抽吸辊的密封方法和装置

技术领域

本发明涉及抽吸辊的密封方法和装装置，用于对将配置在抽吸辊的中空部的抽吸箱所具有的框条与抽吸辊的内周面相对而在抽吸箱的内部限定的负压室进行密封。

背景技术

如专利文献1所述，在造纸机的脱水工序中，在抽吸辊的中空部中配置有抽吸箱，设置于抽吸箱的框条与抽吸辊的内周面滑动接触，在该抽吸箱的内部限定划分出负压室，将抽吸箱的负压室维持在负压，由此将在抽吸辊的外周面上输送的湿纸幅的水分通过该抽吸辊的吸引孔经由抽吸箱的负压室进行脱水。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2005-36329号公报

发明内容

本发明要解决的问题

为了维持在抽吸箱的内部所限定的负压室的负压，设置于传统的抽吸箱的框条设置成与抽吸辊的内周面滑动接触。因此，抽吸辊的内周面与框条之间的摩擦较大，这需要频繁更换由此而磨损的框条，并且抽吸辊的驱动能量也大。另外，为了减少抽吸辊的内周面与框条之间的摩擦，不可避免地要设置对框条的滑动部提供喷淋水以进行润滑的润滑喷淋器，或者且使用低摩擦系数的碳树脂等作为框条的材料，导致高成本。

本发明的技术问题是能够使设置于抽吸箱的框条不与抽吸辊的内周面接触，同时维持在该抽吸箱的内部限定形成的负压室的负压。

解决技术问题的手段

根据技术方案1的发明，提供一种抽吸辊的密封方法，将抽吸箱配置在抽吸辊的中空部中，使设置于抽吸箱的框条与抽吸辊的内周面相对，在该抽吸箱的内部限定负压室，并将抽吸箱的负压室维持为负压，而将在抽吸辊的外周面上输送的湿纸幅的水分通过该抽吸辊的吸引孔经由抽吸箱的负压室进行脱水，其中，在抽吸辊的内周面与框条之间形成间隙，通过被供给至该间隙的密封流体液体密封(液封)该间隙。

根据技术方案2所述的发明，在技术方案1所述的发明中，还能够调节在所述抽吸辊的内周面与框条之间形成的间隙的大小。

根据技术方案3所述的发明，提供一种抽吸辊的密封装置，抽吸箱配置在抽吸辊的中空部中，设置于抽吸箱的框条与抽吸辊的内周面相对，在该抽吸箱的内部限定负压室，通过将抽吸箱的负压室维持为负压，在抽吸辊的外周面上输送的湿纸幅的水分通过该抽吸辊的吸引孔经由抽吸箱的负压室进行脱水，其中，在抽吸辊的内周面与框条之间形成有间隙，通过被供给至上述间隙的密封流体液体密封该间隙。

根据技术方案4所述的发明，在技术方案3所述的发明中，还可以调节在所述抽吸辊的内周面与框条之间形成的间隙的大小。

根据技术方案5所述的发明，在技术方案3或4所述的发明中，所述液封装置具有设置在框条的内部，朝沿着抽吸辊的内周面的该框条的圆弧状表面开口、形成沿着抽吸辊的中心轴线连续的狭缝形状的流体供给路径，流体从该流体供给路径向着抽吸辊的内周面的流出方向不平行于该抽吸辊的吸引孔。

发明效果

(技术方案1、3)

(a)在抽吸辊的内周面与框条之间形成间隙，通过被供给至该间隙的密封流体液体密封该间隙，由此，能够使设置于抽吸箱的框条不与抽吸辊的内周面接触，同时维持在该抽吸箱的内部限定形成的负压室的负压。

结果，消除了由框条滑动地接触抽吸辊的内周面引起的摩擦，可以尽可能地降低由于框条的磨损引起的更换频率，并且可以降低抽吸辊的驱动能量。

不需要将润滑用的喷淋水供给到框条的滑动部，并且不必使用摩擦系数低的碳树脂等作为框条的材料，从而可以降低成本。

(技术方案2、4)

(b)通过上述(a)中设置成可以调节间隙的大小，可以根据抽吸辊的内径和转速、负压室所需的负压、与负压室连接的真空泵的流量等的作业条件，形成适当的间隙。

(技术方案5)

(c)上述(a)中供给至间隙的密封流体，是从被配置在抽吸箱的内部的、沿抽吸辊的中心轴连续的狭缝状流体供给路径供给的。因此，能够将密封流体可靠地供给到在抽吸辊的内周面与框条之间形成的间隙的整个区域。

(d)使流体从流体供给路径朝向抽吸辊的内周面的流出方向不平行于该抽吸辊的吸引孔。因此，可以避免从流体供给路径流出的流体贯通抽吸辊的吸引孔而飞散到位于该抽吸辊的外周面上的湿纸幅上的不利影响。

