專利名稱：用于使紙幅脫水以及使排氣再循環(huán)的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙機，尤其涉及這樣的造紙機，其構(gòu)造成可選擇地使來自干燥器的排氣再循環(huán)，從而增加在處理過程中干燥器上游的脫水效率，減少造紙機的排放物，并增強與造紙機相關(guān)的真空系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在造紙機中經(jīng)常采用諸如通氣式干燥器(through-air dryer)和楊克烘缸的干燥裝置，用于在形成紙幅之后干燥該紙幅。這些干燥裝置通常使用熱和流動空氣的組合來干燥紙幅，這樣來自這些干燥裝置的排氣就包括含水的熱空氣。通常，由于一些原因而不希望將排氣從干燥裝置排放到大氣中。例如，排放熱的含水空氣會釋放熱能，而該熱能可以施加到造紙機內(nèi)的其它處理過程。另外，釋放熱的含水空氣會增加不期望的造紙廠排放物，并會被該造紙廠周圍的相鄰區(qū)域不利地接收或者會對其產(chǎn)生不利的影響。此外，還需要與排放物相關(guān)的有效且持續(xù)的環(huán)境測試。因此，期望的是減少、最小化或者消除從這種造紙機干燥裝置排放的排放物。
在一些情況下，造紙機可構(gòu)造成使得來自干燥裝置的排氣再循環(huán)通過干燥裝置，從而降低向干燥裝置提供加熱空氣所需的熱輸入，并減少排放物。在其它情況下，來自干燥裝置的一些排氣可以用于減少過程熱需求或者加熱建筑物。然而，來自干燥裝置的排氣的熱經(jīng)常超過實際上可再利用的熱量。另外，來自干燥裝置的一定量排氣經(jīng)常必須被轉(zhuǎn)向，從而例如除去排氣的過多冷凝物，其中排氣可然后再循環(huán)通過干燥裝置。但是，在這種情況下被轉(zhuǎn)向的部分會仍然排放到大氣中，并因此仍將不期望地構(gòu)成工廠排放物。
為了減少待通過干燥裝置從紙幅中除去的水分量，許多造紙機在干燥裝置之前采用真空裝置，以部分地使紙幅脫水。然而，例如在采用通氣式干燥器的造紙機中，盡管紙幅仍然必須例如脫水到例如大約18％至大約32％的干度，但是經(jīng)常不期望擠壓或壓緊紙幅。因此，為了提供使紙幅脫水到這種程度所需的真空且不擠壓紙幅所采用的真空裝置通常會不利地消耗大量的能量。
因此，需要一種具有減少來自(一個或多個)干燥裝置排氣的排放物的造紙機。另外，期望這樣一種造紙機，其在將紙幅引導(dǎo)通過(一個或多個)干燥裝置之前具有有效的非壓緊(在采用通氣式干燥器的機器的情況下)脫水處理過程。另外，期望這種造紙機相對于與該造紙機相關(guān)的真空系統(tǒng)和/或其它高能量消耗系統(tǒng)減少能耗。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明滿足了上述和其它需求，在本發(fā)明的一個實施例中提供了一種用于降低造紙機中的散熱量并增強真空系統(tǒng)的設(shè)備。該設(shè)備包括用于干燥紙幅的干燥裝置，其中該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以從紙幅除去水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口。真空系統(tǒng)構(gòu)造成產(chǎn)生抽吸力以接收所述含水空氣。紙幅處理裝置布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用。該紙幅處理裝置還構(gòu)造成接收來自干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣，其中這部分含水空氣由紙幅處理裝置引導(dǎo)通過紙幅，從而便于在由真空系統(tǒng)接收含水空氣之前使紙幅脫水。所述紙幅處理裝置還構(gòu)造成相對于由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的抽吸力以一供給壓力提供含水空氣，從而使得紙幅處理裝置在高于環(huán)境壓力的壓力下操作。
本發(fā)明的另一有利方面包括一種用于降低造紙機中的散熱量并增強真空系統(tǒng)的方法。該造紙機包括用于干燥紙幅的干燥裝置，其中該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅中水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口；紙幅處理裝置，其布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用；以及真空系統(tǒng)，用于產(chǎn)生真空。來自干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣被引導(dǎo)到紙幅處理裝置，并相對于由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的抽吸力以一供給壓力通過紙幅到達真空系統(tǒng)，從而使得紙幅處理裝置在高于環(huán)境壓力的壓力下操作，以便于使紙幅脫水。
本發(fā)明的又一有利方面包括一種用于增加造紙機中的紙幅脫水效率的設(shè)備。該設(shè)備包括用于干燥紙幅的干燥裝置，其中該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅中水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口?？諝馓幚硌b置具有用于接收待加熱的進氣的進氣口，以及與干燥裝置的進氣口連通以將加熱的空氣引導(dǎo)到那里的出氣口。紙幅處理裝置布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用。該紙幅處理裝置構(gòu)造成接收來自空氣處理裝置的出氣口的一部分加熱空氣與來自干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣的混合物，以便于紙幅脫水，其中所述紙幅處理裝置還構(gòu)造成在高于環(huán)境壓力的壓力下與紙幅相互作用。
