CN110199061B - 成形部、包括成形部的造纸机和形成纤维幅材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于形成纤维幅材(W)的成形部(2)。成形部(2)包括：第一成形织物(3)，被设置成以通过引导元件支撑的环路(4)运行；以及第二成形织物(5)，被设置成以通过引导元件支撑的环路(4)运行。第二成形织物(5)相对于第一成形织物(3)被设置成，使得两个成形织物(3、5)朝向彼此汇合，以形成浆料能够被注入到其中的入口间隙(6)。成形辊(7)被设置在第二成形织物(5)的环路中，以引导第二成形织物(5)进入入口间隙(6)，并且沿着第一和第二成形织物(3、5)的路径的一部分引导它们，该路径的该部分对于第一和第二成形织物(3、5)两者是共用的，并且始于入口间隙。成形辊(7)包括柔性管状护套(8)，其被设置成以围绕旋转轴线(A)的环路运行，该旋转轴线在与第一和第二成形织物(3、5)设置成运行所沿的方向相垂直的方向上延伸，并且成形辊(7)还包括支撑凸架(9)，其位于柔性管状护套(8)的环路内侧，并且在平行于柔性管状护套(8)的旋转轴线(A)的方向上延伸。支撑凸架(9)能够在向外远离旋转轴线(A)的方向上压挤柔性管状护套(8)，从而在柔性管状护套(8)被支撑凸架(9)向外压挤的区域内，致使柔性管状护套(8)所沿循的路径的曲率半径小于柔性管状护套(8)在该区域外的曲率半径。本发明还涉及形成纤维幅材的方法。

Description

成形部、包括成形部的造纸机和形成纤维幅材的方法

技术领域

本发明涉及用于形成纤维幅材的成形部、包括成形部的造纸机和形成纤维幅材的方法。

背景技术

在造纸机中，首先在成形部中形成幅材。在用于制造卫生纸的机器中，成形部通常包括以围绕多个引导辊的环路运行的两个成形织物。这两个成形织物汇合到一间隙中，浆料(stock)通过流浆箱被注入到该间隙中。一成形辊被定位在一个成形织物的内侧。在从正开始形成为纤维幅材的被注入的浆料中挤出水时，这两个成形织物将在成形辊的一部分周边上一起运行。在成形部中实现的脱水通常不是太高，而使得幅材有待进行压榨。为了增加幅材的干固体含量，已经建议能够使用抽吸辊(suction roll，真空辊)。例如，成形辊自身可以是抽吸辊。但是，抽吸辊需要很多能量，并且如果不使用抽吸辊就能够获得较高的干固体含量将是有利的。因此，本发明的目的在于提供一种成形部，其不使用抽吸辊就能够实现高度脱水。

发明内容

本发明涉及用于形成纤维幅材的成形部。该成形部包括：第一成形织物，其被设置成以通过多个引导元件支撑的环路运行；以及第二成形织物，其也被设置成以通过多个引导元件支撑的环路运行。第二成形织物相对于第一成形织物被设置成，使得这两个成形织物朝向彼此汇合，以形成能够将浆料注入到其中的入口间隙。在第二成形织物的环路内设置成形辊。该成形辊被设置成将第二成形织物引导到入口间隙中，并且沿着第一成形织物和第二成形织物的路径的一部分来引导第一成形织物和第二成形织物，其中该路径的该部分对于第一成形织物和第二成形织物两者是共用的，并且始于入口间隙。根据本发明，成形辊包括柔性管状护套，该柔性管状护套被设置成以围绕旋转轴线的环路运行，该旋转轴线在与第一成形织物和第二成形织物被设置成运行所沿的方向相垂直的方向上延伸。成形辊还包括位于柔性管状护套的环路内侧的支撑凸架。支撑凸架在平行于柔性管状护套的旋转轴线的方向上延伸。支撑凸架被设置成能够在沿着设置柔性管状护套运行的环路的区域内、在向外远离柔性管状护套的旋转轴线的方向上压挤柔性管状护套，使得在柔性管状护套被支撑凸架向外压挤的区域内柔性管状护套所沿循的路径的曲率半径小于柔性管状护套在支撑凸架接触柔性管状护套的区域外的曲率半径。

在本发明的实施例中，支撑凸架被设置在固定位置，使得柔性管状护套被支撑凸架向外压挤的量是不变的。例如，支撑凸架可以被位于柔性管状护套的环路内侧的支撑梁直接支撑、或者与位于柔性管状护套的环路内侧的支撑梁形成为一体，并且相对于支撑梁保持在固定位置。

在本发明的其它实施例中，支撑凸架的至少一部分可以被设置成能够朝向或者远离柔性管状护套的旋转轴线移动，使得柔性管状护套被支撑凸架向外压挤的量能够被改变。

在本发明的实施例中，支撑凸架通过位于柔性管状护套的环路内侧的支撑梁支撑，而且至少一个致动器可以被安装在支撑梁上，并且被设置成能够向外远离柔性管状护套的旋转轴线来移动支撑凸架。

在本发明的实施例中，支撑凸架具有顶表面，该顶表面面向柔性管状护套的内表面，并且该顶表面呈凸形。

在本发明的一些实施例中，支撑凸架可以通过支撑梁支撑，并且其中支撑凸架可以是柔性的和/或弹性的，且包括内部空腔，该内部空腔可以被供给加压流体，使得支撑凸架扩张(expand，膨胀)并且致使支撑凸架的至少一部分在向外远离柔性管状护套的旋转轴线的方向上移动。在此实施例中，支撑凸架可以有利地但并非必须地被设计为，当内部空腔填充有加压流体使得当支撑凸架处于扩张状态时，支撑凸架具有的顶表面面向柔性管状护套的内表面并且该顶表面呈凸形。

应该理解的是，支撑凸架还可以由弹性材料制成的基本整块的块(不具有内部空腔)制成，该弹性材料诸如为橡胶或具有与橡胶的特性相当的材料。

成形部可以有利地包括流浆箱，该流浆箱被设置成注入浆料到第一成形织物与第二成形织物之间的入口间隙中。但是，本发明的成形部能够以没有流浆箱的方式出售给造纸厂。这可以是如下情况，例如当本发明的成形部被出售给已经具有流浆箱的造纸厂作为重建项目的一部分。

