一种纸张横幅定量调节装置及方法

摘要

本发明公开一种纸张横幅定量调节装置及方法，其装置包括流浆箱、定量调节模块、浓度调节单元和流量调节单元，多个定量调节模块并排设于流浆箱的平衡室与湍流发生器之间，浓度调节单元和流量调节单元均与各定量调节模块连接；各定量调节模块的内腔包括依次连接的进浆口、混合段、稳流段和出浆口，浓度调节单元与混合段连接，流量调节单元与稳流段连接。其方法是来自浓度调节单元的稀释水先送入定量调节模块，在混合段内与主浆料进行混合，形成稀释浆料并送入稳流段，由流量调节单元对稀释浆料进行引流，使各定量调节模块送出的浆料流量相等且压力相等。本发明避免了出湍流发生器后各股浆流的混合对稀释水调节效果的影响和唇口区横流的产生。

权利要求

1.一种纸张横幅定量调节装置，其特征在于，包括流浆箱、定量调节模块、浓度调节单元和流量调节单元，多个定量调节模块并排设于流浆箱的平衡室与湍流发生器之间，浓度调节单元和流量调节单元均与各定量调节模块连接；各定量调节模块的内腔包括依次连接的进浆口、混合段、稳流段和出浆口，浓度调节单元与混合段连接，流量调节单元与稳流段连接；

所述各定量调节模块的进浆口上方设有稀释水入口，稳流段下方设有引流出口；

所述定量调节模块中包括稀释节和稳流节，进浆口和混合段设于稀释节上，稳流段和出浆口设于稳流节上，稀释节和稳流节相连接成为一个整体；

所述稀释节的长度小于稳流节的长度，稀释节的宽度等于稳流节的宽度，稀释节的高度等于稳流节的高度；

所述稀释水入口的中心线与进浆口的中心线之间的夹角为0～90°；引流出口的中心线与稳流段的中心线之间的夹角为90°。

2.根据权利要求1所述一种纸张横幅定量调节装置，其特征在于，所述浓度调节单元包括稀释水总管和稀释水支管，稀释水总管上分布有多个稀释水支管，每个稀释水支管的出口端对应与一个定量调节模块上的稀释水入口连接；

所述流量调节单元包括引流总管和引流支管，引流总管上分布有多个引流支管，每个引流支管的进口端对应与一个定量调节模块上的引流出口连接。

3.根据权利要求2所述一种纸张横幅定量调节装置，其特征在于，所述各稀释水支管与稀释水总管的连接处分别设有稀释水调节阀，各稀释水调节阀外接稀释水控制系统；

各引流支管与引流总管的连接处分别设有引流调节阀，各引流调节阀外接引流控制系统；引流调节阀为自力式阀前控制阀。

4.根据权利要求1所述一种纸张横幅定量调节装置，其特征在于，所述混合段的横截面为圆形或矩形；

当混合段的横截面为圆形时，其直径为15～20mm。

5.根据权利要求1所述一种纸张横幅定量调节装置，其特征在于，所述稳流段的横截面为圆形或方形；

当稳流段的横截面为圆形时，稳流段包括依次连接的进口段、中间段和出口段，进口段和出口段的直径小于中间段，且进口段逐渐对称扩大到中间段，中间段逐渐对称收缩到出口段，中间段的直径为30～50mm。

6.根据权利要求1～5任一项所述装置实现一种纸张横幅定量调节方法，其特征在于，来自浓度调节单元的稀释水先送入定量调节模块，在混合段内与主浆料进行混合，形成稀释浆料并送入稳流段，由流量调节单元对稀释浆料进行引流，使各定量调节模块送出的浆料流量相等且压力相等。

说明书

一种纸张横幅定量调节装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及制浆造纸技术领域，特别涉及一种纸张横幅定量调节装置及方法。