本發(fā)明的又一有利方面包括一種用于增加造紙機中的紙幅脫水效率的方法。該造紙機包括用于干燥紙幅的干燥裝置，其中該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅中水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口?？諝馓幚硌b置具有用于接收待加熱的進氣的進氣口，以及將加熱的空氣引導(dǎo)到干燥裝置的出氣口，同時紙幅處理裝置布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用。因此，首先從干燥裝置的出氣口引導(dǎo)一部分含水空氣，而同時引導(dǎo)來自空氣處理裝置的出氣口的一部分加熱空氣以與其相混合，之后將該空氣混合物引導(dǎo)到紙幅處理裝置。然后，在紙幅處理裝置處將空氣混合物引導(dǎo)通過紙幅，該紙幅處理裝置在高于環(huán)境壓力的壓力下操作以便于紙幅脫水。
因此，本發(fā)明的實施例滿足了上述需求并提供了顯著的優(yōu)點，如稍后詳細描述。


已經(jīng)大致地描述了本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖，這些附圖并不必按比例繪制，其中圖1A-1B示意性地顯示出根據(jù)本發(fā)明造紙機的替換實施例；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的空氣循環(huán)系統(tǒng)的示意圖，顯示了來自干燥裝置的廢氣被引導(dǎo)到上游紙幅處理裝置，且真空系統(tǒng)與紙幅處理裝置連通；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的空氣循環(huán)系統(tǒng)的示意圖，其具有與真空系統(tǒng)相關(guān)的熱空氣供應(yīng)裝置；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通氣式干燥器的示意圖，顯示出與在真空箱上方延伸的TAD相關(guān)的罩蓋，且一鼓風(fēng)機延伸進入與真空箱相對的罩蓋中；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的空氣循環(huán)系統(tǒng)的示意圖，顯示出將來自干燥裝置的廢氣與來自空氣處理裝置的新鮮熱空氣的混合物被引導(dǎo)到上游紙幅處理裝置，且一真空系統(tǒng)與紙幅處理裝置連通。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中顯示出本發(fā)明的一些但并非全部實施例。當然，這些發(fā)明可以以許多不同的形式實施，并且不應(yīng)理解成限制為這里所述的實施例；而是，提供這些實施例以使得本公開將滿足適用的法律要求。通篇相同的附圖標記表示相同的元件。
圖1A-1B顯示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的造紙機的示例，該造紙機整體用附圖標記10表示。該機器10包括用于在成形網(wǎng)50上形成紙幅20的成形器100。該機器10還包括一個或多個干燥裝置，例如穿透干燥器(未示出)；通氣式干燥器400；和/或楊克烘缸500。這些干燥裝置通常包括干燥部合成網(wǎng)600，其構(gòu)造成接收來自成形網(wǎng)50的紙幅20并將紙幅20傳送通過一個或多個通氣式干燥器400到達楊克烘缸500。在一些實施例中，干燥部合成網(wǎng)600還可以包括所述形成網(wǎng)50，因為紙幅20可以直接形成在干燥部合成網(wǎng)600上，這樣就可去掉成形網(wǎng)50。在楊克烘缸500處，紙幅20與干燥部合成網(wǎng)600分離、被楊克烘缸500干燥、從楊克烘缸500剝離且然后被引導(dǎo)到卷筒700。然而，應(yīng)注意一些實施例可以不包括楊克烘缸500。
通常，紙幅20可以在成形器100和干燥裝置之間的多個點處的網(wǎng)之間脫水并傳送，并且通過一個或多個不同的紙幅處理裝置75處理。例如，在紙幅20通過成形器100形成在成形網(wǎng)50上之后，紙幅20可被引導(dǎo)通過熱空氣供應(yīng)裝置150以使紙幅20脫水。在一些情況下，在紙幅20從成形網(wǎng)50傳送到干燥部合成網(wǎng)600的路徑上，可以設(shè)置真空箱200，以便于將紙幅20傳送到干燥部合成網(wǎng)600。在另一些情況下，可以在干燥裝置之前布置型箱300以構(gòu)造紙幅20、對紙幅20進一步進行脫水、在紙幅20進入干燥裝置之前預(yù)加熱紙幅20、和/或例如為諸如在美國專利No.6,199,296中所述的干燥裝置提供密封結(jié)構(gòu)，該專利也轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并且其整體結(jié)合于此作為參考。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，諸如熱空氣供應(yīng)裝置150、真空箱200和型箱300的紙幅處理裝置75只是紙幅處理裝置75的示例，它們可以布置在成形器100和用于使紙幅20脫水的干燥裝置之間，并且本發(fā)明的實施例可以包括這些裝置和/或其它脫水或紙幅處理裝置75的任意組合。如將進一步描述的，熱空氣供應(yīng)裝置150、真空箱200和型箱300構(gòu)造成需要用于操作的抽吸力。因此，在一些情況下，熱空氣供應(yīng)裝置150、真空箱200和型箱300構(gòu)造成可以與共同的真空系統(tǒng)900(如圖2所示)結(jié)合操作，而在一些情況下可以為每個裝置提供單獨的真空系統(tǒng)(未示出)。圖1B還以虛線示出了紙幅處理裝置75，顯示出本發(fā)明的實施例可以包括一個或多個這種紙幅處理裝置75或者其任意組合，這樣應(yīng)理解，本發(fā)明的實施例不受這里可采用的紙幅處理裝置75的具體數(shù)量或類型的限制。
