專利名稱：采用振蕩回流沖擊氣體從纖維網(wǎng)幅中去除水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度、柔軟的有吸收性的纖維網(wǎng)幅的制造方法。尤其是，本發(fā)明涉及到纖維網(wǎng)幅的脫水。
背景技術(shù)：
纖維結(jié)構(gòu)，如紙幅，是通過各種各樣的方法生產(chǎn)的。例如，可以按照下述具有共同受讓人的專利來生產(chǎn)紙幅1996年9月17日頒發(fā)給Trokhan等人的專利U.S.5556509,1996年12月3日頒發(fā)給Ampulski等人的美國專利5580423,1997年3月11日頒發(fā)給Phan的美國專利5609725,1997年5月13日頒發(fā)給Trokhan等人的美國專利5629052,1997年6月10日頒發(fā)給Ampulski等人的美國專利5637194，以及1997年10月7日頒發(fā)給McFarland等人的美國專利5674663，這些專利的公開內(nèi)容在此作為參考。紙幅也可以采用穿透空氣干燥法制造，如在下述具有共同受讓人的專利中所描述的那樣1985年4月30日頒發(fā)給Johnson等人的美國專利4514345,1985年7月9日頒發(fā)給Trokhan的美國專利4528239,1985年7月16日頒發(fā)給Trokhan的美國專利4529480,1987年1月20日頒發(fā)給Trokhan的美國專利4637859，以及1994年8月2日頒發(fā)給Trokhan等人的美國專利5334289。前述專利公開的內(nèi)容在此作為參考。
在造紙工藝過程中從紙中除去水分通常包括幾個步驟。開始，纖維的含水懸浮液一般包含超過99％的水分和少于1％的造紙纖維。幾乎水分的99％用機(jī)械方法除去，生產(chǎn)出大約20％的纖維稠度。然后，壓榨和/或熱操作，和/或穿透空氣干燥，或任何它們的組合一般除去小于約1％的水分，將網(wǎng)幅中的纖維稠度增加到大約60％最后，剩余水分在最后的干燥操作過程(通常利用一個干燥輥)中被除去，從而將網(wǎng)幅中的纖維稠度增加到大約95％。
因為如此大量的水分需要去除，所以在工業(yè)造紙工藝中，去除水分是一個最消耗能量的操作單元。根據(jù)一項研究，在用于干燥的全部能量消耗工業(yè)中造紙排在首位，1985年使用了超過3.75×1014度(BTU)熱量(Salama等人，天然氣的競爭態(tài)勢工業(yè)固體干燥，能量與環(huán)境研究，Inc.,1987)。所以，在造紙工藝中采用更有效的除去水分的方法可以為造紙工業(yè)帶來顯著的利益，如增加機(jī)器功率及降低運行成本。
已知在造紙工藝中使用穩(wěn)流的沖擊氣體及干燥輥來干燥紙幅。(例如見Polat等人，紙漿和紙的干燥，工業(yè)干燥手冊，1987,pp.643-82)。通常，對于薄紙產(chǎn)品來說，沖擊罩與Yankee干燥輥一起使用。在具有大約每3000平方英尺8-11磅的相對低定量的網(wǎng)幅中，水分大約在0.5秒內(nèi)除去。這相當(dāng)于大約每平方英尺每小時42磅的蒸發(fā)速度，由沖擊罩完成全部蒸發(fā)量的大約75％。定量相對較重的紙產(chǎn)品的干燥速度相當(dāng)慢。例如，定量為大約每3000平方英尺30磅的新聞紙，在干燥輥上的蒸發(fā)速度大約每平方英尺每小時5磅。例如見P.Enkvist等人在1997年6月12-13日美國Oshkosh，Wisconsin,Valmet Technology Days’97提交的薄紙機(jī)上的Valmet高速和高溫?fù)P克技術(shù)罩(the Valmet High Velocity and Temperature Yankee Technology Hood onTissue Machines)。
還已知使用聲波能量，如由蒸汽噴射汽笛產(chǎn)生的能量，使得從各種各樣的產(chǎn)品中(包括紙中)去除水分變得容易。1972年6月3日頒發(fā)給Rodwin的美國專利3,668,785，講授了對于干燥一個紙幅的聲波干燥及沖擊流干燥混合干燥方法。1972年10月3日頒發(fā)給Rodwin等人的美國專利3,694,926講授了一種紙干燥機(jī)，該紙干燥機(jī)帶有一個聲波干燥區(qū)域，網(wǎng)幅通過該區(qū)域并經(jīng)受從聚合在一起的噪音發(fā)生器發(fā)出的高強(qiáng)度噪音，使得水分從網(wǎng)幅上脫離開。1973年8月7日頒發(fā)給Rodwin等人的美國專利3,750,306講授了網(wǎng)幅和卷狀物的聲波干燥，包括沿輸送槽式反射鏡隔開的蒸汽噴射汽笛和第二低壓空氣掃過已轉(zhuǎn)移的水分，清潔運行通過的網(wǎng)幅。
上述工藝提供了一種產(chǎn)生聲波/聲學(xué)能量的裝置和一種產(chǎn)生穩(wěn)流沖擊/擠干空氣的分離裝置。按照現(xiàn)有技術(shù)通過如噪音發(fā)生器、蒸汽噴射汽笛以及類似物產(chǎn)生聲學(xué)能量，需要功率很大的聲源并且導(dǎo)致明顯的動力消耗。在本領(lǐng)域已經(jīng)熟知一般的噪音發(fā)生器如汽笛、喇叭、蒸汽噴射汽笛和類似裝置的效率一般不超過10-25％。還需要另外的裝置，如壓縮空氣的壓縮機(jī)及產(chǎn)生所需聲壓的擴(kuò)音器，來達(dá)到一個希望的干燥效果。
現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)帶有振蕩回流運動的空氣或氣體對紙幅的沖擊，與現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)流沖擊相反，可以帶來顯著的好處，包括較高的干燥/脫水速度以及能源的節(jié)約?？梢韵嘈畔鄬τ诂F(xiàn)有技術(shù)來說，一種帶有較低頻率的振蕩回流沖擊空氣或氣體是一種在造紙工藝中提高熱量和物質(zhì)傳遞速度的有效方法。
脈沖燃燒技術(shù)是一種在熱力工藝中提高熱量和物質(zhì)傳遞的已知的并且商業(yè)上可行的方法。商業(yè)用途包括工業(yè)和家庭供熱系統(tǒng)、鍋爐、煤的氣化、噴霧干燥、危險廢物的焚化。例如，下面的美國專利公開了幾種脈沖燃燒的工業(yè)應(yīng)用1991年10月22日頒發(fā)給Mansour等人的美國專利5059404,1992年7月28日頒發(fā)給Mansour的美國專利5133297,1993年3月30日頒發(fā)給Mansour的美國專利5197399,1993年4月27日頒發(fā)給Mansour的美國專利5,205,728,1993年5月18日頒發(fā)給Mansour的美國專利5,211,704,1993年10月26日頒發(fā)給Mansour的美國專利5,255,634,1994年4月26日頒發(fā)給Mansour等人的美國專利5,306,481,1994年10月11日頒發(fā)給Mansour等人的美國專利5,353,721以及1994年11月22日頒發(fā)給Mansour等人的5,366,371，這些專利所公開的被引入到這里作為描述脈沖燃燒的參考。一篇由P.A.Eibeck等人撰寫的，發(fā)表在“燃燒科學(xué)與技術(shù)”(1993,Vol.94,PP.147-165)文章題目為“脈沖燃燒沖擊噴嘴熱傳遞的加強(qiáng)”描述了一種提高對流熱交換的方法，包括脈沖燃燒室的使用，即產(chǎn)生一個沖擊在一塊平板上的瞬間噴射。該文章報道對流熱交換與一個穩(wěn)流沖擊相比提高系數(shù)可達(dá)2.5。
本申請人相信，與現(xiàn)有的脫水和/或干燥工藝技術(shù)相比，振蕩回流沖擊還能夠在網(wǎng)幅脫水和/或干燥工藝中的熱量和物質(zhì)的傳遞方面帶來顯著的提高。尤其是，相信振蕩回流沖擊能夠就提高造紙設(shè)備速度，和/或降低用于干燥網(wǎng)幅的空氣流動方面帶來顯著的好處，由此減小了網(wǎng)幅干燥/脫水操作設(shè)備的體積和資金成本，因而降低了整個造紙工藝成本。另外，可以相信，振蕩回流沖擊能夠使人們做到使受讓人生產(chǎn)的密度不均勻的網(wǎng)幅產(chǎn)品達(dá)到一個大體上均勻的干燥(在此作為參考)?，F(xiàn)在還可以相信，振蕩回流沖擊可以成功地適用于纖維網(wǎng)幅的脫水和/或干燥，單獨或與其它脫水工藝相結(jié)合，如穿透空氣干燥，穩(wěn)流沖擊干燥，及干燥輥干燥。
為了能夠從網(wǎng)幅中有效地脫水，振蕩回流空氣或氣體在大多情況下應(yīng)該以一種充分均勻的方式作用在網(wǎng)幅的表面上，特別是橫貫網(wǎng)幅的寬度(即在機(jī)器的橫向上)?；蛘撸藗兛赡芟Ｍ砸环N預(yù)先特定的方式區(qū)別橫貫網(wǎng)幅寬度的振蕩回流沖擊氣體的應(yīng)用，由此控制網(wǎng)幅不均勻區(qū)域的相對濕度和/或干燥速度。在上述任何一種情況下，對于遍及網(wǎng)幅表面的振蕩回流空氣或氣體分布的控制，并且尤其是在機(jī)器橫向上的控制，對于從網(wǎng)幅上除去水分的工藝有效性來說是關(guān)鍵的。
目前工業(yè)規(guī)模的造紙機(jī)器生產(chǎn)的紙幅，寬度有大約100到400英寸，運行的線速度高達(dá)每分鐘7000英尺。如此寬度，伴隨著高速運動的網(wǎng)幅造成對遍及網(wǎng)幅表面的振蕩氣體分布控制(大概均勻)有一定困難。振蕩回流空氣或氣體的現(xiàn)有設(shè)備，例如，脈沖燃燒室，要產(chǎn)生所需要的基本均勻的、橫穿一個相對大面積的回流空氣或氣體的振蕩區(qū)域都不是很適應(yīng)的(如果不是根本不行的話)。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種使用振蕩回流沖擊氣體從纖維網(wǎng)幅上除去水分的方法和裝置。本發(fā)明的另一個目的是提供一種氣體分布系統(tǒng)，使人們能夠有效地控制遍布網(wǎng)幅表面的振蕩回流空氣或氣體的分布。本發(fā)明還有一個目的是提供一種氣體分布系統(tǒng)，使振蕩回流空氣或氣體在網(wǎng)幅上得到充分均勻的應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種新穎的使用振蕩回流空氣或氣體作為沖擊介質(zhì)而從纖維網(wǎng)幅中除去水分的方法和裝置。本發(fā)明的裝置和方法可以在造紙所有過程中不同的階段使用，從成型一個初期網(wǎng)幅階段到干燥后的階段。這樣，纖維網(wǎng)幅在一個大的范圍內(nèi)可以有一個開始的濕度，從大約10％到大約90％，即，一個纖維網(wǎng)幅的纖維稠度可以從大約90％到大約10％。
在其方法方面，本發(fā)明包括以下步驟提供纖維網(wǎng)幅；提供帶有預(yù)定頻率的振蕩回流沖擊氣體，頻率優(yōu)選地在從15Hz到1500Hz的范圍內(nèi)；提供一種包括大量排出口并且用來將振蕩回流沖擊氣體傳送到網(wǎng)幅的一個預(yù)定部分表面上的氣體分布系統(tǒng)；和通過大量的排出口將振蕩回流氣體沖擊到網(wǎng)幅上，由此從網(wǎng)幅上去除水分。優(yōu)選地，振蕩回流氣體以一種限定網(wǎng)幅沖擊面積的預(yù)定方式?jīng)_擊到網(wǎng)幅上。
提供纖維網(wǎng)幅的第一步前面是形成這一網(wǎng)幅的一些步驟，其包括提供許多造紙纖維的步驟。本發(fā)明也試圖采用由干燥空氣成網(wǎng)的方法或已經(jīng)再潤濕的網(wǎng)幅形成網(wǎng)幅。在通過本發(fā)明的方法和裝置去除水分之前，網(wǎng)幅可具有一種非均勻的濕度分布，即，網(wǎng)幅一些部分的纖維稠度可不同于該網(wǎng)幅其它部分的纖維稠度。
本發(fā)明的去除水分裝置具有一個機(jī)器方向和一個垂直于該機(jī)器方向的機(jī)器橫向。本發(fā)明的裝置包括網(wǎng)幅支撐體，用于在其上接收纖維網(wǎng)幅并且沿機(jī)器方向傳送該纖維網(wǎng)幅；至少一個脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生頻率從15HZ到1500HZ的振蕩回流空氣或氣體；以及至少一個與脈沖發(fā)生器流體連通的氣體分布系統(tǒng)，用于將振蕩回流空氣或氣體傳送到網(wǎng)幅的一個預(yù)定區(qū)域。該氣體分布系統(tǒng)終止于與網(wǎng)幅支撐體并置的許多排放口(或當(dāng)網(wǎng)幅設(shè)置于網(wǎng)幅支撐體之上時，與網(wǎng)幅并置)，網(wǎng)幅支撐體和排放口之間形成沖擊區(qū)域。該沖擊區(qū)域由沖擊距離Z限定。換句話說，沖擊距離Z是排放口和網(wǎng)幅支撐體之間的間隙。優(yōu)選地，許多排放口構(gòu)成限定網(wǎng)幅沖擊面積“E”的預(yù)定模式。振蕩回流氣體可被沖擊到網(wǎng)幅上，以在整個網(wǎng)幅沖擊區(qū)域上提供一個大體均勻的氣體分布?？商鎿Q地，振蕩氣體可被沖擊到網(wǎng)幅上以在整個網(wǎng)幅沖擊區(qū)域上提供一個不均勻的氣體分布，由此允許控制網(wǎng)幅水分輪廓。
按照本發(fā)明，脈沖發(fā)生器是一種裝置，其用于產(chǎn)生具有周期循環(huán)速率/動量分量和平均速率/動量分量的振蕩回流空氣或氣體。優(yōu)選地，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的聲壓被轉(zhuǎn)換成大振幅周期運動，包括交替的正周期和負(fù)周期，相對于負(fù)周期，正周期具有較大的動量和周期循環(huán)速率，如下面將更詳細(xì)地描述的那樣。
優(yōu)選的脈沖發(fā)生器包括脈沖燃燒器，通常包括燃燒腔室，進(jìn)氣口，一個進(jìn)油口以及共鳴管。該管子作為產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)聲波的共鳴器工作。共鳴管進(jìn)一步與氣體分布系統(tǒng)是流體連通的。如在這里所用的術(shù)語“氣體分布系統(tǒng)”限定了管子、尾管、箱體等的組合，設(shè)計用于為脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的振蕩回流空氣或氣體提供一個封閉的通道，并導(dǎo)引振蕩回流空氣或氣體進(jìn)入一個預(yù)定的沖擊區(qū)域(上面限定的)，在區(qū)域，振蕩回流空氣或氣體被沖擊到網(wǎng)幅上，由此從中除去水分。氣體分布系統(tǒng)被設(shè)計成減小(最好全部避免)分裂干涉，這種分裂干涉會不利地影響脈沖燃燒室的所需操作模式，或由脈沖燃燒室產(chǎn)生的回流氣體的振蕩特性。氣體分布系統(tǒng)將回流沖擊空氣或氣體傳送到網(wǎng)幅上，優(yōu)選地通過許多排放出口或噴嘴。振蕩回流沖擊空氣或氣體的優(yōu)選頻率在約15HZ到約1500HZ范圍內(nèi)。更優(yōu)選的頻率是從15HZ到500HZ，最優(yōu)選的頻率是從15HZ到250HZ，這取決于脈沖發(fā)生器的類型和/或所需水分去除方法的特性。如果脈沖發(fā)生器包括脈沖燃燒室，則優(yōu)選頻率從75HZ到250HZ。在本發(fā)明的脈沖發(fā)生器中可使用一種Helmholtz型共鳴器。Helmholtz型脈沖發(fā)生器可被調(diào)整達(dá)到一個理想的聲頻。在脈沖燃燒室中，在排放口出口處的振蕩氣體溫度從約500F到約2500°F。
