывным процессом, который выполняется при значительных скоростях. Другими словами, волокнистую пульпу непрерывно осаждают на формовочную ткань в формовочной секции, в то время как вновь изготовленный бумажный лист непрерывно наматывают на валы после его выхода из сушильной секции.
В современных бумагоделательных машинах ткани могут иметь ширину от 5 до 33 футов (от 1,5 до 10 м) и больше, длину - от 40 до 400 футов (от 12 до 122 м) и больше, и вес - приблизительно от 100 до 3000 фунтов (от 45 до 136 кг) и больше. Эти ткани изнашиваются и требуют замены, которая часто влечет за собой выведение машины из эксплуатации, съем изношенной ткани, подготовку ткани к установке и установку новой ткани.
Например, наличие цельных опорных балок для сушильных секций обусловливает необходимость наличия шва в сушильной ткани. Установка данной ткани включает натягивание самой ткани на машину и соединение концов ткани для создания бесконечной ленты. Область шва любой подходящей для работы ткани при использовании должна быть расположена по возможности ближе к основе ткани для того, чтобы предотвратить нанесение периодических отметин областью шва на производимое бумажное изделие.
Ткань может быть выполнена полностью из спиральных витков (так называемая ткань "спирального переплетения"), как изложено в патенте США №4567077 на имя Gautheir, который включен в данный документ посредством ссылки. В подобной ткани спиральные витки соединены друг с другом по меньшей мере одним соединительным стержнем, штырем или тому подобным. Следовательно, теоретически шов может быть расположен в любом месте ткани, где соединительный стержень может быть удален. Ткани спирального переплетения имеют ряд преимуществ по сравнению с обычной тканью. Например, шов ткани спирального переплетения, с точки зрения геометрического построения, аналогичен самой ткани, что уменьшает вероятность нанесения отметин на бумажный лист. Кроме того, возможность тканей спирального переплетения противостоять сплющиванию обеспечивает постоянную проницаемость для текучих сред (в частности, воздуха), которые иначе могли бы проходить через нее. Благодаря этим полезным свойствам ткани спирального переплетения используются в бумагоделательных машинах, в частности, для сушки листов бумаги, в которых происходит удаление водяного пара, проходящего через ткани спирального переплетения. Ткани спирального переплетения находят применение в других промышленных областях, где они действуют в качестве промышленных конвейеров и могут быть покрыты или иным образом пропитаны смолой в зависимости от области применения.
К сожалению, изготовление тканей спирального переплетения является как трудоемким, так и дорогостоящим процессом. Например, ткани спирального переплетения создают из множества небольших спиральных элементов, которые должны быть свернуты в виде спирали и соединены. Многократные технологические этапы свертывания спиралей, создание переплетения и взаимосвязи спиральных витков делает этот процесс дорогостоящим. Кроме того, создание взаимосвязи спиральных витков является сложной операцией, поскольку стержень, штырь или тому подобное вводят через небольшие каналы, сформированные переплетенными спиральными витками. Время изготовления подобной ткани является сложно рассчитываемым, и это обусловлено тем, что небольшая ширина спиральных витков требует большого количества штырей, поскольку ткани могут быть выполнены с шириной от 5 и свыше 33 футов (1,52-10,05 м) и длиной от 40 и свыше 400 футов (12,19-121,92 м). Кроме того, большое количество штырей по существу покрывает ткань, что приводит к малой подвижности ткани в диагональном направлении.
Помимо этого "вкладки" в виде пряжи или ей подобной обычно вводят во внутреннюю область каждого спирального витка для уменьшения проницаемости ткани. В настоящее время вкладки вталкивают или вставляют во внутреннюю область каждого спирального витка последовательно частями. Как было отмечено, подобный способ заполнения накладывает ограничение на материал, который может быть использован в качестве вкладок, так как вкладка должна быть достаточно неэластичной или жесткой, чтобы облегчить введение в небольшое отверстие витка через всю ширину ткани. Более того, поскольку вкладки проталкивают в ткань, то процесс введения вкладок может быть медленным и трудоемким.
Данное изобретение устраняет эти недостатки путем создания ткани спирального переплетения с широкими спиральными витками.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы данного изобретения установили, что ткань спирального переплетения, имеющая широкие спиральные витки, может устранить недостатки предшествующего уровня техники.
Таким образом, предлагается ткань спирального переплетения для использования в бумагоделательной машине или для другого промышленного применения, которая может содержать множество расположенных рядом спиральных витков. Данные спиральные витки могут быть переплетены и взаимосвязаны посредством ряда параллельных штырей, проходящих через каналы, образованные взаимосвязанными спиральными витками. Каждый спиральный виток имеет ширину, приблизительно равную или превышающую 12 мм. Значение отношения ширины витка к его толщине может приблизительно равняться 0,5 или быть меньше этого значения. Эти более крупные витки допускают разнообразие в выборе вкладок, прежде не используемых, так что они могут быть использованы помимо их традиционного назначения, касающегося проницаемости.