背景技术

[0002] 局部调节浆料浓度控制全幅定量方法的发明和应用大大地提高了纸张的横幅定量分布水平和纤维取向的均匀程度。一般稀释水流浆箱的调节方法均是沿流浆箱横向在布浆管束中添加稀释水，通过改变稀释水的量来调节布浆管束中各管的浆料浓度，从而达到调节纸张横幅定量的目的。

[0003] 公开号为US6432275B1美国专利文献提出了一种方法，它利用浆料在管子的流动过程中，表现为中间浓度高，管壁边缘浓度低的原理，在布浆管束中安装增浓元件，从布浆管束的各排管中引出一部分浓度低的流体，然后再通过另外的管道在增浓元件后从进浆总管引入浆流与增浓后的浆流混合，引出的流体与增加的流体数量相等，从而保证管中的流量不变，而浓度发生变化，从而实现了调节纸张的横幅定量。但在实践中，该方法存在三个问题：

[0004] 其一、尽管管壁边缘浆流的浓度比中间的浓度低，但相差有限，因此用平均浓度的浆流置换出边缘较低浓度浆流来调节浆料浓度时，其调节幅度非常有限，效果并不明显。

[0005] 其二、引流支管安装在布浆管束之间，其安装位置及尺寸大小都受到布浆管束间距的影响，为了满足均匀布浆的要求，布浆管束之间的间距通常很小，于是引流支管必须很小，由于引出和引入的浆料浓度都比较大，特别是引入管的浆浓为主浆流的平均浓度，这样引流支管容易堵塞；另一方面，引流支管又必须与每列布浆管中的每根管相连，这无疑又增加了加工制造的难度。

[0006] 其三、流浆箱通常在布浆管束与唇口区之间会有一个中间平衡室和湍流发生器，稀释水与主浆流在布浆管束中混合，但从布浆管束出来的小股浆流，相互之间不可避免将产生部分混合，同时，平衡室出口处湍流发生器所产生的阻力也会促进平衡室中浆流的混合，从而影响流浆箱横幅局部浆流的调节效果。也就是说，局部浆浓理想的调节地点并不是在布浆管束的上游，而应该是靠近唇口的湍流发生器中。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纸张横幅定量调节装置，该装置通过调节流浆箱中局部浆料浓度来控制纸张横幅定量分布，可有效避免由于布浆管束出来的各股浆流在平衡室中混合对稀释水调节效果的影响，同时也避免了出湍流发生器后各股浆流的混合对稀释水调节效果的影响和唇口区横流的产生。

[0008] 本发明的另一目的在于提供一种通过上述装置实现的纸张横幅定量调节方法。

[0009] 本发明的技术方案为：一种纸张横幅定量调节装置，包括流浆箱、定量调节模块、浓度调节单元和流量调节单元，多个定量调节模块并排设于流浆箱的平衡室与湍流发生器之间，浓度调节单元和流量调节单元均与各定量调节模块连接；各定量调节模块的内腔包括依次连接的进浆口、混合段、稳流段和出浆口，浓度调节单元与混合段连接，流量调节单元与稳流段连接。沿着浆流的方向，浓度调节单元在前，流量调节单元在后，各定量调节模块的结构及尺寸完全相同。

[0010] 所述各定量调节模块的进浆口上方设有稀释水入口，稳流段下方设有引流出口。

[0011] 所述浓度调节单元包括稀释水总管和稀释水支管，稀释水总管上分布有多个稀释水支管，每个稀释水支管的出口端对应与一个定量调节模块上的稀释水入口连接；

[0012] 所述流量调节单元包括引流总管和引流支管，引流总管上分布有多个引流支管，每个引流支管的进口端对应与一个定量调节模块上的引流出口连接。

[0013] 所述各稀释水支管与稀释水总管的连接处分别设有稀释水调节阀，各稀释水调节阀外接稀释水控制系统；各引流支管与引流总管的连接处分别设有引流调节阀，各引流调节阀外接引流控制系统。其中，稀释水调节阀为电动阀，引流调节阀为自力式阀前控制阀，结合其外接的稀释水控制系统或引流控制系统(稀释水控制系统和引流控制系统均可采用现有设备通用的控制系统)，可准确控制每个稀释水支管中稀释水的流量，或准确控制每个引流支管中引出的浆料流量，从而调节浆料浓度。