如圖1A、1B和2所示，造紙機10的一個實施例可包括例如兩個連串的通氣式干燥器(TAD)400和一個楊克烘缸500。各個TAD400和楊克烘缸500可以由共用的空氣處理裝置800(或者在一些情況下通過單獨的空氣處理裝置(未示出))供應(yīng)空氣，其中空氣通常被熱源850加熱并通過風(fēng)扇860引導(dǎo)到干燥裝置。熱源850可以包括例如具有燃料進口830和助燃送風(fēng)機840的直接燃氣加熱器，而且可采用多種不同類型的直接和間接加熱器以提供所需的熱量?？諝馓幚硌b置800通常通過進氣口810吸入進氣，并使空氣通過出氣口820，其中出氣口820構(gòu)造成將加熱的空氣輸送或引導(dǎo)到干燥裝置。在楊克烘缸500的情況下，加熱的空氣被引入到楊克烘缸500的蓋罩550中的進氣口510中，然后通過出氣口520從蓋罩550排放。然而，TAD400可以構(gòu)造為內(nèi)流式(inward flow)或外流式(outward flow)，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可采用這兩種結(jié)構(gòu)。對于內(nèi)流式TAD400，如圖1所示，將加熱的空氣供應(yīng)給在穿孔的烘缸460周圍延伸的蓋罩450中的進氣口410，然后通過從烘缸460延伸的出氣口420、或者例如通過延伸橫過單個通氣式干燥器的不工作區(qū)的排氣集氣室或在相鄰的通氣式干燥器之間延伸的排氣集氣室而排放。因此，對于外流式TAD，加熱的空氣會通過延伸進入到烘缸中的進氣口或者通過延伸橫過單個通氣式干燥器的不工作區(qū)的進氣集氣室或在相鄰?fù)馐礁稍锲髦g延伸的進氣集氣室來供應(yīng)，且然后從蓋罩延伸的出氣口排放。
應(yīng)注意，如圖2和圖5所示，以虛線示出了數(shù)個干燥裝置400、500，以強調(diào)根據(jù)本發(fā)明實施例的造紙機10通?？砂ㄒ粋€或多個干燥裝置，例如穿透干燥器、TAD和楊克烘缸，并且沒有以虛線示出的TAD400旨在指出，根據(jù)本發(fā)明的精神和范圍，在一些情況下造紙機10可以包括單個干燥裝置，其例如可以是TAD400、楊克烘缸、穿透干燥器、或任何其它合適的干燥器或者它們的組合。同樣，以虛線示出了數(shù)個紙幅處理裝置75，以強調(diào)根據(jù)本發(fā)明實施例的造紙機10通?？砂ㄒ粋€或多個紙幅處理裝置75，例如熱空氣供應(yīng)裝置150、真空箱200和型箱300，并且沒有以虛線示出的真空箱200/鼓風(fēng)機250型干燥裝置75旨在指出，根據(jù)本發(fā)明的精神和范圍，在一些情況下造紙機10可以包括單個紙幅處理裝置75，其例如可以是真空箱200、熱空氣供應(yīng)裝置150、型箱300、或任何其它合適的紙幅處理裝置或者它們的組合。
來自TAD400和楊克烘缸500中每一個的排氣通常包含在干燥過程中從紙幅20抽取的水分。另外，該排氣仍然可包括大量的熱能，而在來自楊克烘缸500的排氣的情況下尤為如此。這樣，在一些情況下，該排氣可以被導(dǎo)回到空氣處理裝置800的進氣口810，用于由熱源850再加熱并由風(fēng)扇860再循環(huán)通過干燥裝置，如圖2所示，其中熱排氣的再循環(huán)可以降低熱源850的能耗需求。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，并不總是實現(xiàn)這種再循環(huán)，在其它情況下，熱排氣可以用作其它目的或者釋放到大氣中。這樣，在實現(xiàn)熱排氣再循環(huán)的情況下，使得排氣中的水分再循環(huán)是不利的，因為這會降低干燥裝置的效率并且在一些情況下會導(dǎo)致紙幅20再變濕。因此，在任一種情況下，使一部分排氣(或稱為廢氣(在圖2中用單元750表示))從一個或多個干燥裝置400、500的一個或多個出氣口420、520轉(zhuǎn)向。因此，本發(fā)明的一個有利方面涉及將廢氣750引導(dǎo)到紙幅處理裝置75，例如熱空氣供應(yīng)裝置150、真空箱200和型箱300，從而增加其脫水效率。在一些情況下，全部、部分或者沒有剩余排氣可借助于空氣處理裝置800再循環(huán)通過干燥裝置400、500。在全部的剩余排氣都再循環(huán)通過干燥裝置400、500的情況下，基本上沒有排氣排放到大氣中，從而有利地降低了工廠排放物，與將排氣釋放到大氣相比，即使一些剩余排氣再循環(huán)也有利地降低了工廠排放物。
在廢氣750被引導(dǎo)到紙幅處理裝置75的情況下，紙幅20首先由成形器100形成在成形網(wǎng)50上，該成形網(wǎng)可例如包括長網(wǎng)造紙機或成形導(dǎo)線或者通氣式干燥(TAD)網(wǎng)。熱空氣供應(yīng)裝置150布置在成形器100的下游，并包括熱空氣供應(yīng)蓋罩160和真空箱170。作為背景技術(shù)，一些現(xiàn)有技術(shù)的氣動壓力機構(gòu)造成在紙幅夾在兩個網(wǎng)之間時將加壓的環(huán)境溫度空氣引導(dǎo)通過紙幅，例如在美國專利No.6,331,230；6,306,2586,306,257；6,228,220；和6,080,279中所示。然而，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的熱空氣供應(yīng)裝置150構(gòu)造成相對于網(wǎng)(在一些情況下只是為單個網(wǎng))應(yīng)用。即，在紙幅20形成在單個成形網(wǎng)50上的情況下，熱空氣供應(yīng)蓋罩160布置在所傳送的紙幅20附近從而位于成形網(wǎng)50上，而真空箱170布置在成形網(wǎng)50附近并與紙幅20相對，如圖3所示。因此，在本發(fā)明的一些實施例中，在熱空氣供應(yīng)裝置150中僅存在單個網(wǎng)。