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CN1039930C - 单列烘干部装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于烘干纸幅的单列烘干部装置。包括单列设置的用于烘干纸幅的第一和第二烘缸，一真空辊靠近第一和第二烘缸并位于它们之间，以将纸幅从第一烘缸导向第二烘缸。真空辊包括一具有第一和第二端部的旋转辊壳。壳具有一外表面和在壳的第一端和第二端之间延伸的内部腔。壳具有许多通孔，使内腔和外表面处于液体连通状态。一叶片机构置于其内；空气流通过许多通孔流向内部腔内，以在纸幅绕真空辊延伸时牵引纸幅使之和烘缸毯紧密贴合。

Description

单列烘干部装置
本发明涉及用于烘干纸幅的单列烘干部装置。
更具体地说，本发明涉及单列(single tier)烘干部的真空辊。
在Champion International的Quinnesec 4l号造纸机上引入商标为Bel-Champ的单列烘干部是造纸烘干技术一个革命性的概念。
Bel-Champ是Beloit公司的法定商标，包含了上述单列烘干布局形式，在该布局中，纸幅在通过后续顶部或底部交替覆以毯的烘干部的行程中，其表面被交替烘干。利用Bel-ChampTM的概念，在限制沿机器横向纸幅收缩的同时，增加了操作性能。
由Beloit公司设计，安装在Nekoosa造纸公司的64号Ashdown造纸机上的Bel-ChampTM的另一种烘干部中，7个单列烘干部包括52个真空毯辊，每个辊的直径为660.4毫米(26英寸)，壳体的长度为10109.2毫米(398英寸)。
每一上述真空辊包括一个可旋转外壳，其上钻有多达一百万个孔。另外，每个真空辊包括一固定不动的内壳，其上也钻有孔，并包括固定不动的隔离密封物，密封物在固定内壳和旋转外壳之间延伸。
当纸幅绕此真空辊延伸时，为将纸幅牵引向毛毯，使用较复杂的内部阻尼器机构，以便在真空辊内被纸幅和干毯包绕部分的附近按一定的方向和位置形成局部真空。
上述真空辊的布局复杂，一般地，一个真空辊的造价要在10万美元左右。
在1991年6月11日授权的美国专利US5,022,163中，公开了一种牵引纸带通过一系列烘缸的设备和方法，其中包括真空辊，但是其设计仍具有局限性，之一是真空辊内部的空气会随着辊壳旋转，从而防碍通过小孔进入真空辊内部。本发明正是为了改进上述型号的烘干部装置。特别是，本发明的目的是不需要密封或是对外罩的内表面进行高成本的机加工而能防止真空辊围绕的空气随着真空辊以与其相同的速度旋转。所以，本发明的基本目的是减少单列烘干部的成本和辅助设备。
在本发明中，采用大大简化的真空辊布局形式，其中将静止叶片或翼片机构装在可旋转辊壳内，上述问题可得以解决。此布局形式是这样的：当辊壳随毯运动而被转动时，叶片或翼片之间存在有间隙，不必在其间填充价格昂贵的密封物。为了在纸带围绕着此真空辊时将纸带引向所述毡，流向真空辊的气流由叶片尖端和所述辊内表面之间的间隙控制，特别地，考虑到叶片装置的位置，增加了叶片尖端和辊罩壳内表面之间的间隙，由于增加了与辊罩壳一起运动的空气的边界层厚度因而减小了辊罩壳的空气流入率。减小此间隙则有相反效果。因此可以得出，本发明可通过改变单列烘干部装置的真空辊内的叶片装置的长度来得到所希望合适的真空度。静止叶片或翼片机构的作用是防止被真空辊包围的空气以和辊速相同的速度与辊一起旋转。试验表明，不使用上述机构，被辊包围的旋转的空气会大大地阻碍空气进入真空辊内。由内部旋转空气的边界层产生的剪切力垂直于通过真空辊壳钻有孔的表面进入内部的空气的流动方向。当纸幅通过真空辊时，这会阻碍空气进入辊内，阻止气流将纸幅吸附到烘缸纤维织物上，而辊的主要目的却是将纸幅吸附在烘缸纤维织物上。
可以综合利用辊颈处的局部真空和翼片或叶片的梢部和壳的内表面之间的间隙对进入辊内的气流进行控制。一旦在辊颈处形成使气流进入辊内的足够的局部真空度，可用下面两种方法控制流量：