Данное изобретение ниже описано более подробно со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы и части, указанные ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более полного понимания данного изобретения ссылка сделана на последующее описание и сопроводительные чертежи, на которых
Фиг.1а и 1b представляют собой виды ткани спирального переплетения в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения,
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение штыря, используемого в предложенной ткани спирального переплетения, и
Фиг.3 представляет собой фотоснимок тканей спирального переплетения с вкладными вставками согласно изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
ВЫПОЛНЕНИЯ
Описание предпочтительного варианта выполнения данного изобретения приведено применительно к сушильной ткани бумагоделательной машины. Однако следует отметить, что данное изобретение может быть использовано в других секциях бумагоделательной машины, а также в других промышленных установках, в которых ткани спирального переплетения использовались прежде в качестве промышленных тканей. Изобретение, соответственно, состоит в следующем.
Фиг.1а и 1b представляют собой виды ткани спирального переплетения в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения. Ткань 10 спирального переплетения может содержать множество расположенных рядом спиральных витков, таких как витки 12 и 14, причем каждый виток имеет толщину и ширину 18. Спиральные витки 12 и 14 по существу расположены в направлении, поперечном к продольной оси ткани (которая проходит вдоль направления пробега ткани или машинном направлении ткани). Витки спиралей 12 и 14 могут быть наклонены заданным способом. Спирали 12 и 14 переплетены и взаимосвязаны рядом параллельных или по существу параллельных штырей или стержней 24, или подобных им, проходящих через каналы 26, образованные переплетенными спиральными витками 12 и 14. Кроме того, в отверстия 20 и 22 спиралей 12 или 14 могут быть введены или расположены иным способом вкладные вставки 28.
В данном изобретении предлагаются спиральные витки 12 и 14, ширина которых значительно превышает ширину образцов предшествующего уровня техники. Например, ширина 18 витка может составлять приблизительно 12 мм 150 мм, или около 0,5-6 дюймов. Кроме того, отношение толщины 16 к ширине 18 витка спиральных витков 12 и 14 может быть приблизительно равно 0,5 или меньше этого значения.
В качестве общего примера данного изобретения спиральные витки 12 и 14 могут быть круглыми в поперечном сечении с толщиной 16 витка в 3,3 мм и шириной 18 витка в 28,5 мм. Значение отношения толщины 16 к ширине 18 витка спиральных витков 12 и 14 будет в этом случае составлять около 0,11.
Кроме того, спиральные витки 12 и 14 могут быть выполнены из полимерного материала (например, полиэстера), металла или другого подходящего для этой цели материала, известного специалистам в данной области техники. Как было отмечено, исходная пряжа или материал, например моноволокно, используемая для создания спиральных витков 12 и 14, может иметь различные формы. Например, она может быть круглой, прямоугольной, овальной или быть сплюснута, форма ее может быть определена специалистом в данной области техники, исходя из конечной цели использования ткани спирального переплетения и требуемых эксплуатационных характеристик. Далее, спиральные витки 12 и 14 могут быть выполнены из моноволоконного или многоволоконного материала, которые, в случае многоволоконного материала, могут быть обработаны или покрыты, при необходимости, для обеспечения способности витков сохранять свою форму. Сами спиральные витки 12 и 14 могут принимать различные формы, например, от круглой или спиралеобразной до овальной, как показано на чертежах.
Более широкие спиральные витки настоящего изобретения обеспечивают преимущества над существующими образцами тканей спирального переплетения. Например, ширина 18 витка определят количество витков, приходящихся на длину ткани. Более широкий виток означает, что на единицу длины ткани приходится меньшее количество витков или переплетений; это обстоятельство может обусловить более быстрое изготовление данной ткани. Ткани спирального переплетения могут быть более простыми для изготовления и могут потребовать меньшей затраты труда и стоимости вследствие того, что для более широких витков согласно данному изобретению может потребоваться меньшее количество обеспечивающих взаимосвязь штырей на длину ткани. Более широкие спиральные витки согласно данному изобретению могут допускать простое и быстрое проведение штырей 24 сквозь каналы 26. Следовательно, данное изобретение может эффективно уменьшить время и стоимость производства ткани 10.
Штырь 24 может быть выполнен гофрированным или он может иметь ступенчатый диаметр, то есть диаметр штыря может быть неодинаковым по всей длине. Как показано на Фиг.2, первый участок 25 имеет первый диаметр, а второй участок 27 имеет второй диаметр, отличающийся от первого диаметра. Таким образом, штыри 24 могут обеспечить большее расстояние между витками с использованием меньшего количества материала. Также данным изобретением предусмотрено, что штыри, как вариант, могут иметь некруглую форму или могут обладать возможностью деформации под давлением. Кроме того, штыри 24 могут быть гибкими и могут уменьшать деформацию/напряжение ткани по диагонали во время работы.