脈沖發(fā)生器的另一個實施例包括一個次聲裝置。次聲裝置包括一個通過脈動器與空氣入口流體連通的共鳴室。脈動器產(chǎn)生次聲(低頻)壓振蕩空氣，其然后在共鳴室和共鳴管中被放大。該次聲裝置的優(yōu)選振蕩回流空氣的頻率從15Hz到約100Hz。如果需要，包括次聲裝置的裝置可具有加熱由該次聲裝置產(chǎn)生的振蕩回流空氣的裝置。
振蕩回流沖擊空氣或氣體具有兩個分量一個是以平均速率V和相應(yīng)的平均動量M為特征的平均分量；一個是以周期循環(huán)速率和相應(yīng)的周期循環(huán)動量為特征的振蕩或周期循環(huán)分量。在振蕩循環(huán)期間，燃燒氣體從燃燒室向前移動，并且進(jìn)入、穿過并離開氣體分布系統(tǒng)30的振蕩循環(huán)被定義為“正循環(huán)”；沖擊氣體發(fā)生回流的振蕩循環(huán)被定義為“負(fù)循環(huán)”。正循環(huán)的平均振幅是“正振幅”；負(fù)循環(huán)的平均振幅是“負(fù)振幅”。在正循環(huán)期間，沖擊氣體具有一個“正速率”，沿向著設(shè)置在網(wǎng)幅支撐體上的網(wǎng)幅的一個“正方向”；在負(fù)循環(huán)期間，沖擊氣體具有一個“負(fù)速率”，沿著一個“負(fù)方向”。正方向與負(fù)方向相反，正速率與負(fù)速率相反。正速率分量大于負(fù)速率分量，平均速率具有正方向。
脈沖燃燒室在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一個通常從160dB到190dB的強(qiáng)聲壓。聲壓在燃燒室內(nèi)達(dá)到其最大值。由于共鳴管的開口端，聲壓在共鳴管的出口處減小。這種聲壓的下降導(dǎo)致周期循環(huán)速率的不斷增加，其在共鳴管的出口處達(dá)到其最大值。在優(yōu)選的Helmholtz型脈沖發(fā)生器中，聲壓在共鳴管出口處達(dá)到最小值，以便達(dá)到振蕩沖擊氣體排氣流的一個最大周期循環(huán)速率。減小的聲壓有益于減小通常與現(xiàn)有技術(shù)的音速增加過程有關(guān)的噪音。
在氣體分布系統(tǒng)的出口處，周期循環(huán)速率從約1000ft/min到約50000ft/min，優(yōu)選為從約2500ft/min到約50000ft/min，其根據(jù)在燃燒室內(nèi)測量的聲壓計算。更優(yōu)選的周期循環(huán)速率是從約5000ft/min到約50000ft/min。平均速率從約1000ft/min到約25000ft/min，優(yōu)選地，平均速率從約2500ft/min到約25000ft/min，更優(yōu)選地從約5000ft/min到約25000ft/min。
相信對于水分含量從10％到60％的網(wǎng)幅，本發(fā)明的裝置和方法允許水分去除速度達(dá)到1501b/ft2.hr和更高。
為了達(dá)到所需的水分去除速度，振蕩回流沖擊氣體應(yīng)當(dāng)最好在網(wǎng)幅的整個表面上形成大體上均勻接觸該網(wǎng)幅的的一個振蕩“流動場”。完成它的一種方法是使得來自氣體分布系統(tǒng)的振蕩氣體流基本上均等地分流并且通過排放口網(wǎng)絡(luò)沖擊到網(wǎng)幅的干燥表面。所以，本發(fā)明的裝置是用于按照預(yù)定的且最好受控制的方式將振蕩回流沖擊空氣或氣體排放到網(wǎng)幅上。排放口的分布模式可改變。優(yōu)選的分布模式包括非任意排列的交錯排列方式。
氣體分布系統(tǒng)的排放口可具有許多種形狀，包括但不僅限于圓形、基本上成矩形、和長橢圓縫形等等。每一排放口具有開口面積“A”和相同的直徑“D”。合成的開口面積“∑A”指的是由排放口的所有單個開口面積A一起形成的總開口面積。在連續(xù)生產(chǎn)過程中的任何時刻由振蕩回流沖擊場沖擊的網(wǎng)幅部分的面積是沖擊面積“E”。
優(yōu)選地，網(wǎng)幅由網(wǎng)幅支撐體支撐，更優(yōu)選地沿機(jī)器方向傳送。在優(yōu)選實施例中，可設(shè)置控制沖擊距離的裝置，例如傳統(tǒng)的手工調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及自動化裝置，使得氣體分布系統(tǒng)的排放口和網(wǎng)幅支撐體相對于彼此移動?？深A(yù)言沖擊距離可響應(yīng)來自一個測量網(wǎng)幅脫水過程的至少一個參數(shù)或網(wǎng)幅本身的一個參數(shù)的控制裝置的信號被自動調(diào)節(jié)。在優(yōu)選實施例中，沖擊距離可從約0.25英寸到約6.0英寸變化。沖擊距離限定了一個沖擊區(qū)域，即，在排放口和網(wǎng)幅支撐體之間的區(qū)域。在優(yōu)選實施例中，沖擊距離Z與排放口等效直徑D的比率(即A/D)從約1.0到約10.0。合成開口面積“∑A”與沖擊面積E之間的比率(即∑A/E)從約0.002到約1.000，優(yōu)選從0.005到0.200，更優(yōu)選從0.010到0.100。
在一個實施例中，氣體分布系統(tǒng)包括至少一個吹箱。該吹箱包括具有許多穿過的排放口的底板。吹箱可具有一個大體上平面狀的底板。可替換地，吹箱的底板可具有非平面或彎曲形狀，例如凸出形狀或凹進(jìn)形狀。在吹箱的一個實施例中，通過許多部分形成了一個大體上凸出的底板。
振蕩回流空氣或氣體的成角度施加可有益地用于本發(fā)明。在網(wǎng)幅支撐體總體表面(或網(wǎng)幅沖擊面積E的表面)與通過排放口的空氣或氣體振蕩流的正方向之間形成的夾角可幾乎從0到90度。這些角度可沿機(jī)器方向取向，或沿機(jī)器橫向取向，也可沿機(jī)器方向和機(jī)器橫向之間的中間方向取向。
在網(wǎng)幅的寬度上可采用許多氣體分布系統(tǒng)。這種設(shè)置允許在整個網(wǎng)幅寬度上控制網(wǎng)幅脫水過程的條件有較大的靈活性。例如，這種設(shè)置允許對網(wǎng)幅的不同機(jī)器橫向部分單獨地控制沖擊距離。如果需要，單個氣體分布系統(tǒng)可以一種非任意方式，優(yōu)選為交錯排列方式在整個網(wǎng)幅的表面分布。
回流沖擊氣體的振蕩場可有利地與沖擊到網(wǎng)幅上沖擊氣體穩(wěn)定流(非振蕩)沖擊氣體結(jié)合使用。一個優(yōu)選實施例包括順序交替應(yīng)用的振蕩回流氣體和穩(wěn)定流動氣體。振蕩氣體和穩(wěn)定流動氣體中的一個或二者包括相對于網(wǎng)幅支撐體帶有角度的噴射流。
網(wǎng)幅支撐體可包括許多結(jié)構(gòu)，例如，造紙條或帶，長網(wǎng)或篩網(wǎng)，干燥滾筒等等。在優(yōu)選實施例中，網(wǎng)幅支撐體沿機(jī)器方向以每分鐘100英尺到每分鐘10000英尺的速率移動。更優(yōu)選地，該網(wǎng)幅支撐體的速率是每分鐘1000英尺到每分鐘10000英尺。在整個造紙過程中的幾個主要步驟都可以應(yīng)用本發(fā)明的裝置，例如成形步驟、濕轉(zhuǎn)移步驟、預(yù)干燥步驟、干燥滾筒干燥(如Yankee)步驟、以及后干燥步驟。沖擊區(qū)域的一個優(yōu)選位置是干燥滾筒和與該干燥滾筒并置的干燥罩之間形成的區(qū)域，在這種情況下，網(wǎng)幅支撐體包括干燥滾筒的表面。在一個實施例中，沖擊罩置于滾筒干燥機(jī)的“濕端”。干燥停留時間可通過圍繞干燥滾筒的罩和機(jī)器速度的結(jié)合來控制。這種方法特別適用于消除不同密度結(jié)構(gòu)紙幅中存在的濕度差別。
網(wǎng)幅支撐體的一個優(yōu)選實施例包括流體可滲透的環(huán)形帶或條，其具有網(wǎng)幅接觸表面和對著網(wǎng)幅接觸表面的背部表面。這種類型的網(wǎng)幅支撐體優(yōu)選包括連接到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的框架，和在網(wǎng)幅接觸表面和背部表面之間延伸的至少一個流體可滲透偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管?？蚣芸砂ù篌w上連續(xù)的結(jié)構(gòu)?？商鎿Q地或附加地，框架可包括許多不連續(xù)突出部。如果網(wǎng)幅接觸表面由大體上連續(xù)的框架形成，則該網(wǎng)幅接觸表面包括大體上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)；并且至少一個偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管包括許多延伸穿過該大體上連續(xù)框架的不連續(xù)導(dǎo)管，每一不連續(xù)導(dǎo)管被框架包圍。
采用本發(fā)明的裝置和方法，能夠從結(jié)構(gòu)網(wǎng)幅的不同密度結(jié)構(gòu)部分同時去除水分。這種振蕩回流方法的脫水特性與現(xiàn)有技術(shù)采用干燥滾筒或穿透空氣干燥方法的傳統(tǒng)方法相比，上述振蕩回流方法的脫水特性很低程度上(如果多少有一點的話)依賴于被脫水的網(wǎng)幅密度的不同。所以，本發(fā)明的方法有效地消除了上述脫水過程的水去除特性(更重要地水去除速度)與被脫水的網(wǎng)幅不同部分的相對密度的不同之間的相互影響。
本發(fā)明的方法，無論是單獨還是與穿透空氣干燥方法結(jié)合使用，都可以消除在造紙過程中使用干燥滾筒這一步驟。本發(fā)明方法的一個優(yōu)選應(yīng)用是結(jié)合穿透空氣干燥方法，包括應(yīng)用例如由真空源產(chǎn)生的壓力。本發(fā)明的裝置可有益地結(jié)合真空裝置使用，例如，結(jié)合真空拾取靴或真空盒，在這種情況下，網(wǎng)幅支撐體優(yōu)選為流體可滲透的。真空裝置優(yōu)選地與網(wǎng)幅支撐體的后部表面并置，更優(yōu)選地在對應(yīng)于沖擊區(qū)域的區(qū)域內(nèi)。真空裝置通過流體可滲透網(wǎng)幅支撐體將壓力施加到網(wǎng)幅上。在這種情況下，由脈沖發(fā)生器形成的振蕩回流氣體和由真空裝置產(chǎn)生的壓力能夠有益地協(xié)作，由此相對于那些每一種單獨脫水方法大大增加了組合脫水方法的效率。
任選地，本發(fā)明的裝置可具有從沖擊區(qū)域(包括邊界層)除去水分的輔助裝置。這種輔助裝置可包括許多與具有大氣壓的外部區(qū)域流體連通的槽?？商鎿Q地或作為附加地，輔助裝置可包括真空源，和至少一個從沖擊區(qū)域和/或鄰近該沖擊區(qū)域的區(qū)域延伸到真空源的真空槽，由此在它們之間提供流體連通。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明裝置和一種優(yōu)選連續(xù)生產(chǎn)方法的圖解示意側(cè)視圖，表示出脈沖發(fā)生器在環(huán)形帶支撐的移動網(wǎng)幅上發(fā)射振蕩回流沖擊空氣或氣體；圖2是一個曲線圖，表示振蕩回流空氣或氣體的周期速率Vc和平均速率V，周期速率Vc包括正周期速率V1和負(fù)周期速率V2；圖3是類似于圖2曲線圖的曲線圖，表示周期速率Vc相對于聲壓P的異相分布；圖4是一個脈沖燃燒室的圖解示意側(cè)視圖，其可用于本發(fā)明的裝置和方法中；圖4A是沿圖4中線4A-4A截取的局部視圖，表示脈沖燃燒室的圓形排放口，排放孔具有直徑D和開口面積A；圖4B是脈沖燃燒室排放口的另一個實施例，該排放口呈矩形；圖5是一個曲線圖，表示在脈沖燃燒室內(nèi)聲壓P和正速率Vc之間的相關(guān)性；圖6是本發(fā)明裝置和方法的一個實施例的圖解示意側(cè)視圖，表示一個脈沖發(fā)生器繼續(xù)將振蕩回流沖擊空氣或氣體交替與穩(wěn)流沖擊空氣或氣體沖擊到網(wǎng)幅上，網(wǎng)幅由沿機(jī)器方向運行的環(huán)形帶支撐；
圖7是本發(fā)明裝置的圖解局部視圖，包括干燥滾筒的干燥機(jī)罩，網(wǎng)幅由干燥滾筒支撐；圖7A是本發(fā)明裝置的局部圖解橫截面圖，包括網(wǎng)幅支撐體，網(wǎng)幅支撐體包括一個其上帶有網(wǎng)幅的干燥滾筒和一個包括許多排放口的脈沖發(fā)生器氣體分布系統(tǒng)；圖7B是與圖7A類似的視圖，表示出網(wǎng)幅支撐體，網(wǎng)幅支撐體包括一個能滲透流體的帶，網(wǎng)幅被壓印在網(wǎng)幅支撐體和干燥滾筒表面之間，振蕩回流氣體被施加到通過網(wǎng)幅支撐體的網(wǎng)幅上；圖8是本發(fā)明連續(xù)造紙方法的圖解視圖，表示本發(fā)明裝置相對于整個造紙過程的一些可能位置；圖9是沿圖1中線9-9截取的圖解橫截面視圖，表示脈沖發(fā)生器排放口相對于網(wǎng)幅表面的非任意模式的一個實施例；圖9A表示排放口的圖解平面圖，包括以一種非任意模式分布的大體上呈矩形的孔；圖10是脈沖發(fā)生器氣體分布系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例的圖解橫截面圖，該系統(tǒng)終止于一個吹箱，吹箱帶有許多穿過其底部延伸的排放孔；圖11是一個沿圖10中線11-11截取的圖解剖面圖，表示多個沿機(jī)器方向連續(xù)間隔開的吹箱；圖12是吹箱一個實施例的圖解橫截面圖，其具有凸形底面；圖12A是圖12所示吹箱的圖解的更詳細(xì)的橫截面圖，提供了相對于流體能滲透的網(wǎng)幅支撐體以成角度的方式施加振蕩空氣或氣體；圖13是吹箱一個實施例的圖解橫截面視圖，吹箱底部包括許多相互連接組合部分，形成吹箱底部的大致凸形；圖13A是一個圖解曲線圖，表示在具有圖12圖解表示的彎曲底部的吹箱出口處，或在具有圖13圖解表示的分段底部的吹箱出口處的振蕩回流氣體或空氣的溫度分布；圖14是具有彎曲凹形底部的吹箱實施例的圖解橫截面圖；圖14A是一個圖解曲線圖，表示在具有圖14圖解表示的彎曲凹形底部的吹箱出口處的回流沖擊氣體的溫度分布；圖15是本發(fā)明一種生產(chǎn)方法實施例的圖解側(cè)視圖，表示沿橫過機(jī)器方向相互間隔開的許多脈沖發(fā)生器；