1)仅仅增加辊颈处的局部真空度可增大空气流量，仅仅降低局部真空度结果相反；
2)增大叶片或翼片的梢部和辊壳内表面间的间隙距离可减小空气流量率。原因是随辊壳一起运动的空气的边界层厚度的增加对通过壳孔进入辊内的空气产生更大的阻碍。而降低叶片或翼片的梢部至辊壳内表面的间隙，结果恰相反。随空气边界层的变薄，阻碍也被降低。
因此，本发明的主要目的是为克服上述不足之处和现有技术中与布局相关的问题，并提供一种用于单列烘干部装置的真空辊，它对纸幅烘干技术有相当大的促进。
本发明的又一目的是提供一种单列烘干部装置，它包括具有转动辊壳和设置于由辊壳形成的室内的叶片组件的真空辊，不必进行密封，或对壳的内表面进行代价较昂贵的机加工。
通过阅读下面的详细说明和所附权利要求，本领域的熟练人员可对本发明的其它目的和优点一目了然。
本发明涉及一种单列烘干部装置和烘干纸幅的方法。烘干部装置包括第一和第二烘缸，它们以单列放置，用以烘干纸幅。
真空辊靠近第一和第二烘缸，并位于第一和第二烘缸之间，用于将纸幅从第一烘缸导向第二烘缸。
烘缸毯从第一烘缸延伸出并绕在真空辊周围，此烘缸毯又从真空辊延伸出并绕在第二烘缸周围，这样，在纸幅和烘缸毯绕真空辊运动时，烘缸毯置于真空辊和纸幅之间。
真空辊包括具有第一和第二端的可旋转的辊壳。辊壳具有一外表面和在辊壳的第一端和第二端之间延伸的内部室。辊壳还具有多个通孔，每一通孔从室延伸至外表面，以使室和外表面处于液体连通状态。
在本发明的更具体实施例中，第一和第二烘缸分别具有第一和第二周向烘干表面。而且，真空辊具有圆柱外表面，置于离第一周向干燥表面0至305毫米(12英寸)的第一距离、距第二周向干燥表面0至305毫米的第二距离处。
纸幅运动经过第一烘缸时，置于烘缸毯和第一烘缸之间；纸幅运动经过第二烘缸时，置于烘缸毯和第二烘缸之间。
内部室从壳的第一端向第二端延伸，所述多个在壳的外表面上呈均匀分布的通孔位于壳的第一端和第二端之间。
叶片组件还包括置于可旋转壳内并沿旋转壳的长度方向延伸穿过该壳的静止中心轴。翼片从固定中心轴向辊壳延伸，这样，旋转壳相对于翼片旋转时，空气流过所述多个通孔，以平衡压差。
更具体地说，翼片沿中心轴的径向方向向旋转壳延伸。
在本发明的另一个实施例中，另一翼片靠近该翼片设置，并沿与该翼片大致平行的方向延伸，这样，两翼片都从中心轴向旋转壳延伸。
在本发明的又一个实施例中，另一翼片大致与该翼片的径向相对设置，它从中心轴向辊壳延伸。
在本发明的再一个实施例中，叶片组件包括一静止轴和从轴沿半径方向向旋转辊壳延伸的多个翼片。
本发明的再另一个实施例包含一叶片组件，它包括一横断面形状大致为三角形的静止部件。采用这种布局，至少固定部件的一些顶点置于辊壳的邻近。
本发明的进一步实施例包括多个做成细长杓斗形的翼片(elongatescoops)，这样不必为形成配合密封而对辊壳的内表面进行小配合公差机加工，辊壳可完成相对的翼片的相对旋转。
通过阅读本说明书中的详细描述，对本领域的熟练技术人员来说，本发明的多种改型和变化变得显而易见。但是，这些改型和变化都落在所附权利要求所限定的本发明的构思和范围内。
图1为按照本发明的包含多个真空辊的单列烘干部的侧视立面图。
图2为图1所示的真空辊其中一个的放大了的透视图。
图3为如图2所示的真空辊的端视图。
图4为与图2类似的透视图，示出了本发明的第二实施例。
图5为如图4所示的真空辊的端视图。
图6为与图2类似的透视图，示出了本发明的第三实施例。
图7为图6所示真空辊的端视图。
图8为与图2类似的透视图，示出了本发明的第四实施例。
图9为图8所示真空辊的端视图。
图10为与图2类似的透视图，示出了本发明的第五实施例。
图11为图10所示真空辊的端视图。
图12为与图2类似的透视图，示出了本发明的另外一个实施例。
图13为如图12所示真空辊的端视图。
在本发明的不同的实施例中，相类似的参考标号表示相类似的部件。
