折流带压成形器的双匀浆辊技术创新改进

余章书 福建 厦门（361009）

折流带压成形器的双匀浆辊技术创新改进

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双匀浆辊是压力成形器重要组成部分，既有圆孔形排列辊，又有横长孔形排列辊，其双匀浆辊以转动的孔辊作为匀整元件，它们对匀整浆料的流速，具有整流和分散纤维的互补协调作用，设置双匀浆辊，缓慢浆的流速，改善浆流的纤维纵横排列匀一性和交织能力，缩小纸页纵横拉力比，提高纸的均匀度，大大改善纸的外观质量，填补了目前国内对双匀浆辊结构创新推广使用的空白。

双匀浆辊；圆孔形辊；横长孔形辊；纵横拉力比

圆网纸机生产各种纸张普遍存在纵横拉力比大，匀度不理想，适应不了用户的要求，企业面临着严重市场竞争激烈的压力。台湾地区近几年对双匀浆辊精心改进取得成效，从而，对笔者有借鉴启发的作用，自行研发双匀浆辊的构思设计，为企业提供折流带压成形器的双匀浆辊创新改进方案，适应了中、低速纸机的运行，

1 折流带压成形器的双匀浆辊结构改进[1～2]

为了结合造纸发展的国情实际出发，考虑到造纸使用适应性和稳定性等因素，经琢磨探索，精心设计一种由原来曾已推广使用的折流带压单匀浆辊成形器、改进为折流带压双匀浆辊成形器(见图1所示，全不锈钢材料制造)，该成形器设有方锥总管进浆，多管进浆稳浆器、双匀浆辊（变频电机传动）、活动弧形板调节器和弧形板能高低调整的设置及直接在网槽外拉取活动式堰板而方便更换唇布的装置。现将成形器的工作原理和优点作个简述:

图1 折流带压双匀浆辊成形器内外部结构图

1.1 折流带压成形器的工作原理

直接由浆泵以一定的扬程压力和浆料的浓度,送进方锥形多管进浆稳浆器，以控制每条进浆管有同样的压力，然后，进入网槽底部产生折流翻滚，促使纤维团充分扩散，流经集流狭道，以稳定浆的横向宽度流动的流速（流量），且通过慢速转动的双匀浆辊后（即匀浆辊的线速与浆速要求相适应），浆的流动压力降低,形成缓和稳流，将促使纤维絮聚（亦称纤维固化的初步形成），大大提高纤维上网的纵横交织能力，使湿纸页成形时厚薄和匀度一致。由于网笼内外产生较大的压力差，浆料上网迅速脱水形成湿纸页由网笼带伏辊运转而带上毯。

1.2 折流带压双匀浆辊成形器的优点

目前仍有企业使用压力喷浆成形器,设有多个小管喷浆直接冲击网面，浆易堵塞在网笼内外网之间，难清洗，也影响浆上网的均匀度，不时出现纸页一条条“水痕”、“透光点”等纸病，影响纸的外观质量；且压力喷浆出口离网面间只有0.5～1.0mm,外网易磨损,网的使用寿命只有8～12天，频繁换外网，影响生产和产量；而折流带压成形器靠网笼内外压力差使浆上网的，上浆溢流出口处离网面间距也有20～30mm，网笼内外网不存在严重堵浆和磨坏网面的现象。若在对浆料处理干净的前提下，纸机上浆前也不需装置旋翼筛（压力筛），一年可节省90来万元电费和维修费。该成形器有装置自动调节浆阀，控制浆的压力和流量，且成形器低部有一定压力容量的浆位，稳定成形器的浆流运行，不受浆泵供浆偶尔波动的影响。中小型企业使用的老式活动弧形板网槽，低车速，低效率，将要受淘汰。目前国内纸厂普遍使用尼龙网、聚酯网，寿命短；采用无端不锈钢网，使用寿命长达18～24个月，大大减少停机换网时间，抄纸外观质量好；随着造纸发展的需要，今后采用无端不锈钢网将会更多。该折流带压双匀浆辊成形器配套圆网纸机的车速最高可达280m/min，且纸页均匀度和纵横向定量稳定及其纵横拉力比小，操作和维修方便，运行安全，稳定可靠，结构简单紧凑，具有投资改造费用省，见效快等优点。

圆网纸机采用折流带压双匀浆辊成形器，不但能适应生产高档卫生用纸、文化用纸，而且还能生产高强包装纸等品种，有可调节活动弧形板高低装置，抄造厚薄克重的纸页适应性广。该成形器适应配大直径φ2000网笼，在抄造180 m·min-1以上的车速运行，对纸的匀度、纵横拉力比、撕裂度、耐折度等物理指标明显优于配网笼直径φ1500的成形器。

成形器要求网笼两端做密封可拆开的端盖，一是防止车速快而造成白水到处飞溅，脏黏物粘附四处难清洗，二是减少网笼与大气的接触面，增加网笼内外的压力差，提高抽气和脱水的能力，改善纤维纵横的交织能力，可提高纸机车速8%～12%。

2 双匀浆辊创新设计构思

2.1 圆孔形匀浆辊

双匀浆辊（φ219不锈钢管加工）进浆第一条设为螺纹形圆孔排列辊，则螺旋线与轴线夹角为5°其开孔率为48%，辊孔径为φ24,孔内外倒“圆弧角”，没毛剌，光滑不挂浆，见图2所示。圆孔匀浆辊在慢速转动下,具有整流和分散纤维的作用。