在這種情況下，熱空氣供應(yīng)蓋罩160構(gòu)造成向紙幅20供應(yīng)熱空氣，更具體地為廢氣750，廢氣750然后在那里通過真空箱170的抽吸力而被拉動通過紙幅20和成形網(wǎng)50，并因此從紙幅20除去的任何水分通過真空箱170的抽吸力被收集。真空箱170與供應(yīng)所需抽吸力的真空系統(tǒng)900連通。對于這里所公開的紙幅處理裝置75，熱空氣供應(yīng)裝置150進一步構(gòu)造成在接近并稍大于環(huán)境壓力的壓力下進行操作。即，在其中在真空箱170處沒有提供抽吸力的情況下，調(diào)節(jié)向熱空氣供應(yīng)蓋罩160供應(yīng)的廢氣750的供應(yīng)壓力，從而使得在熱空氣供應(yīng)蓋罩160中的壓力接近并稍大于環(huán)境壓力。之后，在熱空氣供應(yīng)裝置150的操作期間，當來自真空箱170的抽吸力增加時，向熱空氣供應(yīng)蓋罩160供應(yīng)的廢氣750的供應(yīng)壓力也增加，從而將其中的壓力維持為接近并稍大于環(huán)境壓力。這樣產(chǎn)生的效果為，在接近并稍大于環(huán)境壓力的壓力下使紙幅處理裝置75，諸如熱空氣供應(yīng)裝置150操作。
真空系統(tǒng)900例如可以包括液體環(huán)式泵910，其采用諸如冷卻塔的水源920，用于提供所需的密封水(seal water)；和噴水源930，其布置在泵910和真空箱170之間的噴霧室940中，其功能將在下面更加清楚。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個有利方面，來自任何單個干燥裝置或者干燥裝置的任何組合或所有干燥裝置的廢氣750可被引導(dǎo)到熱空氣供應(yīng)裝置150的熱空氣供應(yīng)蓋罩160，其中熱空氣供應(yīng)蓋罩160構(gòu)造成引導(dǎo)廢氣750通過紙幅20和成形網(wǎng)50，從而由真空箱170進行收集。來自TAD400的廢氣通常在大約25℃至大約180℃的范圍內(nèi)，而來自楊克烘缸500的廢氣通常在大約250℃至大約340℃的范圍內(nèi)。因此，將存在于來自干燥裝置的廢氣750中的加熱水分引導(dǎo)通過紙幅20通常會降低紙幅20中水的粘性，使得水更容易通過來自真空箱170的抽吸力而被除去，從而方便并增加了脫水過程的效率，同時還可為其他下游處理過程預(yù)加熱紙幅20。這種益處相對于使用加壓的環(huán)境溫度空氣的雙網(wǎng)氣動壓力機具有明顯的優(yōu)點。
然而，通過真空箱170的抽吸力收集的來自熱空氣供應(yīng)裝置150的廢氣在已經(jīng)被引導(dǎo)通過紙幅20之后，仍然可包含大量熱能，尤其是當從楊克烘缸500或者楊克烘缸500和TAD400的組合引導(dǎo)廢氣750時更是如此。根據(jù)本發(fā)明的一個目的，優(yōu)選地該廢氣不應(yīng)該排放到大氣中。這樣，廢氣被引導(dǎo)通過噴霧室940，在那里廢氣與由噴水源930提供的水霧相互作用。水霧用于使廢氣中大量的水分冷凝，同時從那里除去熱能，從而冷卻空氣并使其在容積上收縮或者稠化?？梢酝ㄟ^冷卻塔920或者另一水源向噴水源930供水，并且在噴霧室940中從廢氣收集的冷凝物可以被收集并返回到冷卻塔920，在那里熱能可以被方便地消散。稠化的空氣相對于進入噴霧室940的廢氣進一步產(chǎn)生壓降，并因此相對于其中環(huán)境空氣被引導(dǎo)通過紙幅處理裝置的情況，還減少了泵910所需的容量。在廢氣750的熱能更大的情況，例如在被引導(dǎo)到熱空氣供應(yīng)裝置150的空氣引自楊克烘缸500的情況下，該效果更為顯著。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以以其它的方式來實現(xiàn)廢氣中的水分的冷凝和空氣的稠化。例如，在一些情況下，至泵910的密封水流的增加在泵910處可實現(xiàn)所需的廢氣中水分的冷凝和空氣的稠化。以這種方式構(gòu)造的真空系統(tǒng)900在一些情況下提供了從廢氣中除去顆粒物質(zhì)的額外的好處，這樣廢氣可以通過返回到冷卻塔的冷卻水過濾。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在被傳送通過熱空氣供應(yīng)裝置150之后，紙幅20可以在傳送區(qū)域650處從成形網(wǎng)50被傳送到干燥部合成網(wǎng)600。在紙幅20被傳送到干燥部合成網(wǎng)600的情況下，另一紙幅處理裝置75(例如，包括真空箱200)可以布置在干燥部合成網(wǎng)600附近，以便于將紙幅20傳送到干燥部合成網(wǎng)600。真空箱200通過由真空系統(tǒng)900向其提供的抽吸力而操作。在這種結(jié)構(gòu)中，傳送區(qū)域還可以包括布置在成形網(wǎng)50附近的鼓風(fēng)機250，用于將空氣引導(dǎo)通過成形網(wǎng)50并通過紙幅20，從而便于將紙幅20傳送到干燥部合成網(wǎng)600，并對紙幅20進一步脫水。因此，在本發(fā)明的另一有利方面中，來自干燥裝置的廢氣750還可以被引導(dǎo)通過鼓風(fēng)機250、成形網(wǎng)50、紙幅20和干燥部合成網(wǎng)600，并到達真空箱200，從而便于更有效地使紙幅20脫水，同時還可以預(yù)加熱紙幅20，或者維持紙幅20較早的預(yù)加熱，以用于其他下游處理過程。如前所述，在一些實施例中，真空箱200/鼓風(fēng)機250的結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在接近并稍高于環(huán)境壓力的壓力下操作。另外，廢氣750在經(jīng)過紙幅20后通過真空箱200的抽吸力被收集，且然后從真空箱200被引導(dǎo)到真空系統(tǒng)900。這樣，也可以實現(xiàn)前述的優(yōu)點，即冷凝廢氣中的水分并使空氣稠化，以降低真空系統(tǒng)900所需的容量。