本发明涉及一种单列烘干部装置10，用于烘干纸幅W。
图1为用于烘干纸幅W的单列烘干部装置10的侧视图，该装置包括第一和第二烘缸12和14，以单列式放置，用以烘干纸幅W，均用标号16表示。
真空辊18，位于第一和第二烘缸12和14之间靠近第一和第二烘缸，用于将纸幅W从第一烘缸12导向第二烘缸14。
烘缸毯20从第一烘缸12延伸出并绕在真空辊18周围。然后，烘缸毯20又从真空辊18延伸出并绕在第二烘缸14周围，这样，在纸幅W和烘缸毯绕真空辊18运动时，烘缸毯20置于真空辊18和纸幅W之间。
图2为真空辊18的透视图。它包括具有第一和第二端24和26的可旋转辊壳22。辊壳22具有一外表面28和在辊壳22的第一端和第二端24和26之间延伸的内部室30。辊壳22还具有许多通孔32-34，每一通孔32-34从室30延伸至外表面28，以使室30和外表面28处于液体连通状态。
叶片组件36置于室30内，用于将室30排空。空气流38由一外部空气鼓风机或真空源产生，用于牵引纸幅W和烘缸毯20紧密贴合，此时，纸幅W绕真空辊18延伸，见图3，该图为图2中辊18的端视图。
如图1所示，第一和第二烘缸12和14上分别具有第一和第二周向烘干表面40和42。真空辊18具有圆柱外表面28。
真空辊18的圆柱外表面28置于距第一周向烘干表面40的距离D1为2.54毫米(0.1英寸)至127毫米(5英寸)，距第二周向烘干表面42的距离D2为0至305毫米(12英寸)处。
纸幅W运动经过第一烘缸12时，置于烘缸毯20和第一烘缸12之间；另外，纸幅W运动经过第二烘缸14时，置于烘缸毯20和第二烘缸14之间。
内部室30从辊壳22的第一端24向第二端26延伸。
多个通孔32-34分别位于辊壳22的第一端24和第二端26之间，这些通孔在外表面28上均匀分布。
如图2所示，叶片组件36还包括一置于旋转壳22内的并沿旋转壳的长度方向延伸穿过该壳的静止中心轴50。
图3为图2所示真空辊18的端视图，示出了由静止中心轴50向辊壳22伸展的翼片52。
翼片52大致以中心轴50为中心沿半径方向向旋转辊壳22延伸。
如图3所示，另一翼片54靠近翼片52设置并沿和翼片52大致平行的方向延伸，这样，翼片52、另一翼片54从中心轴50向旋转壳22的方向延伸。
图4是根据本发明第二实施例的辊壳18C的透视图。
如图4所示，另一翼片54C沿半径方向从中心轴50C向辊壳22C延伸，该翼片54C大致位于与翼片52C径向相对的另一端。
图5为图4所示辊18C的端视图。
图6是根据本发明的第三实施例的透视图。图中，叶片组件36d包括固定轴50d和多个从轴50d沿半径方向向旋转辊壳22d延伸的多个翼片58、59、60和61。
图7为图6所示布局的端视图。
请参看图8，在本发明的第四实施例中，叶片组件36f包括横断面形状大致为三角形的静止部件62。在这一布局中，至少在静止部件62上有几个顶点64、65和66，如箭头38f所示的空气流通过多个通孔32f-34f进入室30f，用以将纸幅Wf贴紧到烘缸毯20f上。
参看图10，在本发明的第五个实施例中，多个翼片制成杓斗形，这样辊壳22g相对翼片58g至61g运动时，将从室30g内舀出空气并通过辊壳22g端部24g、26g排出空气，如箭头38g所示。
图11为图10所示布局的端视图。
图12为本发明的又一个实施例的透视图，该例中包括单个翼片54h，图13为图12所示真空辊的端视图。
在上述实施例中，最好叶片或翼片的梢部至真空辊的内径表面的间隙介于0.0254毫米(0.001英寸)至152.4毫米(6英寸)之间。
本发明提供了一种用于单列烘干部的造价低的真空辊装置，并解决了需要复杂的内部密封物和对密封物进行维护的问题。

Claims (11)

1、一种用于烘干纸幅(W)的单列烘干部装置，该烘干部装置包括：
以单列布局(16)设置以烘干纸幅(W)的第一和第二烘缸(12，14)；