作为柔性材料制成的支撑凸架的替代，支撑凸架可以是由诸如钢、青铜、铝或一些其它金属材料的材料制成的刚性体。可想象地，支撑凸架也可以由诸如玻璃或者陶瓷材料的某些其它材料制成。其还可以由刚性或基本刚性的聚合物材料制成。当支撑凸架由柔性材料和/或弹性材料制成时以及当支撑凸架由刚性材料制成时，支撑凸架都可以被设计为具有变化的半径，使得当柔性管状护套从邻近入口间隙的端部向进一步远离入口间隙的位置(point)移动经过(pass over)支撑凸架时，支撑凸架的半径将从较大半径减小到较小半径。

在本发明的有益实施例中，成形辊在未与支撑凸架接触的区域中的半径在500mm-1600mm的范围内，并且支撑凸架的最小半径在 40mm-100mm的范围内，优选地在45-80mm的范围内，甚至更优选地在 50mm-75mm的范围内。

从以上描述应清楚的是，支撑凸架具有与柔性管状护套接触的顶表面。支撑凸架的高度能够由从柔性管状护套的旋转轴线到支撑凸架的顶表面的距离来限定。应该理解的是，支撑凸架在柔性管状护套远离入口间隙的旋转方向上具有上游端和下游端。优选地，支撑凸架被成形为，使得在从上游端到下游端的方向上，支撑凸架的高度增加到峰值点，在该峰值点支撑凸架的高度达到其最大值，其中支撑凸架的峰值点处于比上游端更靠近支撑凸架的下游端的位置。

在本发明的优选实施例中，柔性管状护套的端部被封闭，使得成形辊的内部是封闭空间。成形辊然后可以被连接到加压空气或气体源，使得柔性管状护套能够被充气。在操作期间，成形辊然后可以被加压空气充气，使得柔性管状护套可以保持其形状。

在本发明的所有实施例中，第一成形织物和第二成形织物各自环路的对两者共用的部分从入口间隙延伸到第一成形织物与第二成形织物分开的端部位置。在本发明的有益实施例中，支撑凸架位于第一织物和第二织物沿循共用路径的一位置处。优选地，支撑凸架整***于更靠近端部位置而不是更靠近入口间隙。优选地，至少该凸架的最小半径位于第一成形织物和第二成形织物沿循共用路径的一位置处，但是该位置更靠近端部位置而不是更靠近入口间隙。

本发明还涉及一种造纸机，其包括本发明的成形部。在本发明造纸机的实施例中，第二成形织物是毛毯，并且该机器可以包括扬克烘缸。在这些实施例中，第二成形织物(即，毛毯)被设置成将新成形的纤维幅材携带到扬克烘缸，并且在扬克烘缸与被安置在第二成形织物的环路内的辊之间形成的压区中将纤维幅材传送到扬克烘缸。

本发明还涉及一种形成纤维幅材的方法。本发明的方法包括将浆料注入到第一成形织物与第二成形织物之间形成的入口间隙中的步骤。第一成形织物和第二成形织物的每一者均被设置成以通过多个引导元件支撑的环路运行，并且其中成形辊位于第二成形织物的环路中。成形辊被设置成引导第二成形织物进入该入口间隙，并且沿着第一成形织物和第二成形织物的路径的一部分来引导第一成形织物和第二成形织物，该路径的该部分对于第一成形织物和第二成形织物两者是共用的，并且始于入口间隙。本发明的方法还包括如下步骤：使成形织物以其环路运行，使得当成形织物被成形辊引导时，注入到入口间隙中的浆料在第一成形织物与第二成形织物之间穿过，从而将水从被注入的浆料中去除。根据本发明，成形辊包括柔性管状护套，该柔性管状护套被设置成以围绕旋转轴线的环路运行，该旋转轴线在与第一成形织物和第二成形织物被设置成运行所沿的方向相垂直的方向上延伸。成形辊还包括支撑凸架，该支撑凸架位于柔性管状护套的环路内侧，并且在平行于柔性管状护套的旋转轴线的方向上延伸。支撑凸架被设置成能够在沿着柔性管状护套被设置成相机所沿的环路的区域内、在向外远离柔性管状护套的旋转轴线的方向上压挤柔性管状护套，使得在柔性管状护套被支撑凸架向外压挤的区域内，致使柔性管状护套所沿循的路径的曲率半径小于柔性管状护套在支撑凸架接触柔性管状护套的区域外的曲率半径。

在本发明的有益实施例中，该方法还包括在第一成形织物中施加这样的张力，使得当第一成形织物和第二成形织物经过支撑凸架时，施加到浆料的压力达到在8kPa-20kPa的范围内的最大值。

附图说明

图1是能够使用本发明的成形部的造纸机的示意图。

图2是本发明的成形部的示意图。

图3是更详细地示出图2的成形部的一些部件的可能实施例的图。

图4示出了安装在支撑梁上的支撑凸架的可能实施例。

图5是类似于图4但示出支撑凸架的可能的其它实施例的图。

图6示出了图5的支撑凸架，其安装在柔性管状护套的内侧。

图7是沿着两个成形织物的共用路径的变化的压力水平的示意图。

图8是本发明的成形部的成形辊的截面示意图。

图9是类似于图6但旨在说明本发明的另一方面的图。

图10是另一实施例的处于非作用状态的示意图。

图11是与图10中的实施例相同但是处于作用状态的视图。

具体实施方式

参照图1，其示出了用于制造纤维幅材W的机器1。图1的机器特别适用于制造卫生纸幅材W，该卫生纸幅材可以具有在10g/m²至50g/m²或 12g/m²-40g/m²的范围内的干基重(克重)。在许多情况下，基重可以处于 15g/m²-25g/m²的范围内。通过这种机器生产的卫生纸幅材可以被用于以下这些目的：例如厨房用纸、卫生间用纸、化妆纸或餐巾。图1中所示的机器1具有优选(但非必须)设置有扬克烘干罩30的扬克烘缸28。扬克烘缸 28可以被连接到热蒸汽源(未示出)，该热蒸汽源被设置成将热蒸汽供给到扬克烘缸28的内部，以便加热扬克烘缸28。由此，在扬克烘缸28的外表面上行进的纤维幅材W可以被加热到使纤维幅材W中的水蒸发的程度。扬克烘缸被设置成是能旋转的，并且在操作中，其将沿着图1中的箭头R所示的方向旋转。刮刀31被设置成从扬克烘缸28的外表面使被干燥的纤维幅材起皱。扬克烘缸28可以是例如铸铁制成的扬克烘缸，但是它也可以是被焊接的扬克烘缸。例如，它可以是在美国专利第9,206,549号或美国专利第8,438,752号中公开的扬克烘缸。扬克烘干罩30可以具有任何已知的类型，并且例如它可以是在EP 2963176A1中公开的那种扬克烘干罩。