[0014] 所述稀释水入口的中心线与进浆口的中心线之间的夹角为0～90°；即稀释水与主浆料成0～90°角进入定量调节模块中，稀释水与主浆料进行混合的过程对其进行稀释。

[0015] 引流出口的中心线与稳流段的中心线之间的夹角为90°。

[0016] 所述定量调节模块中包括稀释节和稳流节，进浆口和混合段设于稀释节上，稳流段和出浆口设于稳流节上，稀释节和稳流节相连接成为一个整体。

[0017] 所述稀释节的长度小于稳流节的长度，稀释节的宽度等于稳流节的宽度，稀释节的高度等于稳流节的高度。进浆口的高度取决于流浆箱平衡室的出口高度，出浆口的宽度及其尺寸取决于控制要求、稀释水注入点的间距及湍流发生器的管束排列状况，每个定量调节模块的宽度可等于一列或多列管束的宽度。

[0018] 所述进浆口的为长方形，其高度与流浆箱平衡室的高度相等，其宽度取决于稀释水注入点的间距及湍流发生器的管束排列状况，可以等于一列或多列管束的宽度。

[0019] 所述混合段的横截面为圆形、正方形或矩形，也可以根据需要设为其他多边形；

[0020] 当混合段的横截面为圆形时，其直径为15～20mm。

[0021] 所述稳流段的横截面为圆形或方形，也可以根据需要设为其他多边形；

[0022] 当稳流段的横截面为圆形时，稳流段包括依次连接的进口段、中间段和出口段，进口段和出口段的直径小于中间段，且进口段逐渐对称扩大到中间段，中间段逐渐对称收缩到出口段，中间段的直径为30～50mm。

[0023] 所述流浆箱包括进浆总管、布浆管束、平衡室、湍流发生器和唇口区，进浆总管、布浆管束、平衡室、湍流发生器和唇口区按照浆料的流动方向依次连接，定量调节模块设于平衡室与湍流发生器的连接处。

[0024] 根据上述装置实现一种纸张横幅定量调节方法，具体为：来自浓度调节单元的稀释水先送入定量调节模块，在混合段内与主浆料进行混合，形成稀释浆料并送入稳流段，由流量调节单元对稀释浆料进行引流，使各定量调节模块送出的浆料流量相等且压力相等。

[0025] 上述纸张横幅定量调节装置及方法使用时，其工作原理具体如下：

[0026] 由流浆箱平衡室来的浆料，先进入定量调节模块，稀释水总管来的清水或稀白水利用稀释水调节阀调节流量后，通过稀释水支管进入定量调节模块中，在混合段内与主浆流充分混合，将主浆流稀释；经浓度调节后的浆流进入稳流段，此时流量调节单元动作，从引流出口引出部分浆料，通过引流支管进入引流总管排走。

[0027] 每个定量调节模块中引出浆料的量由其相应的引流调节阀调节控制，由于流浆箱设计和加工等方面的原因，进入各定量调节模块的流量不完全相等，因此引出的浆流量与加入的稀释水流量不完全相等。由于引流阀为自力式阀前控制阀，整个流浆箱横向安装的引流阀均预设相同的阀前压力值，超过压力预定值后，阀门自动打开引出浆流，超过的压力值越大，引出的浆流越多，这样经过流量调节单元调节后进入湍流发生器各支管的浆流压力和流量都完全相等。从而，通过本装置只需控制稀释水加入的量，并正确地设定引流阀的阀前压力值，即能达到精确控制纸张横幅定量的目的，同时也有利于纵向定量的稳定。