圖16是流體可滲透網(wǎng)幅支撐體的一個實施例的局部圖解側(cè)視圖，其包括連接到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上的大體上連續(xù)的框架，網(wǎng)幅支撐體上面有纖維網(wǎng)幅；圖17是圖16所示的網(wǎng)幅支撐體的局部圖解平面圖(為了清楚沒有表示纖維網(wǎng)幅)；圖18是流體可滲透網(wǎng)幅支撐體的一個實施例的局部圖解側(cè)視圖，其包括許多連接到一個加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)突出部分，網(wǎng)幅支撐體上面具有纖維網(wǎng)幅；圖19是圖18所示的網(wǎng)幅支撐體的局部圖解平面圖(為了清楚沒有表示纖維網(wǎng)幅)；圖20是用于本發(fā)明的脈沖發(fā)生器的一個實施例的圖解視圖，其包括一個次聲裝置。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明生產(chǎn)方法的第一步包括提供纖維網(wǎng)幅。在這里所用的術(shù)語“纖維網(wǎng)幅”或簡單地“網(wǎng)幅”60(圖1和6-9)指的是宏觀平面基層，其包括有纖維素纖維、合成纖維或它們的組合。網(wǎng)幅60可以以任何現(xiàn)有技術(shù)已知的造紙方法制造，包括(但不僅限于)傳統(tǒng)方法和穿透空氣干燥方法。構(gòu)成網(wǎng)幅60的合適纖維可包括再生或二次纖維、造紙纖維以及原始造紙纖維。這種纖維可包括硬木纖維、軟木纖維和無木纖維。這里使用的術(shù)語“纖維網(wǎng)幅”包括定量從約每3000平方英尺8磅(1b/3000ft2)到約每3000平方英尺20磅(1b/3000ft2)的薄紙幅，以及定量從251b/1000ft2到約10001b/1000ft2的板級網(wǎng)幅，包括(但不僅限于)定量從30到801b/3000ft2級別的牛皮紙幅，定量從40到1001b/1000ft2級別的漂白紙板，以及具有典型定量約301b/3000ft2的新聞用紙。
提供纖維網(wǎng)幅60的第一步前面是形成這一網(wǎng)幅的一些步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識到形成網(wǎng)幅60可包括提供許多纖維61(圖8)的步驟。在圖8描述的典型的連續(xù)造紙過程中，許多纖維61最好懸浮在液體載體中。更優(yōu)選地，這些纖維61包括含水懸浮液。制備纖維61的含水懸浮液的設(shè)備在本領(lǐng)域是已知的，因而在圖8中未示出。纖維61的含水懸浮液可被提供到圖8所示的網(wǎng)前箱65。盡管在圖8中示出單獨一個網(wǎng)前箱65，但是應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明產(chǎn)生過程的其它設(shè)置中可以有多個網(wǎng)前箱。一個或多個網(wǎng)前箱及制備纖維含水懸浮液的設(shè)備一般具有1976年11月30日頒發(fā)給Morgan和Rich的美國專利3994771所披露的形式，該專利在這里作為參考。造紙纖維含水懸浮液的制備和這種含水懸浮液的典型特征在美國專利4529480中非常詳細(xì)地描述，該專利在此作為參考。本發(fā)明也設(shè)計采用通過干燥空氣成網(wǎng)工藝形成的網(wǎng)幅60。這種工藝?yán)缭赥echnomic Publishing Co.,Lancaster,PA于1997出版的S.Adanur所著《造紙機(jī)的貴重設(shè)備》(P.138)中進(jìn)行了描述。本發(fā)明也可考慮使用已被再浸濕的網(wǎng)幅。先前制造的干燥網(wǎng)幅的再浸濕可被用來制造三維網(wǎng)幅結(jié)構(gòu)，例如通過對再浸濕網(wǎng)幅壓花然后再干燥壓花網(wǎng)幅而制得。本發(fā)明還可考慮使用1997年8月12日授予Farrington等人并轉(zhuǎn)讓給Kimberly-Clark Worldwide,inc.of Neenah,Wisconsin的美國專利U.S.5656132中披露的造紙工藝。
本發(fā)明的裝置10和方法在整個造紙過程的各種階段是有用的(從形成初期網(wǎng)幅的階段到后面干燥階段)，如圖8所示那樣，并且下面詳細(xì)解釋。所以，為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，纖維網(wǎng)幅60的纖維濃度可從約10％到約90％，或者換句話說，纖維網(wǎng)幅60的水分含量可從約90％到約10％。當(dāng)然，根據(jù)在下面將要討論的脫水/干燥前的網(wǎng)幅水分含量、脫水/干燥后所需的水分含量、所需的脫水/干燥速率、在優(yōu)選的連續(xù)加工過程中網(wǎng)幅60的速率、停留時間(即網(wǎng)幅60一定部分由回流沖擊氣體作用的時間)和其它相關(guān)因素，本發(fā)明的方法和裝置的參數(shù)可以且最好應(yīng)當(dāng)被調(diào)節(jié)，以適應(yīng)具體的需要。在通過本發(fā)明的方法和裝置10去除水之前，網(wǎng)幅60可具有不均勻的水分分布。
如在這里所采用的術(shù)語“干燥”意思是從纖維網(wǎng)幅60中通過汽化去除水(或濕氣)。汽化包括水從液相到氣相或蒸汽的相變。術(shù)語“脫水”意思是在去除的水不產(chǎn)生水的相變而從網(wǎng)幅60中去除水。干燥和脫水之間的區(qū)別在本發(fā)明上下文中是重要的，這是因為根據(jù)整個造紙過程(圖8)的特定階段，一種去水方式可以比其它去水方式更相關(guān)。例如，在初期網(wǎng)幅形成階段(圖8,Ⅰ和Ⅱ)，大多數(shù)水主要通過機(jī)器設(shè)備去除。之后，在壓榨和/或熱操作和/或穿透空氣干燥(圖8,Ⅲ和Ⅳ)階段，通常需要汽化來去除水分。
如這里采用的術(shù)語“去除水”或者“水分去除”(或者它們排列的改變)是傳統(tǒng)的并包括單獨或結(jié)合起來的干燥和脫水。類似地，術(shù)語“去除水分速率”或“水分去除速率”(和它們排列的改變)指的是脫水、干燥或它們的任何組合。類似地，術(shù)語“脫水裝置”是應(yīng)用到本發(fā)明的裝置，用來通過干燥、脫水或者它們的組合從網(wǎng)幅60上去除水分?！懊撍?或干燥”(或簡單地脫水/干燥)的連接-分離組合包括下列之一脫水、干燥、或這里限定的脫水和干燥的組合。
脫水的成功取決于水在網(wǎng)幅60中存在的形式。在網(wǎng)幅形成階段，水可以以幾種不同的形式存在于網(wǎng)幅60松散(相對于整個水含量約20％)，微孔(約40％)，膠體約束(約20％)，以及用化學(xué)方法吸收(約10％)(1985出版的H.Muralidhara等人所著《干燥技術(shù)》3(4),529-66.)。松散水分可通過真空技術(shù)去除。然而，從網(wǎng)幅60中去除微孔內(nèi)的水比去除松散水難得多，這是由于必須要克服在造紙纖維和水之間的毛細(xì)作用力的緣故。由于在造紙纖維和水之間形成的強(qiáng)氫鍵，采用一般的脫水工藝通常不能從網(wǎng)幅中去除膠體約束水和化學(xué)方法吸收的水，必須采用熱處理方法來去除。本發(fā)明的裝置和方法可應(yīng)用于去除水分的干燥和脫水工藝。
本發(fā)明的裝置10包括與網(wǎng)幅支撐體70結(jié)合的脈沖發(fā)生器20，網(wǎng)幅支撐體用來在脈沖發(fā)生器20的附近承載網(wǎng)幅60，以便網(wǎng)幅60被由脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生的回流沖擊氣體穿透。如這里所用的術(shù)語“脈沖發(fā)生器”指的是用于產(chǎn)生振蕩回流空氣或氣體的一種裝置，空氣或氣體具有一種循環(huán)速率/動量分量和一種平均速率/動量分量。優(yōu)選地，由脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生的聲壓被轉(zhuǎn)換成一種大振幅循環(huán)運動，包括與正周期循環(huán)交替反復(fù)的負(fù)周期循環(huán)，如下面將要詳細(xì)描述的那樣，正周期循環(huán)相對于負(fù)周期循環(huán)具有較大的動量和循環(huán)速率。
可用于本發(fā)明的一種類型的脈沖發(fā)生器20包括發(fā)聲器和一根管或尾管，該管子具有基本均勻的直徑，且一端向著大氣打開，相對的另一端關(guān)閉，管子的長度L為該管子相對端之間測量的長度(圖4)。管子作為一個共鳴器產(chǎn)生固定聲波。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，固定聲波在管子的開口端具有一個波腹(最大速率和最小壓力)，和一個管子封閉端的節(jié)點(最小速率和最大壓力)。優(yōu)選地，這些固定波滿足下列條件L=ω(2N+1)/4，其中，L是管子的長度；ω是固定波的波長，N是一個整數(shù)(即，N=0,1,2,3,…，等)。
波長為共鳴器管1/4長度(即L=ω/4,N=0)的聲波在本領(lǐng)域通常被確定為一種基調(diào)。其它聲波被確定為第一諧波(N=1)，第二諧波(N=2)，第三諧波(N=3),…，等。在本發(fā)明中，優(yōu)選的共鳴器管的長度等于發(fā)聲器產(chǎn)生的頻率的1/4，即，優(yōu)選的脈沖發(fā)聲器20產(chǎn)生基調(diào)聲波，N=0。固定聲波在共鳴器尾管中提供改變的氣壓，在尾管共鳴器的封閉端具有最大壓力。聲波和波長的關(guān)系如下列公式F=C/ω，其中F是聲頻，C是聲速。在脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生基調(diào)的情況下，頻率和波長之間的關(guān)系從前面限定的關(guān)系可由公式F=C/4L更具體地表示。
圖4表示包括脈沖燃燒室21的優(yōu)選脈沖發(fā)生器20。如圖4所示，脈沖燃燒室21包括燃燒腔室13，進(jìn)氣口11，進(jìn)油口12以及共鳴管15。如這里所用的術(shù)語“共鳴管”15表示脈沖發(fā)生器20的一部分，其使得燃燒氣體以一定的頻率沿長度方向振動，同時沿由共鳴器管15的幾何形狀確定的預(yù)定方向運動。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，當(dāng)施加到共鳴器管15的力的頻率(即，在燃燒室13內(nèi)產(chǎn)生的燃燒氣體的頻率)等于或接近于共鳴器管15的自然頻率時，出現(xiàn)共鳴。換句話說，脈沖發(fā)生器20(包括共鳴器管15)是這樣設(shè)計的，即共鳴器管15將在燃燒室13內(nèi)產(chǎn)生的熱燃燒氣體轉(zhuǎn)換成振蕩(即，振動)回流沖擊氣體。
在圖4中，進(jìn)氣口11和進(jìn)油口12與燃燒室13是流體連通的，用于分別將氣體和油傳送到燃燒室13，在該燃燒室中油和氣體混合形成一種易燃混合物。優(yōu)選地，脈沖燃燒室21也包括引燃器14，其用于引燃燃燒室13內(nèi)的空氣和油混合物。脈沖燃燒室21也可包括一個進(jìn)氣閥11a和一個進(jìn)油閥12a，用于分別控制空氣和油的傳送，以及脈沖燃燒室21的燃燒周期參數(shù)。
共鳴器管15與氣體分布系統(tǒng)30進(jìn)一步流體連通。如在這里所用的術(shù)語“氣體分布系統(tǒng)”限定了管子、尾管、箱體等的組合，設(shè)計用于為脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生的振蕩回流空氣或氣體提供封閉的通道，并由此導(dǎo)引振蕩回流空氣或氣體進(jìn)入一個預(yù)定的沖擊區(qū)域，在區(qū)域，振蕩回流空氣或氣體被沖擊到網(wǎng)幅60上，由此從中除去水分。氣體分布系統(tǒng)30被設(shè)計成使分裂干涉最小(最好完全避免)，這會相反地影響脈沖燃燒室21的所需操作模式，或由脈沖燃燒室21產(chǎn)生的回流氣體的振蕩特性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，至少在本發(fā)明裝置10的一些可能的實施例中(圖1,9和4)，氣體分布系統(tǒng)30可包括一個或多個共鳴管15。換句話說，在一些情況下，共鳴管15可包括脈沖燃燒室21和氣體分布系統(tǒng)30二者的固有部分，如在這里所限定的這樣。在這種情況下，一個或多個共鳴管15和氣體分布系統(tǒng)30的組合在這里被稱之為“共鳴氣體分布系統(tǒng)”，并由標(biāo)號35表示。例如，共鳴氣體分布系統(tǒng)35可包括許多共鳴管或尾管15，如圖4,1和9所示。在這點上，“氣體分布系統(tǒng)30”和“共鳴氣體分布系統(tǒng)35”之間的區(qū)別只是形式上的，術(shù)語“氣體分布系統(tǒng)”和“共鳴氣體分布系統(tǒng)”在大部分情況下是可互換的。
無論其具體實施例如何，氣體分布系統(tǒng)30或共鳴氣體分布系統(tǒng)35將回流沖擊空氣或氣體傳送到網(wǎng)幅60上，優(yōu)選地通過許多排放出口或噴嘴39。沖擊到網(wǎng)幅60上的振蕩回流空氣或氣體的優(yōu)選頻率F在約15HZ到約1500HZ范圍內(nèi)。更優(yōu)選的頻率F從15HZ到500HZ，最優(yōu)選的頻率F從15HZ到250HZ。如果脈沖發(fā)生器20包括脈沖燃燒室21，則優(yōu)選頻率從75HZ到250HZ。
一個典型的脈沖燃燒室21以下列方式操作。當(dāng)空氣或油進(jìn)入燃燒室13并在其中混合后，引燃器14點燃?xì)庥突旌衔?，由此提供脈沖燃燒室21的啟動。由于燃燒氣體溫度的迅速增加，氣油混合物的燃燒造成燃燒室13內(nèi)體積的突然增加。當(dāng)熱的燃燒氣體膨脹時，進(jìn)口閥11a和12a關(guān)閉，由此使得燃燒氣體膨脹進(jìn)入一個共鳴管15，該共鳴管15與燃燒室13流體連通。在圖4中，共鳴管15也包括氣體分布系統(tǒng)30，這樣就形成如上的共鳴管氣體分布系統(tǒng)35。氣體分布系統(tǒng)30至少具有一個帶有開口面積的排放出口39，開口面積在圖4A和4B中表示為“A”，通過該開口面積A熱振蕩氣體從氣體分布系統(tǒng)30(圖4)出來。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，圖4描述了一種類型的脈沖燃燒器21，其可被用于本發(fā)明。許多脈沖燃燒室在本領(lǐng)域是已知的。這些例子包括但不僅限于從The Fulton Companies of Pulaski,New York，買到的氣體脈沖燃燒器；由J.Jireh Corporation of San Rafael,Califomia制造的脈沖干燥機(jī)；由Sonotech,Inc.of Atlanta,Georgia.生產(chǎn)的Cello爐。
