專利名稱：穿透空氣干燥造紙工藝中能夠控制真空壓力施加速率的真空裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及真空裝置，用在制造結(jié)實(shí)柔軟而有吸收性紙制品的造紙機(jī)中。本發(fā)明具體涉及能夠可控施加真空的真空裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)中日常生產(chǎn)的一個(gè)普遍特征是用紙制品作各種用處。最常使用的是紙巾、紙面巾、衛(wèi)生紙等。對(duì)這種紙制品的大量需求便提出了改進(jìn)制品質(zhì)量和改進(jìn)其制造方法的要求。盡管在造紙方面已有長(zhǎng)足進(jìn)步，但旨在既改進(jìn)制品又改進(jìn)其制造工藝的研究和發(fā)展仍在不斷地進(jìn)行。
紙制品例如紙巾、紙面巾、衛(wèi)生紙等均是用一個(gè)或多個(gè)薄卷筒紙制作的。如果要制品滿足各種用處并獲得廣泛的認(rèn)可，則這些制品以及制作這些制品的薄卷筒紙必需具有某種物理特性。這些特性中重要的是強(qiáng)度、柔性和吸收性。
強(qiáng)度是使用期間卷筒紙保持其物理整體性的能力。
柔性是當(dāng)消費(fèi)者將紙握在手中并用紙作預(yù)定的用途所感覺到的令人愉快的觸感。
吸收性是紙吸收和保持液體的一種特性，特別是吸收和保持水、水溶液和懸浮液的一種特性。在估價(jià)紙的吸收性時(shí)，重要的是一種量的紙所能吸收的流體絕對(duì)量，不僅如此，重要的還有紙吸收流體的速度。另外，當(dāng)紙成形為制品例如紙巾或擦巾時(shí)，使液體被吸收到紙巾中然后離開干燥拭表巾的能力也是重要的。
制作用作薄紙、紙巾和衛(wèi)生制品的紙制品工藝一般涉及造制備紙纖維水性紙漿，隨后除去漿中的水分，同時(shí)使?jié){中的纖維重新配置，形成卷筒紙?？梢詰?yīng)用各種機(jī)器來加速脫水處理。
現(xiàn)在大多數(shù)制造工藝或者應(yīng)用稱為長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的機(jī)器或者應(yīng)用稱為雙網(wǎng)造紙機(jī)的機(jī)器。在長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)中，將紙漿輸送到運(yùn)動(dòng)環(huán)形帶的頂表面上，該環(huán)形帶起著機(jī)器的起始造紙表面的作用。在雙網(wǎng)機(jī)器中，將紙漿配置在一對(duì)收斂的成形網(wǎng)之間，在該一對(duì)成形網(wǎng)中，執(zhí)行造紙工藝中的最初脫水和纖維的重新配置。
在長(zhǎng)網(wǎng)或成形網(wǎng)上開始形成卷筒紙之后，兩種機(jī)器一般均將卷筒紙轉(zhuǎn)移到另一片造紙織物帶上，進(jìn)行干燥處理或多次處理，該織物帶的形狀為環(huán)形帶，該帶通常不同于長(zhǎng)網(wǎng)或成形網(wǎng)。這種另一種織物帶有時(shí)稱為干燥織物帶或干燥帶。在卷筒紙置于帶上時(shí)，干燥或脫水處理包括真空脫水、將熱空氣吹過卷筒紙的干燥、與造紙氈相結(jié)合的機(jī)械處理以及隨后至少對(duì)一部分卷筒紙的壓縮。
通常用真空設(shè)備進(jìn)行卷筒紙的真空脫水，該真空設(shè)備將一個(gè)流體差壓加在初期的卷筒紙上。成形絲網(wǎng)將卷筒紙從成形部分輸送到拾取滑腳，然后送到真空箱。該真空滑腳將水從網(wǎng)上吸到卷筒紙中，然后再?gòu)木硗布埳衔綆?。該帶將卷筒紙從濕的傳送區(qū)域帶到壓光部分。由于通過拾取滑腳的真空槽施加真空，所以拾取滑腳可使卷筒紙從網(wǎng)上轉(zhuǎn)移到帶上。
已經(jīng)由消費(fèi)公眾廣泛接受的卷筒紙制品的例子是用1967年1月31日Sanford和Sissoh提出的美國(guó)專利No.3301746中說明的工藝制造的。其它廣泛接收的紙制品是用1980年3月4日Morgan和Rich提出的美國(guó)專利No.3994771和1976年11月30日Trokhan提出的美國(guó)專利No.4191609所說明的工藝制造的。盡管這兩個(gè)工藝可以造出高質(zhì)量的制品，但如上所述，進(jìn)一步提高制品質(zhì)量的研究仍在繼續(xù)進(jìn)行。
采用1985年7月16日Trokhan提出的一般轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.4529480中的工藝可以對(duì)上述卷筒紙制品進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的重大改進(jìn)，該專利已作為參考文獻(xiàn)包含在本文中。改進(jìn)包括利用造紙帶(該帶稱為“偏移件”)，該帶由帶孔的織網(wǎng)件構(gòu)成，該織網(wǎng)件由許多硬化的光敏樹脂架包圍。該樹脂架具有許多分立的離開的稱作“偏移管”的渠道。采用偏移件的這種工藝除其它步驟外，還使造紙纖維的初期卷筒紙與偏移件的頂表面相結(jié)合，并可以將真空或其它的流體差壓從偏移件后側(cè)(接觸機(jī)器側(cè))加到卷筒紙上。用在這種工藝中的造紙帶稱作“偏移件”，因?yàn)樵谑┘恿黧w差壓時(shí)，造紙纖維將偏移到硬化樹脂架的偏移管內(nèi)并在其中重新排列。由于應(yīng)用上述改進(jìn)的工藝，如下面要說明的，在最后可以生產(chǎn)出遲到某些要求的預(yù)定特性的紙。
用美國(guó)專利No.4529480工藝生產(chǎn)的紙已在以Trokhan的名義提出的一般轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.4637859中說明，該專利已作為參考文獻(xiàn)包括在本文中。該紙的特征在于，在該紙的表面上具有兩個(gè)物理上明顯不同的區(qū)域。其中一個(gè)區(qū)域是連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)，具有相當(dāng)大的密度和內(nèi)在強(qiáng)度。另一個(gè)區(qū)域由許多圓丘構(gòu)成，該圓丘由網(wǎng)絡(luò)區(qū)域包圍。在后一區(qū)域上的圓丘其密度和內(nèi)在強(qiáng)度與網(wǎng)絡(luò)區(qū)域相比相對(duì)地低。
由美國(guó)專利No.4529480工藝生產(chǎn)的紙與前面生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的類似紙相比因?yàn)槿舾梢蛩囟鼮榻Y(jié)實(shí)、柔軟和更具吸收性。因?yàn)檫B續(xù)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域形成相當(dāng)大的內(nèi)在強(qiáng)度所以增加了紙的強(qiáng)度。因?yàn)榧埖谋砻嫔闲纬稍S多低密度的圓丘，所以增加了紙的柔性。
雖然上述改進(jìn)的工藝很有效，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)上述工藝中的偏移件越過用在造紙工藝中的真空脫水設(shè)備(真空拾取滑腳和真空箱)時(shí)，將會(huì)發(fā)生一些不希望有的事情，最重要的是在卷筒紙上出現(xiàn)許多部分脫水的游離纖維，這些纖維完全穿過了偏移件。這導(dǎo)致大量紙纖維令人討厭地塞滿了真空脫水機(jī)。另一個(gè)不希望發(fā)生的事是這些游離紙纖維傾向于堆積在脫水機(jī)上，直至形成纖維團(tuán)。這種纖維的堆積使得具有光滑后側(cè)面的造紙帶發(fā)生扭曲或形成折皺，特別是縱折皺。這種折皺造成嚴(yán)重的問題，即使得紙變濕、物理特性分布變壞，并最后損壞造紙帶。
在使用具有平滑后側(cè)面的造紙帶以及具有光滑表面的真空設(shè)備時(shí)所出現(xiàn)的問題至少部分原因是在造紙帶超過真空脫水機(jī)器時(shí)很突然地將真空壓力施加在卷筒紙上，這種與真空脫水機(jī)器的光滑表面相結(jié)合的造紙帶的平滑后側(cè)表面密封了真空源。因此當(dāng)遇到造紙帶的打開的渠道(偏移管)，真空壓力便很突然地加在位于樹脂架頂部上的高度游離的纖維上?？梢哉J(rèn)為，這種突然的施加真空壓力造成了游離纖維的突然偏離，這種突然偏離使得纖維完全穿過造紙帶。還可以認(rèn)為，這種突然施加真空壓力和纖維的遷移是造成最后紙制品圓丘區(qū)域上針狀孔(或針眼)的原因。
于1994年8月2日Trokhan等提出的已作為參考文獻(xiàn)包括在本文中的一般轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.5334289公開一種改進(jìn)的造紙帶和制造這種造紙帶的方法，這種帶減小了不希望有的針眼的產(chǎn)生以及游離纖維在真空脫水機(jī)上的堆集。公開的造紙帶具有后側(cè)面，該后側(cè)面包括具有通道的網(wǎng)格，該通道在后側(cè)面的網(wǎng)格上形成凹凸不平的表面結(jié)構(gòu)，該通道使空氣可以進(jìn)入到造紙帶的后側(cè)面和真空設(shè)備的面向卷筒紙的表面的中間?？梢哉J(rèn)為，這種空氣的進(jìn)入顯著減小了或甚至消除了帶的后側(cè)表面和真空設(shè)備的面向卷筒紙表面之間的真空密封，因而造成初期卷筒紙上纖維的逐漸偏移或更加遞增式的偏移。
提高制品質(zhì)量的研究仍在繼續(xù)進(jìn)行。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的造紙工藝該工藝可以顯著減小上述游離紙纖維的遷移。
本發(fā)明的另一目的是提供一種造紙真空裝備，該裝置可以顯著減輕或消除不希望有的在卷筒紙上突然施加真空壓力的問題。
本發(fā)明的再一目的是提供一種造紙真空裝置，該裝置可以顯著減少在真空脫水機(jī)上堆積紙纖維的問題。
本發(fā)明的又一目的是提供一種造紙真空裝置，該裝置有助于大大減小在成品卷筒紙上的針形孔(除非這種孔是對(duì)要造的紙所要求的特性)。
參考以下說明并結(jié)合附圖可以更明顯看出本發(fā)明的這些和其它目的。
