JPH01298291A

JPH01298291A - 製紙機のヘッドボックスへ供給される製紙原料における圧力脈動を減衰する方法と装置

Info

Publication number: JPH01298291A
Application number: JP1076388A
Authority: JP
Inventors: Olavi Maekelae; オラビ・マケラ
Original assignee: Valmet Ahlstrom Oy
Current assignee: Valmet Ahlstrom Oy
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1989-12-01
Also published as: FI79365C; CN1037940A; KR890014920A; FI881453A0; FI79365B; EP0335343A3; CN1013596B; EP0335343A2; US4956050A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、製紙機のヘッドボックスへ供給される製紙
原料における圧力脈動を減衰する方法と装置に関するも
のである。

（従来の技術）この発明の前頭と目的及び製紙機における製紙原料の供
給パイプ内の流れにおける固体による流れの擾乱の生成
メカニズムについて、まず説明する。理想的な条件とし
ては、ヘッドボックスのスライス口の各ユニットにおい
て、乾燥材料の等しい量が時間当りコンスタントな速度
で流出することである。流れがスライス口の全幅にわた
り同じであり、時間について変化するとすれば、製紙機
方向における基礎重量の変化が生ずる。このような変化
をなくす必要がある。

製紙原料の流れが時間については、一定であり、製紙様
の全幅の数箇所においては、変動するものであれば、基
礎重量のクロスする方向に変化が生ずる。これらの変化
は、減衰できないが、公知の技術においては、スライス
口のリップの微調整スピンドルの手段によって行なわれ
る。

製紙原料の流れをスライス口の全体で時間を同時にして
測定し、製′Ｍｉｌの幅の各ポイントでの平均を長時間
にわたり観察しても、瞬間的な、ランダムな変動が発生
する。これは、ヘッドボックスの流出口における擾乱の
影響と、製紙Ｉ京料に混じる固体の小さな不均一な分布
の影響によるものである。

前記した擾乱は、ヘッドボックスの構造によるものであ
り、製紙原料に混じる小さな、不均一な分布を除去しな
ければならない。

前記した製紙機の方向における基礎重量の変動は、ヘッ
ドボックスに接続する製紙原料の供給パイプにおける製
紙原料の流れのｔの変動と、該供給パイプに常に存在す
る音速で伝播する圧力波とによる。そして、圧力波は、
スライス口にａ５いて、噴射の運動エネルギーの変動と
なり、ざらに、前記供給パイプにおける製紙原料の不均
一さが前記変動の原因となる。

要するに、インプット擾乱信号は、スライス口における
動的圧力変動であり、アラ１ヘブツト擾乱信号は、供給
パイプにおける液体静力圧力変動、ポンプによる供給圧
力の変動、■程における圧力損失の変動、供給パイプの
支持構造体を介しての供給パイプに伝わる脈動によるイ
ンパルス圧力、特にバルブやパイプのエルボ一部分にお
ける乱流によるパイプ内の圧力変動である。実際に、各
種の擾乱信号の各々は、特徴的な、非常に広い周波数ス
ペクトルを有する。しかしながら、ポンプの回転速度の
周波数に相当する周波数のピークと、その倍数と、分数
調波が例えば、ポンプの擾乱信号のスペクトルを特徴づ
ける。実際に、致命的な脈動は、１〜５０　Ｈｚの周波
数範囲に存在し、脈動の撮幅は、１〜２００１ｂａｒ（
＝１〜２０Ｃ１ｌＨｚ０）の節回にある。

製紙機のヘッドボックスにおける圧力脈動を減衰させる
技術は、米国特許第３６４９４４６号に開示してあり、
該技術においては、ヘッドボックスの容量が圧力変動に
応じて変化し、所望の圧力を得るようになっており、該
ヘッドボックスには、エアースペースが設けである。

米国特許第４１４６０５２号には、製紙機の製紙原料の
流れにおける圧力擾乱を減衰させる手段が開示されてお
り、該手段によれば、チャンバを有するハウジング内に
転調部が設けてあり、該転調部の下流端に多孔板が備え
られている。該多孔板は、前記転調部を横断し、複数本
のダクトが接続され、これらダクトは、液体の流れ方向
に向い断面領域が徐々に増加する流域部分を有している
。