圖20表示脈沖發(fā)生器20的另一個實施例，其包括次聲裝置22。次聲裝置22包括共鳴室23，其與空氣入口11通過脈動器24流體連通。脈動器24產(chǎn)生具有次聲壓(低頻)的振蕩空氣，次聲壓然后在共鳴室23和共鳴管15內(nèi)擴(kuò)大。在圖20中所示的次聲裝置22進(jìn)一步包括使脈動器24和擴(kuò)散器26之間的氣壓相等的等壓軟管28，用來控制震動頻率的變頻器箱25和聲波作用控制器27。在次聲裝置22中也可以使用各種各樣的閥，例如一種控制聲波作用控制器27和空氣入口11之間流體連通的閥26。如果脈沖發(fā)生器20包括次聲裝置22，則振蕩回流空氣的優(yōu)選頻率是15HZ到100HZ。圖20中圖解所示的次聲裝置22商業(yè)上由Infrafone AB Company of Sweden制造，商標(biāo)名稱為INFRAFONE。低頻聲波發(fā)生器在1985年5月21授予Olsson等人的美國專利U.S.4517915,1987年3月17日授予Olsson等人的美國專利U.S.4650413,1987年6月13日授予Olsson等人的美國專利U.S.4635571,1986年6月3日授予Olsson等人的美國專利U.S.4592293,1988年1月授予Olsson等人的美國專利U.S.4721395,1994年9月27日授予Sandstrom的美國專利U.S.5350887中進(jìn)行了描述，這些專利的公開內(nèi)容在這里作為參考，用來描述產(chǎn)生低頻振蕩裝置。
包括次聲裝置22的裝置10可具有加熱振蕩空氣的裝置(未示出)，振蕩空氣由次聲裝置22排放。如果需要的話，這種裝置可包括電加熱器或溫度控制傳熱元件，該元件位于鄰近沖擊區(qū)域的一個區(qū)域。另一種方案是，網(wǎng)幅60可通過網(wǎng)幅支撐體70被加熱。然而，應(yīng)當(dāng)清楚，在一些實施例中(至少在造紙過程的一些步驟)，次聲裝置22可沒有加熱裝置。例如，在造紙過程的預(yù)干燥階段可使用次聲裝置22，在這種情況下，相信次聲裝置22能夠在環(huán)境溫度下有效地操作。次聲裝置22也可以被用于產(chǎn)生振蕩場，該振蕩場然后被加到穩(wěn)流沖擊氣體上。
在脈沖發(fā)生器20包括脈沖燃燒器21的情況下，振蕩回流波的聲頻至少部分依賴于在脈沖燃燒器21中使用的油的特性(如易燃性)。對于脈沖發(fā)生器20的兩個實施例、脈沖燃燒室21和次聲裝置22來說，幾個其他因素，包括共鳴系統(tǒng)30的設(shè)計和幾何形狀，也可以影響由回流沖擊空氣或氣體產(chǎn)生的聲場頻率。例如，如果共鳴系統(tǒng)30包括許多共鳴管15，如圖1和圖9圖解表示的那樣，那么這些因素包括(但不限于)一根或多根管子15的直徑D(圖9)和長度L(圖4)，管子15的數(shù)量，以及共鳴管15的體積與燃燒室13(圖4)或共鳴室23(圖20)的體積之比。
一種Helmholtz型共鳴器可用于本發(fā)明的脈沖發(fā)生器20。在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，Helmholtz型共鳴器是一種振動系統(tǒng)，通常包括帶有開口頸部或端口的大量封閉空氣。Helmholtz型共鳴器類似于帶有開口和封閉端的如上的共鳴管一樣作用。帶有波腹的固定聲波在Helmholtz型共鳴器的開口端產(chǎn)生。相應(yīng)地，節(jié)點存在于Helmholtz型共鳴器的關(guān)閉端。Helmholtz型共鳴器沿其長度方向可具有不恒定的直徑(因而具有不恒定的體積)。通常，Helmholtz型共鳴器包括具有腔室體積Wr的較大的腔室，該腔室連接到具有管體積Wt的共鳴管。不同體積的件的結(jié)合產(chǎn)生聲波。在本發(fā)明中使用的優(yōu)選的Helmholtz型共鳴器和這樣的Helmholtz型脈沖發(fā)生器在一個給定聲頻下產(chǎn)生1/4波長的固定聲波，如上面已經(jīng)描述的那樣。Helmholtz型脈沖發(fā)生器20的聲波頻率可通過下列公式表示F=(C/2πL)x(Wt/Wr)0.5，其中F為振蕩回流空氣或氣體的頻率，C為聲速，L為共鳴管的長度，Wt為共鳴管的體積，Wr為燃燒室13的體積。這樣，通過調(diào)節(jié)腔室體積Wr，管子體積Wt和管子15的長度L,Helmholtz型脈沖發(fā)生器20可被調(diào)整達(dá)到一個給定的聲頻。
由于其高燃燒效率和高共鳴操作模式，所以包括脈沖燃燒室21的Helmholtz型脈沖發(fā)生器20是優(yōu)選的。Helmholtz型脈沖燃燒室21通常產(chǎn)生在燃燒室13的一個給定體積Wr內(nèi)釋放能量的每小時每BTU(即英國熱量單位)最高的壓力波動。所形成的較大值的流動振蕩，在克服下游熱交換設(shè)備的壓降方面提供了一個所需的壓力增高量。在本發(fā)明采用的Helmholtz型脈沖燃燒室21中的壓力波動范圍通常從約1si(負(fù)波峰期間Q2)到約5psi(正波峰期間Q1)，如圖2圖解表示的那樣。這些壓力波動在燃燒室13內(nèi)產(chǎn)生從約120分貝(dB)到約190dB的聲壓值。圖3是類似于圖2所示曲線圖的曲線圖，表示周期速率Vc相對于聲壓P的異相分布。
振蕩回流沖擊氣體具有兩個分量一個是以平均速率V和相應(yīng)的平均動量M為特征的平均分量，一個是以周期循環(huán)速率Vc和相應(yīng)的周期循環(huán)動量Mc為特征的振蕩或周期循環(huán)分量。無需理論證明，本申請人相信振蕩回流沖擊氣體的平均和振蕩分量主要以下列方式形成。從燃燒室13排入氣體分布共鳴系統(tǒng)30的氣體燃燒產(chǎn)物具有大的平均動量(與燃燒氣體的平均速率V和其質(zhì)量成比例)。當(dāng)氣油混合物的燃燒基本上在燃燒室13完成后，以高速排出燃燒室13的燃燒氣體的慣性在燃燒室13內(nèi)形成局部真空，這一真空使得排出的一部分燃燒氣體回到燃燒室13。其余的排出氣體通過共鳴系統(tǒng)30以平均速率V離開脈沖燃燒室21。在燃燒室13內(nèi)形成的局部真空打開入口閥11a和12a，由此使得空氣和油再一次進(jìn)入燃燒室13；燃燒循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。
如這里使用的，燃燒氣體從燃燒室13向前移動，并且進(jìn)入、穿過并離開氣體分布系統(tǒng)30的振蕩循環(huán)被定義為“正循環(huán)”；沖擊氣體發(fā)生回流的振蕩循環(huán)被定義為“負(fù)循環(huán)”。相應(yīng)地，正循環(huán)的平均振幅是“正振幅”；負(fù)循環(huán)的平均振幅是“負(fù)振幅”。類似地，在正循環(huán)期間，沖擊氣體具有“正速率”V1，沿向著設(shè)置在網(wǎng)幅支撐體70上設(shè)置的網(wǎng)幅60的“正方向”D1；在負(fù)循環(huán)期間，沖擊氣體具有“負(fù)速率”V2，沿著“負(fù)方向”。正方向D1與負(fù)方向D2相反，正速率V1與負(fù)速率V2相反。在過程中，周期循環(huán)速率Vc定義了在任何給定時刻振蕩流動氣體的瞬時速率，同時，平均速率V定義了回流振蕩場的最終速率，回流振蕩場由以頻率F振動的燃燒氣體(包括一系列交替的正負(fù)循環(huán))形成。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解正速率V1大于負(fù)速率V2，平均速率V具有正方向D1，因而最終的振蕩沖擊氣體以正方向D1運動，即從脈沖燃燒室21進(jìn)入氣體分布系統(tǒng)30。也應(yīng)當(dāng)理解，由于循環(huán)速率Vc不斷地從正速率V1變到與正速率V1相反的負(fù)速率V2，所以，當(dāng)循環(huán)速率Vc改變其方向時必然存在一種情況，即相對于V1和V2Vc=0的情況。所以，每一個正速率V1和每一個負(fù)速率V2從0到最大值到0等等改變其絕對值。因此，應(yīng)當(dāng)指出，正速率V1是在正循環(huán)期間的一個平均周期循環(huán)速率Vc，負(fù)速率V2是回流沖擊氣體在負(fù)循環(huán)期間的一個平均周期循環(huán)速率Vc。
相信平均速率V可由至少兩個因素來決定。首先，在燃燒室13內(nèi)點燃的空氣和油最好在一個所需點火范圍內(nèi)產(chǎn)生一種理想配比的氣體流。例如，如果燃燒強(qiáng)度需要增加，則需增加供油速度。當(dāng)供油速度增加時，在燃燒室13內(nèi)的壓力波動強(qiáng)度相應(yīng)增加，這又增加了由氣閥11a吸入的空氣量。這樣，優(yōu)選的脈沖燃燒室21能夠在所需達(dá)到點火速度下自動保持一個基本恒定的理想配比。當(dāng)然，如果需要的話，通過改變閥11a和12a的操作特性，脈沖燃燒室21的幾何形狀(包括其共鳴尾管15)，以及其它參數(shù)，可以改變?nèi)紵硐肱浔?。其次，由于燃燒氣體相對于入口處的空氣和油的粘度具有非常高的粘度，所以，入口處空氣和油的速率大于燃燒氣體的速率。較高的入口處空氣和油的粘度引起穿過閥11a和12a的較高流動阻力(相對于穿過共鳴系統(tǒng)30的流動阻力來說)。
按照本發(fā)明，脈沖燃燒室21在燃燒室13內(nèi)產(chǎn)生從160dB到190dB的強(qiáng)聲壓P。聲壓P在燃燒室13達(dá)到其最大值。由于共鳴管15的開口端，聲壓P在共鳴管15的出口處減小。這種聲壓P的下降導(dǎo)致周期循環(huán)速率Vc的不斷增加，其在共鳴管15的出口處達(dá)到其最大值。在最優(yōu)選的Helmholtz型脈沖發(fā)生器20中，聲壓在共鳴管15的出口處達(dá)到最小值，以便達(dá)到振蕩沖擊氣體排出氣流的一個最大周期循環(huán)速率Vc。減小的聲壓P有益于減小通常與現(xiàn)有技術(shù)的音速增加過程有關(guān)的噪音。例如，在本發(fā)明的脈沖燃燒室21的一些實驗中，在距排放出口39約1.0到約2.5英寸的距離處測量的聲壓P為約90dB到約120dB。這樣，相對于現(xiàn)有技術(shù)的平均聲壓達(dá)到170dB的音速增加的穩(wěn)流沖擊過程(例如見美國專利U.S.3694926,2:16-25)，本發(fā)明的優(yōu)選方法和裝置10以一個非常低的噪音水平操作。
在氣體分布系統(tǒng)30的出口處，從約1000英尺每分(ft/min)到約50000ft/min，優(yōu)選為從約2500ft/min到約50000ft/min的周期循環(huán)速率Vc能夠根據(jù)在燃燒室13內(nèi)測量的聲壓P計算。更優(yōu)選的周期循環(huán)速率Vc是從約5000ft/min到約50000ft/min。圖5中的曲線解表示聲壓P和周期循環(huán)速率Vc之間的影響。如上面已經(jīng)解釋的那樣，按照本發(fā)明的優(yōu)選方法，周期循環(huán)速率Vc在脈沖發(fā)生器20內(nèi)增加，在從氣體分布系統(tǒng)30穿過排放出口39的出口處達(dá)到其最大值，同時，由油氣混合物在燃燒室13內(nèi)的爆炸產(chǎn)生的聲壓P減小。(在圖5所示的曲線圖中，符號“a”對應(yīng)于燃燒室13內(nèi)的一個位置，在此開始發(fā)生燃燒，符號“b”對應(yīng)于排放口39的出口處)。按照本發(fā)明，平均速率V是從約1000ft/min到約25000ft/min,Vc/V的比率是從約1.1到約50.0。優(yōu)選地，平均速率V從約2500ft/min到約25000ft/min,Vc/V的比率是從約1.1到約20.0。更優(yōu)選地，平均速率V從約5000ft/min到約25000ft/min,Vc/V的比率是從約1.1到約10.0。從共鳴管入口到共鳴管出口進(jìn)一步到氣體分布系統(tǒng)30的排放出口39，周期循環(huán)速率Vc的振幅增加。這進(jìn)一步改善了燃燒氣體和氣體分布系統(tǒng)30的內(nèi)壁之間的對流熱傳遞。按照本發(fā)明，在氣體分布系統(tǒng)30的排放出口39的出口處達(dá)到最大的熱傳遞。
脈沖燃燒室在多個原始資料中描述，例如，Hemispher/TaylorFrancis,N.Y.出版的Nomura等人所著的《脈沖燃燒干燥過程的熱和質(zhì)量傳遞特性》(89年干燥會議，Mujumdar和M.Roques編輯，p.p.543-549)；1969年Trans.ASME J.ofEng.For Power第91A期發(fā)表的V.I.Hanby所著的《氣體點火的脈動燃燒器的對流熱傳遞》(p.p.48-52)；1986年P(guān)ergamon JournalLTD第12期發(fā)表的A.A.Putman所著的《脈沖燃燒，連續(xù)能量燃燒科學(xué)》(p.p.4-79)；1986年Chicago舉行的工業(yè)燃燒技術(shù)研討會上John M.Corliss等人的《工業(yè)過程中通過脈沖燃燒增強(qiáng)熱傳遞》(p.p.39-48)；1993年Combust.Sci.and Tech第94期P.A.Eibeck等人所著的《脈沖燃燒沖擊射流熱傳遞增強(qiáng)》(p.p.147-65)。這些文章在這里作為參考來描述脈沖燃燒和各種類型的脈沖燃燒室。然而應(yīng)當(dāng)仔細(xì)注意，為了本發(fā)明的目的，僅僅是那些能夠形成具有正循環(huán)和負(fù)循環(huán)的振蕩順序的沖擊氣體，或者如這里使用的振蕩回流沖擊氣體的脈沖燃燒室是合適的。沖擊氣體的回流特性提供明顯優(yōu)于比現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)流沖擊氣體的脫水和節(jié)約能量的益處，如下面進(jìn)一步描述的那樣。
本發(fā)明的裝置10，包括脈沖發(fā)生器20和網(wǎng)幅支撐體70，用于能夠按照預(yù)定的優(yōu)選控制的方式將振蕩回流沖擊氣體排放到網(wǎng)幅60上。圖1,6,7和8表示出脈沖發(fā)生器20相對于網(wǎng)幅支撐體70的幾種主要設(shè)置。在圖1中，脈沖發(fā)生器20將振蕩回流沖擊空氣或氣體排放到由網(wǎng)幅支撐體70支撐并沿機(jī)器方向或MD運行的網(wǎng)幅60上。如這里采用的“機(jī)器方向”指平行于穿過設(shè)備的網(wǎng)幅60流動的方向。機(jī)器橫向或CD指垂直于機(jī)器方向并且平行于網(wǎng)幅60總體平面的方向。在圖1和圖9中，圖解表示出共鳴氣體分布系統(tǒng)35，其包括幾排機(jī)器橫向的共鳴管或通道15，每一個具有至少一個排放開口39。可是，應(yīng)當(dāng)清楚管15和出口39的數(shù)量以及它們相對于網(wǎng)幅60表面的分布模式會被各種因素影響，這些因素包括但不限于整體脫水過程參數(shù)，沖擊空氣或氣體特性(如溫度)，網(wǎng)幅60的類型，在排放口39和網(wǎng)幅支撐體70之間形成的一個沖擊距離Z(圖1和圖7A)，停留時間，當(dāng)本發(fā)明的脫水過程完成后所需的網(wǎng)幅60的纖維密度，以及其他。出口39不必具有圖9所示實施例的圓形形狀。出口39可具有任何合適的形狀，包括但不限于如圖4B所示的大體矩形形狀。
