余章書 福建 廈門（361009）

折流帶壓成形器的雙勻漿輥技術(shù)創(chuàng)新改進(jìn)

余章書 福建 廈門（361009）

雙勻漿輥是壓力成形器重要組成部分，既有圓孔形排列輥，又有橫長孔形排列輥，其雙勻漿輥以轉(zhuǎn)動的孔輥?zhàn)鳛閯蛘?，它們對勻整漿料的流速，具有整流和分散纖維的互補(bǔ)協(xié)調(diào)作用，設(shè)置雙勻漿輥，緩慢漿的流速，改善漿流的纖維縱橫排列勻一性和交織能力，縮小紙頁縱橫拉力比，提高紙的均勻度，大大改善紙的外觀質(zhì)量，填補(bǔ)了目前國內(nèi)對雙勻漿輥結(jié)構(gòu)創(chuàng)新推廣使用的空白。

雙勻漿輥；圓孔形輥；橫長孔形輥；縱橫拉力比

圓網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)各種紙張普遍存在縱橫拉力比大，勻度不理想，適應(yīng)不了用戶的要求，企業(yè)面臨著嚴(yán)重市場競爭激烈的壓力。臺灣地區(qū)近幾年對雙勻漿輥精心改進(jìn)取得成效，從而，對筆者有借鑒啟發(fā)的作用，自行研發(fā)雙勻漿輥的構(gòu)思設(shè)計，為企業(yè)提供折流帶壓成形器的雙勻漿輥創(chuàng)新改進(jìn)方案，適應(yīng)了中、低速紙機(jī)的運(yùn)行，

1 折流帶壓成形器的雙勻漿輥結(jié)構(gòu)改進(jìn)[1～2]

為了結(jié)合造紙發(fā)展的國情實(shí)際出發(fā)，考慮到造紙使用適應(yīng)性和穩(wěn)定性等因素，經(jīng)琢磨探索，精心設(shè)計一種由原來曾已推廣使用的折流帶壓單勻漿輥成形器、改進(jìn)為折流帶壓雙勻漿輥成形器(見圖1所示，全不銹鋼材料制造)，該成形器設(shè)有方錐總管進(jìn)漿，多管進(jìn)漿穩(wěn)漿器、雙勻漿輥（變頻電機(jī)傳動）、活動弧形板調(diào)節(jié)器和弧形板能高低調(diào)整的設(shè)置及直接在網(wǎng)槽外拉取活動式堰板而方便更換唇布的裝置?，F(xiàn)將成形器的工作原理和優(yōu)點(diǎn)作個簡述:

圖1 折流帶壓雙勻漿輥成形器內(nèi)外部結(jié)構(gòu)圖

1.1 折流帶壓成形器的工作原理

直接由漿泵以一定的揚(yáng)程壓力和漿料的濃度,送進(jìn)方錐形多管進(jìn)漿穩(wěn)漿器，以控制每條進(jìn)漿管有同樣的壓力，然后，進(jìn)入網(wǎng)槽底部產(chǎn)生折流翻滾，促使纖維團(tuán)充分?jǐn)U散，流經(jīng)集流狹道，以穩(wěn)定漿的橫向?qū)挾攘鲃拥牧魉伲髁浚?，且通過慢速轉(zhuǎn)動的雙勻漿輥后（即勻漿輥的線速與漿速要求相適應(yīng)），漿的流動壓力降低,形成緩和穩(wěn)流，將促使纖維絮聚（亦稱纖維固化的初步形成），大大提高纖維上網(wǎng)的縱橫交織能力，使?jié)窦堩摮尚螘r厚薄和勻度一致。由于網(wǎng)籠內(nèi)外產(chǎn)生較大的壓力差，漿料上網(wǎng)迅速脫水形成濕紙頁由網(wǎng)籠帶伏輥運(yùn)轉(zhuǎn)而帶上毯。

1.2 折流帶壓雙勻漿輥成形器的優(yōu)點(diǎn)