图2 螺旋形匀浆辊的结构布孔排列尺寸示意图

2.2 横长孔形匀浆辊

双匀浆辊第二条作为横向形长孔排列辊（φ219不锈钢管加工），其宽度×长度（20×40mm），开孔率为43%,孔内外倒“圆弧角”，没毛剌，光滑不挂浆，见图3所示。

图3 横向长形孔匀浆辊的结构布孔排列尺寸示意图

浆料纵向排列流动的纤维总比横向排列流动的纤维多，故设横向长形孔辊为了阻挠限制纵向纤维排列走向，增加横向纤维排列走向，有利改善浆流的纤维纵横排列匀一性和交织能力，缩小纸页纤维纵横拉力比的物理强度，效果甚佳。且该双匀浆辊设计实践的经验要尽量靠近堰板（或唇板），为了在短距离稳定浆流纤维纵横排列走向不易起变化，促使浆流纤维上网有良好的纵横交织能力。但亦要通过理论计算作为依据，技术创新过程尽量做到减少走弯路。注：原来流浆箱采用的双匀浆辊辊面是圆孔形，现在采用的是一圆孔一横长孔的双匀浆辊，纸的纵横交积能力好。

3 双匀浆辊浆流运行原理[3]

浆流通过慢速转动的双匀浆辊后（见图4所示），浆的流动压力降低，形成缓和稳流，将促使浆流的空气和泡沫消失，同时，有利纤维充分分解均匀细腻。双匀浆辊的动力学效应，就是浆流通过双匀浆辊的流动可近似看作四个孔板的扩散、分解、混合、纵横排列、整流的流动过程，浆流过匀浆辊时首先是向辊中心流入，然后再由中心沿半径方向流动，浆流通过半径后，在两孔之间形成较强烈的小涡流，使浆流处于微湍流状态，从而使浆流中的纤维分散，避免了纤维的絮聚。浆流状态显得均匀平稳，稳定了纤维纵横交织成形的能力，有利缩小纸页纵横拉力比。双匀浆辊的转向与进浆流动方向是一致的，双匀浆辊应有适当的转速，一般控制在40～60r/min。如果转速太低，会导致纸张产生条斑；转速太高，容易造成浆料不稳。浆流通过匀浆辊因压头损失而降低流速。流道的浆流速度越）大，压头损失越大，从而通过双匀浆辊后流速降低很多。对浆流速具有整流作用，双匀浆辊靠浆流通过时产生强烈小涡流和引起压头损失来控制浆流。如产生涡流太大，对纸的成形反而不利。使浆通过双匀浆处于微喘流是设计考虑的关健。

图4 浆流通过双匀浆辊流线剖面图

4 匀浆辊到唇板（堰板）前缘距离确定

匀浆辊在唇板或（堰板）前的位置非常重要，主要起最后整流作用。马尔当（Mardon）的“无波迹”计算公式［4］:

其中：L——无波迹距离；

K——波迹常数（与小孔径及开孔率有关），开孔率为50%时，K=25mm左右；

V——通过匀浆辊孔眼的浆流速度

b——匀浆辊小孔直径（一般取25mm）

D——匀浆辊直径。

从公式可以看出，影响匀浆辊使用效果主要因素是流量（通过匀浆孔眼浆流速度）和匀浆辊直径及开孔率，其波迹与流量呈正比，与辊径呈反比。简单的说，匀浆辊匀浆作用是靠通辽旋转的孔辊产生的波迹效应。双匀浆辊成形器的设计，无波迹计算长度是设计的关键，它用来计算第二条匀浆辊至唇口（或堰板口）流浆点距离L，亦即匀浆辊至网笼运转浆的接触起点距离（这段离距称为流浆长度，流浆长度要恰到好处，流浆过长，孔辊的匀浆波迹和浆流湍动消失，在唇口形成大浆团，使成浆纤维固化恶劣；流浆过短，浆流湍动仍比较大时,浆上网笼，会把波迹带到成型网上形成条流。实际上的浆流长度，是按纸机车速、流量范围计算出L值后，经修正系数缩短而确定。这个缩短系数通过实验统计得出，视浆料浆种及抄造品种、车速情况取值，通常匀浆辊敛唇流浆口的距离为辊孔直径的15～20倍，当抄速≥160 m·min-1，取辊孔的20倍，距离过长会引起絮聚，且双匀浆辊之间的辊距50～100mm为适。而活动弧形板高度由纸的克重、品种、网目、车速等因素决定，高度太高，出浆上网回流口积浆严重；反之，抄纸匀度差。一般活动弧形板高度为500～700mm。

5 匀浆辊整流效果衡量

匀浆辊的波迹效应是衡量整流效果的关键。匀浆辊的转动使浆流产生波动的流型，该流型要持续一段距离才会消失，这种称为波迹效应。压力成形器内双匀浆辊产生的波迹带过堰板时，使流浆出现滚浪，是打乱造纸网上自出表面的首要原因，直接反映压力成形器的好坏。这种滚浪现象，可以采用适应的匀浆辊整流装置，将其控制到最小限度。

流浆是一门复杂的浆料流体动力学，重视实践探索，才能验证理论可靠性。

6 结束语

双匀浆结构的创新装置，纸的纵横拉力比由原来1:28～30缩小到1:18～20，提高纸的均匀度，大大改善纸的外观质量，满足用户要求，减轻企业在市场的激烈竞争压力。纸的纵横拉力比和均匀度是纸张各项物理指标中的重要指标，该双匀浆结构的技术创新改进，适应纸机配套车速可达250～280 m·min-1。并填补了目前国内对双匀浆辊结构创新推广使用的空白。

[1]刘志良.牛皮挂面箱板纸流浆箱的设计［J］，中国造纸2007,(02):35～38

[2]马伯龙.造纸机-原理结构与设计［M］.北京：轻工业版，1988

[3]陈克复.造纸机械部浆料流体动力学,中国轻工业出版社,1989,249～250323～324

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

2012-10-15