如這里使用的術(shù)語“沖擊距離”標(biāo)為“Z”，意思是在氣體分布系統(tǒng)30的排放出口39和網(wǎng)幅支撐體70的網(wǎng)幅接觸表面之間形成的距離。在本發(fā)明裝置10的優(yōu)選實施例中，可設(shè)置控制沖擊距離Z的裝置。這種裝置可包括傳統(tǒng)的手動機(jī)構(gòu)以及自動裝置，使得氣體分布系統(tǒng)30的排放出口39和網(wǎng)幅支撐體70相對于彼此移動，即向著和遠(yuǎn)離彼此移動，由此調(diào)節(jié)沖擊距離Z?？梢灶A(yù)言地，沖擊距離Z可響應(yīng)來自控制裝置90的信號被自動調(diào)節(jié)，如圖1圖解表示的那樣。控制裝置測量脫水過程的至少一個參數(shù)或網(wǎng)幅60的一個參數(shù)。例如，控制裝置可包括一個水分測量裝置，該裝置用于在網(wǎng)幅60經(jīng)受脫水之前和/或之后，或者在去除水分過程中(圖1)測量網(wǎng)幅60的水分含量。當(dāng)網(wǎng)幅60的水分含量高于或低于一定的預(yù)定值時，該水分測量裝置發(fā)出一個誤差信號來相應(yīng)地調(diào)節(jié)沖擊距離Z。可替換地或作為附加地，控制裝置90可包括溫度傳感器，在網(wǎng)幅經(jīng)受本發(fā)明的回流沖擊時其用于測量網(wǎng)幅60的溫度。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，一般情況下，紙能承受的溫度不大于300°F-400°F。因此，控制網(wǎng)幅的溫度是重要的，尤其是在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，當(dāng)從氣體分布系統(tǒng)30的排放口39出來時，回流沖擊氣體的溫度可達(dá)到2500°F。所以，可以預(yù)言地，沖擊距離Z可響應(yīng)來自設(shè)計用于測量網(wǎng)幅60溫度的控制裝置90的信號被自動調(diào)節(jié)。當(dāng)網(wǎng)幅60的溫度高于某一預(yù)定極限值時，控制裝置90發(fā)出一個誤差信號來據(jù)此調(diào)節(jié)(可能增加)沖擊距離Z，由此形成降低網(wǎng)幅60溫度的條件。脫水過程的這些和其他參數(shù)，單獨或結(jié)合起來可被用作輸入?yún)?shù)來調(diào)節(jié)沖擊距離Z。
在優(yōu)選實施例中，沖擊距離Z可從約0.25英寸變到約6.0英寸。該沖擊距離限定了一個沖擊區(qū)域，即，排放出口39和網(wǎng)幅支撐體70之間的區(qū)域，該區(qū)域被脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生的振蕩回流沖擊氣體穿透。在本發(fā)明裝置10和方法的優(yōu)選實施例中，沖擊距離Z與排放口39的等效直徑D之間的比率，即比率Z/D為約1.0到約10.0。這里所用的“等效直徑D”限定了與具有圓幾何形狀的出口39的相同開口面積有關(guān)的具有非圓形狀的出口39的開口面積A。任何幾何形狀的面積可以按照公式S=1/4πD2進(jìn)行描述，其中，S是任何幾何形狀的面積，π=3.14159,D是等效直徑。例如，具有矩形形狀的出口39的開口面積可被表示成一個相同面積S的圓，其直徑是“d”。然后，直徑d由公式S=1/4πD2可計算出來，其中S是矩形的已知面積。在前述的實施例中，直徑d是該矩形的等效直徑D。當(dāng)然，圓的等效直徑就是該圓的真實直徑(圖4和圖4A)。
適合于將回流氣體的振蕩場傳送到網(wǎng)幅60上的氣體分布系統(tǒng)30的各種設(shè)計包括具有單獨的直管或通道15(圖4)、或許多管子15(圖1)的構(gòu)形。管子15的幾何形狀、相對尺寸和數(shù)量取決于干燥表面所需熱量傳送曲線，面積的相對尺寸和該過程的其他參數(shù)。無論其具體設(shè)計如何，氣體分布系統(tǒng)30必須具有一定的特性。首先，如果該氣體分布系統(tǒng)30包括共鳴管15，由此形成共鳴氣體分布系統(tǒng)35，如上面解釋的那樣，共鳴氣體分布系統(tǒng)35必須將在燃燒室13內(nèi)產(chǎn)生的燃燒氣體轉(zhuǎn)換成如上的振蕩回流沖擊氣體。其次，氣體分布系統(tǒng)30必須將振蕩回流沖擊氣體傳遞到網(wǎng)幅60上。按照要求氣體分布系統(tǒng)30必須將沖擊氣體傳遞到網(wǎng)幅60上，這意味著沖擊氣體必須積極地接合網(wǎng)幅60上包含的水分，例如從網(wǎng)幅60上和從鄰接網(wǎng)幅60的邊界層至少局部去除其水分。應(yīng)當(dāng)理解傳遞到網(wǎng)幅60上的沖擊氣體不排除可穿透(至少局部地)網(wǎng)幅60的沖擊氣體。當(dāng)然，在本發(fā)明的一些實施例中，沖擊氣體可穿過網(wǎng)幅60的整個厚度，由此從網(wǎng)幅60轉(zhuǎn)移、加熱、蒸發(fā)和去除水分。
按照本發(fā)明，氣體分布系統(tǒng)30的設(shè)計對于獲得所需的高水分去除速度(達(dá)到150磅每平方英尺每小時(1b/ft2.hr)和更高速度)是起決定性作用的。不僅與網(wǎng)幅60的沖擊區(qū)域有關(guān)的排放出口39的最終開口面積是重要的，而且穿過網(wǎng)幅沖擊區(qū)域的排放出口39的分布模式也是重要的。如這里采用的術(shù)語“最終開口面積”設(shè)計為“∑A”指的是由出口39的所有單個開口面積A一起形成的總開口面積。由振蕩回流沖擊場在連續(xù)生產(chǎn)過程中任何時刻沖擊的網(wǎng)幅60部分的區(qū)域在這里被指定為一個“沖擊面積E”。沖擊面積E被計算為E=RH，其中R是沖擊面積E的長度(圖1)，H是網(wǎng)幅60的寬度(圖9和圖11)。距離R由氣體分布系統(tǒng)30的幾何形狀限定，具體地由許多排放口39的分布模式的機(jī)器方向尺寸限定，如圖1更好地表示的那樣。換句話說，沖擊面積E是對應(yīng)于由許多排放口39的分布模式畫出的輪廓線區(qū)域。最終開口面積“∑A”和網(wǎng)幅沖擊面積E之間的關(guān)系可由比率∑A/E來定義，其可從0.002到1.000。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，比率∑A/E是從0.005到0.200(即相對于E來說∑A占0.5％到10％)。更優(yōu)選的比率∑A/E是從0.010到0.100。
按照本發(fā)明，對于水分含量從約10％到約60％的網(wǎng)幅60，水去除速度高于25-30lb/ft2.hr。優(yōu)選的脫水速度高于50-60lb/ft2.hr。更優(yōu)選的水去除速度從75lb/fi2.hr到150lb/ft2.hr，甚至更高。為了達(dá)到網(wǎng)幅60所需的脫水速度，振蕩回流沖擊氣體應(yīng)當(dāng)在沖擊區(qū)域最好形成一個在網(wǎng)幅60表面上大體上均勻接觸網(wǎng)幅60的振蕩“流動場”。當(dāng)來自氣體分布系統(tǒng)30的振蕩氣體流穿過排放口39的網(wǎng)絡(luò)大體上相同地分開并且沖擊到網(wǎng)幅60的干燥表面上時，可形成振蕩場。而且，由于在脈沖燃燒器21和氣體分布系統(tǒng)30內(nèi)的可能的密度影響，在氣體分布系統(tǒng)30內(nèi)的振蕩沖擊氣體的溫度控制是必須的。在氣體分布系統(tǒng)30穿過排放口39出口處的氣體溫度控制是需要的，這是因為它幫助人們控制過程中的水去除速度。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解對氣體溫度的控制可通過使用脈沖燃燒室21和氣體分布系統(tǒng)30的外表面的冷卻水套或空氣/氣體冷卻來完成。也可以使用加壓冷卻空氣和傳熱片來控制排放口39處的氣體溫度，恢復(fù)脈沖燃燒室21中的熱量，以及控制在共鳴管15中的火焰前端的位置。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，振蕩場可采用具有多種幾何形狀的排放口39(主要優(yōu)選按照集中導(dǎo)引線就可以)來分布。首先，共鳴氣體分布系統(tǒng)35在每個管15中應(yīng)當(dāng)最好具有相同的體積和長度，以便保持這種聲場性能，以保證在燃燒室13內(nèi)產(chǎn)生的聲壓最大限度地且均勻地轉(zhuǎn)換成排放口39出口處的振蕩場。第二，共鳴氣體分布系統(tǒng)35(或氣體分布系統(tǒng)30)的設(shè)計在燃燒室13內(nèi)應(yīng)當(dāng)最好減小“后”壓力。后壓力會不利地影響空氣閥11a的操作(尤其是當(dāng)其具有空氣動力學(xué)性質(zhì)時)，并且隨后減小由脈沖燃燒室產(chǎn)生的動態(tài)壓力和沖擊氣體的振蕩速率Vc。第三，許多排放口39的最終開口面積∑A應(yīng)當(dāng)和管15的最終開口(橫截面)面積有關(guān)。這意味著在一些實施例中，許多排放口39的最終開口面積∑A應(yīng)最好等于管子15的最終開口(橫截面)面積?？墒窃诹硪恍嵤├?，可能希望具有不同的開口面積提供對回流氣體的振蕩場溫度曲線的控制(大體均勻)。照排放口39的最終開口面積∑A類推，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白“一個或多根管子15的最終開口面積”指的是由單個管子或多個管子15形成的一個總開口面積，如從垂直于振蕩氣體流的假想橫截面看到的那樣。
在平面圖中的排放口39的分布模式相對于網(wǎng)幅60可以改變。例如，圖9表示一種非任意交錯分布排列方式。包括非任意交錯排列的分布模式便于沖擊氣體的更加平穩(wěn)的施加，因而便于氣體溫度和速率相對于網(wǎng)幅60沖擊區(qū)域的更均勻的分布。排放口39可具有大體上如圖4B所示的矩形形狀。這種矩形排放口39可用于覆蓋網(wǎng)幅60的整個寬度，或可替換地覆蓋網(wǎng)幅60寬度上的任何部分。
圖10和11表示包括許多吹箱36的氣體分布系統(tǒng)30，每個吹箱終止于包括許多排放口39的底板37。排放口39通過本領(lǐng)域已知的任何其他方法可被形成為穿過底板37的穿孔。在圖10中，吹箱36具有大致梯形形狀，但是應(yīng)當(dāng)理解吹箱36的其他形狀也是可能的。類似地，當(dāng)圖10所示的吹箱具有基本上平面的底板37時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)非平面或彎曲形狀的底板37是可能的，甚至是優(yōu)選的。例如，圖12表示具有凸形底板37的吹箱36；圖14表示具有凹形底板37的吹箱36。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相對于平面形狀底板37，底板37的凸出形狀在沖擊區(qū)域提供更高的振蕩氣體溫度(圖13A)。與此同時，相對于平面底板提供的溫度分布，底板37的凹進(jìn)形狀提供了在網(wǎng)幅60沖擊區(qū)域上的更加均勻的氣體溫度分布，裝置和方法的所有其他特性是相同的，如圖14A所示。
圖12表示了凸形底板37，其橫截面是彎曲的，圖13表示一個由許多部分組成的大致凸形底板37的另一個實施例。圖13大體上表示包括三部分的底板第一部分31，第二部分32和第三部分33。在所示的橫截面中，部分31、32和33相互間形成角度，由此在所示橫截面中形成一個“斷折線”。當(dāng)然，部分的數(shù)量以及它們的形狀可不同于圖13所示的那些。例如，圖13所示的每個部分31、32和33具有大體上平面的橫截面形狀?？墒?，每一個部分31、32和33可以是單個彎曲的(未示出)，類似于圖12所示的底板37。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在文中的具有凸出形狀的底板37中(無論是否彎曲)，上面定義的沖擊距離Z在排放口39中會不同。所以，考慮到每單位網(wǎng)幅沖擊區(qū)域排放口39的相對開口面積A和相對排放口數(shù)量，如這里所采用的，在文中的凸形底板37的沖擊距離Z是網(wǎng)幅支撐體70的網(wǎng)幅接觸表面和相應(yīng)的單個排放口39之間的所有單個沖擊距離Z1、Z2和Z3等的平均數(shù)(圖12和圖13)。例如，圖13表示底板37橫截面在部分32上具有三個沖擊距離為Z3的排放口39(部分31和33上各一個)，在部分31和33上具有兩個沖擊距離為Z2的排放口39(部分31和33上各一個)，在部分31和33上具有兩個沖擊距離為Z1的排放口39。然后，假設(shè)所有排放口39具有相互相同的開口面積A，那么，整個底板的沖擊距離被計算為(Z3×3+Z1×2+Z2×2)/7。如果排放口39具有不相同的開口面積A，則不同的面積A應(yīng)當(dāng)包括在公式中，來計算不同的單個排放口39的分布。單個沖擊距離Z1、Z2和Z3等是從排放口39的幾何軸線穿過由底板37的朝向網(wǎng)幅表面形成的沖擊線的點測量的。如果合適的話，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在本文的包括干燥滾筒80(圖7,7A和8(Ⅳ))的網(wǎng)幅支撐體70中可以采用相同的方法計算沖擊距離Z。
氣體分布系統(tǒng)30(包括排放口39)的其它設(shè)計和變換打算包含在本發(fā)明中。例如，在板37中的許多孔可包括以預(yù)定方式分布的長橢圓形縫狀孔，如圖9A中圖解表示的那樣。類似地，如需要的話，在本發(fā)明的裝置10中，可以采用圓形排放口39和縫狀排放口39的組合方式(未示出)。
也相信，振蕩回流空氣或氣體的成角度施加可有益地用于本發(fā)明。通過“成角度”的施加意思是振蕩空氣或氣體的沖擊流正方向和網(wǎng)幅支撐體70的網(wǎng)幅接觸表面之間形成一個銳角。圖12和圖13表示振蕩沖擊空氣或氣體的這種成角度施加。然而應(yīng)當(dāng)仔細(xì)注意到，振蕩空氣或氣體的成角度施加是不必因底板37的凸形、凹形或其它彎曲(或斷折)形狀而產(chǎn)生的。換句話說，如圖13所示，彎曲或斷折的底板37可被容易地設(shè)計成提供振蕩空氣或氣體的無角度施加(即垂直于網(wǎng)幅支撐體70)。類似地，平面底板37可包括設(shè)計用于提供振蕩回流空氣或氣體的成角度施加的排放口39(未示出)。當(dāng)然，振蕩回流空氣或氣體的成角度施加可被不是吹箱36的一種裝置提供，例如，通過許多單個管子施加，每根管子終止于排放口39，而不采用吹箱36。無需理論證明，申請人相信由成角度施加的振蕩空氣或氣體提供的脫水優(yōu)點可歸因于這樣的事實，即，成角度振蕩空氣或氣體流的“擦拭”效果通過氣體流和網(wǎng)幅60的表面之間存在的銳角而得到促進(jìn)。