圧力擾乱の減衰は、前記の転調部と多孔板とにより行な
われる。

フィンランド特許第５７２８１号には、製Ｍｉ機のハイ
ドロリック・ヘッドボックスの製紙原料の流れにおける
圧力変動を減衰させる手段が開示されており、これによ
れば、インレトヘッダー及び／または平衡化チャンバが
フレキシブルな壁を介してエアー容器と連通し、該壁が
圧力変動に応じて振動するもので、これは、製紙原料の
流れと平行になっている。

ツインランド特許第５７２８２号には、製紙原料の流れ
における圧力擾乱を減衰させる装置が記載されている。

この装置は、製紙原料の供給パイプに設置されるもので
、該装置には、閉止したエアー空間とダクトを内蔵した
閉止容器とが装備されている。該容器の壁は、圧力擾乱
に応じて振動するフレキシブルなもので、壁の一方には
、エアー空間が隣接している。

また、圧力と流れの擾乱を減衰させる装置は、フィンラ
ンド特許第５８９５５号にも記載されている。

この装置は、容器と、■アーチャンバと、製紙原料の流
れのためのチャンバとを有し、互いにフレキシブルな膜
状体を介し隣接している。

従来構造のヘッドボックスは、主として下記の３つのタ
イプである。

ａ）ヘッドボックスにエアークツションが直接設けられ
ているエアークツションヘッドボックスと称されるもの
：ｂ）ヘッドボックスとは別個にエアークツションが設け
られ、エアー容器がインレッ］−ヘツグーの前の供給パ
イプか、または、該ヘラグーの後のパイプかに設けられ
ているハイドロリック・ヘッドボックス：Ｃ）エアークツションのないヘッドボックス。

エアークツションの目的は、スライス口または放出口の
前で、製紙原料に発生する圧力変動を平衡化するもので
、圧力変動は、ヘッドボックスの前の製紙原料システム
またはヘッドボックス自体から生ずる。

前記ａ）におけるエアークツションヘッドボックスにお
いては、圧力変動を転調させて減衰することには、効果
的であって、これは、エアークツションに対する製紙原
料の流れの領域が広く、流れの方向に直交する方向で測
定したスペースが比較的低いからである。これらのヘッ
ドボックスは、エアークツションがヘッドボックスのス
ライス口に近接しているので、該エアークツションとス
ライスリップとの間に新たな圧力変動が発生しない。

前記したエアークツションタイプのヘッドボックスは、
最近では、前記ｂ）、Ｃ）のヘッドボックスに代りつつ
あり、この理由は、ツインワイヤ式のフォーマ−の取付
が容易で、製紙コストも安価になるからである。しかし
ながら、ハイドロリック・ヘッドボックスを採用するに
は、スライス口からの製紙原料の噴出に乱流の発生を防
ぎ、製紙原料の均一性を保たなければならない。

また、ハイドロリンク・ヘッドボックスは、圧力変動が
生じやすく、そのため、別個にエアー容器を配置して、
エアークツション式のヘッドボックスの１うな構造を採
用するものがあり、例えば、エアー容器をヘッドボック
スの前の供給パイプに接続したり、ヘッドボックスの上
に設置したり、または、ヘッドボックスとダクトまたは
パイプによりヘッドボックスの上部に接続する構造にな
っているものがある。

しかしながら、ヘッドボックスの上にエアー容器を設置
すると、液体の流れの重心軸からの液体の自由表面の高
さが増すか、または、ヘッドボックスからエアー容器へ
の接続パイプまたはダクトが主のダクトに比較し、細く
なる。したがって、通常のエアークツションタイプの減
衰能力に及ばない。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、前記した従来のヘッドボックスが有する問
題点、即ち、製紙原料における圧力脈動を減衰させるの
に効果的でなかった問題点を解決することを課題とする
もので、この発明は、製紙原料に存在する圧力変動をな
くし、構造的に複雑となるエアー容器またはエアー空間
の設置を必要とせず、構造が簡単で、製造も安価にでき
る装置により、製紙作業を行なえるようにする方法と装
置を提供することを目的とする。