在纤维幅材W能够在扬克烘缸28的外表面上被干燥之前，纤维幅材必须成形。图1的机器1设置有成形部2，该成形部包括被设置成以围绕多个引导元件4的环路运行的第一成形织物3。引导元件4适当地是被能旋转地以轴颈支撑(journalled)的引导辊。当成形部2操作时，第一织物3将在箭头C所示的方向上运行，使得在图1中第一织物3以其环路沿“顺时针”方向循环。成形部2还包括第二成形织物5，该第二成形织物也被设置成以通过多个引导元件4支撑的环路运行，所述引导元件可以适当地是被能旋转地以轴颈支撑的引导辊。当成形部2操作时，第二成形织物5沿着箭头B 所示的方向运行，使得在图1中第二成形织物5以其环路沿“逆时针”方向循环。第二成形织物5相对于第一成形织物3被设置成，使得两个成形织物 3、5朝向彼此汇合，以形成能够将浆料注入到其中的入口间隙6。浆料能够通过流浆箱14注入。流浆箱14可以是任何适合于卫生纸制造的类型。例如，其可以是在美国专利第7,588,663号、在美国专利第6,030,500号、或在美国专利第5,560,807号中公开的流浆箱。但是，本领域技术人员知道许多可商业获得的流浆箱，其都能够适用于本发明。

成形部2还包括成形辊7。成形辊7被设置在第二成形织物5的环路内，并且成形辊7被设置成引导第二成形织物5进入入口间隙6。成形辊7 还被设置成沿着第一成形织物3和第二成形织物5的路径的一部分来引导第一成形织物和第二成形织物，其中该路径的该部分对于第一成形织物3和第二成形织物5两者而言是共用的，并且始于入口间隙。

应该理解的是，本发明的成形部2可以被用在图1中所示的机器中，并且本发明的成形部适合于上面给出的一般描述。但是，应该理解的是，本发明的成形部还可以被用在不同于图1中所示布局的机器布局中。例如，本发明的成形部2可以被用在使用空气穿透式烘干(TAD，通风干燥) 的机器中，在这种情况下，可以不存在扬克烘缸28(尽管TAD烘干设备也可以结合扬克烘缸使用)。本发明的成形部还可以作为已具有流浆箱的机器的重建的一部分，以没有流浆箱的方式被移交(delivered，交货)。

当成形织物3、5在其环路的对于两个织物共用的那个部分中经过成形辊时，水将从已注入到成形织物3、5之间的浆料中被挤出，以使得纤维幅材开始成形。浆料在两个成形织物3、5之间被挤压或按压，并且水将通过第一成形织物3离开浆料。浆料通过浆料在成形织物3、5之间行进时浆料所受到的压力脱水。由于成形织物3、5在具有基本圆柱形形状的成形辊的弯曲表面上行进，所以离心力也有助于通过第一成形织物3将水甩出。第一成形织物3可以有利地是对水具有高渗透性的织物。特别地，第一成形织物3可以是不吸水的多孔网。第二成形织物5也可以是网，但是其可以优选地是比第一成形织物3渗透性低的吸水毛毯。以此方式，将使得浆料中的水更容易穿过第一成形织物3。

随着浆料在成形织物3、5之间、在成形织物各自路径的对于两个成形织物共用的部分中行进时从浆料中挤压或按压出的水量很大程度上取决于浆料受到的压力。浆料受到的压力可以被计算为P＝T/R，其中P是浆料受到的压力，T是在第一成形织物3中的张力，而R是成形辊7的半径。理论上，通过使用具有相应的小半径的小成形辊将可以容易地增加该压力。但是，实践表明，排水区(即，浆料在两个成形织物3、5之间行进的部分) 需要具有一定的长度。因此，具有太小的成形辊的成形部将是不足的。同样，可以增加成形织物3、5中的张力，但是这种解决方案也会存在技术问题，例如成形织物3、5能够承受的张力的量。因此，在成形期间难以获得远高于约12％的干固体含量。在这种低干固体含量的情况下，通常不可能使纤维幅材经受压榨，因为幅材会面临破碎的风险。因此，为了在压榨之前增加幅材干燥度，已建议可以将抽吸辊放置在第二成形织物的环路中，所述抽吸辊可以通过第二成形织物5在第一成形织物和第二成形织物已经彼此分开之后的一位置处起作用。这种方案的一示例在WO2010/033072中被公开，并且该公开文本的图1示出了抽吸辊被放置在将新成形的幅材携带到压榨机的成形织物的环路内侧。还已经建议，成形辊自身可以是抽吸辊，并且这种布置的示例在美国专利第6,821,391号中公开，在此专利的图 2中示出了具有成形辊18的成形部，该成形辊是具有抽吸区38的抽吸辊。但是，抽吸辊需很多能量用于其操作，这当然还是费钱的。此外，抽吸辊会产生噪音。因此，期望找到一种方案，即使不使用抽吸辊，其也能够在成形期间提供较高的干固体含量。本发明提供了解决这个技术问题的方案。