靠近第一和第二烘缸(12，14)并位于两烘缸之间的真空辊(18)，它将纸幅(W)从第一烘缸(12)导向第二烘缸(14)；
一烘缸毯(20)，从第一烘缸(12)延伸出并绕在真空辊(18)周围，该烘缸毯(20)又从真空辊(18)延伸出并绕在第二烘缸(14)周围，当纸幅(W)和烘缸毯(20)绕真空辊运动时烘缸毯(20)置于真空辊(18)和纸幅(W)之间；
所述真空辊(18)包括：
具有第一和第二端(24，26)的可旋转辊壳(22)，所述壳(22)具有一外表面(28)和在所述壳(22)的第一和第二端(24，26)之间延伸的内部室，所述壳(22)上有多个通孔(32，33，34)，每一通孔从室(30)向外表面(28)延伸，室(30)设置为和外表面(28)液体连通；
该布局中，壳(22)旋转时空气流(38)通过多个通孔(32、33、34)流向所述室(30)，
其特征在于，所述真空辊(18)还包括置于室(30)内和壳(22)相配合的叶片组件(36)，用于抽空所述室(30)，所述叶片组件(36)相对于所述壳(22)静止不动，
所述叶片组件(36)和壳(22)有一定间隔，并在所述叶片组件(36)的尖端和所述壳(22)的内表面之间形成一个间隙，
所述空气(38)到所述真空辊(18)的流动由所述间隙的长度控制，而在纸幅(W)绕真空辊(18)延伸时，其被牵引的和烘缸毯(20)紧密贴合。
2、如权利要求1所述的单列烘干部装置，其特征在于，第一和第二烘缸(12、14)分别具有第一和第二周向烘干表面(40、42)；
所述真空辊(18)具有圆柱外表面(28)；以及
所述真空辊(18)的圆柱外表面(28)距第一周向烘干表面(40)的第一距离(D1)为2.5至127mm(0.1英寸至5英寸)，距第二周向烘干表面(42)的第二距离(D2)为0至305mm(0英寸至12英寸)。
3、如权利要求1所述的单列烘干部装置，其特征在于，在纸幅(W)运动经过第一烘缸(12)时，纸幅(W)置于烘缸毯(20)和第一烘缸(12)之间；以及
在纸幅(W)运动经过第二烘缸(14)时，纸幅(W)置于烘缸毯(20)和第二烘缸(14)之间。
4、如权利要求1所述的单列烘干部装置，其特征在于，所述内部室(30)从壳(22)的第一端(24)向第二端(26)延伸。
5、如权利要求1所述的单列烘干部装置，其特征在于，所述叶片装置还包括：
置于可旋转壳(22)内并沿旋转壳的长度方向延伸穿过该壳的静止中心轴(50)；
从静止中心轴(50)向辊壳(22)延伸的翼片(52)，该布局中，在旋转壳(22)相对翼片(52)旋转时，空气经通孔(32、33、34)进入室(30)中。
6、如权利要求5所述的单列烘干部装置，其特征在于，所述翼片(52)相对中心轴(50)沿半径方向向旋转辊壳(22)延伸。
7、如权利要求5所述的单列烘干部装置，其特征在于，还包括：另一翼片(54)，靠近翼片(52)设置，沿与翼片(52)大致平行的方向延伸，翼片(52)和另一翼片(54)从中心轴(50)向旋转壳(22)延伸。
8、如权利要求5所述的单列烘干部装置，其特征在于，还包括：从中心轴(50c)沿半径方向向辊壳(22c)延伸的又一翼片(54c)，该又一翼片(54c)大致位于与所述翼片(52c)径向相对的另一端。
9、如权利要求1所述的单列烘干部装置，其特征在于，所述叶片组件(36d)包括：
一静止轴(50d)；以及
从所述轴(50d)沿半径方向向旋转壳(22d)延伸的多个翼片(58、59、60和61)。
10、如权利要求1所述的单列烘干部装置，其特征在于，所述叶片组件(36)包括横截面大致为三角形的一静止部件(62)，此布局中，至少静止部件(62)的顶点(64、65、66)中的一些位于所述辊壳(22f)的邻近。
11、如权利要求9所述的单列烘干部装置，其特征在于，所述多个翼片(58g、59g、60g、61g)的形状为杓斗形。
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