發(fā)明概要提供了一種造紙真空裝置，該裝置包括拾取滑腳和真空箱。該真空裝置具有頭部和一機(jī)體，該頭部的面向卷筒紙的表面適于支承其上載帶卷筒紙的造紙帶的后側(cè)面，該機(jī)體連接于頭部。面向卷筒紙的表面包括至少一個(gè)前表面和至少一個(gè)后表面。至少一個(gè)真空槽配置在真空裝置的頭部?jī)?nèi)。該至少一個(gè)真空槽在該前表面和后表面之間的面向卷筒紙的表面上限定了一個(gè)孔。該真空槽與面向卷筒紙的表面流體相通，并從該面向卷筒紙的表面延伸到機(jī)體，該機(jī)體又進(jìn)一步與真空源流體相通。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，造紙真空裝置具有面向卷筒紙的表面，該表面在其與真空槽限定的孔并列的區(qū)域內(nèi)包括有帶紋理區(qū)域，這種帶紋理區(qū)域在約7英寸汞柱的壓差下將產(chǎn)生至少約35Martatts的滲漏。這種滲漏減小或消除了造紙帶光滑后側(cè)面和真空裝置的面向卷筒紙的表面之間的真空密封。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，真空裝置的面向卷筒紙的表面具有位于真空裝置的面向卷筒紙的表面和造紙帶后側(cè)面之間的有紋理的織物帶。這種帶紋理的織物帶在造紙帶后側(cè)面和真空裝置面向卷筒紙的表面之間產(chǎn)生滲漏，因而有效地減小和消除了這兩個(gè)表面之間的真空密封。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，帶紋理的織物帶包括有適合于繞真空裝置運(yùn)行的帶紋理環(huán)形帶。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，真空裝置的前表面具有與真空槽形成的孔并列的過渡區(qū)域。該過渡區(qū)域與造紙帶間隔開預(yù)定的Z方向間距，該Z間距沿機(jī)器方向遞增，因而當(dāng)卷筒紙沿機(jī)器方向在真空槽上運(yùn)行時(shí)通過真空槽施加在卷筒紙上的真空壓力的量也遞增。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，在真空裝置中采用流量控制裝置。流量控制裝置配置成使載帶卷筒紙的造紙帶在流量控制裝置和真空裝置面向卷筒紙的表面之間運(yùn)行。流量控制裝置具有氣流阻力，適合于控制空氣流過真空裝置的真空槽沿機(jī)器方向的分布。
在本發(fā)明的再一方面中，真空裝置包括許多順序排列的真空部分，這些部分從第一真空部分到最后一個(gè)真空部分沿機(jī)器方向順序地間隔開。每個(gè)真空部分包括至少一個(gè)與面向卷筒紙的表面流體連通的并在其上限定了一個(gè)孔的真空槽。各個(gè)真空部分在面向卷筒紙的表面上具有一個(gè)總的開口區(qū)域，真空通過該開口區(qū)域進(jìn)行施加，從第一真空部分到最后一個(gè)真空部分該真空增加，因此產(chǎn)生一個(gè)逐漸累積的真空。通過任何一個(gè)接連的真空施加的各個(gè)真空最好至少比通過前一個(gè)真空部分施加的真空大約20％。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是連續(xù)造紙機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意側(cè)視圖，該造紙機(jī)可以有效應(yīng)用本發(fā)明的真空裝置。
圖2是本發(fā)明造紙真空裝置一個(gè)實(shí)施例的示意圖，該真空裝置包括真空拾取滑腳和真空箱。
圖3A是先有技術(shù)真空裝置的簡(jiǎn)化示意截面圖，例示出載帶卷筒紙的造紙帶的光滑后側(cè)面碰到先有技術(shù)的具有面向卷筒紙的光滑表面的真空裝置時(shí)所發(fā)生的事情。
圖3B本發(fā)明真空裝置的簡(jiǎn)化的橫截面圖，該真空裝置具有帶紋理的面向卷筒紙的表面。
圖4是曲線圖，示出用先有技術(shù)真空裝置和本發(fā)明真空裝置通過具有光滑后側(cè)面的帶在卷筒紙上施加的壓力，先有技術(shù)真空裝置具有面向卷筒紙的光滑表面，而本發(fā)明的真空裝置具有本文公布的有紋理面向卷筒紙的表面。
圖5A是本發(fā)明真空裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意透視圖，該真空裝置的面向卷筒紙的帶紋理的表面包括許多通道。
圖5B類似于圖5A，示出真空裝置，該裝置具有帶紋理的面向卷筒紙的表面，該表面包括具有長(zhǎng)方形截面的沿機(jī)器方向的溝槽。
圖5C是類似于圖5B的圖，示出真空裝置，該裝置具有帶紋理的面向卷筒紙的表面，該表面包括具有圓形橫截面的沿機(jī)器方向的溝槽。
圖5D是示于圖5B和5C的真空裝置其前部帶紋理區(qū)域的一個(gè)實(shí)施例的垂直截面圖，該區(qū)域的Z方向間距沿機(jī)器方向線性增加。
圖5E是圖5B和5C所示真空裝置其前部帶紋理區(qū)域的一個(gè)實(shí)施例的垂直截面圖，該區(qū)域的Z方向間距沿機(jī)器方向指數(shù)地增加。
圖6A是帶紋理表面的簡(jiǎn)化頂視平面圖，該表面包括沿Z方向向外伸出的凸出部。
圖6B是類似于圖6A的圖，示出帶紋理的表面，該表面包括相交溝槽的網(wǎng)格。
圖7A是圖6B所示帶紋理表面的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化垂直截面圖。
圖7B是圖6B所示帶紋理表面的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)化垂直截面圖。
圖8是拾取滑腳的示意橫截面圖，該滑腳具有帶紋理的面向卷筒紙的表面。
圖9是采用本發(fā)明真空裝置的連續(xù)造紙工藝的示意部分側(cè)視示意圖，該真空裝置具有帶紋理的織物帶，該織物帶為帶紋理的環(huán)形帶。
圖10A是本發(fā)明真空裝置的示意橫截面圖，該真空裝置包括具有過渡區(qū)域的真空拾取滑腳，該滑腳具有預(yù)定的Z方向間距，該間距沿機(jī)器方向連續(xù)地逐漸地增加并由一個(gè)模件的上表面形成。
圖10B是類似于圖10A的本發(fā)明真空裝置的示意橫截面圖，該裝置具有由可轉(zhuǎn)動(dòng)部件的上表面形成的過渡區(qū)域。
圖10C是類似于圖10A和10B的本發(fā)明真空裝置的示意橫截面圖，該真空裝置具有由可退回部件的上表面形成的過渡區(qū)域。
圖11是本發(fā)明真空裝置的示意橫截面圖，該裝置包括真空拾取滑腳和流量控制裝置。
圖12是一種真空裝置的示意橫截面圖，該裝置包括許多順序排列的真空部分，這些部分沿機(jī)器方向順序間隔開。
圖13A是真空箱的示意頂視平面圖，該真空箱具有三個(gè)真空部分，各個(gè)真空部分包括三個(gè)真空槽。
圖13B是沿圖12A的線13B-13B截取的真空箱的垂直截面圖，各個(gè)真空部分包括三個(gè)真空槽。
圖13C是真空箱的示意平面圖，該真空箱的真空部分包括該部分的蓋子。
圖13D是沿圖13C的13D-13D線截取的真空箱的垂直截面圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明在圖1所示的代表性造紙機(jī)中，本發(fā)明的造紙真空裝置10包括真空拾取滑腳100和真空箱200。按本文的用法，“真空裝置”一詞是通稱，是指兩種用在本文所述造紙工藝中的真空裝置真空箱200和真空拾取滑腳100，在本文的整個(gè)申請(qǐng)中為例示說明，舉出各種例子并例示出應(yīng)用真空箱200和真空拾取滑腳100的各種特定實(shí)施例。技術(shù)人員可以容易看出，不管所示的特定實(shí)施例(或者真空箱200或者真空滑腳100)，當(dāng)這一術(shù)語按上述而定義時(shí)，本發(fā)明適用于一般的造紙真空裝置。
在圖1中造紙帶11載帶卷筒紙(或“纖維卷筒紙”)27穿過造紙的各個(gè)階段。帶11沿方向箭頭MD所示的機(jī)器方向繞支承輥19a、19b、壓痕壓輥20、造紙帶支承輥19c、19d、19e和19f、乳劑分布輥運(yùn)行。圖1中造紙帶11還繞預(yù)干燥器例如鼓風(fēng)干燥器26運(yùn)行并穿過壓痕壓輥20和楊基干燥鼓28之間的輥隙。如圖1和2所示，造紙帶11具有接觸卷筒紙的表面11a和后側(cè)面(或面向機(jī)器的表面)11b。帶11的接觸卷筒紙的表面11a是帶11的這樣表面，該表面接觸待脫水的并重新設(shè)置成最終制品的卷筒紙27。帶11的相反的表面即后側(cè)面11b是帶11的這樣的表面，該表面繞過造紙工藝中用的造紙機(jī)并且一般與該造紙機(jī)接觸，該造紙機(jī)包括本發(fā)明的真空裝置10。
在造紙工藝中，“機(jī)器方向”(或MD)是指平行于卷筒紙繞設(shè)備運(yùn)行的方向的方向。“機(jī)器的橫方向”(或CD)垂直于機(jī)器方向并位于造紙帶11的平面內(nèi)。在本申請(qǐng)的若干圖中分別用箭頭MD和CD表示機(jī)器方向和機(jī)器橫方向。
在采用本發(fā)明真空裝置10的造紙工藝中所用的造紙帶11最好對(duì)流體例如水和空氣具有相對(duì)較大的滲透率。帶11的優(yōu)選的空氣滲透率在100Pa的差壓下大于每平方英尺表面積每分鐘400立方英尺。適合于用在穿透干燥工藝中的任何造紙帶均可以用在本發(fā)明中。公開優(yōu)選造紙帶的美國(guó)專利No.4529480、4514345、4637859和5334289已作為參考文獻(xiàn)包括在本文中。
如圖2所示，真空拾取滑腳100包括頭部110和連接于頭部110的機(jī)體120。頭部110具有面向卷筒紙的表面114，該表面至少包括一個(gè)前表面114L和至少一個(gè)后表面114T。面向卷筒紙的表面114支承繞箭頭MD方向運(yùn)行的和載帶卷筒紙27的帶11。造紙帶11的后側(cè)面11b最好直接與真空拾取滑腳100的面向卷筒紙的表面114接觸。在頭部110上至少配置一個(gè)真空槽116。該至少一個(gè)真空槽116在位于至少一個(gè)前表面114L和至少一個(gè)后表面114T之間的造紙帶紙上限定至少一個(gè)孔118。
真空槽116從面向卷筒紙的表面114延伸到機(jī)體120。該真空槽116與頭部110的面向卷筒紙的表面流體相通。機(jī)體120還與真空源(未示出)流體連通。按本文的用法，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)部件能夠或適合于輸送這種流體例如空氣和水時(shí)，這些部件被說成是“流體相通”?？梢允褂孟扔屑夹g(shù)中周知的能夠形成真空壓力的各種裝置作真空源。真空源的例子包括真空泵，但不限于此。
從圖2可清楚看到，真空拾取滑腳100通過真空槽116施加的真空可將卷筒紙27從絲網(wǎng)23上拉到造紙帶11上，并從卷筒紙27上除去至少一部分多余的水。真空拾取滑腳10的面向卷筒紙的表面對(duì)其上載帶卷筒紙27的造紙帶11提供支承。