在圖12A中，符號“λ”表示在網(wǎng)幅支撐體70的整個或宏觀單個平面表面和通過排放口39的空氣或氣體振蕩流正方向之間形成的一般角度。如這里所用的術(shù)語“整個”表面(或平面)和“宏觀單個平面”表面二者表示當(dāng)作為一個整體而不考慮結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)觀察網(wǎng)幅支撐體70時的網(wǎng)幅支撐體70的平面。當(dāng)然，雖然不是優(yōu)選的，但是與絕對平面的較小偏離還是允許的。也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，振蕩回流空氣或氣體的成角度施加可以是相對于機(jī)器橫向(圖12)、機(jī)器方向(未示出)、機(jī)器方向與機(jī)器橫向二者(未示出)。按照本發(fā)明，角度λ幾乎從0到90度。而且，單個角度λ(λ1,λ2,λ3)可相互間不同(在一些實施例中優(yōu)選為這樣)，如在圖12A中更好地表示的那樣λ1＞λ2＞λ3。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，提供的有關(guān)角度λ的教導(dǎo)也可以被類似地用于圖14所示的凹進(jìn)底板37。
圖15圖解表示本發(fā)明方法的一個實施例，其中橫過網(wǎng)幅60的寬度使用許多氣體分布系統(tǒng)30(30a,30b和30c)。這種設(shè)置在控制橫過網(wǎng)幅60寬度的網(wǎng)幅脫水過程的狀態(tài)，及控制網(wǎng)幅60不同部分(假設(shè)沿機(jī)器橫向)的相對濕度和/或脫水速度時提供更大的靈活性。例如，這種設(shè)置允許人們?yōu)榫W(wǎng)幅60的不同部分單獨控制沖擊距離Z。在圖15中，氣體分布系統(tǒng)30a具有沖擊距離Za，氣體分布系統(tǒng)30b具有沖擊距離Zb，氣體分布系統(tǒng)30c具有沖擊距離Zc。每個沖擊距離Za、Zb、Zc是單獨可調(diào)的，相互獨立?？商峁┛刂茮_擊距離Z的裝置95。圖15表示出三個脈沖發(fā)生器20，每一個具有其自己的氣體分布系統(tǒng)30，應(yīng)當(dāng)理解在其它實施例中，單個脈沖發(fā)生器20可具有許多氣體分布系統(tǒng)30，每一個具有用于單獨調(diào)節(jié)沖擊距離Z的裝置。
在本發(fā)明包括兩個或多個脈沖發(fā)生器21的方法實施例中，一對脈沖燃燒室21可以以一前一后相互非常接近的方式有利地操作。這種設(shè)置(未描述)可導(dǎo)致脈沖燃燒室21點火間180°相位延遲，這可以通過減少噪音傳播來產(chǎn)生額外的益處。這種設(shè)置也可以在脈沖燃燒室內(nèi)產(chǎn)生較高的動態(tài)壓力級別，這又導(dǎo)致振蕩回流沖擊氣體從共鳴系統(tǒng)30的排放口39以一個較大的周期循環(huán)速率Vc排出。這種較大的周期循環(huán)速率Vc增加了方法的脫水效率。
按照本發(fā)明，回流沖擊氣體的振動場可被有利地用于與一個穩(wěn)流沖擊氣體結(jié)合。操作的一個特別優(yōu)選方式包括振蕩回流氣體和穩(wěn)流氣體的順序交替應(yīng)用。圖6圖解表示出這種方法的一個實施例的主要設(shè)置。在圖6中，氣體分布系統(tǒng)30穿過具有排放口39的管子15傳送振蕩回流沖擊氣體；穩(wěn)流氣體分布系統(tǒng)55穿過具有排放口59的管子55傳送穩(wěn)流沖擊氣體。在圖6中，方向箭頭“Vs”表示穩(wěn)流氣體的速度(或運動)，方向箭頭“Vc”圖解表示振蕩回流氣體周期循環(huán)速度(或振蕩運動)。當(dāng)網(wǎng)幅60沿機(jī)器方向MD運行時，振蕩回流氣體和穩(wěn)流氣體(非振蕩)依次沖擊在網(wǎng)幅60上。當(dāng)網(wǎng)幅60沿機(jī)器方向運行時，這種處理順序可被沿機(jī)器方向重復(fù)許多次。相信振蕩流動場“擦洗”網(wǎng)幅60干燥表面上的殘余水蒸汽(包括邊界層)，由此便于通過穩(wěn)流沖擊氣體從其上面去除水分。這種結(jié)合增加了穩(wěn)流沖擊干燥系統(tǒng)的干燥性能。應(yīng)當(dāng)理解，在包括施加組合在一起的穩(wěn)流氣體和振蕩回流氣體的方法中，在本發(fā)明中試圖施加成角度的沖擊氣體。在這種情況下，振蕩氣體和穩(wěn)流氣體的一種或兩種可包括具有相對于網(wǎng)幅支撐體70的“成角度”位置的噴射流，如已在上面更詳細(xì)地描述的那樣。
在圖6中，產(chǎn)生振蕩和穩(wěn)流沖擊氣體的裝置被圖解表示為包括相同的脈沖發(fā)生器20。在這種情況下，穩(wěn)流氣體的控制對于防止熱損害網(wǎng)幅60或控制水去除速度會是必要的。然而應(yīng)當(dāng)明白可以提供單獨的穩(wěn)流發(fā)生器(或多個發(fā)生器)，其獨立于脈沖發(fā)生器20。后者的設(shè)置在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)，因此在這里不進(jìn)行描述。
在脈沖燃燒室的燃燒循環(huán)期間，在本發(fā)明中試圖注入稀釋劑(或者連續(xù)地或者周期性地以配合燃燒室的操作頻率)。如這里所采用的“稀釋劑”包括液態(tài)或氣態(tài)物質(zhì)，它們可被加入到脈沖燃燒室21的燃燒室13中產(chǎn)生額外的氣態(tài)物質(zhì)，由此增加燃燒氣體的平均速率V。也可以使用加入的清潔氣體來增加由脈沖燃燒室21產(chǎn)生的振蕩流動場的平均速率V。這種較高的平均速率V將反過來在一個寬范圍內(nèi)改變振蕩流動場的回流特性。這在對振蕩流動場特性(與通過氣體分布系統(tǒng)30的幾何形狀對其的控制是分開的)，空氣動力學(xué)空氣閥11a的特性，以及脈沖燃燒室21的熱點火速度提供額外控制方面是有利的。進(jìn)一步，如果采用稀釋劑氣體(如二氧化碳CO2)，則這種高熱函值(即熱含量)可有利地增加沖擊到網(wǎng)幅60上的振蕩流動場的整體熱通量。增加的平均速率V也有助于進(jìn)行對流質(zhì)量傳送，這又增加了方法的去除水分效率。
在Helmholtz型以天然氣進(jìn)行工作的脈沖燃燒室中產(chǎn)生的燃燒副產(chǎn)品包含約10-15％的水蒸氣。由于脈沖燃燒室的高操作溫度和最終合成的燃燒氣體，水分作為過熱蒸汽存在。額外的水或水蒸氣注射到脈沖燃燒室21中也在本發(fā)明的方法和裝置的考慮中。這種注入會在原位置產(chǎn)生額外的過熱流，而不需要輔助的蒸汽產(chǎn)生設(shè)備。額外增加到?jīng)_擊氣體振蕩回流場中的過熱氣流在增加傳遞到紙幅60上的最終熱通量方面會是有效的。
本發(fā)明的脈沖燃燒室21也可以包括迫使空氣進(jìn)入燃燒室13的裝置，以增加燃燒強(qiáng)度。在這種情況下，首先，高的流動阻力增加了在Helmholtz型共鳴器中的動態(tài)壓力振幅。第二，增壓空氣的使用傾向于對燃燒室12增壓到比那些在大氣吸氣條件下可獲得的點火速度更高的點火速度。這種空氣充氣增壓器、推力增強(qiáng)裝置或增壓器的使用也在本發(fā)明的計劃中。
圖8圖解表示出在整個造紙過程中沖擊區(qū)域的幾個主要位置(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ)。應(yīng)當(dāng)明白這些位置并不是排他的，而只是用于結(jié)合整個造紙過程的一個特定階段描述本發(fā)明干燥裝置10的一些可能設(shè)置。也應(yīng)當(dāng)明白，盡管圖8表示出一種穿透空氣的干燥過程，但是本發(fā)明的裝置10同樣適用于其它造紙方法，例如，傳統(tǒng)的造紙方法(未示出)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，圖8所示的幾個造紙階段包括成形(位置Ⅰ)，濕轉(zhuǎn)移(位置Ⅱ)，預(yù)干燥(位置Ⅲ)，干燥滾筒(如YanKee)干燥(位置Ⅳ)，以及后干燥(Ⅴ)。如上面已經(jīng)指出的那樣，本發(fā)明方法的特征(包括沖擊氣體的物理特性)由許多因素確定，包括在造紙過程中的一個特定階段的網(wǎng)幅60的水分含量。
沖擊區(qū)域的一個優(yōu)選位置是在干燥滾筒80和與該干燥滾筒80對置的干燥罩之間形成的區(qū)域，如圖7,7A和8所示(位置Ⅳ)。沖擊氣體的振蕩回流場改善了在干燥罩81中使用的氣體的對流熱傳遞和對流物質(zhì)傳送。與傳統(tǒng)的穩(wěn)流沖擊罩相比這能夠增加水去除速度，并且允許較高的造紙機(jī)器速度。如圖8所示(位置Ⅳ)，沖擊罩可被設(shè)置在滾筒干燥機(jī)的“濕”端。干燥停留時間可被包圍著干燥滾筒的罩和機(jī)器速度的的結(jié)合來控制。這種方法在消除本發(fā)明受讓人制造的不同密度結(jié)構(gòu)紙幅中存在的水分梯度是特別有用的，如下面將要更詳細(xì)地描述的那樣。
通常，現(xiàn)有技術(shù)中的穿透空氣干燥方法使用流體可滲透的網(wǎng)幅支撐體70，包括全尺寸工業(yè)應(yīng)用的環(huán)形造紙帶。圖16-19圖解表示這種流體可滲透的網(wǎng)幅支撐體的兩個說明性實施例，該支撐體包括本發(fā)明受讓人在穿透空氣干燥方法中使用的環(huán)形造紙帶。圖16-19所示的網(wǎng)幅支撐體70具有網(wǎng)幅接觸表面71和對著網(wǎng)幅接觸表面71的背部表面72。網(wǎng)幅支撐體70進(jìn)一步包括連接到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)74的框架73，和許多在網(wǎng)幅接觸表面71和背部表面72之間延伸的流體可滲透偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管75。如圖17所示，框架73可包括一個大體上連續(xù)的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，網(wǎng)幅接觸表面71包括一個大體上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)?？商鎿Q地或作為附加地，框架73可包括許多不連續(xù)突出部，如圖18和19所示。優(yōu)選地，框架73包括處理過的聚合性感光樹脂。網(wǎng)幅接觸表面71接觸其上帶有的網(wǎng)幅60。優(yōu)選地，框架73在網(wǎng)幅接觸表面71上限定了預(yù)定的圖案。在造紙過程中，網(wǎng)幅接觸表面71最好將圖案壓印在網(wǎng)幅60上。如果為框架73選定這種優(yōu)選的實質(zhì)上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)圖案(圖17)，則不連續(xù)的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管75在整個框架上遍布并且由框架73包圍。如選定這種包括不連續(xù)突出部的網(wǎng)絡(luò)圖案(圖19)，則許多偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管包括大體上連續(xù)的導(dǎo)管75，包含單個突出部73。這樣一種實施例是可能的，即，其中單個的不連續(xù)突出部73中具有不連續(xù)的導(dǎo)管75a(圖18和圖19)。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)74主要設(shè)置在相互對置的表面71和72之間，并可具有與網(wǎng)幅支撐體70的背部表面72相一致的表面。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)74為框架73提供支撐。這種加強(qiáng)結(jié)構(gòu)74通常是編織的，且加強(qiáng)結(jié)構(gòu)74與偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管75對齊的部分防止造紙纖維完全穿過偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管75。如果人們不希望使用編織結(jié)構(gòu)作為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)74，則可通過一種無紡件，例如帶有許多通孔的篩網(wǎng)、網(wǎng)或板，來為框架73提供足夠的強(qiáng)度和支撐。
本發(fā)明采用的流體可滲透網(wǎng)幅支撐體70可按照下列具有共同受讓人的任一專利制造1985年4月30日授予Johnson et al的普通轉(zhuǎn)讓美國專利U.S.4514345；1985年7月9日授予Trokhan的美國專利4528239；1992年3月24日公開的美國專利5098522；1993年11月9日授予Smurkoski etal的美國專利5260171；1994年1月4日授予Trokhan的美國專利5275700；1994年7月12日授予Rasch等人的美國專利5328565；1994年8月2日授予Trokhan等人的美國專利5334289；1995年7月11日授予Rasch等人的美國專利5431786；1996年3月5日授予Stelljes,Jr.等人的美國專利5496624；1996年3月19日授予Trokhan等人的美國專利5500277；1996年5月7日授予Trokhan等人的美國專利5514523；1996年9月10日授予Trokhan等人的美國專利5554467；1996年10月22日授予Trokhan等人的美國專利5566724；1997年4月29日授予Trokhan等人的美國專利5624790；1997年5月13日授予Ayers等人的美國專利5628876；1997年10月21日授予Rasch等人的美國專利5679222；以及1998年2月3日授予Ayers等人的美國專利5714041。這些公開內(nèi)容在這里僅作為參考。網(wǎng)幅支撐體70也可包括按照1997年9月30日授予Wendt等人并轉(zhuǎn)讓給Kimberly-Clark Worldwide.Inc.of Neenah,Wisconsin的美國專利5672248或者1995年7月4日授予Chiu等人并轉(zhuǎn)讓給Lindsey Wire,Inc.ofFlorence,Mississippi的美國專利5429686的穿透干燥織物。