この発明は、液体の弾性係数が非常に大きいという事実
に基づく。例えば、純の水の吊を１％だけ変えることに
よって、この範囲の水の圧力（ま、約２００バール変化
する。製紙原料の圧力の変化は、該製紙原料に少量の空
気が含まれるので、これほと大きくはない。実際の段階
で、製紙原料の量を１ｘ変えると、圧力は、約２０バー
ル変化する。この発明によれば、製紙原料の母を水の製
紙原料への添加により変えることによって、圧力変動を
押える。このような水の添加のための水の供給は、素早
くコントロールされ、製紙原料の通も素早く調節される
。このように、製紙原料に水を供給し、供給手段をコン
トロールすることによって、製紙原料の圧力変動をなく
すことができる。添加、供給する水の量は、極めて少量
でよく、１％の１／１０００だけ量を変えることによっ
て、圧力を２０バールだけ変化させ、これによって圧力
脈動を減衰させることができる。実用段階においては、
供給する水の量は、前記よりも冬目であり、例えば、１
００００リツトル／分の製紙原料の流れに対する水の適
当な供給量は、１〜１０リットル／分であり、この程度
の水母では、製紙原料に何の影響も与えない。

（課題を解決するための手段）前記した課題を解決する手段として、この発明は、下記
の工程からなる製紙機のヘッドボックスへ供給される製
紙原料における圧力脈動を減衰する方法を要旨とする。

（ａ）製紙原料における圧力脈動を測定する工程；（ｂ
）前記工程（ａ）により測定した測定結果を基礎として
、製紙原料へ供給される水の流れをコントロールする工
程；（ｃ）製紙原料の流れの量を、工程（ｂ）によりコント
ロールする水の流れの変動によりコントロールする工程
；（ｄ）前記工程（ｃ）による容量変動で圧力変動を達成
し、この圧力変動は、減衰すべき圧力変動に対して逆位
相となり、かくして、製紙原料における圧力脈動を減衰
させる工程。

また、この発明の装置は、圧力センサまたは一組のセン
サ、その出力信号を基にして動作するレギュレータ、該
レギュレータの制御部材により動作するバルブを備え、
該バルブにより製紙原料へ供給される水流を自動的にコ
ントロールする構成である。

（実施例）図示の実施例により、この発明の詳細な説明すると、第
１図に示す装置においては、製紙機のヘッドボックス１
０ヘパイブ５を介して流入する製紙原料（ストック）に
おける圧力の脈動は、敏感に迅速に感知する圧力センサ
６または均等手段により測定される。圧力センサ６は、
信号を電子レギュレータ７へ送り、そこで、圧力センサ
６の信号が、液圧サーボバルブ３へ供給される信号へ変
換され、該信号が、前記レギュレータ７から液圧サーボ
バルブ３へ送られ、液圧制御部材２のピストンの位置を
コントロールする。液圧制御部材２のピストンによって
、バルブ１のスピンドルを動かし、バルブ１の絞りが前
記スピンドルの位置に応じて変化する。バルブ１は、パ
イプ４を介して製紙原料へのパイプ５へ、外部からヘッ
ドボックス１０の内部の方向に流れこむ加圧水容鼎８か
らの水の流れを調節する。

前記制御部材２への、サーボバルブ３を介する前記レギ
ュレータ７からの信号は、制御部材２を介してバルブ１
をコントロールし、バルブ１、パイプ４を経てパイプ５
へ供給される水の供給量を製紙原料に適切な量にコント
ロールし、これによって、圧力脈動が生じないように水
圧をコントロールする。

前記電子レギュレータ７は、圧力センサ６からの信号を
変換する一方、各種の調節部材と製紙原料と水の流れの
速度および距離の相違による遅延を配慮し、水の流れに
おける変化による製紙原料に対する水量の変化が圧力脈
動をなくす圧力変化を引き起す。第３図は、圧力脈動が
アンチフェーズの圧力変化ＰＭによりなくなる度合の一
例を示す。

バルブ１は、迅速に制御され、したがって、サーボバル
ブ３と調節部材は、速度が約５０Ｈ７、トラベルの距離
が約±１ｍｎ＋で充分早く機能する。

パイプ４とバルブ１を介してパイプ５の製紙原料へ供給
される水は、圧力タンク８へ圧入され、該圧力タンクは
、一定の圧力を有する。圧力タンク８の圧力は、好まし
くは、約２０〜３０バールである。