圖2中，本發(fā)明的真空箱200包括頭部210和連接于頭部210的機(jī)體220。該頭部210具有面向卷筒紙的表面214，該表面包括至少一個(gè)前表面214L和至少一個(gè)后表面214T。面向卷筒紙的表面214對(duì)沿箭頭MD方向運(yùn)行的載帶卷筒紙27的帶11提供支承。造紙帶11的后側(cè)面11b最好直接接觸真空箱200的面向卷筒紙的表面214。在頭部212上配置至少一個(gè)真空槽216。該至少一個(gè)真空槽216在位于該至少一個(gè)前表面214L和至少一個(gè)后表面214T之間的面向卷筒紙的表面214上限定至少一個(gè)孔218。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，真空箱200是多槽的真空箱，具有至少三個(gè)真空槽216、至少三個(gè)面向卷筒紙的前表面214L和至少三個(gè)面向卷筒紙的后表面214T。特別是，如圖2示意性示出的，真空箱200包括至少四個(gè)真空槽216、至少四個(gè)面向卷筒紙的前表面214L和至少四個(gè)面向卷筒紙的后表面214T。
在整個(gè)說明中涉及“Z方向”、“Z方向尺寸”、“Z方向間距”或“Z間距”。按本文用法，“Z方向”(“Z方向尺寸”、“Z方向間距”或“Z間距”)是分別相對(duì)于真空拾取滑腳100和真空箱200的面向卷筒紙表面114、214或其一部分的取向。具體是，Z方向系指在任何特定點(diǎn)垂直于面向卷筒紙表面的那些方向。應(yīng)當(dāng)注意到，面向卷筒紙的表面114、214可以是平面或非平面。技術(shù)人員容易理解，如果面向卷筒紙的表面是平面(例如真空箱200的面向卷筒紙的平面214的情況)，即如果面向卷筒紙的平面214位于笛卡爾座標(biāo)系的X-Y平面內(nèi)，則將Z方向說成是同一笛卡爾坐標(biāo)系的Z軸，上述Z軸垂直于X-Y平面延伸。同時(shí)，如果面向卷筒紙的表面是非平面的(即曲面，如真空拾取滑腳100的面面向卷筒紙的表面114的情況)，則Z方向表示垂直于該曲面上特定點(diǎn)切線的方向，該Z方向是針對(duì)該點(diǎn)所取的方向。技術(shù)人員容易理解，曲面不一定是圓表面。曲面可以是任何適合于達(dá)到本文所定本發(fā)明目的的形式。
先有技術(shù)的真空裝置利用了具有相對(duì)光滑的面向卷筒紙表面的真空拾取滑腳和真空箱。所以認(rèn)為，在使用其面向卷筒紙的表面相對(duì)光滑的先有真空裝置時(shí)所出現(xiàn)的問題至少部分原因是，當(dāng)卷筒紙由造紙帶11傳送通過用在造紙工藝中的真空裝置的真空壓力非常突然地加在卷筒紙上?？梢哉J(rèn)為，先有技術(shù)的真空裝置的光滑的面向卷筒紙的表面與造紙帶的光滑的后側(cè)面相結(jié)合暫時(shí)形成了真空源的密封。因此當(dāng)遇到造紙帶的偏移管時(shí)，真空壓力便以非常突然的方式加在位于造紙帶上的卷筒紙上。這種突然施加真空壓力被認(rèn)為造成了纖維膜上完全游離纖維的突然偏移，這種偏移足以使這些游離纖維完全穿過造紙帶。圖3A和3B以及圖4的曲線示意例示出應(yīng)用先有技術(shù)真空裝置時(shí)和應(yīng)用本發(fā)明真空裝置10時(shí)纖維膜上纖維偏移之間的差別。
圖3A示意性示出當(dāng)具有光滑后側(cè)面的載帶卷筒紙的造紙帶遇到先有技術(shù)的具有光滑的面向卷筒紙表面真空脫水裝置例如真空箱199時(shí)所發(fā)生的情況。而圖3B示意性示出當(dāng)載帶卷筒紙的造紙帶碰到本發(fā)明的真空裝置時(shí)所發(fā)生的情況，圖4是曲線圖，示出施加在其上載帶初期卷筒紙的并穿過先有技術(shù)真空箱199真空槽16及穿過本發(fā)明真空裝置10的真空槽216的造紙帶11上的真空壓力(差壓)。
如圖3A和3B示意性示出的，造紙帶11沿機(jī)器方向MD傳送卷筒紙27(從圖的左側(cè)向右側(cè))。在圖3A中，一部分帶11越過先有技術(shù)的具有面向卷筒紙表面14的真空箱199的單個(gè)槽16。所示的面向卷筒紙的部分表面包括前表面14L和后表面14T，在載帶卷筒紙27的造紙帶11沿機(jī)器方向運(yùn)行時(shí)該帶首先遇到上述前表面，該后表面是造紙帶11越過真空槽16之后遇到的真空箱199的面向卷筒紙的表面14。真空V由真空源(未示出)施加，該真空沿箭頭V所示的方向?qū)毫釉趲?1和初期的卷筒紙27上。真空V從初期的卷筒紙27上除取一些水份并偏移和重新配置初期卷筒紙27上的個(gè)別纖維27a進(jìn)入造紙帶11的管12中。
在圖3A中，因而面向卷筒紙的表面14是光滑的，所以在造紙帶11的光滑連續(xù)的后側(cè)面11b和先有技術(shù)真空室199的位于字母S所示位置的前部面向卷筒紙表面14L之間形成真空密封。當(dāng)帶11沿機(jī)器方向運(yùn)行，碰到真空槽16時(shí)，真空密封突然破壞，并且真空壓力突然施加在初期卷筒紙27上。這造成初期卷筒紙27的纖維27a突然偏移到管12內(nèi)，并且一些游離游離纖維完全穿過帶11，聚集在真空箱199后表面14T的邊緣上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些游離纖維27a將聚集起來，直到最后在后表面14T上堆集成纖維團(tuán)。形成造紙帶11必須越過的隆起部分。
圖3B示意性示出本發(fā)明真空箱200的一部分。與圖3A類似，造紙帶11載帶卷筒紙27通過本發(fā)明真空箱200的單個(gè)真空槽216，該真空箱具有面向卷筒紙的表面214。一部分面向卷筒紙的表面214包括前部的面向卷筒紙表面214L和后部的面向卷筒紙表面214T。用真空源(未示出)施加真空V，該真空源沿箭頭V所示方向向帶11和初期卷筒紙27施加壓力。
如圖3B所示，至少真空箱200的一部分面向卷筒紙的表面214具有鄰接孔218的區(qū)域215。該區(qū)域215包括位于前部的面向卷筒紙的表面214L上的前表面或區(qū)域215L和位于后部的面向卷筒紙的表面214T上的后表面或區(qū)域215T。區(qū)域215消除了帶的光滑后側(cè)面11b和面向卷筒紙的表面214之間的真空密封?？梢圆捎酶鞣N方法消除帶的后側(cè)面11b和面向卷筒紙的表面214之間的真空密封。例如，區(qū)域215可以是面向卷筒紙的表面214的非光滑(或有帶紋理)的區(qū)域。因?yàn)閰^(qū)域215的表面是不光滑的，所以存在通道219，空氣可以穿過這些通道進(jìn)入到造紙帶11的后側(cè)面11b和面向卷筒紙的表面214之間。進(jìn)入的空氣用大的箭頭VL(真空滲漏)示意性示出。如圖3B所示，空氣VL的進(jìn)入使得卷筒紙27上的纖維27a可以更平緩地或逐漸遞增地偏移。因而基本上沒有纖維27a穿過造紙帶11，聚集在面向卷筒紙的表面214上。
普通的技術(shù)人員便容易理解，盡管選擇真空箱200來舉例說明上述“真空密封”造成的不希望有的結(jié)果，但是這種例示說明同樣適合于用在穿透空氣干燥造紙工藝中的真空拾取滑腳100。
圖4是曲線圖，示出圖3A和3B所示的造紙帶11移過真空裝置10的真空槽216時(shí)加在造紙帶11上的真空壓力(差壓)。如圖4所示，本發(fā)明的真空裝置所形成的真空壓力與先有技術(shù)的真空裝置相比在時(shí)間過程中以相當(dāng)平緩的方式增加。
在真空裝置10的面向卷筒紙的表面214上形成不光滑的區(qū)域215是消除造紙帶11光滑后側(cè)面11b和真空裝置10的面向卷筒紙的表面214之間真空密封的一種方法。按本發(fā)明的目的在本申請(qǐng)書中公開了其它消除真空密封的方法，從而減輕了上述的由于突然施加真空壓力而造成的不希望有的結(jié)果。
具有帶紋理的面向卷筒紙的表面的真空裝置。
圖5A是更為詳細(xì)地但仍然是示意性地示出本發(fā)明真空箱200的面向卷筒紙表面214的一個(gè)實(shí)施例。如圖5A所示，真空箱200其至少一部分面向卷筒紙表面214具有“帶紋理”的區(qū)域215。該帶紋理的區(qū)域還可稱作“真空裝置的表面紋理”或“帶紋理的表面”。按照本文用法，術(shù)語“紋理”系指真空裝置10的面向卷筒紙表面114、214的特征，該特征是在通常為光滑的表面或平面上的非連續(xù)或非平面的間隔件所造成的。這些非連續(xù)或非平面間隔件可以包括在這種光滑表面上的凸出部或凹部。
圖5A至7示出各種按本發(fā)明提供的帶紋理的區(qū)域215。應(yīng)當(dāng)明白，圖5A至7所示的特定形式的帶紋理的區(qū)域既不是可用在本發(fā)明真空裝置10中的帶紋理區(qū)域215的全部的例子也不是窮盡的例子。還應(yīng)當(dāng)充分地注意到，面向卷筒紙的表面114、214可以包括平面或曲面。
圖5A是真空裝置10的帶紋理區(qū)域215的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖5A所示，帶紋理的區(qū)域215(1)具有許多通道219(1)，該通道由面向卷筒紙表面214上的靠近孔218的凹凸不平部件組成。真空箱200的前表面214L(1)具有前部的帶紋理的區(qū)域215L(1)，后者由許多“切割”前表面214L(1)的邊緣形成的前部通道219L(1)構(gòu)成。后表面214T(1)具有后部的帶紋理的區(qū)域215T(1)，后者由許多“切割”后表面214T(1)的邊緣形成的后部通道219T(1)構(gòu)成。盡管在圖5A所示的實(shí)施例中，前部通道214L(1)的結(jié)構(gòu)和數(shù)目與后部通道214T(1)的結(jié)構(gòu)和數(shù)目相同，但是它們的結(jié)構(gòu)和數(shù)目可以不同，不同到前表面214L或后表面214T完全沒有通道219。
根據(jù)此說明中的用法，不帶括弧中編號(hào)的參考編號(hào)代表通稱的術(shù)語或部件，適用于本文所述的特定元件，而不管其具體的實(shí)施例。例子包括真空箱200的“面向卷筒紙表面214”、真空拾取滑腳100的“面向卷筒紙表面114”、真空箱200的“前表面214L”和“后表面214T”，等等。帶有括號(hào)中編號(hào)的參考編號(hào)代表通稱的或可以通稱的部件的特定實(shí)施例。例子包括真空箱的“前部表面214L(1)具有許多前部通道219L(1)…”、真空箱的“前表面214L(2)具有許多形為沿機(jī)器方向的槽的前部通道219L(1)”。在這些例子中，數(shù)目“(1)”表示本發(fā)明特定部件的第一實(shí)施例，而數(shù)目“(2)”表示本發(fā)明同一部件的第二實(shí)施例。因此由“前部的帶紋理的區(qū)域215L(1)”和“后部的帶紋理的區(qū)域215T(1)”構(gòu)成的“帶紋理的區(qū)域215(1)”是帶紋理的區(qū)域215的第一實(shí)施例；并且由“前部的帶紋理的區(qū)域215L(2)”和“后部的帶紋理的區(qū)域215T(2)”構(gòu)成的“帶紋理的區(qū)域215(2)”是帶紋理的區(qū)域215的第二實(shí)施例。