现在将参照图2和图3更详细地解释本发明的成形部。

在图2中，可以看到成形辊7如何具有壳体。该壳体是柔性管状护套，其也被称为“套”。柔性管状护套8或套可以有利地由聚氨酯制成，或由部分包括聚氨酯或具有类似于聚氨酯的特性的材料制成。柔性管状护套 8被设置成以围绕旋转轴线A的环路运行。换句话说，柔性管状护套8被设置成旋转。应该理解的是，在图2中，柔性管状护套(套)将在由箭头R所指示的方向上旋转。同样应该理解的是，就像在图1中一样，第一成形织物3在由箭头C所指示的方向上移动，并且第二成形织物5在由箭头B 所指示的方向上移动。应该理解的是，柔性管状护套8的旋转轴线A在与第一成形织物3和第二成形织物5被设置成运行所沿的方向相垂直的方向上延伸，亦即，其在成形部的横跨机器的方向上延伸。应该理解的是，在图2中，当成形部操作时，柔性管状护套将在箭头R的方向上旋转。可以在考虑材料的选择和诸如机器速度、机器宽度的因素以及其它因素的同时选择输送带的实际厚度。但是，在许多实际的实施例中，柔性管状护套可以具有在2mm-7mm的范围内的厚度。例如，其可以具有3mm、4mm或5mm 的厚度。柔性管状护套8还可以包括不同材料的若干层。如在图7中可以看到的，成形辊还包括支撑凸架9，该支撑凸架位于柔性管状护套8的环路的内侧，并且在平行于柔性管状护套8的旋转轴线A的方向上延伸。当然，柔性管状护套8自身在相同的方向上延伸。支撑凸架9被设置成能够在沿着柔性管状护套8被设置成运行所沿的环路的区域内、在向外远离柔性管状护套8的旋转轴线A的方向上压挤柔性管状护套8。这样的结果是，在柔性管状护套8通过支撑凸架9被向外压挤的区域中，使得柔性管状护套8所沿循的路径的曲率半径小于在支撑凸架9与柔性管状护套8接触的区域之外的柔性管状护套8的曲率半径。

在图2的实施例中，支撑凸架9通过支撑梁10支撑，其中支撑凸架被直接或间接地紧固到支撑梁。支撑梁10可以是被焊接的箱形梁，但是也可以使用其它种类的支撑梁，例如铸铁制成的支撑梁。

柔性管状护套8优选地是不可渗水的，但是可以设想其中柔性管状护套是可渗水的多个实施例。如果柔性管状护套8是不可渗水的(其是优选的)，这会有助于使浆料中的水通过第一成形织物3穿出。

从以上描述中，本发明所属领域的技术人员现在将理解，带有柔性管状护套8的成形辊7基本上类似于诸如靴压辊的靴压单元。这种单元以 SymBelt^TM靴式压榨机或NipcoFlex靴式压榨机的商品名被商业出售，并且已经在很多专利公开文献中(例如在美国专利第7,387,710号或美国专利第 5,662,777号中)被描述。支撑凸架9可以选择性地被称为“支撑体”或“长形支撑体”。支撑凸架9因为被放置于靴压单元中将放置靴式件的位置，所以也同样可以被称为“靴式件”。但是，如将在下面解释的，虽然本发明的支撑凸架9与当成形织物3、5经过支撑凸架时被施加一定压力时的脱水相关联地使用，但是支撑凸架9的作用在某些方面并不同于靴式压榨机中的靴式件的作用。

由于支撑凸架9能够向外压挤柔性管状护套8，所以可以实现的效果在于，在柔性管状护套8的一部分周边上，半径变得更小。在柔性管状护套8 的该部分周边上，浆料受到的压力将上升，并且具有原本(otherwise，否则)将不会有的峰值。支撑凸架9被设置成或者能够将柔性管状护套8压挤出在其周向没有经过支撑凸架9的那些部分处所沿循的路径。当支撑凸架9 这样做时，其迫使柔性管状护套8和成形织物3、5沿循一路径，在该路径中，织物3、5经过的半径实际上小于沿着柔性管状护套的周向在其它位置处的半径。结果，当成形织物3、5经过成形辊7的那部分(支撑凸架9正在作用于那部分)时，浆料受到的压力增加。

参照图3，使第一成形织物3和第二成形织物5围绕成形辊7一起运行。最初，它们沿循由成形辊7的第一半径R₁限定的曲线。半径R₁可以被理解为距柔性管状护套8的旋转轴线A的半径。当成形织物3、5经过支撑凸架9时，它们将被迫沿循具有通过支撑凸架9的形状限定的半径R₂的曲线。半径R₂小于半径R₁，并且压力将由此增加，使得在成形织物越过支撑凸架9时脱水被加强。应该理解的是，在从支撑凸架9的上游端到支撑凸架 9的下游端的机器方向上，支撑凸架9的半径可以变化。

在本发明的实施例中，支撑凸架9可以被布置在一固定位置，使得柔性管状护套8被支撑凸架9向外压挤的量是不变的。例如，支撑凸架9可以被位于柔性管状护套8的环路内侧的支撑梁10直接支撑或者与该支撑梁形成为一体，并且相对于支撑梁10保持在固定位置。

替代被保持在固定位置的支撑凸架9，可以使得支撑凸架9的至少一部分被设置成能朝向或远离柔性管状护套8的旋转轴线A移动，使得柔性管状护套8通过支撑凸架9被向外压挤的量是变化的。现在将参照图4-图6 解释这种布置的可能实施例。在图4中，所示出的支撑凸架9通过支撑梁 10支撑。在图4中，示出了两个致动器11，并且致动器11可以是从靴式压榨技术中已知的液压缸。致动器11通过固定/紧固到支撑梁10而被支撑，并且致动器11被设置成能够作用到支撑凸架9上，以将其向外压，从而还向外压挤柔性管状护套8。应该理解的是，图4中示出的两个致动器11可以表示沿横跨机器方向延伸的两排致动器11(也可参见图8)。