在一些情況下，如果需要，造紙機10的實施例還可包括型箱300，該型箱300布置在干燥部合成網(wǎng)600附近并位于干燥裝置之前，用于紙幅20的進一步構(gòu)造和/或脫水。型箱300可具有相應(yīng)的鼓風(fēng)機350，該鼓風(fēng)機350布置在紙幅20附近并與干燥部合成網(wǎng)600相對，用于將空氣引導(dǎo)通過紙幅20以有助于脫水過程。因此，在本發(fā)明的另一有利方面中，當紙幅20進入干燥裝置時，來自干燥裝置的廢氣750還可以被引導(dǎo)通過鼓風(fēng)機350、紙幅20和干燥部合成網(wǎng)600，并到達型箱300，從而便于更有效地使紙幅20脫水，同時還預(yù)加熱紙幅20，以構(gòu)造紙幅20或者維持紙幅20較早的預(yù)加熱。另外，如前所述，在一些實施例中，型箱300/鼓風(fēng)機350的結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在接近并稍高于環(huán)境壓力的壓力下操作。另外，廢氣750在經(jīng)過紙幅20后通過型箱300的抽吸力被收集，且然后從型箱300被引導(dǎo)到真空系統(tǒng)900。這樣，也可以實現(xiàn)前述的優(yōu)點，即冷凝廢氣中的水分同時使空氣稠化，以降低真空系統(tǒng)900所需的容量。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利方面，第一TAD400的蓋罩450可以在其烘缸460的上游延伸，從而至少部分地覆蓋型箱300并與其相對，如圖4所示。在該結(jié)構(gòu)中，型箱300例如可包括用于集氣室的部分密封結(jié)構(gòu)，該集氣室延伸橫過單個TAD的不工作區(qū)延伸或在相鄰TAD的不工作區(qū)之間延伸，如在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.6,199,296中所述。然而，本發(fā)明的實施例還可以具有鼓風(fēng)機350，其以大致與型箱300相對的方式可操作地與蓋罩450接合。空氣處理裝置800通過熱源850以例如225℃的溫度向TAD400供應(yīng)加熱空氣，其中如果紙幅20在進入TAD400時處于或者大約處于加熱空氣的溫度，則通氣式干燥過程將更有效。因此，在一些情況下，當紙幅20進入TAD400時，立即將來自一個或多個干燥裝置的廢氣750引導(dǎo)到鼓風(fēng)機350，用于將紙幅20預(yù)加熱到期望溫度。即，由于鼓風(fēng)機350結(jié)合在蓋罩450中，并且經(jīng)過并由鼓風(fēng)機350加熱的紙幅20立即進入TAD400，因此紙幅20以期望的溫度進入TAD400。在這種情況下，考慮到供應(yīng)給蓋罩450的加熱空氣，型箱300/鼓風(fēng)機350的結(jié)構(gòu)還構(gòu)造成在接近并稍高于環(huán)境壓力的壓力下操作。
圖5示意性地顯示出根據(jù)本發(fā)明的造紙機10的另一實施例。在一些情況下，來自干燥裝置的廢氣750可并不具有用于上游處理過程的期望的熱能。當例如造紙機10僅包括一個或多個TAD400且并不包括楊克烘缸500時會出現(xiàn)這種情況。在這種情況下，可以使從空氣處理裝置800的出氣口820引導(dǎo)到相應(yīng)干燥裝置的進氣口的一部分加熱空氣(在圖5中用單元760表示)轉(zhuǎn)向，并且與來自干燥裝置的廢氣750混合，從而增加其熱能。例如可以通過適當?shù)娘L(fēng)扇870、880、氣閘(未示出)和/或控制器(未示出)來控制加熱空氣的所述轉(zhuǎn)向部分760以及來自干燥裝置的廢氣750的流動。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，來自一個或多個干燥裝置的排氣可構(gòu)造成使得大約10％的排氣作為廢氣流750被轉(zhuǎn)向到該一個或多個紙幅處理裝置。在另一實施例中，空氣處理裝置800的出氣口820可以構(gòu)造成使得大約10％的加熱空氣760被轉(zhuǎn)向到一個或多個紙幅處理裝置。在一些情況下，可以通過改變相應(yīng)氣流的流動來控制來自一個或多個干燥裝置的廢氣750與來自空氣處理裝置800的所述部分加熱空氣760的混合情況。然而，如果需要，來自該一個或多個干燥裝置的廢氣750、或者來自該一個或多個干燥裝置的廢氣750與來自空氣處理裝置800的所述部分加熱空氣760的混合物可被引導(dǎo)通過單個調(diào)節(jié)裝置890(以虛線所示)，用于適當?shù)卣{(diào)節(jié)進入全部的一個或多個紙幅處理裝置的空氣的狀況，或者在一些情況下可被引導(dǎo)通過用于各個紙幅處理裝置的單個調(diào)節(jié)裝置895，其中各個調(diào)節(jié)裝置895構(gòu)造成為相應(yīng)的紙幅處理裝置75提供具有合適狀態(tài)的加熱空氣。
根據(jù)本發(fā)明實施例的如這里所述構(gòu)造的造紙機10，在一些情況下基本上消除了從干燥裝置排放的排放物，而這些排放物通常會不利地排放到大氣中。另外，在一些情況下，同時可以去除排氣煙囪，從而簡化結(jié)構(gòu)并降低環(huán)境測試的成本。另外，也可以控制造紙機10內(nèi)在的損失。例如，可以控制從一個或多個干燥裝置供應(yīng)的廢氣，或者在一些情況下可以控制來自一個或多個干燥裝置的廢氣與來自空氣處理裝置800的所述部分加熱空氣的混合物，從而與真空系統(tǒng)900的容量相匹配或者稍微大于該容量。以這種方式，可以避免室內(nèi)空氣滲透到一個或多個紙幅處理裝置75中或者過多的熱空氣從紙幅處理裝置75漏出。另外，相對于一個或多個干燥裝置，在一些情況下可以在各個干燥裝置的蓋罩內(nèi)放置壓力傳感器(未示出)，從而監(jiān)測其中的壓力。這樣，可以控制來自一個或多個干燥裝置供應(yīng)的廢氣，或者在一些情況下可以控制來自一個或多個干燥裝置的廢氣與來自空氣處理裝置800的所述部分加熱空氣的混合物，以將在蓋罩內(nèi)的壓力維持為大約環(huán)境壓力，并且優(yōu)選地稍微大于環(huán)境壓力。這種結(jié)構(gòu)還便于避免室內(nèi)空氣滲透到紙幅處理裝置中或者過多的熱空氣從紙幅處理裝置漏出。