按照本文的用法，術(shù)語“通道”是指流體的通路，具體是指空氣或水可以沿面向卷筒紙的表面114、214流向孔118、218的空間。術(shù)語“通道”不能解釋為一定得有任何特定形狀或尺寸的空間。在本發(fā)明中采用具有任意形狀和尺寸的通道。技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，前部通道和后部通道的形狀和相對(duì)數(shù)目存在無限數(shù)目的可能結(jié)合，這些均屬于本發(fā)明的范圍。按照本文的用法，術(shù)語“密封區(qū)域”是指帶紋理的表面215的一部分，該部分表面脫離通道并最好與造紙帶11的后側(cè)面11b直接接觸。在帶紋理區(qū)域115、215由固有光滑表面上的凹部形成的情況下，密封區(qū)域是實(shí)際上不受“紋理”作用的保持固有平滑表面特性的區(qū)域。
圖5B、5C、5D、5E示意性示出本發(fā)明真空裝置10的帶紋理區(qū)域215的其它實(shí)施例。在圖5B和5C所示的實(shí)施例中，前表面214L(2)和214L(3)分別具有前部通道219L(2)和219L(3)，這些通道形成相當(dāng)長(zhǎng)的沿機(jī)器方向的溝槽。這些溝槽具有在機(jī)器方向逐漸增加的Z方向尺寸Z。該Z方向的尺寸Z作為在機(jī)器方向的位置的線性函數(shù)而增加，該機(jī)器方向分別與前表面214L(2)和214L(3)成一定角度(圖5D)?；蛘?，Z方向的尺寸Z可以作為側(cè)向位置的指數(shù)函數(shù)而增加(圖5E)，或者如果需要可以作為任何其它函數(shù)而增加。另外，Z方向的尺寸Z不一定(如圖所示)在機(jī)器的橫方向是相同的。通道219L(2)和219L(3)在機(jī)器橫方向的形狀可以包括各種形狀，并不限于三角形、多角形和圓形。例如圖5B所示的通道219L(2)其橫截面為三角形、而圖5C所示的通道其橫截面為圓形。技術(shù)人員可以明顯看出，雖然圖5B、5C、5D、5E僅示出分別具有前部通道219L(2)和219L(3)的前部的面向卷筒紙的表面214L(2)和214L(3)，但是相應(yīng)的后表面(未示出)也可以具有類似或不類似于前部通道219L(2)、219L(3)的后部通道(未示出)。同樣，技術(shù)人員將會(huì)看到，這些后部通道的Z方向尺寸Z可以連續(xù)地逐漸地沿機(jī)器方向的反方向增加。然后應(yīng)當(dāng)仔細(xì)地注意到，因?yàn)榍氨砻?14L是造紙帶11沿機(jī)器方向穿過真空槽216時(shí)首先碰到的。所以帶紋理的區(qū)域215L對(duì)于消除帶的后側(cè)面11b和面向卷筒紙表面214之間的真空密封是頭等重要的。因此在有些實(shí)施例中，后部的帶紋理區(qū)域215T作得相對(duì)小于相應(yīng)的前部帶紋理的區(qū)域215L，或完全省去了這種結(jié)構(gòu)。
圖6A示出由凸出的凸部211(4)形成的帶紋理區(qū)域215，該凸部從面向卷筒紙表面214沿Z方向向外凸出。在圖6A中，凸出的凸部211(4)包括位于前部的面向卷筒紙的表面214上的前部表面突出部211L(4)和位于后部的面向卷筒紙的表面214T上的后部表面凸出部211T(4)。凸出的凸出部211(4)可以為各種形狀和結(jié)構(gòu)，可以在X-Y平面上形成各種各樣的圖案。例如圖6B示出的凸部211L(5)為在X-Y平面上的長(zhǎng)菱形，并以有序重復(fù)的圖案配置在前表面214L(5)上。在圖6B中，凸出部211T(5)在X-Y平面上為方形，并以有序重復(fù)的圖案配置在后表面214T(5)上。通過沿兩個(gè)或多個(gè)方向在面向卷筒紙的表面214刻槽便可以形成圖6B所示的實(shí)施例和很多其它的圖案例如作成網(wǎng)狀圖案。
如上面已指出，本發(fā)明的真空裝置可以與具有樹脂架(如上述美國(guó)專利No.4529480和4637859所述，這些專利已作為參考包括在本文中)的造紙帶11聯(lián)用。在這種情況下，密封區(qū)域的機(jī)器橫方向尺寸小于造紙帶10的偏移管的橫方向尺寸。因此密封區(qū)域不會(huì)堵塞偏移管，超過真空槽216的卷筒紙27將承受到在機(jī)器橫方向均勻分布的真空壓力。
如圖7A和7B所示，面向卷筒紙表面214的帶紋理區(qū)域215在與孔218并置的區(qū)域內(nèi)可以具有過渡區(qū)域215Z。過渡區(qū)域215Z(5)可以在機(jī)器方向的相反方向與孔218并列(即由前部的帶紋理區(qū)域215L(5)構(gòu)成)，如圖7A所示?；虬戳硪环N方式，過渡區(qū)域215Z(6)可以在兩個(gè)方向與孔218并列機(jī)器方向和機(jī)器方向的反方向(即由前部的帶紋理區(qū)域215L(6)和后部的帶紋理區(qū)域215T(6)構(gòu)成)，如圖7B所示。在任何情況下，過渡區(qū)域215Z均與造紙帶11的后側(cè)面11b隔開預(yù)定的Z方向間距(或Z間距)，該間距連續(xù)地逐漸地向孔218的方向增加。換言之，在前部帶紋理表面215L上的Z間距向機(jī)器方向增加，而在后部帶紋理表面215T上的Z間距則向機(jī)器方向的反方向增加。Z間距可以線性地增加。或者Z間距可以非線性地增加，例如按指數(shù)方式增加。
如上所述，通過在面向卷筒紙表面214上形成凹凸不平部分或中斷部分便可產(chǎn)生帶紋理區(qū)域215的“紋理”。該凹凸不平部分或中斷部分包括從原本光滑的表面向外伸出的凸出部，或者還可以通過在該原本光滑的表面上形成凹部而在面向卷筒紙表面214上產(chǎn)生帶紋理區(qū)域215的“紋理”。這種“原本光滑的表面”是真空裝置10的面向卷筒紙表面114、214的固有表面，可以為平面或非平面，例如曲面。當(dāng)結(jié)構(gòu)是從這種固有的原本光滑的面向卷筒紙的表面向外伸出的凸出部形成時(shí)，可以將凸出部的自由端看作為形成另一個(gè)(想像的)表面，此表面所處的位置相對(duì)“高于”(在Z方向范圍)固有的面向卷筒紙表面，當(dāng)結(jié)構(gòu)是由這種固有的原本光滑的表面上的凹部形成時(shí)，該凹部的深度可看作為形成一個(gè)表面，此表面的位置相對(duì)(在Z方向范圍)“低于”固有的面向卷筒紙表面。在兩種情況下，Z間距均是從“最低”(在Z方向范圍)的表面215量起。即，當(dāng)結(jié)構(gòu)是由從固有的面向卷筒紙表面伸出的凸出部形成時(shí)，Z間距從該固有的面向卷筒紙表面量起。當(dāng)結(jié)構(gòu)是由固有的面向卷筒紙表面上的凹部形成時(shí)，Z間距從凹部深度確定的表面量起。
由凸部211L的自由端限定的想像表面可以與Z方向間距的變化率一致，如圖7A所示由凸出部211L(5)的自由端部形成的線ML(5)的橫截面形狀基本上平行于過渡區(qū)域215Z(5)固有的面向卷筒紙表面。或者如圖7B所示，由凸出部211L(6)的自由端形成的線ML(6)的橫截面外側(cè)不平行于過渡區(qū)域215Z(6)的固有的面向卷筒紙表面的橫截面外側(cè)。同樣，由固有的面向卷筒紙表面上凹部的深度形成的表面也可以與或不與Z間距的變化率相一致。
盡管沒有確定在理論上是一定的，但由于在過渡區(qū)域215(Z)和帶11的后側(cè)面11b之間Z間距Z連續(xù)地和逐漸地增加，所以通過真空槽216施加在造紙帶11上的真空壓力量便逐漸地增加。在圖7A和7B所示的實(shí)施例中，兩個(gè)因素，即帶紋理表面215的存在以及Z間距Z的連續(xù)逐漸的增加，同時(shí)起作用，從而減輕了真空壓力突然加到卷筒紙27上所產(chǎn)生的不良的后果。
技術(shù)人員將會(huì)看到，盡管只針對(duì)本發(fā)明的真空箱200公開了帶紋理表面(以及結(jié)合Z間距逐漸增加的帶紋理表面)特定實(shí)施例的例子，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些實(shí)施例的所有方面均適用于本發(fā)明的真空拾取滑腳100。
圖8示意性示出圖2所示一般真空拾取滑腳100的頭部110的一部分。頭部100具有面向卷筒紙表面114和至少一個(gè)真空槽116，該真空槽配置在該頭部110上并在面向卷筒紙表面114形成孔118。該頭部連接于機(jī)體120，該機(jī)體與真空源(未示出)液體相通。該真空槽116與面向卷筒紙表面114流體相通并從該表面延伸到機(jī)體120。如圖8所示造紙帶11攜帶卷筒紙27沿機(jī)器方向越過真空拾取滑腳100的真空槽116(或越過孔118)。面向卷筒紙表面114的一部分包括前表面114L和后表面114T。由真空源(未示出)施加真空V，該真空源向箭頭V所示的方向?qū)毫釉谠旒垘?1和初期卷筒紙27上。
至少一部分面向卷筒紙表面114具有帶紋理的表面115，該表面有助于消除帶的光滑后表面11b和面向卷筒紙表面114之間的真空密封。帶紋理的區(qū)域115包括至少一個(gè)前部的帶紋理區(qū)域115L。該帶紋理的區(qū)域115還包括至少一個(gè)后部區(qū)域115T。該帶紋理區(qū)域115與孔118并列，并產(chǎn)生泄漏，這種泄漏使得在卷筒紙27越過孔118時(shí)不能突然施加真空壓力。在7英寸汞柱壓差下這種泄漏最好至少約為35Martatts。將單位為Marlatt的讀數(shù)代入以下方程即可將Marlatts單位換算成標(biāo)準(zhǔn)單位cm3/min:
y=36.085+52.583x-0.07685x2
式中x是單位為Marlatts的讀數(shù)，y是相應(yīng)的校準(zhǔn)單元cm3/min的值。
采用Buck光學(xué)皂泡流量計(jì)將流量計(jì)校正到標(biāo)準(zhǔn)單位cm3/min便可以得到將單位Marlatt換算到標(biāo)準(zhǔn)單位cm3/min的方程。一般轉(zhuǎn)讓的包含在本文中的美國(guó)專利No.5334289更詳細(xì)說明了用來測(cè)量泄漏的測(cè)試方法和裝置(美國(guó)專利No.5334289 65:8-68:7)。在美國(guó)專利No.5334289中說明的裝置可以用來測(cè)量造紙帶的后側(cè)結(jié)構(gòu)泄漏。該裝置經(jīng)過以下改變可以用來測(cè)量本發(fā)明真空裝置10的帶紋理表面115、215的泄漏。參照美國(guó)專利No.5334289的圖30，沒有后側(cè)泄漏(即帶的后側(cè)泄漏為0marlatts)的帶10可用于本發(fā)明的測(cè)試。預(yù)備一個(gè)平板，使其硬度與帶的硬度相同，這樣便可以模擬該帶子，以達(dá)控制目的。
再參照美國(guó)專利No.5334289的圖30，直接接觸帶10的板60的表面不是平滑的，該表面應(yīng)當(dāng)包括或至少應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確模擬要測(cè)試的帶紋理的區(qū)域。將一塊平板機(jī)加工成具有與所述表面結(jié)構(gòu)完全相同的表面結(jié)構(gòu)便可以作成這種板，或者可用所述結(jié)構(gòu)的陽?；蜿幠Ｖ谱鬟@種板，像正牙術(shù)那樣。使一系列模子彼此靠近配置并使其正確取向便可以得到充分大的平板。