图5和图6示出了在图中仅一个致动器11能被看到的布置，但是应该理解的是，这个单个的致动器11可以表示沿着横跨机器方向延伸的一排致动器(也可参见图8)。

但是，应该理解的是，图5和图6的致动器11可以形成为沿横跨机器方向(CD方向)延伸的单个致动器，其甚至可以与支撑凸架9形成为一体。致动器的这种设计从例如美国专利第5,223,100号已知，该美国专利涉及靴式压榨机，但是类似的布置也可以被用于根据本发明的成形辊。如果使用若干个致动器11，则致动器的布置和设计可能与用于靴式压榨机中的靴式件的致动器的任何已知布置类似或相同。例如，一个致动器11或多个致动器11可以被设计和设置成如在美国专利第5,662,777号、美国专利第 6,083,352号、美国专利第7,387,710号、美国专利第4,917,768号或欧洲专利第2808442号中所披露的那样。但是，用于靴式压榨机的其它致动器布置也能从专利文献中以及从在市场上可商业获得的那些被获知，而且造纸领域的技术人员能够在用于致动器的已知方案中进行选择。

现在将理解的是，至少一个致动器11被设置成能够使支撑凸架9向外远离柔性管状护套8的旋转轴线A移动。通过具有被位于柔性管状护套8 的环路内侧的支撑梁10所支撑/承载的支撑凸架9、以及被安装在支撑梁10 上的至少一个致动器11，获得的技术效果是，该至少一个致动器11能够改变将柔性管状护套(套)从其原本的(otherwise)圆柱形路径向外压挤的量。

继续参考图4-图6，可以看到，支撑凸架9具有顶表面15，该顶表面面向柔性管状护套8的内表面16(参见图6)，并且至少在本发明的成形部 2操作时接触柔性管状护套8的内表面16。在图4的实施例中，顶表面15 是凸形的，且支撑凸架9的顶表面15(亦即，面向柔性管状护套8的内表面16的表面)具有变化的半径，使得当柔性管状护套8从邻近入口间隙6的端部到进一步远离入口间隙6的位置移动经过支撑凸架9时，支撑凸架9 的半径将从较大半径减小到较小半径。在图4中，可以看到，在支撑凸架9 的一个端部处，支撑凸架9(或支撑凸架9的顶表面15)具有半径R₃。顶表面15具有峰值点20，即顶表面15上的最高点，其与柔性管状护套8的旋转轴线A的距离最大。在峰值点20处，支撑凸架9的半径R₄(亦即其顶表面15的半径)较小，使得R₄<R₃。由此支撑凸架9的半径将从较大值减小到较小值，其中，当在柔性管状护套8从其原本的环形路径被向外压挤的量达到其最大值时支撑凸架的半径达到此较小值。这将导致浆料在成形织物3、5之间受到的压力达到峰值，并且将增加脱水。

现在将仅参考图5和图6。在图5和图6的实施例中，支撑凸架9被设计为，使得在柔性管状护套8的旋转方向上(参见图6，其中箭头R表示柔性管状护套8的旋转方向)，支撑凸架9的顶表面15的高度增加到峰值点 20，该峰值点更靠近支撑凸架9的下游端19而不是上游端18。以此方式，直到支撑凸架9的区域的端部才会达到该压力峰值，并且压力逐渐增加直到其在峰值点20之后下降。通过支撑凸架9的这种设计可以避免突然的压力脉冲，否则该突然的压力脉冲可能会损坏正在成形的纤维幅材。

在本发明的许多实际的实施例中，成形辊7在未与支撑凸架9接触的区域中的半径在500mm-1600mm的范围内。支撑凸架9的最小半径则可以在40mm-100mm的范围内，优选地在45mm-80mm的范围内，并且更优选地在50mm-75mm的范围内。支撑凸架9被向外压挤的量则必须足以实现以下效果：当成形织物3、5经过支撑凸架9的区域时，成形织物必须实际上符合和沿循支撑凸架9的顶表面15的较小半径，使得织物3、5被迫沿循其半径小于成形辊7在柔性管状护套8未与支撑凸架9接触的区域中的半径的路径。在许多实际的实施例中，这意味着支撑凸架9会将柔性管状护套从其原本的圆柱形路径向外压挤出2mm-20mm的范围内的距离，但是也可以想到其它值，并且精确的量可以根据在柔性管状护套8的周向方向上的支撑凸架的长度和成形辊的直径而改变。

如果支撑凸架的顶表面15的半径逐渐地从较大值减小到较小值，这具有的技术效果是，浆料受到的压力会逐渐上升，其能够提供更顺畅的 (smoother)脱水，而不具有突然的压力脉冲，该突然的压力脉冲可能会损害正在成形的幅材。

现在将参考图9来进一步解释，图4的实施例怎样不同于图5和图6 的实施例。如前面所解释的，支撑凸架9具有与柔性管状护套8接触的顶表面15。支撑凸架9的高度H可以被限定为从柔性管状护套8的旋转轴线A 到支撑凸架9的顶表面15的距离。在柔性管状护套8的旋转方向R上，支撑凸架9具有上游端18和下游端19，并且支撑凸架9被成形为，使得在从上游端18到下游端19的方向上，支撑凸架9的高度H增加到峰值点20。在图4的实施例中以及如在图9中所示，峰值点20被对称地设置，使得其到上游端18以及到下游端19具有相同的距离。在图5和图6中所示的实施例中，峰值点被非对称地设置，使得支撑凸架9的峰值点20定位于更靠近支撑凸架9的下游端19而不是更靠近上游端18的位置，即，支撑凸架9 的高度H在更靠近下游端19而不是更靠近上游端18的位置处达到其最大值。当根据本发明的成形辊7被安置在成形部2中并且操作时，上游端18 将是支撑凸架9的最靠近成形部的入口间隙6的端部。