Кроме того, спиральные витки согласно данному изобретению во время работы в качестве основных структурных элементов ткани во всех направлениях также служат в качестве носителей вкладных вставок 28. Например, спиральные витки 12 и 14 обеспечивают прочность и непрерывность ткани МН (в машинном направлении), а также создание "шва" или главного компонента для образования бесконечной ленты. Однако, так как предлагаемые спиральные витки шире витков предшествующего уровня техники, а также могут вмещать более крупные вкладыши, чем те, которые были возможны в предшествующем уровне техники, аспектом данного изобретения также является то, что вкладыши могут также обеспечивать структурные характеристики ткани спирального переплетения. Например, варьированием состава вкладываемых вставок можно изменять жесткость в ПН (в поперечном направлении) и деформацию/напряжение ткани по диагонали. Следовательно, вкладываемая вставка 28 может быть конструктивно решена для оптимизации свойств и характеристик ткани, например проницаемости.
Фиг.3 представляет собой фотоснимок вида смежных участков тканей 30 и 32 в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения. Как показано, ткань 30 и 32 имеет сравнительно широкие спиральные витки 34 и 36, которые образуют внутренние области для введения вкладываемых вставок 40 и 42. Вкладываемые вставки 40 и 42 могут быть выполнены из одного или нескольких различных материалов, которые могут быть жесткими или гибкими.
Предлагаемые вкладываемые вставки могут быть выполнены из тканого, трикотажного или формованного материала или могут быть выполнены из экструдированных листов полимерного материала или пленок, а также могут быть непрерывными или выполнены из ряда разрозненных отрезков. Кроме того, вкладываемая вставка может быть просто размещена внутри спирального витка или может прикрепляться к спиральному витку или быть несъемной. При несъемных вставках они могут быть прикреплены к спиральным виткам у их краев, центра или многочисленных точек вдоль витков. Вкладываемая вставка может иметь края с канавками, толстыми кромками или им подобными для облегчения прикрепления вкладываемой вставки к виткам. Кроме того, вкладываемая вставка может быть натянута или ослаблена для получения необходимой проницаемости или проницаемого профиля ткани.
Кроме того, данное изобретение содержит вкладываемые вставки, неоднородные по меньшей мере в одном измерении по всей длине каждой отдельной вставки. Во многих сушильных секциях профиль влажного листа такой, что края листа более сухие, чем его центр. Ткань, имеющая большую проницаемость в центре, будет способствовать выравниванию такого нежелательного неоднородного профиля. Например, в предлагаемых тканях спирального переплетения вкладываемые вставки могут иметь один эффективный диаметр по их длине у концов или краев ткани и второй эффективный диаметр в центре ткани. Эффективный диаметр является относительным термином, определяющим способность вкладки как круглого, так и некруглого сечения влиять на желаемое свойство ткани. Эффективный диаметр вкладки около краев ткани может превышать диаметр в центре ткани, что обусловливает создание в ткани спирального переплетения краевых участков с более низкой проницаемостью, чем в центре ткани для того, чтобы скорректировать профиль влажного листа. Естественно, что если профиль листа имеет влажные края и сухой центр, то ткань спирального переплетения с неоднородными вставными вкладками может быть также конструктивно решена так, чтобы сделать центральный участок менее проницаемым по сравнению с краями данной ткани. Как вариант, при неоднородном способе выполнения возможно распределение на всем протяжении вкладки различных ее механических изменений, включая гофр, складки, перфорацию и тому подобное, но не ограничиваясь этим. Подобная вкладка согласно данному изобретению может содержать вкладку, которой придана "гофристость" или "складчатость" таким образом, что по всей длине данной вкладки рассредоточено определенное количество "гофров" или "складок". Например, по краям вкладки может быть рассредоточено большее количество "гофров" или "складок", чем в центре вкладки.
Как должно быть понятно, существующие конструкции вкладок должны быть достаточно жесткими и неупругими, настолько, чтобы их можно было протолкнуть в небольшие отверстия витков через всю ширину ткани спирального переплетения. Для этого обычно использовалась пряжа. В противоположность этому, широкие спиральные витки данного изобретения позволяют протянуть через них вкладные вставки. Вкладную вставку можно протянуть рапирой, захватным устройством или тому подобным. При этом способе процесс создания ткани спирального переплетения может быть выполнен быстрее и менее трудоемко. Соответственно, данное изобретение может эффективно снижать время и стоимость производства ткани. Как отмечено, возможно использование других способов протягивания вкладной вставки внутрь спиральных витков согласно данному изобретению, которые известны специалистам в данной области техники.
Кроме того, вкладные вставки согласно данному изобретению могут быть выполнены из более мягких, более гибких и менее дорогих материалов, чем вставки предшествующего уровня техники, так как вкладные вставки теперь можно протянуть через ткань вместо проталкивания через нее. В результате данная ткань может быть более гибкой и менее жесткой по диагонали, чем ткани спирального переплетения предшествующего уровня техники, что улучшает проводку и наладку ткани.
Таким образом, продемонстрированы преимущества данного изобретения и, несмотря на то, что здесь были раскрыты и подробно описаны предпочтительные варианты выполнения изобретения, эти варианты не ограничивают объем правовой охраны и цели изобретения, определяемые прилагаемой формулой изобретения.