圖8示出常規(guī)的真空拾取滑腳100，該滑腳具有一個(gè)真空槽116和一個(gè)相應(yīng)的孔118。然而本發(fā)明的真空拾取滑腳100可以具有一個(gè)以上的真空槽116和一個(gè)以上的孔118。這些多個(gè)真空槽可以是完全相同的或不完全相同的結(jié)構(gòu)。多個(gè)真空槽116可以有一個(gè)公共的真空源和相同的真空壓力?；蛘吒鱾€(gè)真空槽116具有不同于其它真空槽116真空壓力的個(gè)別的真空壓力。當(dāng)應(yīng)用具有二個(gè)或多個(gè)真空槽116的真空拾取滑腳100時(shí)，各個(gè)真空槽可以有其自己的真空壓力控制器。這種裝置叫真空閥，是周知的，可以用這種裝置作個(gè)別真空壓力控制裝置。
具有帶紋理織物帶的真空裝置。
圖9所示的方法和裝置包括帶紋理的織物帶300，該織物帶插在真空拾取滑腳100和其上攜帶卷筒紙27的帶11的后側(cè)表面11b之間。帶紋理織物帶300直接接觸拾取滑腳100的面向卷筒紙的表面114。帶紋理織物帶300在真空裝置10的面向卷筒紙表面114和造紙帶11的后側(cè)面11b之間形成空氣泄漏，因而在這兩個(gè)表面之間不會(huì)發(fā)生真空密封。雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的帶紋理織物帶300為環(huán)形的帶紋理帶311，但織物帶300可以包括許多其它形式，這些形式例如包括例如靜止不動(dòng)的帶紋理的板。在任何情況下，帶紋理織物帶300最好適合于可以相對(duì)于真空裝置10的面向卷筒紙表面114運(yùn)動(dòng)。
如圖9所示，帶紋理的帶311具有面向卷筒紙表面311a和后側(cè)表面311b(或面向機(jī)器的表面)。帶紋理帶311的面向卷筒紙的表面311a是接觸造紙帶11后側(cè)面11b的該帶子311的表面，該造紙帶11載帶要脫水的并重新配置成最終制品的卷筒紙27。帶紋理結(jié)構(gòu)帶311的相反表面即后側(cè)表面311b是帶紋理帶311的另一個(gè)表面，該表面越過造紙真空拾取滑腳100的面向卷筒紙的表面114并且一般地與該表面接觸。
帶311被稱作“帶紋理”的帶是因?yàn)樵搸Ь哂邪纪共黄降慕Y(jié)構(gòu)。按照本文的用法，術(shù)語“表面的凹凸不平結(jié)構(gòu)”(或簡(jiǎn)稱為凹凸不平部分)是指在普通的光滑的或平整的表面上的任何突變部分或非平面的中斷部分，例如凸出于光滑表面平面的凸出部和/或在該表面上的凹部。凹凸不平部分可以包括在帶紋理帶后側(cè)面311b上的構(gòu)成不規(guī)則或不平部分的那些部分。
如圖9示意性示出的，有紋理帶311越過真空拾取滑腳100并繞支承輥318和319轉(zhuǎn)動(dòng)。帶紋理帶311最好向載帶卷筒紙27的造紙帶11的運(yùn)行方向或向機(jī)器方向運(yùn)行。帶紋理帶311在機(jī)器方向的運(yùn)行速度最好與造紙帶11的運(yùn)行速度相同。在這種情況下，帶紋理帶311的面向卷筒紙表面311a和造紙帶11的后側(cè)面11b之間的摩擦最小。同時(shí)，插在造紙帶11和面向卷筒紙表面114之間的帶紋理帶311消除了造紙帶11和面向卷筒紙表面114之間的摩擦。
可以認(rèn)為，造紙帶11和面向卷筒紙表面114之間摩擦的消除將顯著增加造紙帶的期望壽命，結(jié)果是，增加了整個(gè)造紙工藝的效益。造紙帶的損壞將對(duì)造紙工藝的效應(yīng)產(chǎn)生重大影響。造紙帶頻率地發(fā)生故障將造成停機(jī)而顯著影響造紙工作的經(jīng)濟(jì)效益。在大多數(shù)情況下，制作有孔的織品(那一種增強(qiáng)構(gòu)件，這種構(gòu)件是用在本發(fā)明完全干燥造紙工藝中造紙帶的主要構(gòu)件之一)需要很高成本的織造工藝操作，包括采用貴重的大紡織機(jī)。另外，大量的相當(dāng)貴的纖維絲也將包含在這些織品中。當(dāng)采用耐熱纖維絲時(shí)，帶子的成本還會(huì)進(jìn)一步增加，當(dāng)帶子要完全干燥處理操作時(shí)一般需用這種耐熱纖維絲。
雖然不是最好的，但帶紋理帶311可以以比造紙帶速度大或小的速度移動(dòng)。另外，雖然也不是最好的，但帶紋理的帶可以沿相反于機(jī)器方向的方向移動(dòng)。可以作這樣的配置，在這種配置中，帶紋理的帶311適于在機(jī)器的橫方向(未示出)移動(dòng)。
帶紋理帶311可以作成周期性運(yùn)動(dòng)。按照本文的用法，術(shù)語“周期性運(yùn)動(dòng)”定義為帶紋理的帶在某個(gè)時(shí)間階段進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)。帶紋理帶的往復(fù)運(yùn)動(dòng)有助于清潔該帶紋理帶311，因?yàn)檫@樣便允許有更多時(shí)間(在帶紋理帶311不運(yùn)動(dòng)的期間)來清潔帶紋理帶的某個(gè)區(qū)域或多個(gè)區(qū)域。下面將說明清潔方法。帶紋理帶311最好對(duì)流體例如水和空氣有較高的滲透率。帶311的優(yōu)選空氣滲透率在100Pa的差壓下在其表面至少約為400英尺3/分·英尺2。適合于用在完全干燥過程中任何帶紋理的造紙帶均可以用作本發(fā)明的帶紋理帶311。公開各種具有帶紋理表面的造紙帶的美國(guó)專利No.4529480、4514345、4637859和5334289均作為參考文獻(xiàn)包括在本文中。本發(fā)明還可以應(yīng)用用提花裝置或織機(jī)織的造紙帶。
如圖9所示，應(yīng)用本發(fā)明帶紋理帶311的造紙工藝最好包括用于清潔帶紋理帶311的清潔站320。當(dāng)帶311穿過真空拾取滑腳100的真空槽116時(shí)，該帶紋理帶311上可能聚集游離纖維，這些纖維是由于施加真空而穿過造紙帶11的纖維。因此帶紋理織物帶311不僅因?yàn)楫a(chǎn)生泄漏而減輕了突然將真空壓力加在卷筒紙27上所產(chǎn)生的不良后果，而且還保護(hù)了真空裝置10，使得仍然可能穿過帶11的那些游離纖維不能聚集起來。本發(fā)明的清潔站320最好包括至少一個(gè)沿機(jī)器方向的隨后是一個(gè)真空箱的噴射器。噴射器將聚集的纖維沖出帶紋理的帶311，隨后真空箱干燥該帶紋理帶311。帶紋理帶的清潔工藝屬于很成熟的工藝范圍，技術(shù)人員是周知的。
其面向卷筒紙表面包括過渡區(qū)的真空裝置。
圖10A示出造紙流程的一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中，真空拾取裝置100通過真空槽116施加真空壓力V而將卷筒紙27從絲網(wǎng)23上拉到造紙帶11上。類似于圖8，頭部110具有面向卷筒紙表面114和至少一個(gè)真空槽116，該表面114適合于支承其上載帶卷筒紙27的造紙帶11。真空槽116在面向卷筒紙表面114上形成孔118。該頭部110連接于與真空源(未示出)流體連通的機(jī)體120。真空槽116與面向卷筒紙表面114流體連通，并從該表面伸到機(jī)體120。如圖10A所示，造紙帶11沿箭頭MD所示的機(jī)器方向?qū)⒊跗诰硗布?7輸送通過真空槽116。面向卷筒紙表面114的一部分包括至少一個(gè)前表面114L和至少一個(gè)后表面114T。由真空源(未示出)施加真空V，該真空向箭頭V所示的方向?qū)㈩~外的壓力施加在造紙帶11和初期卷筒紙27上。
如圖10A所示，前表面114L具有與孔118并列的過渡區(qū)域115Z。過渡區(qū)域115Z具有與帶11的后側(cè)表面11b分開的預(yù)定的Z方向間距(或Z間距)Z，當(dāng)其上載帶卷筒紙27的帶11沿機(jī)器方向移動(dòng)時(shí)，該間距連續(xù)和逐漸地沿機(jī)器方向增加。雖然不確定在理論上是一定的，但是可以認(rèn)為，由于過渡區(qū)域115Z的存在，當(dāng)卷筒紙27沿機(jī)器方向在孔118的前方移動(dòng)時(shí)，通過真空槽116施加在卷筒紙27上的真空壓力值便逐漸增加。因此在過渡區(qū)域115Z和帶11之間的Z間距Z的連續(xù)逐漸增使得卷筒紙27走過孔118時(shí)真空不能很突然地加在卷筒紙上。
在過渡區(qū)域115Z的表面和造紙帶11的后側(cè)面11b之間的Z間距Z的連續(xù)逐漸增加包括線性增加。或者，Z間距Z的連續(xù)逐漸增加包括非線性增加，例如該間距Z可以以指數(shù)方式增加。按照本文的用法，所謂Z間距的指數(shù)增加是指Z間距正比于FX而X大于1。Z間距沿機(jī)器方向增加，直至達(dá)到最大值Z-max。
對(duì)于典型的工業(yè)造紙機(jī)，過渡區(qū)域115Z的長(zhǎng)度W至少約為0.5英寸，最好至少約1英寸。長(zhǎng)度W是沿機(jī)器方向測(cè)量的區(qū)域115Z的幾何長(zhǎng)度，即長(zhǎng)度W在過渡區(qū)域115Z為平面區(qū)域時(shí)為直線，而在過渡區(qū)域115Z為曲面時(shí)該長(zhǎng)度W為曲線，該曲線在機(jī)器方向貼合過渡區(qū)域115Z的彎曲形狀。過渡區(qū)域115Z(215Z)開始于一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)是在造紙帶115的任何一個(gè)操作過程中由于Z間距開始增大而使造紙帶11首先與前部面向卷筒紙表面114L(214L)完全分開的點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)細(xì)心地注意到，過渡區(qū)域115Z(215Z)不應(yīng)解釋成是指由常規(guī)機(jī)器操作例如由普通的表面凹凸不平或加工的許多半徑造成的區(qū)域，機(jī)器操作不會(huì)產(chǎn)生過渡區(qū)域。過渡區(qū)域的形態(tài)比W∶Z-max至少為6∶1比較好，該比是過渡區(qū)域115Z的機(jī)器方向的長(zhǎng)度與過渡區(qū)域115Z的最大Z間距Z-max之比，最好至少為8∶1。
在本發(fā)明的真空拾取滑腳100上可以提供調(diào)節(jié)Z間距的裝置?？烧{(diào)的Z間距(或過渡區(qū)域115Z的可調(diào)位置)提供了更大的靈活性，使得可以在造紙過程期間不中斷造紙過程在某個(gè)特定時(shí)間選擇施加在卷筒紙上的真空壓力量。圖10A-10C示出具有可調(diào)Z間距的各種實(shí)施例。
圖10A示出本發(fā)明真空拾取滑腳100的實(shí)施例，該滑腳具有由模件塊400的上表面410構(gòu)成的過渡區(qū)域115Z(1)。模件400適合于被取下并用另外的模件塊替換，該替換的模件塊可以具有不同形狀的形成過渡區(qū)域115Z(1)的上表面，這取決于預(yù)定造紙工藝的特定條件以及在過渡區(qū)域115Z中增加真空壓力的要求的速率。