现在将参照图10和图11来解释本发明的成形部的另一个实施例。在图10中，能看到支撑凸架9被支撑梁10支撑。在这个实施例中，支撑凸架 9是柔性的和/或弹性的，亦即其由柔性的和/或弹性的材料制成。这个实施例的支撑凸架9包括内部空腔12，其可以被供给加压流体，使得支撑凸架9 扩张，并且使得支撑凸架9的至少一部分在向外远离柔性管状护套8的旋转轴线A的方向上移动。在图10中，示出了支撑凸架9处于如下状态，即，内部空腔并未填充加压流体，并且柔性管状护套8能够经过支撑凸架9而没有被迫非常远离其环形路径，可能完全没有在任何程度上被迫从其环形路径移出。在图11中，内部空腔12已经被填充加压流体，从而支撑凸架9 已经被扩张。结果，柔性管状护套8在经过支撑凸架9时则被迫从其原本的环形路径移出。这种支撑凸架的方案在例如其中描述有“支撑体”的美国专利第7,527,708号中公开，并且本发明的支撑凸架9可以具有类似的设计。因此支撑凸架9可以被设计为，当内部空腔12被填充加压流体而使得支撑凸架9处于扩张状态时，使得支撑凸架9具有的顶表面15面向柔性管状护套8的内表面16，并且该顶表面15是凸形的。

现在将再次参考图1和图2。第一成形织物3和第二成形织物5各自的环路的对两者共用的部分从入口间隙6延伸到第一成形织物3与第二成形织物5分开的端部位置27。优选地，支撑凸架9被放置在沿着第一成形织物3 和第二成形织物5的共用路径的更靠近端部位置27而不是更靠近入口间隙 6的位置处，使得在成形织物3、5的共用路径的端部处或接近该端部处获得压力峰值。支撑凸架9的最小半径则将位于第一成形织物3和第二成形织物5沿循共用路径但更靠近端部位置27而不是更靠近入口间隙6的位置处。在本发明的实施例中，在紧接于端部位置27之前达到压力峰值，使得在端部位置27处或者在紧接于端部位置之前达到浆料(或成形幅材)所受到的最大压力。在脱水以压力峰值结束的这种方式下，可以实现有效的脱水。

现在将参考图7。在图7中，可以看到，作用在第一成形织物3与第二成形织物5之间的浆料(或成形幅材)上的压力P在成形辊7的周向的大部分上是如何处于恒定值P1的。但是，当成形织物3、5接近成形织物彼此分开的端部位置27时，压力上升到较高水平P2。以此方式，压力峰值位于成形幅材被夹在两个成形织物3、5之间的区域的端部处。

现在将参照图8解释进一步的特征。在本发明的优选实施例中，柔性管状护套8的端部被封闭，使得成形辊7的内部是封闭空间24。在这个实施例中，成形辊7可以被连接到加压空气或气体源25，使得柔性管状护套8 能够被充气。在图8中，可以看到，成形辊7具有两个端壁21、22，并且轴承23允许端壁21、22旋转。轴承23能够被安装到支撑梁10的固定部上。柔性管状护套8的端部被紧固到端壁21、22，并且柔性管状护套8能够以从靴式压榨机已知的相同方式被紧固到端壁21、22。在例如美国专利第4,625,376号、美国专利第5,700,357号、美国专利第6,010,443号、美国专利第5,098,523号和美国专利第5,904,813号中公开了用于将柔性管状护套 8紧固到端壁21、22的已知方案。通过给柔性管状护套8充气，所获得的优点是，将更容易使管状柔性护套8保持其形状。

作为对管状柔性护套8进行充气的替代方案，可以设置不向外压挤它而是仅帮助它保持其形状的支撑件(图中未示出)。

本发明的成形部2还可以包括流浆箱14，其被设置成将浆料注入到第一成形织物3与第二成形织物5之间的入口间隙6中。但是，例如当造纸机的重建的部分已经具有流浆箱时，成形部可以被设想为以没有流浆箱的方式被移交。

应理解，本发明也可以以包括本发明的成形部2的造纸机1的形状出现。这种机器可以采用很多形式，但是发明人已经特别地设想出一种造纸机，其中第二成形织物5是毛毯，并且造纸机1包括如图1中所示的扬克烘缸28。在这种机器中，第二成形织物5可以被设置成将新成形的纤维幅材 W携带到扬克烘缸28，并且在扬克烘缸28与安置于第二成形织物5的环路内的辊29之间形成的压区中将纤维幅材W传送到扬克烘缸28上。辊29 例如可以是延伸压区辊(extended nip roll，延长压区辊)，诸如靴压辊。例如，它可以是如在美国专利第7,527,708号、欧洲专利第2085513号中所公开的这种辊，或在欧洲专利第2808442号中所公开的这种辊。在辊29与扬克烘缸28之间的压区中，幅材W通过压榨被进一步脱水。同时，幅材被传送到扬克烘缸28的光滑的外表面。由于扬克烘缸的光滑的外表面，幅材将沿循扬克烘缸的光滑的外表面，而非毛毯的(相对)粗糙的表面，因为幅材 W具有沿循最光滑表面的强烈趋势。

由于使用本发明的成形部已经获得了较高的干固体含量，新成形的纤维幅材可以被直接带到抵靠于扬克烘缸28的压区，而不必经过抽吸辊。

可以设想出该机器的多个实施例，其中新成形的纤维幅材首先被第二成形织物5(其为毛毯)带到压榨辊之间的压区，然后被传送到随后的扬克烘缸28。压榨辊其中之一则可以是延伸压区辊，例如靴辊。可能的辊是例如在美国专利第7,527,708号、欧洲专利第2085513号中所公开的那些辊，或者如在欧洲专利第2808442号中所公开的那些辊。

还可以设想多个实施例，其中两个成形织物3、5是多孔网，并且其中第二成形织物将新成形的纤维幅材W传送到毛毯，然后毛毯将幅材W携带到抵靠于扬克烘缸28的压区。替代地，两个成形织物3、5都可以是多孔网，并且第二成形织物5被设置成将幅材W携带到毛毯。毛毯则可以被设置成使幅材穿过在两个辊之间的压区，然后到达扬克烘缸。

还可以设想多个实施例，其中在成形部之后是空气穿透式烘干单元 (TAD)，并且其中第二成形织物5可以是将幅材携带到TAD网的毛毯或多孔网，其中幅材W可以例如通过设置在TAD网的环路内侧的抽吸装置被传送到TAD网。然后，TAD网可以将幅材W携带到空气穿透式烘干单元。还可以设想的是，第二成形织物5可以是还被用作TAD网的多孔网。空气穿透式烘干单元的示例在例如美国专利第6,398,916号中公开，并且本发明的发明成形部也可以被用在诸如在美国专利第6,398,916号中所公开的设备中。