[0028] 本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

[0029] 第一、由于稀释水与引出浆流的浓度相差很大，因此本纸张横幅定量调节装置及方法对浓度调节和纸张横幅定量调节的范围非常大。

[0030] 第二、由于引流支管和稀释水支管不是安装在湍流管束之间，而是在浓度调节模块的下方和上方，因而支管的大小不受湍流管束间距的影响，可以采用相对较大的管径，避免浆料中的纤维等物质堵塞支管。

[0031] 第三、浓度调节的过程发生在平衡室后，而不是在平衡室前的布浆管束中，从而避免了多股支流在流浆箱平衡室中的混合对浓度调节效果的影响。

[0032] 第四、采用自力式阀前控制阀调节引出浆流的大小，确保了定量调节模块出口各浆流的压力完全相等。由于进入定量调节模块各通道的流量并不是完成相等的，因此本方法相对于引出浆流的量等于稀释水添加量的方法而言，更能减少浆流之间的混合和湍流发生器出口横流的产生。

[0033] 第五、本纸张横幅定量调节装置成本低，控制相对简单。

附图说明

[0034] 图1为本纸张横幅定量调节装置的结构示意图。

[0035] 图2为图1中A-A方向的局部截面视图。

[0036] 图3为图2的B-B方向截面视图。

[0037] 图4为图2的C-C方向截面视图。

[0038] 图5为图2的D局部放大图。

[0039] 图6为定量调节模块的结构示意图。

[0040] 图7为图6的E方向视图。

[0041] 图8为图6的F-F方向截面视图。

[0042] 上述各图中，各标号如下：1为稀释水总管，2为稀释水调节阀，3为稀释水支管，4为定量调节模块，4-1为稀释水入口，4-2为进浆口，4-3为混合段，4-4为引流出口，4-5为稳流段，4-6为出浆口，5为引流总管，6为引流支管，7为引流调节阀，8为进浆总管，9为布浆管束，10为平衡室，11为湍流发生器，12为唇口区，β为稀释水入口的中心线与进浆口的中心线之间的夹角。

具体实施方式

[0043] 下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0044] 实施例

[0045] 本实施例一种纸张横幅定量调节装置，所使用的流浆箱如图1所示，由进浆总管、布浆管束、平衡室、湍流发生器和唇口区组成。

[0046] 纸张横幅定量调节装置如图1～4所示，包括流浆箱、定量调节模块、浓度调节单元和流量调节单元。定量调节模块安装在流浆箱平衡室和湍流发生器之间，稀释水总管、稀释水阀及稀释水支管依次相连，安装在流浆箱的上方，与定量调节模块一起组成了稀释水浓度调节系统。引流总管、引流支管及引流调节阀依次相连，安装在流浆箱的下方，与定量调节模块一起组成了流量调节系统。

[0047] 由进浆总管来的浆料通过布浆管束、平衡室进入定量调节模块，在定量调节模块中，首先根据纸张横幅定量的偏差情况和要求，稀释水浓度调节系统沿流浆箱的横向添加适量稀释水进入定量调节模块中，然后流量调节系统从定量调节模块中引出一定量的浆流，由于流浆箱设计、加工和工艺参数等各种原因的影响，平衡室进入各个定量调节模块中的浆流量并不是完全相等的，因此同一个定量调节模块中稀释水添加的量与引出浆流的量只是基本相等，可以有偏差，从而保证进入湍流发生器的各支管的流量完全相等。

[0048] 添加稀释水的量由稀释水调节阀根据纸张的横幅定量要求来控制，排出浆量的多少由引流调节阀进行控制。

[0049] 引流调节阀为自力式阀前控制阀，其初始阀芯的位置在关闭状态。当阀前压力(即定量调节模块中出口浆流的压力)大于设定值时，引调节流阀自动打开，排出浆流，从而控制阀前压力，使得定量调节模块4中各出口浆流的压力完全相等，从而使湍流发生器中各支管的压力、流量完全相等。压力设定值可根据流浆箱喷浆速度、湍流发生器的阻力损失等因素计算得出。