因此，本發(fā)明的實施例還有利地減少或消除了由于造紙機的干燥裝置的排氣而導(dǎo)致的排放物，從而簡化了結(jié)構(gòu)并減少了對環(huán)境測試的需要。另外，通過供應(yīng)來自一個或多個干燥裝置的廢氣，或者在一些情況下供應(yīng)來自一個或多個干燥裝置的廢氣與來自空氣處理裝置800的所述部分加熱空氣的混合物，增強了一個或多個紙幅處理裝置75在一個或多個干燥裝置上游使紙幅脫水，這增加了向紙幅20的熱傳送，因此使得脫水過程更有效且能耗更少。另外，尤其是當將高溫空氣引導(dǎo)到一個或多個紙幅處理裝置75時，還可以大大降低真空系統(tǒng)900所需的容量。
為了論證本發(fā)明的有利方面，將如前所述的具有熱空氣供應(yīng)蓋罩160的熱空氣供應(yīng)裝置150設(shè)置在造紙機10中，并且在稍高于環(huán)境壓力的壓力下操作以防止室內(nèi)空氣進入。采用如下過程參數(shù)產(chǎn)品20.5g/m2紙巾原紙(towel base sheet)線速1040m/min真空箱配置2×16mm寬槽真空箱的抽吸力大小60kPa獲得了如下結(jié)果，其與這里所述的本發(fā)明的有利方面一致

本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在前述說明和相關(guān)附圖中的教導(dǎo)下，將認識到對這里所提出的本發(fā)明的許多修改和其它實施例。例如，在本發(fā)明的一些實施例中，成形器可構(gòu)造成在單個通氣式干燥部合成網(wǎng)上形成紙幅，其中單個TAD網(wǎng)將紙幅傳送通過多個紙幅處理裝置和干燥裝置。因此，在這種情況下，成形網(wǎng)和干燥部合成網(wǎng)是相同的一個。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于所公開的具體實施例，并且修改和其它實施例旨在被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。盡管這里采用了特定術(shù)語，但是它們僅在普通且描述性的意義上使用，且并不是為了限制目的。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，用于降低造紙機中的散熱量、增強真空系統(tǒng)并提高紙幅的脫水效率，所述設(shè)備包括干燥裝置，其構(gòu)造成用于干燥紙幅，該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅中水分的進氣口，以及用于從該干燥裝置排放含水空氣的出氣口；真空系統(tǒng)，用于產(chǎn)生抽吸力，并進一步構(gòu)造成接收所述含水空氣；以及紙幅處理裝置，其布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用，該紙幅處理裝置還構(gòu)造成接收來自干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣，這部分含水空氣由紙幅處理裝置引導(dǎo)通過紙幅，從而便于在由真空系統(tǒng)接收含水空氣之前使紙幅脫水，所述紙幅處理裝置還構(gòu)造成相對于由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的抽吸力以一供給壓力提供含水空氣，從而使得紙幅處理裝置在高于環(huán)境壓力的壓力下進行操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述真空系統(tǒng)還構(gòu)造成使所述含水空氣在容積上收縮，同時使空氣中的水分冷凝，該在容積上收縮的空氣由此增加了由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的抽吸力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述真空系統(tǒng)還包括一液體環(huán)式泵，其采用用于產(chǎn)生所述抽吸力的密封水流以及用于調(diào)節(jié)該密封水的冷卻塔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述冷卻塔還構(gòu)造成向噴水裝置供應(yīng)水，用于排放與來自所述紙幅處理裝置的含水空氣相結(jié)合的水霧，該水霧構(gòu)造成使空氣在容積上收縮，同時使空氣中的水分冷凝。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，來自所述紙幅處理裝置的所述含水空氣被引導(dǎo)通過所述液體環(huán)式泵，并且該液體環(huán)式泵構(gòu)造成使用增加的密封水流來使空氣在容積上收縮，同時使空氣中的水分冷凝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述干燥裝置包括通氣式干燥器、穿透干燥器和楊克烘缸中的至少一個，并且所述紙幅處理裝置包括真空箱、型箱和熱空氣供應(yīng)裝置中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一成形器，用于在成形網(wǎng)上形成所述紙幅，該成形網(wǎng)構(gòu)造成將紙幅傳送通過紙幅處理裝置，所述紙幅處理裝置包括一熱空氣供應(yīng)裝置，該熱空氣供應(yīng)裝置具有熱空氣供應(yīng)蓋罩和與所述真空系統(tǒng)連通的真空箱，該熱空氣供應(yīng)裝置構(gòu)造成在將所述含水空氣引導(dǎo)通過成形網(wǎng)并進入真空箱之前，使得來自干燥裝置的出氣口的所述部分含水空氣被該熱空氣供應(yīng)蓋罩引導(dǎo)通過紙幅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