目前仍有企業(yè)使用壓力噴漿成形器,設(shè)有多個小管噴漿直接沖擊網(wǎng)面，漿易堵塞在網(wǎng)籠內(nèi)外網(wǎng)之間，難清洗，也影響漿上網(wǎng)的均勻度，不時出現(xiàn)紙頁一條條“水痕”、“透光點(diǎn)”等紙病，影響紙的外觀質(zhì)量；且壓力噴漿出口離網(wǎng)面間只有0.5～1.0mm,外網(wǎng)易磨損,網(wǎng)的使用壽命只有8～12天，頻繁換外網(wǎng)，影響生產(chǎn)和產(chǎn)量；而折流帶壓成形器靠網(wǎng)籠內(nèi)外壓力差使?jié){上網(wǎng)的，上漿溢流出口處離網(wǎng)面間距也有20～30mm，網(wǎng)籠內(nèi)外網(wǎng)不存在嚴(yán)重堵漿和磨壞網(wǎng)面的現(xiàn)象。若在對漿料處理干凈的前提下，紙機(jī)上漿前也不需裝置旋翼篩（壓力篩），一年可節(jié)省90來萬元電費(fèi)和維修費(fèi)。該成形器有裝置自動調(diào)節(jié)漿閥，控制漿的壓力和流量，且成形器低部有一定壓力容量的漿位，穩(wěn)定成形器的漿流運(yùn)行，不受漿泵供漿偶爾波動的影響。中小型企業(yè)使用的老式活動弧形板網(wǎng)槽，低車速，低效率，將要受淘汰。目前國內(nèi)紙廠普遍使用尼龍網(wǎng)、聚酯網(wǎng)，壽命短；采用無端不銹鋼網(wǎng)，使用壽命長達(dá)18～24個月，大大減少停機(jī)換網(wǎng)時間，抄紙外觀質(zhì)量好；隨著造紙發(fā)展的需要，今后采用無端不銹鋼網(wǎng)將會更多。該折流帶壓雙勻漿輥成形器配套圓網(wǎng)紙機(jī)的車速最高可達(dá)280m/min，且紙頁均勻度和縱橫向定量穩(wěn)定及其縱橫拉力比小，操作和維修方便，運(yùn)行安全，穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，具有投資改造費(fèi)用省，見效快等優(yōu)點(diǎn)。

圓網(wǎng)紙機(jī)采用折流帶壓雙勻漿輥成形器，不但能適應(yīng)生產(chǎn)高檔衛(wèi)生用紙、文化用紙，而且還能生產(chǎn)高強(qiáng)包裝紙等品種，有可調(diào)節(jié)活動弧形板高低裝置，抄造厚薄克重的紙頁適應(yīng)性廣。該成形器適應(yīng)配大直徑φ2000網(wǎng)籠，在抄造180 m·min-1以上的車速運(yùn)行，對紙的勻度、縱橫拉力比、撕裂度、耐折度等物理指標(biāo)明顯優(yōu)于配網(wǎng)籠直徑φ1500的成形器。

成形器要求網(wǎng)籠兩端做密封可拆開的端蓋，一是防止車速快而造成白水到處飛濺，臟黏物粘附四處難清洗，二是減少網(wǎng)籠與大氣的接觸面，增加網(wǎng)籠內(nèi)外的壓力差，提高抽氣和脫水的能力，改善纖維縱橫的交織能力，可提高紙機(jī)車速8%～12%。

2 雙勻漿輥創(chuàng)新設(shè)計構(gòu)思

2.1 圓孔形勻漿輥

雙勻漿輥（φ219不銹鋼管加工）進(jìn)漿第一條設(shè)為螺紋形圓孔排列輥，則螺旋線與軸線夾角為5°其開孔率為48%，輥孔徑為φ24,孔內(nèi)外倒“圓弧角”，沒毛剌，光滑不掛漿，見圖2所示。圓孔勻漿輥在慢速轉(zhuǎn)動下,具有整流和分散纖維的作用。