在本发明的机器的所有实施例中，在实际的实施例中机器的宽度可以在2.5m-7m的范围内。例如，机器的宽度可以在3m-5.5m的范围内。

本发明还可以在形成纤维幅材的方法方面被限定。该方法包括以下步骤：当第一成形织物3和第二成形织物5每一者均被设置成以通过多个引导元件4支撑的环路运行时，将浆料注入到形成在第一成形织物3与第二成形织物5之间的入口间隙6中。如前所述，成形辊7被定位在第二成形织物5 的环路中，并且成形辊7被设置成引导第二成形织物5进入入口间隙6，并且将第一成形织物3和第二成形织物5沿着其路径的对于两者共用的部分引导，该部分始于入口间隙6。使得成形织物3、5以它们的环路运行，当成形织物3、5被成形辊7引导时，使得被注入到入口间隙6中的浆料在第一成形织物3与第二成形织物5之间穿过，以将水从被注入的浆料中去除。如前面参照本发明的成形部所述的，支撑凸架9将迫使柔性管状护套8从其原本沿循的环形路径向外，致使柔性管状护套8所沿循的路径的曲率半径小于柔性管状护套8在支撑凸架9接触柔性管状护套8的区域外的曲率半径。以此方式，成形幅材将受到压力峰值。

可选地，该方法还可以包括以下步骤：在第一成形织物3中施加张力，使得当第一成形织物3和第二成形织物5经过支撑凸架9时，施加到浆料(或成形幅材)的压力达到在8kPa-20kPa的范围内的最大值。在压力峰值处的这个压力水平适合于获得良好的脱水。

在本发明的方法中，成形织物可以以例如1200m/min-2200m/min的范围内的速度移动。在许多实际的实施例中，成形织物3、5可以以1600m/min-2000m/min的范围内的速度移动。但是，本发明的成形部、机器和方法还可以以高于2200m/min的速度操作。例如，该操作速度可以从 2200m/min到2500m/min，或者甚至更高。

所使用的浆料可以有利地是包括软木纤维的白色纯木浆(virgin pulp，原浆)。

通过成形织物3、5可以使柔性管状护套8围绕其旋转轴线A旋转。替代地，如果成形辊设置有端壁21、22，则其可以设置有作用于端壁21、22 的驱动设备。这种驱动设备从靴式压光机中已知，并且在例如美国专利第 6,158,335号中被公开。

尽管本发明提供了在没有抽吸辊的情况下实现高干燥度的可能性，应该理解的是，如果想要更高的干燥度，本发明的成形部可以可选地包括抽吸辊，该抽吸辊可位于端部位置27与抵靠扬克烘干辊28的压区之间(参见图1)。

尽管本发明已经在成形部、造纸机以及形成纤维幅材的方法的方面描述如上，但是应该理解的是，这些类型仅反映同一发明的不同方面。本发明的方法由此可以包括操作本发明的成形部和/或本发明的机器的必然结果的这些步骤，而无论这些步骤是否已经被明确地提及。同样地，本发明的成形部可以包括用于执行作为本发明的方法的一部分的任何方法步骤的装置，而无论这些步骤是否已经被明确地提及。

Claims (20)

1.一种用于形成纤维幅材(W)的成形部(2)，所述成形部(2)包括：第一成形织物(3)，其被设置成以通过多个引导元件(4)支撑的环路运行；第二成形织物(5)，其被设置成以通过多个引导元件(4)支撑的环路运行，所述第二成形织物(5)相对于所述第一成形织物(3)被设置成，使得所述第一成形织物(3)和所述第二成形织物(5)朝向彼此汇合，以形成浆料能够被注入到其中的入口间隙(6)；以及成形辊(7)，其被设置在所述第二成形织物(5)的环路内，所述成形辊(7)被设置成引导所述第二成形织物(5)进入所述入口间隙(6)，并且将第一成形织物(3)和第二成形织物(5)沿着其路径的一部分引导，所述路径的该部分对于第一成形织物(3)和第二成形织物(5)两者是共用的，并且始于所述入口间隙，其特征在于，所述成形辊(7)包括柔性管状护套(8)，所述柔性管状护套被设置成围绕旋转轴线(A)的环路运行，所述旋转轴线在与第一成形织物(3)和第二成形织物(5)被设置成运行所沿的方向相垂直的方向上延伸，并且所述成形辊(7)还包括支撑凸架(9)，所述支撑凸架位于所述柔性管状护套(8)的环路内侧，并且沿着平行于所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)的方向延伸，而且所述支撑凸架(9)被设置成，能够在沿着设置所述柔性管状护套(8)运行的所述环路的区域内、在向外远离所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)的方向上，压挤所述柔性管状护套(8)，使得在所述柔性管状护套(8)被所述支撑凸架(9)向外压挤的区域内，在所述路径的对于该第一成形织物和第二成形织物是共用的部分上，所述柔性管状护套(8)所沿循的路径的曲率半径小于所述柔性管状护套(8)在所述支撑凸架(9)接触所述柔性管状护套(8)的区域之外的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)被设置在一固定位置，使得所述柔性管状护套(8)被所述支撑凸架(9)向外压挤的量是不变的。

3.根据权利要求2所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)直接通过支撑梁(10)支撑，或者与所述支撑梁一体地形成，并且相对于所述支撑梁(10)保持在固定位置，其中所述支撑梁位于所述柔性管状护套(8)的所述环路的内侧。

4.根据权利要求1所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)的至少一部分被设置成能朝向或者远离所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)移动，使得所述柔性管状护套(8)被所述支撑凸架(9)向外压挤的量发生变化。

5.根据权利要求4所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)通过位于所述柔性管状护套(8)的所述环路的内侧的支撑梁(10)支撑，并且其中至少一个致动器(11)被安装在所述支撑梁(10)上，并且被设置成能够使所述支撑凸架(9)向外远离所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)移动。