采用上述流體可滲透網(wǎng)幅支撐體的由本受讓人生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)幅包括不同密度區(qū)域。參看附圖16和18，在造紙過程中，這種網(wǎng)幅60具有兩個主要部分。與框架73對應(yīng)并且接觸的第一部分61包括所謂的“關(guān)節(jié)”；由偏移進(jìn)上述偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管74的纖維形成的第二部分62包括所謂的“枕塊”。在造紙過程中，幾何形狀與框架73的圖案大體對應(yīng)的上述第一部分壓印在網(wǎng)幅支撐體70的框架73上。在最終的網(wǎng)幅產(chǎn)品中，上述第一區(qū)域的優(yōu)選的大體上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)(由第一部分61的“關(guān)節(jié)”形成)在網(wǎng)幅支撐體70的基本連續(xù)的框架73上形成。在這種情況下，上述最終產(chǎn)品的第二區(qū)域(由上述第二部分62的“枕塊”形成)包括許多分散在上述第一區(qū)域的整個壓印網(wǎng)絡(luò)上并從其延伸出的圓頂。這種最終網(wǎng)幅產(chǎn)品的圓頂由枕塊形成，并且在適當(dāng)位置造紙過程中，如這樣幾何形狀大體上對應(yīng)于網(wǎng)幅支撐體70的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管75。上述網(wǎng)幅60可按照下述具有共同受讓人的任何美國專利制造1985年7月16日公開的授予Trokhan的專利4529480；1987年1月20日公開的授予Trokhan的專利4637859；1994年11月15日授予Smurkoski等人的專利5364504；以及1996年6月25日公開的授予Trokhan等人的專利5529664；和1997年10月21日授予Rasch等人的專利5679222，這些公開內(nèi)容在此作為參考。
申請人相信，不受理論上的束縛，第二部分62(即枕塊)的密度低于第一部分61(即關(guān)節(jié))的密度，這是由于包括枕塊的纖維偏移進(jìn)管道75中的緣故。此外，第一部分61可例如后來被壓印到干燥滾筒上(如Yankee烘缸)。相對于網(wǎng)幅60的第二部分62，這種壓印進(jìn)一步增加了上述第一部分61的密度。
現(xiàn)有技術(shù)的穿透空氣干燥方法不能夠通過簡單地穿過網(wǎng)幅支撐體70將空氣施加到網(wǎng)幅60給第一部分61和第二部分62脫水。典型地，在將空氣流施加到網(wǎng)幅的步驟，僅僅第二部分62可通過施加真空壓力脫水，而第一部分61保持潮濕。通常，第一部分61通過粘附到干燥滾筒(如Yankee烘缸)上并由其產(chǎn)生的熱干燥。
相信使用本發(fā)明的方法和裝置10，無論是否結(jié)合穿透空氣干燥方法(包括真空壓力的施加)，能夠同時從網(wǎng)幅60的第一部分61和第二部分62上去除水分。這樣，本發(fā)明的方法無論單獨使用還是結(jié)合穿透空氣干燥方法，都能夠在造紙過程中消除施加干燥滾筒這一步驟。然而，本發(fā)明方法的一種優(yōu)選應(yīng)用是結(jié)合穿透空氣干燥方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的裝置10可被有利地結(jié)合一個真空裝置43使用(圖8，位置Ⅲ)，在這種情況下，網(wǎng)幅支撐體70優(yōu)選為流體可滲透的，并且最好具有如上的圖16-19所示的形式。如這里采用的術(shù)語“真空裝置”是通用概念，并且指在本領(lǐng)域公知的真空拾取靴和真空盒中的一個或兩個。由脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生的振蕩回流氣體和由真空裝置43產(chǎn)生的真空壓力能夠有利地協(xié)調(diào)工作，由此相對于那些單獨方法中的每一個而言大大增加綜合脫水方法的效率。適合于通過回流沖擊和穿透空氣干燥聯(lián)合脫水的一些數(shù)據(jù)在下列表2-5中描述。
此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)采用干燥滾筒或穿透空氣干燥方法的傳統(tǒng)方法相比，如果多少有一點的話，上述振蕩回流方法的脫水特性也是在很低程度上依賴于被脫水的網(wǎng)幅密度的不同。所以，本發(fā)明的方法有效地消除了上述脫水過程的水去除特性(更重要地水去除速度)與被脫水的網(wǎng)幅不同部分的相對密度的差別之間的相互影響。這導(dǎo)致增加的設(shè)備生產(chǎn)量，增加不同密度網(wǎng)幅生產(chǎn)方法的機(jī)器生產(chǎn)速度。
圖7A部分表示出裝置10，其包括彎曲的網(wǎng)幅支撐體70’(例如干燥滾筒80)和具有許多出口39的氣體分布系統(tǒng)30。網(wǎng)幅60設(shè)置在干燥滾筒80上，并且攜帶其沿機(jī)器方向MD運行。如果網(wǎng)幅60從圖16-19所示類型的網(wǎng)幅支撐體70轉(zhuǎn)移到干燥滾筒80(如上面描述的那樣)，則網(wǎng)幅60包括上述關(guān)節(jié)61和枕塊62。由于網(wǎng)幅支撐體70的幾何形狀(圖16-19圖解所示)，關(guān)節(jié)61直接與干燥滾筒80接觸(最好被粘附在其上)，同時枕塊62向外延伸。結(jié)果，在枕塊62和干燥滾筒80的表面之間形成空氣間隙63。這些空氣間隙63大大限制了從干燥滾筒80到枕塊62的熱傳遞，由此阻止枕塊62的有效干燥。本發(fā)明的裝置10和方法通過能夠?qū)嵴袷帤怏w直接沖擊到網(wǎng)幅60上(包括枕塊部分62)而消除了這一問題。這樣，本發(fā)明的裝置10和方法為從整個造紙過程中消除枕塊干燥的穿透空氣干燥步驟創(chuàng)造了條件，由此潛在地降低了設(shè)備成本，節(jié)約了能源。
圖7B表示壓印在干燥滾筒80’和網(wǎng)幅支撐體70之間的網(wǎng)幅60，網(wǎng)幅支撐體包括流體可滲透的造紙帶(例如如圖16-19所示的一個)。圖7B中所示的干燥滾筒80’優(yōu)選為多孔的。更優(yōu)選地，所示的干燥滾筒80’被覆蓋有微孔介質(zhì)80a。這種類型的干燥滾筒80’主要披露在下列具有共同受讓人的授予Ensign等人的美國專利中1994年1月4日授權(quán)的5274930；1995年8月1日授權(quán)的5437107；1996年7月30授權(quán)的5539996；1996年12月10授權(quán)的5581906；1996年12月17日授權(quán)的5584126；1996年12月17日授權(quán)的5584128，上述這些專利在此作為參考。相信振蕩回流沖擊和前述專利描述的方法的結(jié)合可有利地用于增加從纖維網(wǎng)幅60中的水去除速度.在圖7A和7B中，方向箭頭“Vc”表示振蕩回流氣體的運動方向。
相信本發(fā)明生產(chǎn)方法較高的水去除速度要歸功于沖擊氣體的振蕩回流特性。通常，在現(xiàn)有技術(shù)的水去除過程中，從網(wǎng)幅上蒸發(fā)的水形成鄰接網(wǎng)幅暴露表面區(qū)域中的邊界層。這種邊界層傾向于阻擋網(wǎng)幅被沖擊氣體穿透。本發(fā)明振蕩沖擊空氣或氣體的回流特性在蒸發(fā)水邊界層上產(chǎn)生一種干擾“擦洗”作用，這導(dǎo)致邊界層變薄(或稀釋)。邊界層的變薄減小了該邊界層對振蕩空氣或氣體的阻力，這樣允許隨后的振蕩空氣或氣體循環(huán)深深穿入網(wǎng)幅。這導(dǎo)致網(wǎng)幅的更加均勻的加熱，與網(wǎng)幅的不同密度無關(guān)。
進(jìn)一步，由Helmholtz型脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生的回流氣體振蕩場，由于振蕩氣體回流特性的高對流熱傳遞系數(shù)而導(dǎo)致高的熱通量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不僅振蕩回流場形成高脫水速度，而且也令人驚訝地導(dǎo)致網(wǎng)幅表面相對低的溫度(在類似條件下與現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)流沖擊相比)。無需理論證明，由于周圍大量空氣混入網(wǎng)幅60的干燥表面，所以本申請人相信沖擊氣體的振蕩回流性質(zhì)產(chǎn)生非常高的蒸發(fā)冷卻效果。這立即冷卻網(wǎng)幅60的表面并且有助于被蒸發(fā)水分邊界層的去除。相對于現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)流沖擊，在可比較的條件下，這種交替的熱量的周期施加和邊界層的周期表面冷卻和“擦洗”的結(jié)合顯著地增大本發(fā)明方法的水去除速度。由于網(wǎng)幅60相對于作用在網(wǎng)幅表面的振蕩回流氣體的溫度保持低的網(wǎng)幅表面溫度的這一傾向，在對網(wǎng)幅60不形成不利作用的情況下，振蕩回流氣體的溫度可被大大增加。與現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)流沖擊相比，這種高溫實質(zhì)上增加了水去除速度。例如，約1000-1200F°的最大穩(wěn)流沖擊溫度通常用于商業(yè)上的高速Yankee烘缸罩。按照本發(fā)明，這種振蕩回流氣體允許人們使用超過2000°F的沖擊溫度而不損壞網(wǎng)幅60。
下面的表1和表2表示本發(fā)明方法和裝置10的一些特性。在表1中，提出裝置10的參數(shù)。按照本發(fā)明，采用具有下述尺寸和操作特性的丙烷點火脈沖燃燒室21(主要如圖4所示)評價紙的干燥速度。
表1

按照1996年3月TAPPI JOURNAL第3期79卷發(fā)表的Timothy Patterson等人所著的《網(wǎng)幅加熱技術(shù)的評價裝置-發(fā)展、性能、初步結(jié)果和潛在用途》進(jìn)行實驗。實質(zhì)上，如這里的這樣，在加熱回流氣體振蕩場中以普通的工業(yè)紙張機(jī)器速度推進(jìn)單張紙。這就將該張紙暴露在網(wǎng)幅在工業(yè)造紙過程中經(jīng)受的大約相同的熱動力和空氣動力條件下。對于控制的停留時間，根據(jù)紙張在暴露于熱振蕩流之前和之后的重量的不同測量水去除速度。通過兩個在實驗滑板上的光眼測量停留時間，如在PAtterson等人的文獻(xiàn)中描述的那樣。實驗停留時間的變化系數(shù)為約5％。
一張濕紙樣品的尺寸為8英寸×8英寸。該張紙樣品被支撐在置于一個云母或篩網(wǎng)支撐體頂部的7.5×7.5英寸的支撐板上。整個組件被固定到一個裝發(fā)動機(jī)的滑板上的固定器上并且用儀器進(jìn)行溫度測量。安裝在紙張頂部和底部的熱電偶由一個數(shù)字式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在1000HZ/信道下試驗性能，當(dāng)樣品固定器進(jìn)入一個干燥區(qū)域時(即，樣品經(jīng)受本發(fā)明去除水分過程的區(qū)域)，該系統(tǒng)被觸發(fā)。
通過一個聲壓探測器(采用Kistler Instrument Company生產(chǎn)的型號為5004雙模式放大器和Tektronix型號453A示波器)測量聲壓P和頻率F，聲壓用于計算周期循環(huán)速率Vc,Vc=P·Gc/dt·C，其中Gc是重力恒量，dt是氣體密度，C是聲速，所有實驗是在排放口出口處的溫度下進(jìn)行的。
平均速率V是由測量到的脈沖燃燒室的油耗計算的，假設(shè)沒有超額的空氣并且完全燃燒。轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)單位立方英尺每小時的實際油讀數(shù)用于計算燃燒產(chǎn)物的總質(zhì)量流量。然后由尾管的橫截面面積除燃燒產(chǎn)物的總質(zhì)量流量計算平均速率V，并且校正射出溫度。在脈沖燃燒室20內(nèi)使用的燃油從約165到約180SCFH(標(biāo)準(zhǔn)立方英尺每小時)。所有實驗中在燃燒室13內(nèi)的聲壓P已經(jīng)被計算出達(dá)到約175RMS(均方根)dB。
表2總結(jié)了按照本發(fā)明進(jìn)行的幾個實驗結(jié)果。裝置10具有氣體分布系統(tǒng)30，該系統(tǒng)包括圖14示出和如上所述的梯形吹箱36。凹進(jìn)的帶孔底板37尺寸為12英寸×12英寸，厚度為1/8英寸，并且包括144個以非任意的交錯排列方式分布在其中的排放口，每一個排放口39的直徑D為1/4英寸。由于所述底板37的形狀，排放口提供了振蕩回流氣體流有角度的施加。角度入從90度(鄰近吹箱36的中心軸的出口)到42度(周邊出口39)。沖擊距離Z(第4欄)按照本發(fā)明的教導(dǎo)已經(jīng)被設(shè)計并計算出。在表2中表示的作為“板”的網(wǎng)幅支撐體(第三欄)包括支撐網(wǎng)幅樣品紙張的實心云母板。按照Tyler標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)規(guī)格，該“篩網(wǎng)”為20目的篩網(wǎng)(帶有0.0328英寸的通孔)。開始纖維稠度(欄5)和定量(欄6)使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法測量。“開始”纖維稠度意思是正好在本發(fā)明的水分去除實驗進(jìn)行之前測量的纖維稠度。按照事先描述的程序計算周期循環(huán)速率Vc(欄7)和平均速率V(欄8)。通過在排放口39出口處的快速響應(yīng)(fast-response)時間熱電偶測量氣體溫度(欄9)。停留時間(欄10)如上進(jìn)行計算。
為了控制損失舉行調(diào)節(jié)。在每一種實驗條件下進(jìn)行控制實驗，沒有振蕩流動沖擊，確定由于在帶馬達(dá)滑板上樣品處理和推進(jìn)樣品造成的實驗水分損失。通過從實驗重量變化中減去進(jìn)行控制的重量變化來計算水分去除速度(欄11)，然后如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣用纖維面積和停留時間除該結(jié)果。實驗的水分去除速度變化系數(shù)為約15％。按照本領(lǐng)域已知的習(xí)慣方法，對于每個實施例(欄1)進(jìn)行幾個實驗(欄2)，它們的結(jié)果被平均。
表2

表3(與表2的排列類似)表示與氣體分布系統(tǒng)30有關(guān)的數(shù)據(jù)，氣體分布系統(tǒng)30包括一個帶有凸形底板37的吹箱36，如圖12圖解表示的那樣。如表2和表3所示的那樣，由帶有凹形底板37的吹箱36達(dá)到的脫水速度(欄11)比起帶有平面底板37的吹箱36達(dá)到的脫水速度大大提高，即使與平面底板吹箱36有關(guān)的停留時間大大多于與凸形底板吹箱36有關(guān)的停留時間。例如，將表2中的實施例2與表3中的實施例8和11進(jìn)行比較，顯示出在表3中的干燥速度大約兩倍于表2中的，即使沖擊距離Z和停留時間顯示出有利于表2中的脫水速度，同時氣體溫度和平均速率Ⅴ顯示出有利于表3中的脫水速度。相當(dāng)奇怪地，在表2和表3所示條件下干燥/脫水后的紙幅樣品顯示出沒有明顯的燒焦和變色的情況。這意外地給出本發(fā)明所用振蕩沖擊氣體的高溫，和現(xiàn)有技術(shù)在通過空氣干燥和穩(wěn)流沖擊氣體溫度方面的限制。