一干燥部合成網(wǎng)，其構(gòu)造成將其上的紙幅運送到所述干燥裝置，所述紙幅處理裝置還包括與所述真空系統(tǒng)連通的型箱，該型箱布置在所述干燥部合成網(wǎng)附近，所述紙幅處理裝置構(gòu)造成在將來自干燥裝置的出氣口的所述部分空氣引導(dǎo)通過干燥部合成網(wǎng)并進入型箱之前，將其引導(dǎo)通過紙幅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述干燥裝置還包括一通氣式干燥器，其具有至少部分地由一蓋罩覆蓋的烘缸，并且其中該蓋罩在所述烘缸的上游延伸從而至少部分地與所述型箱相對，并且其中所述部分含水空氣從干燥裝置的出氣口被引入到大體與型箱相對的蓋罩中，從而所述含水空氣被引導(dǎo)通過紙幅和干燥部合成網(wǎng)并進入到型箱中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一空氣處理裝置，用于向干燥裝置提供加熱的空氣用于干燥紙幅，該空氣處理裝置具有用于接收待加熱的空氣的進氣口，以及與干燥裝置的所述進氣口連通以將加熱的空氣引導(dǎo)到干燥裝置的出氣口，該空氣處理裝置還構(gòu)造成使得來自空氣處理裝置的出氣口的一部分加熱空氣與來自干燥裝置的所述部分含水空氣相混合，且然后被引導(dǎo)到所述紙幅處理裝置。
11.一種用于降低造紙機中的散熱量并增強真空系統(tǒng)的方法，該造紙機包括構(gòu)造成用于干燥紙幅的干燥裝置，該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅中水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口；紙幅處理裝置，其布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用；以及真空系統(tǒng)，用于產(chǎn)生抽吸力，所述方法包括相對于由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的抽吸力以一供給壓力將來自干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣引導(dǎo)到紙幅處理裝置，并通過紙幅到達真空系統(tǒng)，從而使得紙幅處理裝置在高于環(huán)境壓力的壓力下操作，以便于紙幅的脫水。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在將含水空氣從紙幅處理裝置引導(dǎo)到真空系統(tǒng)之后，使所述含水空氣在容積上收縮，并使空氣中的水分冷凝，從而增加由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的抽吸力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括通過一液體環(huán)式泵來產(chǎn)生所述抽吸力，該泵采用由冷卻塔提供的密封水流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括從一噴水裝置排放與來自所述紙幅處理裝置的含水空氣相結(jié)合的水霧，所述冷卻塔向該噴水裝置供水，從而使空氣在容積上收縮，并使空氣中的水分冷凝。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括增加至所述液體環(huán)式泵的密封水流，以使來自紙幅處理裝置引導(dǎo)通過其中的含水空氣在容積上收縮，并使空氣中的水分冷凝。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，引導(dǎo)來自所述干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣還包括將來自所述干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣引導(dǎo)到真空箱、型箱和熱空氣供應(yīng)裝置中的至少一個，所述干燥裝置包括通氣式干燥器、穿透干燥器和楊克烘缸中的至少一個。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在成形網(wǎng)上形成所述紙幅，該成形網(wǎng)構(gòu)造成將紙幅傳送通過紙幅處理裝置，并且其中引導(dǎo)來自所述干燥裝置的出氣口的所述部分含水空氣還包括將來自所述干燥裝置的出氣口的所述部分含水空氣引導(dǎo)到一熱空氣供應(yīng)裝置，該裝置具有熱空氣供應(yīng)蓋罩和與所述系統(tǒng)連通的真空箱，所述熱空氣供給裝置構(gòu)造成在將所述含水空氣引導(dǎo)通過成形網(wǎng)并進入真空箱之前，使得所述含水空氣由所述熱空氣供應(yīng)蓋罩引導(dǎo)通過紙幅。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述造紙機還包括一干燥部合成網(wǎng)，該干燥部合成網(wǎng)構(gòu)造成將其上的紙幅傳送到所述干燥裝置，并且所述紙幅處理裝置還包括與所述真空系統(tǒng)連通的型箱，該型箱布置在所述干燥部合成網(wǎng)附近，并且其中將所述部分含水空氣引導(dǎo)通過紙幅還包括將所述部分含水空氣引導(dǎo)通過紙幅和干燥部合成網(wǎng)并進入型箱。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述干燥裝置還包括一通氣式干燥器，其具有至少部分地由一蓋罩覆蓋的烘缸，該蓋罩在該烘缸的上游延伸從而至少部分地與型箱相對，并且其中將所述部分含水空氣引導(dǎo)通過所述紙幅還包括將所述部分含水空氣引入到大體與所述型箱相對的蓋罩中、通過紙幅和干燥部合成網(wǎng)并進入型箱。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述造紙機還包括一空氣處理裝置，用于向干燥裝置提供加熱的空氣以干燥紙幅，該空氣處理裝置具有用于接收待加熱的空氣的進氣口，以及與干燥裝置的所述進氣口連通以將加熱的空氣引導(dǎo)到干燥裝置的出氣口，并且其中該方法還包括將來自空氣處理裝置的出氣口的一部分加熱空氣與來自干燥裝置的所述部分含水空氣的混合物引導(dǎo)到所述紙幅處理裝置。