[0050] 如图2所示，定量调节模块有多个，且各定量调节模块的结构和尺寸完全相同。

[0051] 湍流发生器中管束各管的直径为Φ18mm，中心距为30mm，设计要求每个定量调节模块控制相邻两列管束的浆料浓度，因而，每个定量调节模块的出口宽度必须大于48mm，考虑到各个模块间的壁厚，每个定量调节模块的宽度为60mm，其内部高度等于平衡室的出口高度，每个定量调节模块的出口可以完全包含两列管束的进口，如图5所示，定量调节模块的数量为整个湍流发生器的管束列数的一半。

[0052] 如图3所示，稀释水支管安装在定量调节模块上方的中间位置，各模块宽度为60mm，稀释水支管的间距也为60mm，也可根据需要，减小或增加稀释水支管的间距，由定量调节模块的每个单元向一列或更多列的管束供浆，一个单元调节一列或多列的浆料浓度，从而调节纸张的横幅定量。

[0053] 如图4所示，引流支管安装在定量调节模块下方的中间位置，与稀释水支管的间距相同，引流支管的间距也为60mm，同样也可根据需要，减小或增加引流支管的间距。

[0054] 单个定量调节模块的结构如图6、图7、图8所示，可分为稀释节和稳流节。

[0055] 稀释节由稀释水入口、进浆口、混合段组成，进浆口为长方形，混合段为管形，稀释水入口开在稀释节上壁的中间，进浆口逐渐对称收缩到混合段的进口，稀释水流与主浆流成β角注入各稳流节的进浆口与混合段之间，本实例中β＝80°。

[0056] 稳流节由引流出口、稳流段、出浆口组成，稳流段的浆流截面为圆形，进出口小，中间段大，出浆口为长方形。从混合段来的浆流逐渐对称扩大，经过稳流稳压后再逐渐对称缩小至出浆口的入口，然后浆流再逐渐对称扩大至稳流节出口。引流出口开在稳流段下壁的中间位置，位于稳流节的下方，为圆形，与引流支管相连，引流与主浆流成90°从流浆箱中引出。

[0057] 定量调节模块的总长为150mm，稀释节长为70mm，稳流节为80mm。混合段的直径为Φ20mm，长度为40mm，浆流与稀释水在混合段的管中得到充分混合。经过浓度调节后的浆流进入稳流段中，稳流段的最大直径为Φ40mm，长度为50mm，引流口直径为20mm，引流支管内径为Φ15mm，引流总管直径为Φ100mm。经过浓度和流量调节后的浆流进入流浆箱的湍流管束中，最后通过唇口喷浆上网，控制纸张的横幅定量分布。

[0058] 上述纸张横幅定量调节装置使用时，其工作原理具体如下：

[0059] 由流浆箱平衡室来的浆料，先进入定量调节模块，稀释水总管来的清水或稀白水利用稀释水调节阀调节流量后，通过稀释水支管进入定量调节模块中，在混合段内与主浆流充分混合，将主浆流稀释；经浓度调节后的浆流进入稳流段，此时流量调节单元动作，从引流出口引出部分浆料，通过引流支管进入引流总管排走。

[0060] 每个定量调节模块中引出浆料的量由其相应的引流调节阀调节控制，由于流浆箱设计和加工等方面的原因，进入各定量调节模块的流量不完全相等，因此引出的浆流量与加入的稀释水流量不完全相等。由于引流阀为自力式阀前控制阀，整个流浆箱横向安装的引流阀均预设相同的阀前压力值，超过压力预定值后，阀门自动打开引出浆流，超过的压力值越大，引出的浆流越多，这样经过流量调节模块进入湍流发生器各支管的浆流压力和流量都完全相等。从而，通过本装置只需控制稀释水加入的量，并正确地设定引流阀的阀前压力值，即能达到精确控制纸张横幅定量的目的，同时也有利于纵向定量的稳定。

[0061] 如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。