圖2 螺旋形勻漿輥的結(jié)構(gòu)布孔排列尺寸示意圖

2.2 橫長孔形勻漿輥

雙勻漿輥第二條作為橫向形長孔排列輥（φ219不銹鋼管加工），其寬度×長度（20×40mm），開孔率為43%,孔內(nèi)外倒“圓弧角”，沒毛剌，光滑不掛漿，見圖3所示。

圖3 橫向長形孔勻漿輥的結(jié)構(gòu)布孔排列尺寸示意圖

漿料縱向排列流動的纖維總比橫向排列流動的纖維多，故設(shè)橫向長形孔輥為了阻撓限制縱向纖維排列走向，增加橫向纖維排列走向，有利改善漿流的纖維縱橫排列勻一性和交織能力，縮小紙頁纖維縱橫拉力比的物理強(qiáng)度，效果甚佳。且該雙勻漿輥設(shè)計實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)要盡量靠近堰板（或唇板），為了在短距離穩(wěn)定漿流纖維縱橫排列走向不易起變化，促使?jié){流纖維上網(wǎng)有良好的縱橫交織能力。但亦要通過理論計算作為依據(jù)，技術(shù)創(chuàng)新過程盡量做到減少走彎路。注：原來流漿箱采用的雙勻漿輥輥面是圓孔形，現(xiàn)在采用的是一圓孔一橫長孔的雙勻漿輥，紙的縱橫交積能力好。

3 雙勻漿輥漿流運(yùn)行原理[3]

漿流通過慢速轉(zhuǎn)動的雙勻漿輥后（見圖4所示），漿的流動壓力降低，形成緩和穩(wěn)流，將促使?jié){流的空氣和泡沫消失，同時，有利纖維充分分解均勻細(xì)膩。雙勻漿輥的動力學(xué)效應(yīng)，就是漿流通過雙勻漿輥的流動可近似看作四個孔板的擴(kuò)散、分解、混合、縱橫排列、整流的流動過程，漿流過勻漿輥時首先是向輥中心流入，然后再由中心沿半徑方向流動，漿流通過半徑后，在兩孔之間形成較強(qiáng)烈的小渦流，使?jié){流處于微湍流狀態(tài)，從而使?jié){流中的纖維分散，避免了纖維的絮聚。漿流狀態(tài)顯得均勻平穩(wěn)，穩(wěn)定了纖維縱橫交織成形的能力，有利縮小紙頁縱橫拉力比。雙勻漿輥的轉(zhuǎn)向與進(jìn)漿流動方向是一致的，雙勻漿輥應(yīng)有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，一般控制在40～60r/min。如果轉(zhuǎn)速太低，會導(dǎo)致紙張產(chǎn)生條斑；轉(zhuǎn)速太高，容易造成漿料不穩(wěn)。漿流通過勻漿輥因壓頭損失而降低流速。流道的漿流速度越）大，壓頭損失越大，從而通過雙勻漿輥后流速降低很多。對漿流速具有整流作用，雙勻漿輥靠漿流通過時產(chǎn)生強(qiáng)烈小渦流和引起壓頭損失來控制漿流。如產(chǎn)生渦流太大，對紙的成形反而不利。使?jié){通過雙勻漿處于微喘流是設(shè)計考慮的關(guān)健。

圖4 漿流通過雙勻漿輥流線剖面圖

4 勻漿輥到唇板（堰板）前緣距離確定

勻漿輥在唇板或（堰板）前的位置非常重要，主要起最后整流作用。馬爾當(dāng)（Mardon）的“無波跡”計算公式［4］:

其中：L——無波跡距離；

K——波跡常數(shù)（與小孔徑及開孔率有關(guān)），開孔率為50%時，K=25mm左右；

V——通過勻漿輥孔眼的漿流速度

b——勻漿輥小孔直徑（一般取25mm）

D——勻漿輥直徑。

從公式可以看出，影響勻漿輥使用效果主要因素是流量（通過勻漿孔眼漿流速度）和勻漿輥直徑及開孔率，其波跡與流量呈正比，與輥徑呈反比。簡單的說，勻漿輥勻漿作用是靠通遼旋轉(zhuǎn)的孔輥產(chǎn)生的波跡效應(yīng)。雙勻漿輥成形器的設(shè)計，無波跡計算長度是設(shè)計的關(guān)鍵，它用來計算第二條勻漿輥至唇口（或堰板口）流漿點(diǎn)距離L，亦即勻漿輥至網(wǎng)籠運(yùn)轉(zhuǎn)漿的接觸起點(diǎn)距離（這段離距稱為流漿長度，流漿長度要恰到好處，流漿過長，孔輥的勻漿波跡和漿流湍動消失，在唇口形成大漿團(tuán)，使成漿纖維固化惡劣；流漿過短，漿流湍動仍比較大時,漿上網(wǎng)籠，會把波跡帶到成型網(wǎng)上形成條流。實(shí)際上的漿流長度，是按紙機(jī)車速、流量范圍計算出L值后，經(jīng)修正系數(shù)縮短而確定。這個縮短系數(shù)通過實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計得出，視漿料漿種及抄造品種、車速情況取值，通常勻漿輥斂唇流漿口的距離為輥孔直徑的15～20倍，當(dāng)抄速≥160 m·min-1，取輥孔的20倍，距離過長會引起絮聚，且雙勻漿輥之間的輥距50～100mm為適。而活動弧形板高度由紙的克重、品種、網(wǎng)目、車速等因素決定，高度太高，出漿上網(wǎng)回流口積漿嚴(yán)重；反之，抄紙勻度差。一般活動弧形板高度為500～700mm。

5 勻漿輥整流效果衡量

勻漿輥的波跡效應(yīng)是衡量整流效果的關(guān)鍵。勻漿輥的轉(zhuǎn)動使?jié){流產(chǎn)生波動的流型，該流型要持續(xù)一段距離才會消失，這種稱為波跡效應(yīng)。壓力成形器內(nèi)雙勻漿輥產(chǎn)生的波跡帶過堰板時，使流漿出現(xiàn)滾浪，是打亂造紙網(wǎng)上自出表面的首要原因，直接反映壓力成形器的好壞。這種滾浪現(xiàn)象，可以采用適應(yīng)的勻漿輥整流裝置，將其控制到最小限度。

流漿是一門復(fù)雜的漿料流體動力學(xué)，重視實(shí)踐探索，才能驗(yàn)證理論可靠性。

6 結(jié)束語

雙勻漿結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新裝置，紙的縱橫拉力比由原來1:28～30縮小到1:18～20，提高紙的均勻度，大大改善紙的外觀質(zhì)量，滿足用戶要求，減輕企業(yè)在市場的激烈競爭壓力。紙的縱橫拉力比和均勻度是紙張各項(xiàng)物理指標(biāo)中的重要指標(biāo)，該雙勻漿結(jié)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新改進(jìn)，適應(yīng)紙機(jī)配套車速可達(dá)250～280 m·min-1。并填補(bǔ)了目前國內(nèi)對雙勻漿輥結(jié)構(gòu)創(chuàng)新推廣使用的空白。

[1]劉志良.牛皮掛面箱板紙流漿箱的設(shè)計［J］，中國造紙2007,(02):35～38

[2]馬伯龍.造紙機(jī)-原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計［M］.北京：輕工業(yè)版，1988

[3]陳克復(fù).造紙機(jī)械部漿料流體動力學(xué),中國輕工業(yè)出版社,1989,249～250323～324

[4]Soderberg D.Alf redsson,P.H Experiments concerning the Creation of streaky structures inside a plane water Jet Engineering&Papermakers Conference New York,1997

2012-10-15