21.一種用于提高造紙機中紙幅脫水效率的設(shè)備，所述設(shè)備包括干燥裝置，其構(gòu)造成用于干燥紙幅，該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口；空氣處理裝置，用于提供加熱的空氣，該空氣處理裝置具有用于接收待加熱的進氣的進氣口，以及與干燥裝置的所述進氣口連通以將加熱的空氣引導(dǎo)到那里的出氣口；以及紙幅處理裝置，其布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用，該紙幅處理裝置構(gòu)造成接收來自空氣處理裝置的出氣口的一部分加熱空氣與來自干燥裝置的出氣口的所述部分含水空氣的混合物，以便于紙幅脫水，所述紙幅處理裝置還構(gòu)造成在高于環(huán)境壓力的壓力下與紙幅相互作用。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于產(chǎn)生抽吸力的真空系統(tǒng)，該真空系統(tǒng)還構(gòu)造成接收來自紙幅處理裝置的空氣混合物，隨后使紙幅脫水，并使空氣在容積上收縮，同時使空氣中的水分冷凝，由此在容積上收縮的空氣增加了由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的所述抽吸力。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，所述真空系統(tǒng)還包括一液體環(huán)式泵，其采用用于產(chǎn)生所述抽吸力的密封水流以及用于調(diào)節(jié)該密封水的冷卻塔，該冷卻塔還構(gòu)造成向噴水裝置供水，該噴水裝置用于排放與來自紙幅處理裝置的空氣混合物相結(jié)合的水霧，該水霧用于使空氣在容積上收縮并使空氣中的水分冷凝。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，來自所述紙幅處理裝置的空氣混合物被引導(dǎo)通過所述液體環(huán)式泵，并且該液體環(huán)式泵構(gòu)造成使用增加的密封水流來使空氣在容積上收縮，并使空氣中的水分冷凝。
25.一種用于提高造紙機中的紙幅脫水效率的方法，該造紙機包括用于干燥紙幅的干燥裝置，該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅中水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口；空氣處理裝置，其具有用于接收待加熱的進氣的進氣口，以及將加熱的空氣引導(dǎo)到干燥裝置的出氣口；以及紙幅處理裝置，其布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用，所述方法包括引導(dǎo)來自所述干燥裝置的出氣口的一部分含水空氣；引導(dǎo)來自空氣處理裝置的出氣口的一部分加熱空氣，以與來自干燥裝置的所述部分含水空氣相混合；將空氣混合物引導(dǎo)到所述紙幅處理裝置；以及在紙幅處理裝置處將空氣混合物引導(dǎo)通過紙幅，從而便于紙幅脫水，該紙幅處理裝置在高于環(huán)境壓力的壓力下操作。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述造紙機還包括一真空系統(tǒng)，該真空系統(tǒng)構(gòu)造成產(chǎn)生抽吸力并接收來自紙幅處理裝置的空氣混合物，并且該方法還包括使該空氣混合物在容積上收縮，同時使空氣中的水分冷凝，從而增大由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的所述抽吸力。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，利用一液體環(huán)式泵產(chǎn)生所述抽吸力，該泵使用由冷卻塔提供的密封水流，并且該方法還包括增加至該液體環(huán)式泵的密封水流，從而使來自紙幅處理裝置的被引導(dǎo)通過其中的空氣混合物在容積上收縮，并使空氣中的水分冷凝。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，通過一液體環(huán)式泵產(chǎn)生所述抽吸力，該泵使用由冷卻塔提供的密封水流，并且該方法還包括從一噴水裝置排放與來自紙幅處理裝置的空氣混合物相結(jié)合的水霧，該冷卻塔向該噴水裝置供水，從而使空氣在容積上收縮，并使空氣中的水分冷凝。
全文摘要
提供一種用于降低造紙機中的散熱量并增強真空系統(tǒng)的設(shè)備。該設(shè)備包括干燥裝置，該干燥裝置具有用于接收加熱的空氣以除去紙幅中水分的進氣口，以及用于從干燥裝置排放含水空氣的出氣口。真空系統(tǒng)構(gòu)造成產(chǎn)生抽吸力并接收含水空氣。紙幅處理裝置布置在所述干燥裝置的上游，并構(gòu)造成在將紙幅引導(dǎo)到干燥裝置之前與紙幅相互作用。該紙幅處理裝置還構(gòu)造成接收來自干燥裝置的一部分含水空氣，其中這部分含水空氣由紙幅處理裝置引導(dǎo)通過紙幅，從而便于在由真空系統(tǒng)接收含水空氣之前使紙幅脫水。所述紙幅處理裝置還構(gòu)造成相對于由真空系統(tǒng)產(chǎn)生的抽吸力以一供給壓力來提供含水空氣，從而使得紙幅處理裝置在高于環(huán)境壓力的壓力下操作。還提供了相關(guān)設(shè)備和方法。
文檔編號D21F5/18GK1714199SQ200380103874
公開日2005年12月28日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月22日
發(fā)明者丹尼斯·愛德華·朱伊特 申請人:梅特索·佩珀·卡爾斯塔德公司