復合型紙頁成形器及其脫水方法

申請公布號：CN 107385988 A

 發明人：劉建安 董曉斌 樊慧明

申請人：華南理工大學

典型的長網造紙機主要是通過重力和真空抽吸的方式進行脫水，這種結構型式存在兩個問題： 重力脫水和真空抽吸脫水效率很低，導致脫水緩慢;真空抽吸脫水的能耗高，同時加劇了網子的磨損。當生產薄頁紙時，10m長的網案對應的紙機車速通常在200m/min以下，生產高定量紙時變為150m/min以下，而當紙機車速達300m/min時，則需15m或更長的網案。長網造紙機的網部是制約紙機車速提高的關鍵因素。

現有帶頂網成形器的網部結構如圖1所示，圖中箭頭方向為紙頁的輸送方向，頂網成形器安裝在網部的中間，前面是案板和低真空箱，后面是高真空箱和真空伏輥，進頂網的濕紙頁水分含量比較低，通常在1%～3%之間，因此濕紙頁經過頂網時， 使紙頁上下兩面脫水，同時通過兩層網之間的擠壓和水力作用，分散纖維絮聚，改善紙頁勻度，減少紙頁結構上的兩面差。但該結構的頂網成形器中，頂網與底網的接觸面仍保持水平面，雖然在一定程度上能增加脫水，但因為進入頂網時濕紙頁的水分含量比較低，不能采用過大的脫水壓力，以免影響紙頁的成形，因此脫水量的增加是有限的，不能滿足現有長網紙機提高車速、大幅增加網部脫水的要求。

圖1 現有帶頂網成形器的網部結構

圖2 復合型紙頁成形器的結構

提供一種復合型紙頁成形器，該成形器利用擠壓力和離心力的共同作用，可大幅提高原網部的脫水能力，滿足長網紙機提高車速的要求。

如圖2所示，該種復合型紙頁成形器包括相配合的頂網成形機構A和長網紙機網部B，頂網成形機構中設有環狀的頂網，長網紙機網部中設有環狀的底網，頂網成形機構設于長網紙機網部的后部。其中，沿濕紙頁的輸送方向，長網紙機網部包括依次設于底網內側的胸輥、案板、低真空室、真空伏輥、驅網輥和導網輥。

如圖3所示，頂網成形機構中，沿濕紙頁的輸送方向，頂網的內側依次設有導入輥、吸水箱、上成形輥、導出輥、吸霧箱、回頭輥、校正輥和張緊輥，頂網的外側設有下成形輥、真空箱和高壓噴水管，高壓噴水管設于吸霧箱對應的環形頂網外側，下成形輥和真空箱均設于底網下方。

頂網設于底網上方，且頂網與底網的接觸面形成曲面狀的濕紙頁輸送通道;濕紙頁輸送通道的上下兩側各設有一個成形輥(即包括上成形輥和下成形輥)，位于頂網上方的成形輥為上成形輥，位于底網下方的成形輥為下成形輥，每個成形輥處對應形成一個脫水區。下成形輥和上成形輥沿濕紙頁的輸送方向依次設置，其中上成形輥為頂網成形機構的驅動輥，上成形輥將頂網和底網下壓，使濕紙頁輸送通道形成曲面狀。上成形輥壓入底網的深度可調，一般為300～500m m。上成形輥可以上下調節， 從而調節頂網壓入底網的深度，調節兩網的擠壓力及對濕紙頁的脫水動力。濕紙頁由底網帶動輸送， 進入兩網(即頂網和底網)之間形成的濕紙頁輸送通道后，在每一個脫水區中，頂網與底網之間存在擠壓力，同時成形輥存在離心力，濕紙頁在擠壓力和離心力的共同作用下進行脫水;當脫水區中還對應設有真空箱或真空吸移輥時，濕紙頁還受到真空抽吸作用，進一步提高其脫水能力。而濕紙頁輸送通道設計為曲面狀，有利于降低紙張的內部應力，從而在脫水過程中可對濕紙頁施加較大的脫水壓力， 提高紙張性能。

如圖4所示，下成形輥的上方設有吸水箱，吸水箱位于下成形輥對應的頂網上方。吸水箱包括依次連接的刮水板、接水室和真空室，刮水板、接水室和真空室的底面呈連續平面，刮水板的截面呈三角形狀(其頂部的斜面對刮除的水分起引導作用，使其最大限度地被排入接水室中)，刮水板的尖端與頂網表面相接觸，接水室和真空室均呈矩形的箱體狀，真空室底面設有通孔;接水室外接抽水裝置， 真空室外接抽真空裝置。當濕紙頁進入下成形輥上方的脫水區時，濕紙頁在兩網擠壓力和下成形輥的離心力作用下進行脫水，產生的水分大部分由刮水板從頂網表面刮除，然后送入接水室，由接水室外接的抽水裝置排走。同時，真空室在抽真空裝置的作用下，通過其底面的通孔對頂網表面殘留的水分及濕紙頁進行向上抽吸脫水，所脫除的水分從真空室外接的汽水分離器(圖中未示出)排走。