圖10B示出本發(fā)明真空拾取滑腳100的另一實(shí)施例，該滑腳具有由可轉(zhuǎn)動(dòng)件500的上表面確定的過渡區(qū)域115Z(2)。該可轉(zhuǎn)動(dòng)件500設(shè)計(jì)成鉸接連接于真空拾取滑腳100的頭部110。該可轉(zhuǎn)動(dòng)件500活動(dòng)連接于活頁501，從而可有效地改變Z間距增加的程度。操作者可以手動(dòng)調(diào)節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)件500到精確的位置?；蛘?，可以根據(jù)預(yù)定造紙工藝的特定條件和生產(chǎn)紙品的要求特性自動(dòng)調(diào)節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)件500的位置。
圖10C示出可調(diào)過渡區(qū)域115Z的再一實(shí)施例。如圖10C所示，過渡區(qū)域115Z(3)由可退回裝置600的上表面610形成?？赏嘶匮b置600可從頭部110內(nèi)部的腔170內(nèi)伸出并可以完全或部分地隱藏在該腔170內(nèi)。在不使用時(shí)，裝置600退回到腔170內(nèi)。在使用時(shí)，裝置600按要求從腔170中伸出，構(gòu)成必需的過渡區(qū)域115Z(3)。應(yīng)當(dāng)指出，過渡區(qū)域115Z僅由上表面610確定。圖10C示出，可退回的裝置600具有上表面610的一部分表面615，該部分表面與面向卷筒紙表面114的非過渡部分的形狀一致，因而不構(gòu)成過渡區(qū)域115Z。
可轉(zhuǎn)動(dòng)件500和可退回件600均可由操作者手動(dòng)調(diào)節(jié)?；蛘邠Q一種方式可自動(dòng)調(diào)節(jié)，即響應(yīng)如圖10B對(duì)裝置500示出的流量測(cè)量裝置700進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。這是一種技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的選擇，流量測(cè)量裝置700測(cè)量流過或靠近過渡區(qū)域115Z(5)的空氣流量。當(dāng)空氣流量高于或低于根據(jù)一定造紙工藝的特定條件和要求的卷筒紙的生產(chǎn)質(zhì)量預(yù)選的某個(gè)預(yù)定空氣流量時(shí)，流量測(cè)量裝置700便輸出出錯(cuò)的信號(hào)，以便相應(yīng)調(diào)節(jié)裝置600或可轉(zhuǎn)動(dòng)件500，從而減少或增加過渡區(qū)域115Z中的空氣流量。
可轉(zhuǎn)動(dòng)件500和可退回件600還可以響應(yīng)纖維檢測(cè)系統(tǒng)800的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，該纖維檢測(cè)系統(tǒng)針對(duì)裝置600示于圖10C。傳感的纖維檢測(cè)系統(tǒng)800能夠檢測(cè)存在于該流過真空槽116的空氣流中的游離纖維27a。當(dāng)檢測(cè)的通過真空槽116的游離纖維的數(shù)目大于某個(gè)預(yù)先的閾值時(shí)，該纖維檢測(cè)系統(tǒng)800便輸出出錯(cuò)的信號(hào)，從而相應(yīng)調(diào)節(jié)(可能是伸出)裝置600或可轉(zhuǎn)動(dòng)件500。該纖維檢測(cè)系統(tǒng)800可以用作為流量測(cè)量裝置700的附加裝置或替代裝置。
具有流量控制裝置的真空裝置。
圖11示出具有外部流量控制裝置900的真空拾取滑腳。圖11示出造紙流程的一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中，真空拾取滑腳100利用通過真空槽116施加的真空壓力V將卷筒紙27從絲網(wǎng)23上遷移到造紙帶11上。類似于圖8和10A，頭部110具有面向卷筒紙的表面114和至少一個(gè)真空槽116，該表面114適于支承其上載帶卷筒紙27的造紙帶11。真空槽口116具有沿機(jī)器方向的預(yù)定長(zhǎng)度并在面向卷筒紙表面114上形成孔118。頭部110連接于與真空源(未示出)流體相通的機(jī)體120。真空槽116與面向卷筒紙表面114流體相通，并從該表面114伸到機(jī)體120。如圖10A所示，造紙帶11輸送卷筒紙27沿一箭頭MD所示的機(jī)器方向通過真空槽116。面向卷筒紙表面114的一部分表面包括至少一個(gè)前部表面114L和至少一個(gè)后面表面114T。用真空源(未示出)施加真空V，該真空向箭頭V所示的方向向造紙帶11和初期的卷筒紙27施加附加的壓力。
按照本發(fā)明，配置流量控制裝置900，使得其上載帶卷筒紙27的造紙帶11在真空拾取滑腳100的面向卷筒紙表面114和流量控制裝置900之間運(yùn)行。流量控制裝置900面向絲網(wǎng)23和造紙帶11的接觸卷筒紙的表面11a。如圖11所示，流量控制裝置還面向在孔118區(qū)域的真空拾取滑腳100的面向卷筒紙表面114。流量控制裝置900具有一定流動(dòng)阻力，因此適于控制流過真空槽116的孔118的空氣流分布。通過控制該空氣流的分布，流量控制裝置900能夠控制通過真空槽116施加在卷筒紙27上的真空壓力量。按照本發(fā)明，通過真空槽116加在卷筒紙27上的真空壓力量可以在卷筒紙27沿機(jī)器方向通過孔118的前方以及穿過面向卷筒紙表面114和流量控制裝置900之間時(shí)沿機(jī)器方向增加。因此在沿真空槽116的機(jī)器方向長(zhǎng)度間隔開的不同位置該真空槽116具有不同的真空壓力。
流量控制裝置900可以用任何具有空氣流動(dòng)阻力的材料制作。從空氣滲透材料例如紙板到特殊的具有某種允許空氣流過的預(yù)定開口區(qū)域的織網(wǎng)均在可用的材料范圍內(nèi)。在Trokhan于1985年7月16日提出的一般轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.4529480、Trokhan于1987年1月20日提出的美國(guó)專利No.4637859以及Trokhan于1994年2月2日提出的美國(guó)專利No.5334289中所述的造紙帶也可以用作本發(fā)明的流動(dòng)控制裝置900。
圖11所示的流量控制裝置900可以是固定的?；蛘吡髁靠刂蒲b置900最好適于沿機(jī)器方向和與機(jī)器方向相反的方向移動(dòng)，如圖11的虛線示意性示出的那樣(相應(yīng)于位置(Ⅰ)和(Ⅱ))。流量控制裝置還適于在垂直于機(jī)器方向的方向移動(dòng)(圖11的位置(Ⅳ))。另外，還可以有這種實(shí)施例，在這種實(shí)施例中，流量控制裝置適于繞一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)中心“C”轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖11用虛線示意性示出的。
按照本發(fā)明，流量控制裝置900可以與網(wǎng)23隔開。圖11示出流量控制裝置900和網(wǎng)23之間的距離“f”。技術(shù)人員將會(huì)容易地看出，如果流量控制裝置適于在機(jī)器方向的反方向移動(dòng)或適于繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心“c”轉(zhuǎn)動(dòng)，則距離是變化的。流量控制裝置900最好直接接觸絲網(wǎng)23。
固定的流量控制裝置900由許多部分組成，這些部分從第一部分到最后一個(gè)部分沿機(jī)器方向接連地隔開并彼此鄰接。這些部分中的各個(gè)部分具有一定空氣流動(dòng)阻力或一定的空氣滲透率。流量控制裝置的流動(dòng)阻力最好沿機(jī)器方向增加。這些部分中的各個(gè)部分其空氣滲透率沿機(jī)器方向增加。這些部分中的各個(gè)部分包括具有孔眼的網(wǎng)屏。技術(shù)人員容易看出，在本發(fā)明中可以應(yīng)用這些部分的其它實(shí)施例。
另外，如圖11示意性示出的，流量控制裝置900如果需要包括風(fēng)扇910，以增加流過裝置900的空氣流。
具有許多順序排列真空部分的真空裝置圖12示出上述造紙流程的一部分區(qū)域，在該區(qū)域中，真空拾取滑腳100利用真空壓力將卷筒紙27從絲網(wǎng)23吸引到造紙帶11上。類似于圖8和10，頭部110的面向卷筒紙表面114適合于支承其上載帶卷筒紙27的造紙帶11。如圖12所示，真空拾取滑腳110具有許多真空部分A、B、C，這些真空部分從第一真空部分A至最后一個(gè)真空部分C沿機(jī)器方向順序隔開。各個(gè)真空部分A、B、C包括至少一個(gè)真空槽116。按本文用法，一般的編號(hào)116表示在真空拾取滑腳100的頭部110上配置的任何真空槽，一般的編號(hào)118表示在真空拾取滑腳100的面向卷筒紙表面114上由真空槽116形成的任何孔。類似地，一般編號(hào)216表示配置在真空箱200的頭部210上的任何真空槽，而一般的編號(hào)218表示在真空箱200的面向卷筒紙表面214上由真空槽216形成的任何孔218。
各個(gè)真空部分A、B、C在面向卷筒紙表面114上具有相關(guān)的總的開口面織R(分別為AR、BR、CR)和通過該開口施加的真空V(分別為V1、V2、V3)。在圖12中所示真空拾取滑腳100的實(shí)施例中，真空部分A包括真空槽116a，真空部分B包括真空槽116b和真空部分C包括真空槽116c。各個(gè)真空槽116(116a、116b、116c)在面向卷筒紙表面114上形成孔118(分別為118a、118b、118c)，真空通過該孔施加在帶11上。在各個(gè)真空部分A、B、C包括如圖12所示單個(gè)真空槽116的情況下，各個(gè)真空部分A、B、C的總的開口面積AR、BR、CR是由各個(gè)真空槽116在面向卷筒紙表面114上形成的相應(yīng)開口118的面積。各個(gè)真空部分A、B、C與面向卷筒紙表面114流體相通，并從該表面伸至機(jī)體120。機(jī)體120也通過真空部分A、B、C與真空源(未示出)流相通。
施加在其上有卷筒紙27的真空帶11上的真空從第一真空部分A開始逐漸增加。第一部分A施加真空V1，而沿機(jī)器方向隨后順序隔開的相鄰真空部分B施加真空V2，再一個(gè)順序沿機(jī)器方向間隔開的真空部分C施加真空V3。盡管不能確定在理論上是必然的，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，這種沿機(jī)器方向的真空的增加減輕了卷筒紙27沿機(jī)器方向傳送通過真空部分A、B、C時(shí)突然施加真空所產(chǎn)生的不良后果。真空V1最好在真空V3的約5％-15％之間，而真空V2最好在真空V3的約25％-35％之間。