制御部材２をコントロールする液圧サーブバルブ３への
圧力油は、液圧タンク９から供給される。

バルブ１と製紙原料のパイプ５との間のパイプ４は、非
常に短く、これによって水流の速度は、早くなって、圧
力脈動がなくなる。

第２図は、この発明の他の実施例を示すものであり、圧
力脈動は、圧力センサ６を使用して、例えば、ヘッドボ
ックス１０から出るスライス１１から測定される。圧力
センサ６からの信号は、レギュレータ７を経由し、ここ
で、変換されてサーボバルブ３へ送られ、サーボバルブ
３が制御部材２のピストンをコントロールし、該ピスト
ンによりバルブ１のスピンドルが動がされて、該スピン
ドルの位置に応じて、バルブ１の絞り具合が調節される
。このバルブ１により、圧力タンク８がらパイプ４を経
てヘッドボックス１０の製紙原料へ供給される水の流れ
がコントロールされる。この実施例においては、ヘッド
ボックス１０へ供給される水の流れは、一本または複数
本のパイプを経て供給される。複数本のパイプ４が製紙
原料の流れの方向に直角となるように、平行に、かつ適
当な間隔をおいて接続される。しかしながら、圧力脈動
の測定は、ただ−基のセンサ６を使用して行なわれる。

前記した実施例は、この発明を限定するものではなく、
この発明は、特許請求の範囲に含まれる種々の改変形を
包含する。

（発明の効果）この発明によれば、処理工程中の製紙原料における圧力
脈動を減衰し、良質な製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の説明図、第２図は、他
の実施例の説明図、第３図は、圧力の逆位相変化の手段により圧力変動を抑
制する効果のチャートである。１・・・・・・バルブ２・・・・・・制御部材３・・・・・・サーボバルブ４・・・・・・水の供給パイプ５・・・・・・製紙原料の給送パイプロ・・・・・・圧力センサ７・・・・・・電子レギュレータ８・・・・・・貯水容器１０・・・・・・ヘッドボックス１−ＰＶ　　　　　ＦＩＧ、　３一−ＰＭ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記の工程からなる製紙機のヘッドボックスへ供
給される製紙原料における圧力脈動を減衰する方法：（ａ）製紙原料における圧力脈動を測定する工程；（ｂ
）前記工程（ａ）により測定した測定結果を基礎として
、製紙原料へ供給される水の流れをコントロールする工
程；（ｃ）製紙原料の流れの量を、工程（ｂ）によりコント
ロールする水の流れの変動によりコントロールする工程
；（ｄ）前記工程（ｃ）による容量変動で圧力変動を達成
し、この圧力変動は、減衰すべき圧力変動に対して逆位
相となり、かくして、製紙原料における圧力脈動を減衰
させる工程。
（２）製紙原料へ供給される水流をコントロールし、各
種の制御部材ならびに製紙原料と水流の距離及び／また
は速度の相違による遅延を考慮して水流の調節信号を変
換し、圧力脈動を減衰させる圧力変化を発生させるよう
にしてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項によ
る方法。
（３）主として１〜５０Ｈｚの周波数範囲のスペクトル
エネルギーを有する製紙原料における圧力擾乱を減衰さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項
による方法。
（４）圧力センサ（６）または一組のセンサ、その出力
信号を基にして動作するレギュレータ（７）、該レギュ
レータ（７）の制御部材（２）により動作するバルブ（
１）を備え、該バルブにより製紙原料へ供給される水流
を自動的にコントロールする構成であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかによる方
法を実施するための装置。
（５）製紙原料における圧力脈動を製紙原料移送パイプ
（５）において圧力センサ（６）により測定され、該パ
イプ（５）における製紙原料に水を供給する水供給パイ
プ（４）を一本の状態で前記パイプ（５）に接続してな
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項による装置。
（６）製紙原料における圧力脈動をヘッドボックス（１
０）のスライス口（１１）で圧力センサにより測定し、
ヘッドボックス（１０）の製紙原料に供給される水流を
パイプ（５）における製紙原料の流れの方向に直交させ
るよう、複数本の互いに平行なパイプ（４）により供給
することを特徴とする特許請求の範囲第４項による装置
。
（７）圧力センサ（６）による信号を電子レギュレータ
（７）により変換し、この変換においては、各種の制御
部材と製紙原料ならびに水流の距離及び／または速度の
相違による遅延を計算して圧力を変動させ、圧力脈動を
減衰させることを特徴とする特許請求の範囲第４項乃至
第６項のいずれかによる装置。
（８）制御部材（２）は、サーボバルブ（３）または均
等手段によりコントロールされる液圧シリンダ（２）で
あることを特徴とする特許請求の範囲第４項乃至第７項
のいずれかによる装置。
（９）圧力センサ（６）の測定点が水流の供給点（４）
よりもヘッドボックス（１０）に近く位置していること
を特徴とする特許請求の範囲第５項による装置。