如圖2所示，真空伏輥位于濕紙頁輸送通道出口處的底網下方，真空伏輥同時作為頂網成形機構的真空吸移輥;下成形輥與上成形輥之間的底網下方設有真空箱。該結構中可節省頂網成形機構中真空吸移輥的使用，簡化設備結構，真空伏輥在頂網中起到吸移輥的作用，通過真空伏輥后濕紙頁隨底網繼續前行，進入下一工段，而不會被頂網帶走而影響正常生產。真空箱對底網底面產生抽吸作用，濕紙頁在經過兩網擠壓力和成形輥離心力的共同作用后，再經過真空箱的真空抽吸作用，進一步提高其脫水能力，同時，也將底網上的水分抽吸走。

一般地，頂網所占底網長度(即從下成形輥中心線至真空伏輥/真空吸移輥中心線的長度)為底網長度(即從胸輥中心線至真空伏輥中心線的長度)的1/4～1/3，一般長為2000～3000m m。頂網所占據底網長度的脫水能力為底網原相同長度時脫水能力的2～4倍，能大大地提高網部的脫水能力。在不改變長網紙機網案長度的條件下，可以滿足紙機車速提高100～200m/min的要求。如底網長度為9000m m， 頂網所占底網長度為2500m m左右。若采用底網長度為9000mm的現有長網紙機生產薄頁紙，其長網紙機的最大生產車速為180m/min，而采用復合型紙頁成形器之后，能滿足300m/min以下的生產要求。

擠壓脫水是造紙過程中最有效、最節能的脫水方式，其脫水效率遠大于重力脫水、真空脫水和干燥脫水。

頂網安裝在長網紙機網部的后部，低真空箱和真空伏輥之間，并充分利用了真空伏輥作為真空吸移輥，節省空間。

圖3 頂網成形機構的結構

圖4 吸水箱的結構

圖5 復合型紙頁成形器的另一結構

1—胸輥 2—案板 3—低真空箱 4—頂網 5—驅網輥 6—真空伏輥 7—導網輥 8—網部 9—高真空箱 10—底網 11—導入輥

12—上成形輥 13—導出輥 14—吸霧箱 15—回頭輥 16—校正輥

17—張緊輥 18—吸水箱 19—下成形輥 20—真空箱 21—高壓噴水管 22—刮水板 23—接水室 24—真空室

從流漿箱噴出來的漿料，經過胸輥、案板和低真空箱進行預脫水之后，濕紙頁的干度和強度都得到提高，能承受較大的擠壓力作用。

濕紙頁進入頂網與底網之間的夾區(即濕紙頁輸送通道)后，濕紙頁首先受到下成形輥處兩網的擠壓作用、下成形輥的離心力作用和真空箱的真空抽吸作用，濕紙頁的干度大幅提高，然后，頂網上方的吸水箱和底網下方的真空箱繼續對濕紙頁進行兩面真空抽吸脫水，濕紙頁的干度進一步提高。

最后，在上成形輥與真空伏輥之間的區域內， 濕紙頁再受到兩網擠壓作用、上成形輥的離心力作用和真空伏輥的真空抽吸作用，濕紙頁的干度再次得到提高，離開真空伏輥時，濕紙頁的干度達到20%～22%。

上述復合型紙頁成形器中，由于在頂網成形機構區域內，濕紙頁的脫水主要利用兩網的擠壓作用和成形輥的離心力作用，因此不但脫水速度快，同時對網子的磨損小、能耗低，在網案長度不變的條件，能滿足紙機提高車速、增加產量的要求。

如圖5所示，頂網成形機構A設于長網紙機網部B的中部，濕紙頁輸送通道出口處的底網下方設有真空吸移輥，真空箱設于上成形輥與真空吸移輥之間的底網下方。長網紙機網部中低真空室和真空伏輥之間還設有高真空室，頂網成形機構設于低真空室與高真空室之間。頂網成形機構需要設置獨立的真空吸移輥，濕紙頁完成脫水后送出輸送通道時，通過真空吸移輥的吸附作用，使其隨底網繼續前行，進入下一工段，而不會被頂網帶走而影響正常生產。真空箱對底網底面產生抽吸作用，濕紙頁在經過兩網擠壓力和成形輥離心力的共同作用后，再經過真空箱的真空抽吸作用，進一步提高其脫水能力，同時，也將底網上的水分抽吸走。

                                                                                                                                             來源：中華紙業