表3

為了進(jìn)行比較，表5表示采用裝置10進(jìn)行的試驗結(jié)果，裝置10包括氣體分布系統(tǒng)30，一個尾管15分成64個從其伸出的管子，每一管子具有排放口39。這64個管子等分成兩部分同樣數(shù)量的排放口39來限定兩個分開的連續(xù)沖擊區(qū)域，每部分的尺寸為5英寸×12英寸。兩部分排放口39的每一部分包括非任意排列的交錯排列。三個排氣區(qū)域與沖擊區(qū)域交替。排氣區(qū)域的整個面積為14英寸×12英寸。每一出口39的直徑D為0.375英寸。尾管15和單根管子都是空氣冷卻的，以降低從排放口39出來的氣體的溫度。本實驗裝置進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在表4中給出。
表4

如上面已經(jīng)解釋的那樣，相信振蕩回流氣體在正周期被沖擊到網(wǎng)幅60上，并且在負(fù)周期從該網(wǎng)幅60上離開，由此將網(wǎng)幅60包含的水分帶走。從網(wǎng)幅60帶走的水分通常聚集在鄰近網(wǎng)幅60表面的邊界層上。所以，希望減少甚至防止在邊界層和其鄰近區(qū)域中造成濕度。因此按照本發(fā)明，裝置10可包括輔助裝置40，用來從包括邊界層的沖擊區(qū)域和圍繞該沖擊區(qū)域的區(qū)域中去除水分。在圖1中，這種輔助裝置40表示為包括與具有大氣壓的外部區(qū)域流體連通的槽42?？商鎿Q地或附加地，輔助裝置40可包括一個真空源41。在后一種情況，真空槽42可從沖擊區(qū)域和/或鄰近鄰近沖擊區(qū)域的區(qū)域向著真空源41延伸，由此在它們之間提供流體連通。
表5

本發(fā)明的方法可結(jié)合應(yīng)用超聲能源。這種超聲能源的應(yīng)用具有共同受讓人的專利申請中描述(序列號為No.09/065655,1998年4月23日申請，申請人為Trokhan和Senapati)，該專利申請在這里作為參考。
權(quán)利要求
1．一種從纖維網(wǎng)幅去除水的方法，該方法包括下列步驟(a)提供含水量從約10％到約90％的纖維網(wǎng)幅；(b)提供具有預(yù)定頻率的振蕩回流氣體；(c)提供氣體分布系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于將振蕩回流氣體傳送到限定網(wǎng)幅沖擊面積的所述網(wǎng)幅的預(yù)定部分上，該氣體分布系統(tǒng)包括許多排放口，優(yōu)選地以一非任意的交錯排列方式分布；以及(d)通過所述許多排放口將振蕩回流氣體沖擊到所述網(wǎng)幅上，以致所述許多排放口中的每一個發(fā)射所述振蕩回流沖擊氣體流，該氣體流具有頻率范圍優(yōu)選為約15HZ到約1500HZ的振蕩交替的正周期和負(fù)周期，溫度優(yōu)選為從約500°F到約2500°F，以及周期循環(huán)速率優(yōu)選為從約1000ft/min到約50000ft/min，所述正周期具有正振幅，負(fù)周期具有負(fù)振幅，該負(fù)振幅小于正振幅，所述周期循環(huán)速率包括在正周期期間沿正方向指向所述網(wǎng)幅的正速率，和在負(fù)周期期間沿與所述正方向相反的負(fù)方向的負(fù)速率，所述正速率大于所述負(fù)速率，其中在正周期期間所述振蕩回流氣體至少部分穿透所述網(wǎng)幅，并且在負(fù)周期期間將水分從所述網(wǎng)幅和鄰近該網(wǎng)幅的區(qū)域上帶走，由此從所述網(wǎng)幅上去除水分。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述振蕩回流氣體被沖擊到所述網(wǎng)幅上，以致于在整個網(wǎng)幅的沖擊區(qū)域上提供大體均勻的振蕩回流氣體分布。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述振蕩回流氣體被沖擊到所述網(wǎng)幅上，以致于在整個網(wǎng)幅的沖擊區(qū)域上提供不均勻的振蕩回流氣體分布，由此允許控制網(wǎng)幅的水分輪廓外形。
4．如權(quán)利要求1、2和3所述的方法，其特征在于，至少一些沖擊氣體流的正方向和網(wǎng)幅沖擊區(qū)域表面之間形成銳角。
5．一種從纖維網(wǎng)幅上去除水分的方法，該方法包括下列步驟(a)提供含水量從約10％到約90％并且由網(wǎng)幅支撐體支撐的纖維網(wǎng)幅，所述網(wǎng)幅支撐體具有機(jī)器方向和垂直于該機(jī)器方向的機(jī)器橫向，所述網(wǎng)幅支撐體進(jìn)一步具有與纖維網(wǎng)幅相隨的網(wǎng)幅接觸表面和對著該網(wǎng)幅接觸表面的背部表面；(b)提供沿所述機(jī)器方向移動其上帶有網(wǎng)幅的網(wǎng)幅支撐體的裝置；(c)提供用于產(chǎn)生和釋放振蕩回流氣體的脈沖發(fā)生器，所述氣體的頻率從約15HZ到約1500HZ；(d)提供氣體分布系統(tǒng)，該系統(tǒng)與所述脈沖發(fā)生器流體連通，并且終止于許多排放口，每一個所述排放口具有等效直徑D和開口面積，通過該開口釋放所述振蕩回流沖擊氣體，所述許多排放口具有總開口面積；(e)在距所述許多排放口為預(yù)定沖擊距離Z的位置設(shè)置其上帶有網(wǎng)幅的所述網(wǎng)幅支撐體，由此在所述排放口和網(wǎng)幅支撐體之間限定沖擊區(qū)域，所述排放口的模式進(jìn)一步限定了相應(yīng)的網(wǎng)幅沖擊面積，所述許多排放口的合成開口面積包括從約0.5％到約20％的沖擊區(qū)域面積，Z/D的比率從1到10；(f)以每分鐘100英尺到每分鐘10000英尺的速率沿機(jī)器方向移動其上帶有網(wǎng)幅的所述網(wǎng)幅支撐體；以及(e)開動所述脈沖發(fā)生器，并將所述振蕩回流氣體穿過排放口沖擊到網(wǎng)幅上，由此將水分從其上移走。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟(a)網(wǎng)幅支撐體包括流體可滲透的環(huán)形帶，且優(yōu)選所述網(wǎng)幅支撐體包括框架和許多流體可滲透導(dǎo)管，這些導(dǎo)管在所述網(wǎng)幅接觸表面和網(wǎng)幅支撐體背部表面之間延伸；所述框架最好進(jìn)一步包括大體上連續(xù)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包圍所述許多導(dǎo)管并形成大體上連續(xù)的構(gòu)成該網(wǎng)幅支撐體的網(wǎng)幅接觸表面的網(wǎng)絡(luò)。
7．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟(a)中網(wǎng)幅支撐體包括干燥滾筒表面。
8．如權(quán)利要求5、6和7中任一項所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括提供輔助裝置的步驟，用于從所述排放口和網(wǎng)幅支撐體之間的沖擊區(qū)域去除水分，所述輔助裝置最好包括真空源和至少一個從該真空源延伸到所述沖擊區(qū)域的真空槽，由此在它們之間提供流體連通。
9．如權(quán)利要求5、6、7和8中任一項所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括提供用于在所述網(wǎng)幅上產(chǎn)生非振蕩和大體上穩(wěn)定流動的沖擊氣體并將所述非振蕩氣體沖擊到網(wǎng)幅上的裝置的步驟，其中在步驟(e)，所述振蕩回流氣體和非振蕩氣體被優(yōu)選地依次沖擊到所述網(wǎng)幅上。
10．如權(quán)利要求5、6、7、8和9中任一項所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括提供真空裝置的步驟，將所述真空裝置與網(wǎng)幅支撐體的背部表面并置，并且啟動所述真空裝置，由此穿過所述流體可滲透的網(wǎng)幅支撐體從所述網(wǎng)幅上去除水分。
11．一種造紙過程中采用的水去除裝置，該裝置具有機(jī)器方向和垂直于機(jī)器方向的機(jī)器橫向，所述裝置包括網(wǎng)幅支撐體，用于在其上接收纖維網(wǎng)幅并沿所述機(jī)器方向傳送所述纖維網(wǎng)幅；至少一個脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生和釋放具有預(yù)定頻率的振蕩回流空氣和氣體，所述氣體的頻率從約15HZ到約1500HZ；以及至少一個氣體分布系統(tǒng)，該系統(tǒng)與至少一個脈沖發(fā)生器流體連通，用于將所述振蕩回流空氣和氣體傳送到所述網(wǎng)幅的預(yù)定部分，該氣體分布系統(tǒng)終止于與所述網(wǎng)幅支撐體并置的許多排放口，以致在該網(wǎng)幅支撐體和排放口之間形成由沖擊距離限定的沖擊區(qū)域，所述沖擊距離優(yōu)選為約0.25英寸到約6.00英寸，該許多排放口構(gòu)成限定與其對應(yīng)的網(wǎng)幅沖擊面積的預(yù)定模式，其中所述許多排放口中的每一個具有等效直徑和開口面積，通過該開口釋放振蕩沖擊氣體流，所述沖擊距離與所述等效直徑之間的比率優(yōu)選為從1到10，其中，氣體分布系統(tǒng)的許多排放口具有由所述排放口的單個開口面積一起形成的合成開口面積，該合成開口面積優(yōu)選地占網(wǎng)幅沖擊面積的約0.5％到約20％。
12．如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括用于控制所述沖擊距離的裝置。
13．如權(quán)利要求11和12任一項所述的裝置，其特征在于，所述許多排放口的模式為非任意排列模式，用于在整個網(wǎng)幅的沖擊區(qū)域上沿所述機(jī)器方向和機(jī)器橫向中的至少一個方向提供大體均勻分布的沖擊氣體溫度。
14．如權(quán)利要求11、12和13中任一項所述的裝置，其特征在于，所述至少一個脈沖發(fā)生器包括脈沖燃燒室，該脈沖燃燒室產(chǎn)生頻率為約75Hz到約250Hz的振蕩回流氣體，并且所述許多排放口的每一個釋放所述振蕩回流氣體流，當(dāng)從所述排放口釋放時，該氣體優(yōu)選地具有約500°F到約2500°F的溫度，以及從約1000ft/min到約50000ft/min的周期循環(huán)速率。
15．如權(quán)利要求11、12、13和14中任一項所述的裝置，其特征在于，所述至少一個脈沖發(fā)生器包括次聲裝置，該裝置產(chǎn)生頻率從15Hz到約100Hz的振蕩回流空氣。
16．如權(quán)利要求11、12、13、14和15中任一項所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)幅支撐體包括干燥滾筒的表面。
17．如權(quán)利要求11、12、13、14、15和16中任一項所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括輔助裝置，該裝置用于從所述排放口和網(wǎng)幅支撐體之間形成的沖擊區(qū)域去除水分，所述輔助裝置最好包括真空源和至少一個從該真空源延伸到所述沖擊區(qū)域的真空槽，由此在它們之間提供流體連通。
18．如權(quán)利要求11、12、13、14、15、16和17中任一項所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括產(chǎn)生非振蕩和大體上穩(wěn)定流動的氣體的裝置，其中所述振蕩回流氣體流和非振蕩及大體上穩(wěn)定流動的氣體流優(yōu)選地以交替順序依次地沖擊到所述網(wǎng)幅上。
19．如權(quán)利要求11、12、13、14、15、16、17和18中任一項所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括真空裝置，該真空裝置與網(wǎng)幅支撐體的背部表面并置，用于穿過所述流體可滲透的網(wǎng)幅支撐體從所述網(wǎng)幅上去除水分。
20．一種造紙過程中采用的水去除裝置，該裝置具有機(jī)器方向和垂直于機(jī)器方向的機(jī)器橫向，所述裝置包括流體可滲透的網(wǎng)幅支撐體，其用于在其上接收纖維網(wǎng)幅并沿所述機(jī)器方向傳送所述纖維網(wǎng)幅；脈沖發(fā)生器，用于在其中產(chǎn)生振蕩空氣和氣體，所述氣體的頻率從約15HZ到約1500HZ；以及氣體分布系統(tǒng)，該系統(tǒng)與所述脈沖發(fā)生器流體連通，所述氣體分布系統(tǒng)終止于與所述網(wǎng)幅支撐體并置的許多排放口，用于將所述振蕩回流空氣和氣體傳送到設(shè)置在網(wǎng)幅支撐體上的網(wǎng)幅上，所述網(wǎng)幅支撐體和排放口之間形成沖擊距離Z，所述許多排放口構(gòu)成限定與其對應(yīng)的網(wǎng)幅沖擊面積的預(yù)定模式，所述許多排放口在沖擊面積和排放口之間提供了大體均勻的回流氣體振蕩場；用于產(chǎn)生非振蕩和大體上穩(wěn)定流動氣體的裝置，該裝置將所述非振蕩氣體沖擊到網(wǎng)幅的沖擊面積上。
全文摘要
本發(fā)明公開了從纖維網(wǎng)幅上去除水分的方法和裝置,該方法包括提供一種含水量從約10%到約90%的纖維網(wǎng)幅;提供具有從15Hz到1500Hz頻率的振蕩回流沖擊氣體;提供氣體分布系統(tǒng),該氣體分布系統(tǒng)包括許多排放口,用于將振蕩回流氣體噴射到網(wǎng)幅上;將振蕩回流氣體穿過許多排放口沖擊到網(wǎng)幅上,由此從該網(wǎng)幅上去除水分。該裝置包括:網(wǎng)幅支撐體,用于在其上接收纖維網(wǎng)幅并且將其沿機(jī)器方向傳送;至少一個脈沖發(fā)生器,用于產(chǎn)生振蕩回流空氣或氣體;以及至少一個與脈沖發(fā)生器流體連通的氣體分布系統(tǒng),用于將振蕩回流空氣或氣體傳送到網(wǎng)幅上。該氣體分布系統(tǒng)終止于許多排放口,這些排放口與網(wǎng)幅支撐體并置,以致網(wǎng)幅支撐體和排放口之間形成沖擊距離,許多排放口構(gòu)成限定網(wǎng)幅沖擊區(qū)域的預(yù)定模式。
文檔編號D21F5/00GK1306591SQ99807673
公開日2001年8月1日 申請日期1999年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月1日
發(fā)明者戈登·K·斯蒂普 申請人:寶潔公司