可以認(rèn)為，卷筒紙從成形絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移到造紙帶上是由于纖維進(jìn)入造紙帶偏移管的初期偏移。在具有單一真空槽的先有技術(shù)真空拾取滑腳中，轉(zhuǎn)移/偏移過程和脫水過程幾乎是同時(shí)發(fā)的。而本發(fā)明的真空拾取滑腳使得人們可以將纖維轉(zhuǎn)移/偏移到造紙帶的偏移管內(nèi)的過程和卷筒紙?jiān)谑叭』_上的初期脫水過程分開。
在如圖12所示的本發(fā)明真空拾取滑腳中，許多真空部分A、B、C形成至少兩個(gè)區(qū)域，初期脫水區(qū)域和轉(zhuǎn)移區(qū)域。按本發(fā)明用法，術(shù)語“初期脫水區(qū)域”表示在面向卷筒紙表面114上的具有相關(guān)“初期脫水真空”的區(qū)域，而術(shù)語“轉(zhuǎn)移區(qū)域”則表示在面向卷筒紙表面上的具有相關(guān)真空壓力的區(qū)域，該真空壓力是將卷筒紙27從成形絲網(wǎng)23轉(zhuǎn)移到造紙帶11所必需的壓力。產(chǎn)生轉(zhuǎn)移所必需的真空是“轉(zhuǎn)移真空”。初期脫水真空最好小于轉(zhuǎn)動(dòng)真空，即初期脫水真空小于產(chǎn)生轉(zhuǎn)移/偏移所必需的真空。技術(shù)人員很容易理解，與轉(zhuǎn)移區(qū)域有關(guān)的空氣流可以與脫水真空有關(guān)的空氣流相互混合，因?yàn)樵诿嫦蚓硗布埍砻?14由真空槽116形成的孔118之間的距離相當(dāng)小，并且造紙帶11以及在造紙帶后表面11b和面向卷筒紙表面114之間可能產(chǎn)生側(cè)向滲漏。雖然與轉(zhuǎn)移區(qū)域和脫水區(qū)域相關(guān)的空氣流在它們之間沒有嚴(yán)格的界線，但根據(jù)它們中各個(gè)的主要功能、特性和它們的相對(duì)結(jié)果可以明確確定轉(zhuǎn)移區(qū)域和脫水區(qū)域。關(guān)于這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意到，由于施加轉(zhuǎn)移真空V2而使卷筒紙27從成形絲網(wǎng)27轉(zhuǎn)移到造紙帶11上，這種轉(zhuǎn)移也使卷筒紙27脫水。
為完成將卷筒紙27從成形絲網(wǎng)23轉(zhuǎn)移到造紙帶11上的過程，需要將真空拾取滑腳產(chǎn)生的足分大的流體差壓加在卷筒紙27上。再參考圖12，卷筒紙27的轉(zhuǎn)移最好從真空V2施加于卷筒紙27上的區(qū)域開始。在這種情況下，真空V2是轉(zhuǎn)移真空，該真空足以使卷筒紙27從絲網(wǎng)27轉(zhuǎn)移到帶11上并使至少一些纖維偏移到造紙帶11的偏移管內(nèi)。按照本發(fā)明，轉(zhuǎn)移真空V2之前是初期脫水真空V1，如圖12所示。初期脫水真空V1不能大到足以使卷筒紙27偏移進(jìn)入帶11的偏移管內(nèi)，以致發(fā)生轉(zhuǎn)移。然而，這種初期脫水真空V1大到足以使帶11的脫水過程開始。
雖然圖12示出真空部分A、B、C，而各個(gè)部分包括一個(gè)真空槽116，但各個(gè)真空部分A、B、C可以包括兩個(gè)或多個(gè)真空槽116。在各個(gè)真空部分包括多個(gè)真空槽116的情況下，各個(gè)真空部分A、B、C的總的開口面積由面向卷筒紙表面114上的各個(gè)真空部分各別真空槽116形的孔118的總的面積構(gòu)成。技術(shù)人員可以明顯看出，用在本發(fā)明真空裝置10中的真空部分的數(shù)目可以不同于圖12所示的真空部分的數(shù)目。例如真空部分的數(shù)目可以包括2、4、5…N個(gè)。不管真空部分的數(shù)目，轉(zhuǎn)移區(qū)域最好沿機(jī)器方向位于初期脫水區(qū)域的前面，而轉(zhuǎn)移真空最好大于初期脫水真空。
通過初期脫水區(qū)域和轉(zhuǎn)移區(qū)域時(shí)從卷筒紙中除去水或脫水導(dǎo)致卷筒紙中纖維的活動(dòng)性降低。這種纖維活動(dòng)性的降低趨向于在纖維偏移和重新配置之后使纖維固定就位。沿機(jī)器方向在轉(zhuǎn)移區(qū)域后可以跟著另一個(gè)脫水區(qū)域。這種另一個(gè)脫水區(qū)域的另一個(gè)脫水真空等于或最好大于轉(zhuǎn)移真空V2，在卷筒紙轉(zhuǎn)移到帶11上之后，該另一個(gè)脫水區(qū)域?qū)⒗^續(xù)進(jìn)行脫水處理。這種另一個(gè)脫水區(qū)域可以包括一個(gè)或多個(gè)具有相關(guān)真空V3的真空槽116，如圖12所示。加上該真空壓力V3可使纖維進(jìn)一步脫水，這些纖維在此時(shí)已偏移進(jìn)入偏移管，進(jìn)行重新配置并失去其大部分活動(dòng)性。因?yàn)槭┘诱婵誚1和V2之后造紙纖維已失去其大部分活動(dòng)性，所以真空V3可以大于轉(zhuǎn)移真空，從而有效地增加真空拾取滑腳的干燥能力。
沿機(jī)器方向順序隔開的總的開口面積AR、BR、CR、…NR可以彼此相等?；蛘?，總的開口面積AR、BR、CR…NR沿機(jī)器方向從第一真空部分的總的開口面積到最后一個(gè)真空部分的總的開口面積可以逐漸增加，其中字母“A”表示第一真空部分，而字母“N”表示最后一個(gè)真空部分?？梢岳谜婵臻y和其它真空控制裝置通過各個(gè)總的開口區(qū)域施加的各個(gè)個(gè)別真空。除開真空閥以外，或者用作為一種替代的真空控制裝置，還可以應(yīng)用具有不同程度流動(dòng)阻力的屏。
圖13示意示出具有三個(gè)真空部分D、F、G的真空箱200的平面圖。各個(gè)真空部分包括三個(gè)真空槽216(分別為216d、216f、216g)。在各個(gè)真空部分D、F、G中，真空槽216沿機(jī)器方向從第一真空槽216d(1)、216f(1)、216g(1)到最后一個(gè)真空槽216d(3)、216f(3)、216g(3)分別順序地間隔開。各個(gè)真空槽216在面向卷筒紙表面114上形成相應(yīng)的孔218。各個(gè)真空部分總的開口面積是在各個(gè)真空部分中由真空槽216形成的開口218面積的總和。因此，真空部分D的總的開口面積DR是在面向卷筒紙表面114上由真空槽216d形成的孔218d的面積的總和(即總和為218d(1)+218d(2)+218d(3))。真空部分F的總的開口面積是由真空槽216f形成的孔218f的面積的總和，等等。構(gòu)成任一個(gè)真空部分D、F或G的真空槽216在面向卷筒紙表面214形成的孔218的面積不一定相等。在各個(gè)真空部分的參數(shù)內(nèi)，在面向卷筒紙表面214上由真空槽216形成的孔218的面積最好沿機(jī)器方向增加?；蛘?，孔218的面積在各個(gè)真空部分的參數(shù)內(nèi)可以相等或沿機(jī)器方向逐漸增加。
圖13B示出圖13A所示真空箱200的橫截面。如圖13a所示，真空箱200具有三個(gè)真空部分第一真空部分D、中間真空部分F和最后一個(gè)真空部分G。真空部分D、F、G沿機(jī)器方向間隔開，各個(gè)真空部分具有三個(gè)真空槽216。各個(gè)真空槽216在真空箱200的面向卷筒紙表面214上形成孔218。在圖13B中，箭頭VD、VF、VG分別表示通過真空部分D、F、G施加在位于造紙帶11(未示出)上的卷筒紙27(未示出)的真空壓力量。如上所述，通過真空部分VG施加的真空VG大于通過真空槽F施加的真空VF，而通過真空槽F施加的真空VF大于通過真空槽D施加的真空VD。真空VD最好在真空VG的約5％-15％之間，而真空VF最好在真空VG的約25％-35％之間。
盡管沒有確定在理論上是必然的，但可以認(rèn)為，更加多的游離纖維，由于真空的不斷增加，在它們到達(dá)最后一個(gè)區(qū)域時(shí)已經(jīng)失去更多的活動(dòng)性。因此可以認(rèn)為，在卷筒紙27到達(dá)最后一個(gè)真空區(qū)域G時(shí)施加在該卷筒紙上的真空壓力V3可以比用在先有技術(shù)的具有均勻真空壓力(不遞增壓力)分布的真空裝置中的真空壓力高得多。
當(dāng)本發(fā)明的真空裝置10包括許多沿機(jī)器方向順序排列的真空部分、而各個(gè)真空部分又具有總的開口區(qū)域并可以通過該開口區(qū)域施加真空時(shí)，通過任何一個(gè)接連的總的開口區(qū)域施加的真空至少比通過前一個(gè)總的開口區(qū)域施加的真空大約20％。按照本文的用法，術(shù)語“接連的”表示沿機(jī)器方向與同樣性質(zhì)的另一元件隔開的下一個(gè)元件，該前一個(gè)元件用術(shù)語“前一個(gè)”表示。(同樣性質(zhì)元件的例子包括真空部分、真空槽、總的開口區(qū)域、孔。)換言之，從沿機(jī)器方向順序排列的第二真空部分開始，各個(gè)真空至少比前一個(gè)真空大至少約20％。
技術(shù)人員容易理解，在具有許多真空部分的本發(fā)明真空裝置10中，各個(gè)真空部分不一定在許多真空槽。例如，具有三個(gè)真空部分的真空裝置10可以只有一個(gè)真空部分包括許多真空槽，而其它兩個(gè)真空部分中的各個(gè)部分則只包一個(gè)真空槽。
如圖13A和13B所示，在面向卷筒紙表面214上在各個(gè)個(gè)別真空部分D、F、G的參數(shù)內(nèi)確定的孔218的面積沿機(jī)器方向逐漸增加。如上所述，從第一真空部D到最后一個(gè)真空部分G真空增加。另外，在各個(gè)個(gè)別真空部分D、F、G內(nèi)真空可以從第一孔218d(1)(或作此用途的第一真空槽216d(1))到真空部分D中的最后一個(gè)孔218d(3)逐漸增加，從真空部分F中的第一孔218f(1)到最后一個(gè)孔218f(3)逐漸增加；從真空部分G中的第一孔218g(1)到最后一個(gè)孔218g(3)逐漸增加。在各個(gè)真空部分中通過使孔218的面積沿機(jī)器方向逐漸增加便可達(dá)到在各個(gè)真空部分中真空的逐漸增加，如圖13A和13B所示；或者形成帶有格柵的孔。連續(xù)增加由格柵(未示出)形成的預(yù)定的開口區(qū)，因而增加格柵的空氣透過率，由此達(dá)到各個(gè)真空部分中真空的逐漸增。按另一種方式，在各個(gè)真空槽上設(shè)置個(gè)別的真空控制裝置例如真空閥也可以在各個(gè)真空部分內(nèi)達(dá)到從一個(gè)真空槽到下一個(gè)沿機(jī)器方向接連隔開配置的真空槽的真空的增加。在任何情況下，在各個(gè)真空部分中，通過任何一個(gè)接連的真空槽所施加的真空最好至少比通過前一個(gè)真空槽所施加的真空大約20％?？梢哉J(rèn)為，沿機(jī)器方向從第一真空部分到最后一個(gè)真空部分的真空的增加以及在同時(shí)在各個(gè)真空部分內(nèi)沿機(jī)器方向從第一真空槽口到最后一個(gè)真空槽的真空的增加提供了在干燥作業(yè)期間真空的更多的階段遞增式的增加，因而改進(jìn)了整個(gè)造紙流程的質(zhì)量。