6.根据权利要求4所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)被支撑梁(10)支撑，并且其中所述支撑凸架(9)是柔性的和/或弹性的，且包括内部空腔(12)，所述内部空腔能够被供给加压流体，使得所述支撑凸架(9)扩张，而且使得所述支撑凸架(9)的至少一部分在向外远离所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)的方向上移动。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的成形部(2)，其中所述成形部(2)还包括流浆箱(14)，所述流浆箱被设置成将浆料注入到第一成形织物(3)与第二成形织物(5)之间的所述入口间隙(6)中。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)具有面向所述柔性管状护套(8)的内表面(16)的顶表面(15)，并且所述顶表面(15)是凸形的。

9.根据权利要求6所述的成形部(2)，其中当所述内部空腔(12)填充有加压流体而使得所述支撑凸架(9)处于扩张状态时，所述支撑凸架(9)具有面向所述柔性管状护套(8)的内表面(16)的顶表面(15)，并且所述顶表面(15)是凸形的。

10.根据权利要求8所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)具有变化的半径，使得当所述柔性管状护套(8)从邻近所述入口间隙(6)的端部到进一步远离所述入口间隙(6)的位置移动经过所述支撑凸架(9)时，所述支撑凸架(9)的半径将从较大半径减小到较小半径。

11.根据权利要求10所述的成形部(2)，其中所述成形辊(7)在未与所述支撑凸架(9)接触的区域中的半径在500mm-1600mm的范围内，并且所述支撑凸架(9)的最小半径在40mm-100mm的范围内。

12.根据权利要求11所述的成形部(2)，其中，所述支撑凸架(9)的最小半径在45-80mm的范围内。

13.根据权利要求12所述的成形部(2)，其中，所述支撑凸架(9)的最小半径在50mm-75mm的范围内。

14.根据权利要求9所述的成形部(2)，其中所述支撑凸架(9)具有顶表面(15)和高度(H)，所述顶表面接触所述柔性管状护套(8)，并且所述高度(H)由从所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)到所述支撑凸架(9)的所述顶表面(15)的距离限定，其中所述支撑凸架(9)在所述柔性管状护套(8)远离所述入口间隙(6)的旋转方向上具有上游端(18)和下游端(19)，并且所述支撑凸架(9)被成形为，在从所述上游端(18)到所述下游端(19)的方向上，所述支撑凸架(9)的所述高度(H)增加到峰值点(20)，在所述峰值点处所述支撑凸架(9)的所述高度(H)达到其最大值，而且其中所述支撑凸架(9)的所述峰值点(20)位于更靠近所述支撑凸架(9)的所述下游端(19)而不是更靠近所述上游端(18)的位置处。

15.根据权利要求1所述的成形部(2)，其中所述柔性管状护套(8)的端部被封闭，使得所述成形辊(7)的内部是封闭空间(24)，并且其中所述成形辊(7)被连接到气体源(25)，使得所述柔性管状护套(8)能够被充气。

16.根据权利要求15所述的成形部(2)，其中所述气体源(25)是加压空气。

17.根据权利要求1所述的成形部(2)，其中第一成形织物(3)和第二成形织物(5)的各自环路的对于两者共用的部分从所述入口间隙(6)延伸到所述第一成形织物(3)与所述第二成形织物(5)分开的端部位置(27)，并且其中所述支撑凸架(9)的最小半径位于第一成形织物(3)和第二成形织物(5)所沿循的共用路径但更靠近所述端部位置(27)而不是更靠近所述入口间隙(6)的位置处。

18.一种造纸机(1)，包括根据权利要求1至17中任一项所述的成形部(2)，其中所述第二成形织物(5)是毛毯；其中所述造纸机(1)包括扬克烘缸(28)，并且其中所述第二成形织物(5)被设置成将新成形的纤维幅材(W)携带到所述扬克烘缸(28)，并且在所述扬克烘缸(28)与被安置于所述第二成形织物(5)的所述环路内的辊(29)之间形成的压区中将所述纤维幅材(W)传送到所述扬克烘缸(28)。

19.一种形成纤维幅材的方法，所述方法包括以下步骤：将浆料注入到在第一成形织物(3)与第二成形织物(5)之间形成的入口间隙(6)中，第一成形织物(3)和第二成形织物(5)中每一者均被设置成以通过多个引导元件支撑的环路(4)运行，并且其中成形辊(7)位于所述第二成形织物(5)的所述环路中，且所述成形辊(7)被设置成引导所述第二成形织物(5)进入所述入口间隙(6)，以及将第一成形织物(3)和第二成形织物(5)沿着其路径的对于第一成形织物(3)和第二成形织物(5)两者共用的部分引导，其中所述部分始于所述入口间隙(6)；使所述第一成形织物(3)和所述第二成形织物(5)以其环路运行，使得当所述第一成形织物(3)和所述第二成形织物(5)被所述成形辊(7)引导时，注入到所述入口间隙(6)中的浆料在第一成形织物(3)与第二成形织物(5)之间穿过，以便将水从被注入的浆料中去除，其特征在于，所述成形辊(7)包括柔性管状护套(8)，其被设置成以围绕旋转轴线(A)的环路运行，所述旋转轴线在与第一成形织物(3)和第二成形织物(5)设置成运行所沿的方向相垂直的方向上延伸，并且所述成形辊(7)还包括支撑凸架(9)，其位于所述柔性管状护套(8)的所述环路的内侧，并且在平行于所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)的方向上延伸，其中所述支撑凸架(9)被设置成，能够在沿着设置所述柔性管状护套(8)运行的所述环路的区域内、在向外远离所述柔性管状护套(8)的所述旋转轴线(A)的方向上，压挤所述柔性管状护套(8)，使得在所述柔性管状护套(8)被所述支撑凸架(9)向外压挤的区域内，在所述路径的对于该第一成形织物和第二成形织物是共用的部分上，所述柔性管状护套(8)所沿循的路径的曲率半径小于所述柔性管状护套(8)在所述支撑凸架(9)接触所述柔性管状护套(8)的区域之外的曲率半径。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法还包括：在所述第一成形织物(3)中施加张力，使得当第一成形织物(3)和第二成形织物(5)经过所述支撑凸架(9)时，施加到所述浆料的压力达到最大值，所述最大值在8kPa-20kPa的范围内。

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