采用這種技術(shù)中周知的任何一種裝置，例如如果所有的真空部分D、F、G具有共同的真空源則可以采用真空閥達(dá)到真空壓力從第一真空部分D到最后一個(gè)真空部分G的增加?；蛘吒鱾€(gè)真空部分可以采用其各自的真空源。圖13B示出各個(gè)真空部分分別具有其自己的單獨(dú)真空源901、902、903的實(shí)施例。
圖13C和13D示出本發(fā)明真空裝置10的另一實(shí)施例。在圖13C和13D中，許多順序排列的真空部分D*、F*、G*由許多相應(yīng)沿機(jī)器方向順序排的彼此靠近的屏蔽件P構(gòu)成，該屏蔽件具有不同程度的氣流阻力。許多屏蔽件P形成面向卷筒紙表面214。作為例子，圖13C和13D示出，各個(gè)真空部分216D*、216F*分別具有相應(yīng)的活動(dòng)的屏蔽件P(1)、P(2)。同時(shí)，真空部分216G*具有三個(gè)活動(dòng)的屏蔽件P(3)、P(4)、P(5)。具有活動(dòng)屏蔽件的真空箱實(shí)施例的另一個(gè)變化是真空箱200具有“復(fù)蓋”兩個(gè)或多個(gè)真空部分的單個(gè)屏蔽件(未示出)。孔218可以具有組件式格柵218d*、218f*、218g*，這些格柵具有某種預(yù)定開口面積。采用具有不同預(yù)定開口面積的組件格柵使得可以有效地改變孔218的預(yù)定面積，因而簡(jiǎn)單地改變組件式格柵218d*、218f*、218g*便可以改變真空部分D*、F*、G*的總的開口面積。
圖12、13A、13B、13C、13D所示的真空裝置可具有面向卷筒紙表面114、214，該表面分別包括帶紋理的區(qū)域115、215。如上所述，面向卷筒紙表面114、214的帶紋理的區(qū)域在面向卷筒紙表面114、214與孔118、218并列的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生泄漏，該孔118、218由真空槽116、216形成在面向卷筒紙的表面114和214上。采用帶紋理的區(qū)域115、215更有助于避免上述突然施加真空壓力所產(chǎn)生的不良后果?；蛘撸缟纤?，可以采用配置在面向卷筒紙表面114、214和造紙帶(未示出)11之間的帶紋理的織物帶來形成泄漏。
權(quán)利要求
1．一種供造紙機(jī)用的真空裝置，該造紙機(jī)具有機(jī)器方向和垂直于上述機(jī)器方向的機(jī)器橫方向，上述裝置包括外部，具有面向卷筒紙的表面，該表面支承沿上述機(jī)器方向運(yùn)行的造紙帶；機(jī)體，連接于上述頭部并與真空源流體相通；至少一個(gè)真空槽，該槽配置在上述頭部?jī)?nèi)并在上述面向卷筒紙的表面上限定一個(gè)孔，該至少一個(gè)真空槽與上述面向卷筒紙的表面流體相通，并從該表面延伸到上述機(jī)體；上述面向卷筒紙的表面在與上述孔并列的區(qū)域內(nèi)具有一帶紋理的區(qū)域，上述帶紋理的區(qū)域包括許多鄰接上述孔的通道，并且所述帶紋理的區(qū)域在7英寸汞柱的壓差下具有至少約35Marlatts單位的泄漏。
2．一種供造紙機(jī)用的真空裝置，該造紙機(jī)具有機(jī)器方向和垂直于上述機(jī)器方向的機(jī)器橫方向，上述裝置包括頭部，具有面向卷筒紙的表面，該表面由前部面向卷筒紙表面和后部面向卷筒紙表面構(gòu)成，上述面向卷筒紙表面支承造紙帶，該造紙帶具有由上述頭部支承的后側(cè)面和與該后側(cè)面對(duì)置的接觸卷筒紙的表面，該接觸卷筒紙的表面上載有卷筒紙，該帶和上述卷筒紙沿上述機(jī)器方向運(yùn)行，上述頭部還具有至少一配置在該頭部?jī)?nèi)的真空槽，該真空槽在上述面向卷筒紙的表面上限定了一個(gè)孔，上述孔位于上述前部面向卷筒紙表面和上述后部面向卷筒紙表面的中間，上述真空槽具有沿上述機(jī)器方向的長(zhǎng)度，并且在沿上述真空槽的上述機(jī)器方向的長(zhǎng)度間隔開的不同位置上具有不同的真空壓力；連接于上述頭部的機(jī)體，上述機(jī)體延伸到一個(gè)真空源，并通過上述至少一個(gè)真空槽與該真空源流體相通；和流量控制裝置，面向造紙帶的上述接觸卷筒紙表面，并設(shè)置成使得其上載帶卷筒紙的造紙帶在上述流量控制裝置和上述頭部的上述面向卷筒紙的表面之間穿過，上述流量控制裝置具有空氣流阻力，可以控制流過上述面向卷筒紙表面上的上述孔的空氣流分布，從而可以有效地沿上述機(jī)器方向增加通過上述真空槽施加在造紙帶上的真空壓力的量。
3．一種供造紙機(jī)用真空裝置，該造紙機(jī)具有機(jī)器方向和垂直于上述機(jī)器方向的機(jī)器橫方向，上述裝置包括頭部，具有面向卷筒紙的表面，該表面由前部面向卷筒紙表面和后部面向卷筒紙表面構(gòu)成，上述面向卷筒紙表面支承造紙帶，該造紙帶上載有卷筒紙并沿上述機(jī)器方運(yùn)行，上述頭部具有至少一個(gè)配置在該頭部?jī)?nèi)的真空槽，并在上述面向卷筒紙的表面上限定一個(gè)孔，上述孔位于上述前部面向卷筒紙表面和上述后部面向卷筒紙表面的中間；連接于上述頭部的機(jī)體，上述機(jī)體伸到真空源并通過上述至少一個(gè)真空槽與該真空源流體相通；上述前部面向卷筒紙表面具有過渡區(qū)域，該區(qū)域與上述孔并列，并具有與上述造紙帶隔開的預(yù)定的Z間距，上述Z間距沿上述機(jī)器方向增加，因而通過上述真空槽加在造紙帶上的真空壓力的量沿上述機(jī)器方向增加，上述過渡區(qū)域具有沿上述機(jī)器方向的長(zhǎng)度，上述長(zhǎng)度與上述Z間距的長(zhǎng)度間距比最好至少為8∶1。
4．一種供造紙機(jī)使用的真空拾取滑腳，用于使卷筒紙從成形絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移到造紙帶上，上述真空拾取滑腳具有機(jī)器方向和垂直于上述機(jī)器方向的機(jī)器橫方向，還具有頭部，該頭部具有適于支承造紙帶的面向卷筒紙的表面，上述造紙帶沿上述機(jī)器方向運(yùn)行，還具有連接于上述頭部的機(jī)體，上述真空拾取滑腳包括許多順序排列的真空部分，這些部分沿上述機(jī)器方向從第一真空部分到最后一個(gè)真空部分接連地間隔開，各個(gè)上述真空部分具有在上述面向卷筒紙的表面上的總的開口區(qū)域和可以通過該開口施加的真空，上述真空沿上述機(jī)器方向在接連的真空部分之間增加，最好從上述第一真空部分到上述最后一個(gè)真空部分接連地增加，其中，通過任何一個(gè)接連的總的開口區(qū)域所施加的各個(gè)上述真空比通過前一個(gè)總的開口區(qū)域所施加的上述真空約大20％。
5．一種供造紙機(jī)使用的真空裝置，該機(jī)器具有機(jī)器方向和垂直于上述機(jī)器方向的機(jī)器橫方向，上述裝置包括頭部，具有面向卷筒紙的表面，該表面支承沿上述機(jī)器方向運(yùn)行的造紙帶；連接于上述頭部的機(jī)體，該機(jī)體與真空源流體相通；至少一個(gè)真空槽，該槽配置在上述頭部?jī)?nèi)并在上述面向卷筒紙的表面上限定了一個(gè)孔，上述至少一個(gè)真空槽與上述面向卷筒紙表面流體相通并從該表面延伸至上述機(jī)體；介于上述頭部的上述面向卷筒紙表面和造紙帶之間的織物帶，上述織物帶最好直接接觸上述頭部的上述面向卷筒紙的表面，上述織物帶最好相對(duì)于上述面向卷筒紙的表面是可動(dòng)的。
6．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述面向卷筒紙表面的上述帶紋理區(qū)域在鄰接上述孔的區(qū)域上具有一過渡區(qū)域，上述過渡區(qū)域具有離開造紙帶的預(yù)定的Z間距，上述Z間距沿上述機(jī)器方向增加。
7．如權(quán)利要求2所述的真空裝置，其特征在于，上述流量控制裝置是可動(dòng)的，最好可以滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。
8．如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，上述裝置在使用期間可以調(diào)節(jié)Z間距。
9．一種供造紙機(jī)使用的真空拾取滑腳，用于將卷筒紙從成形絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移到造紙帶上，該造紙機(jī)具有機(jī)器方向和機(jī)器的橫方向，上述真空拾取滑腳具有頭部，和連接于該頭部的機(jī)體，該頭部具有適于支承沿上述機(jī)器方向運(yùn)行的造紙帶的面向卷筒紙的表面，上述真空拾取滑腳包括轉(zhuǎn)移區(qū)域，具有轉(zhuǎn)移真空，該真空足以將卷筒紙從成形絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移到造紙帶上；初期脫水區(qū)域，具有不同于上述轉(zhuǎn)移真空的初期脫水真空；上述轉(zhuǎn)移區(qū)域和上述脫水區(qū)域分別包括一個(gè)或多個(gè)沿上述機(jī)器方向接連間隔開的順序排列的真空槽，各個(gè)上述真空槽在上述面向卷筒紙表面上限定了一個(gè)孔并具有通過該孔施加的真空壓力。
10．如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，上述織物帶在100Pa的壓差下其空氣滲透率至少約為每平方英尺的表面積每分鐘400立方英尺。
全文摘要
一種造紙真空裝置,具有適于支承造紙帶(11)的面向卷筒紙表面(114),包括頭部(110)、機(jī)體(120)和配置在頭部?jī)?nèi)并在面向卷筒紙表面上形成孔(118)的真空槽(116)。該真空槽與面向卷筒紙表面流體相通并從該面向卷筒紙表面伸至還與真空源流體相通的機(jī)體。面向卷筒紙表面在該表面與真空槽形成的孔并列的區(qū)域上包括具有帶紋理(115)的區(qū)域。該帶紋理的區(qū)域在17.5cm(7英寸)汞柱差壓下可形成至少約35Marlatts單位的泄漏。這種泄漏消除了在造紙帶光滑后側(cè)面和真空裝置的面向卷筒紙表面之間的真空密封。
文檔編號(hào)D21F11/00GK1237216SQ97199568
公開日1999年12月1日 申請(qǐng)日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月3日
發(fā)明者P·D·特洛克漢, D·E·恩西尼, P·G·阿耶爾斯, D·E·布恩格 申請(qǐng)人:普羅格特-甘布爾公司