附图说明

图1是示出配置在抽吸辊的中空部中的抽吸箱的透视图，(A)是示出附接到抽吸箱的流体管的透视图，并且(B)是抽吸箱的端部构件被移除。它是示出的透视图。

图2是示出抽吸辊和抽吸箱的截面图。

图3是示出间隙调节装置的示例的截面图。

图4是示出间隙调节装置的另一示例的截面图。

图5是示出抽吸辊和抽吸箱的变形例的剖视图。

具体实施方式

图1示出了造纸机的脱水工序，湿纸幅1的水分通过配合辊2的压力和在抽吸辊(suction roll(吸水辊、真空辊))10的内部产生的负压而脱水(有时也会不设置配合辊2)。

抽吸辊10连同被配置在构成该抽吸辊10的单元10A的中空部的抽吸箱(suctionbox(吸水箱))20，绕该抽吸箱20高速旋转，并通过使限定在抽吸箱20内部的负压室21成为负压，将在抽吸辊10的外周面上沿与该抽吸辊10的旋转方向N相同的方向输送的湿纸幅1中所含的水分，从贯通该抽吸辊10的单元10A的吸引孔11吸引到负压室21中以进行脱水。连接至负压室21的吸引管12(图2)连接至真空泵，以使该负压室21成为负压，并且将被吸入负压室21中的水回收到抽吸辊10和抽吸箱20的外部。

抽吸辊10可以在单元10A的外周面上具有橡胶衬层，在这种情况下，吸引孔11贯穿单元10A和橡胶衬层。

抽吸箱20设置有框条(deckle strap(定边带))30，该框条30面对构成抽吸辊10的单元10A的内周面，在该抽吸箱20的内部限定划分负压室21，从而可以维持该负压室21的负压。框条30通常具有：配置于在抽吸辊10的周向上将与负压室21相对应的部分夹在中间的两侧(在抽吸辊10的旋转方向N上进入负压室21侧的入口侧和从负压室侧离开的出口侧)的主框条30M，和配置在抽吸辊10的轴向两侧的端框条30E，通过使两侧的主框条30M和两侧的端框条30E这四者与抽吸辊10的内周面相对而限定划分出负压室21。

本发明既可以适用于主框条30M，也可以适用于端框条30E，在以下的实施方式中，将本发明适用于主框条30M。

此外，如图2所示，在吸引箱20中，在沿着抽吸辊10的周向及轴向的抽吸辊10的内周面和与该抽吸辊10的内周面相对的主框条30M的圆弧状表面31之间，形成有规定的间隙G，还包括具有用于向该间隙G中供给密封流体(在本实施例中为水)的流体供给路径41，对该间隙G进行液体密封(液封)的液封装置40。

在主框条30M中，从流体供给路径41供给并流过间隙G的密封流体需要可靠地流过该间隙G，并且在该间隙G中流通期间充分地产生压力损失以确保液体密封。为了使密封流体可靠地流入间隙G中、并产生足够的压力损失，需要确保从流体供给路径41向间隙G供给的水量足够，并且将间隙G的尺寸设置为在该间隙G的整个区域(沿着抽吸辊10的周向和轴向的间隙G的整个区域)均匀，并且使流过该间隙G的密封流体的流路长度C(稍后描述的主件30A的圆弧状表面31沿抽吸辊10周向的长度)取大的尺寸。上述的供水量和流路长度C可以基于抽吸辊10的内径和转速、负压室21所需的负压、连接至负压室21的真空泵的流量、间隙G的大小、沿着抽吸辊10的轴向的间隙G的长度等，例如，通过使用流体力学中可计算出压力损失的典型的达西-魏斯巴赫公式(Darcy–Weisbach Equation)，来进行计算。另外，可以用来产生足够的压力损失的数学表达式可以是这样的方程式，其包括使用流体力学的流路尺寸、流速和摩擦损失系数作为参数，可以计算出压力损失。

在主框条30M中，对于在沿抽吸辊10的旋转方向N上位于入口侧(i)和出口侧(o)的各主框条30Mi、30Mo与抽吸辊10的内周面之间形成的间隙G，从相应的液封装置40的流体供给路径41供给的密封流体受到在抽吸箱20的负压室21中产生的负压的影响，向抽吸箱20的内部流动(图2中的流动L、R)。此时，在由入口侧的主框条30Mi形成的间隙G中，由液封装置40的流体供给路径41供给的密封流体的流量(图2中的L)因受到抽吸辊10的旋转的影响，相比由出口侧主框条30Mo形成的间隙G中的流量(图2中的R)增大。这意味着，用于维持抽吸箱20的负压室21内的负压的维持条件在入口侧的主框条30Mi处更加严格，通过确定入口侧的主框条30Mi处的供水量和间隙G的大小等密封维持条件，并且在出口侧也采用该密封维持条件，则在出口侧的主框条30Mo处也能够确保维持密封。

作为主框条30M的构成材料，因为不必考虑由于与抽吸辊10的内周面滑动接触而产生的磨损，因此无需选择碳树脂等的低摩擦系数的材料，可以使用对在造纸过程中混入的碱、酸等具有优异的耐化学性的氟树脂，或根据需要对ABS树脂等的用于三维造型等的树脂成型件涂覆了特氟隆的廉价材料。

为了确保根据本发明的主框条30M的密封性，例如，根据流体力学的科尔布鲁克方程(Colebrook equation)，优选的是提高用于在和抽吸辊10之间形成规定的间隙G的主框条30M的圆弧状表面31的表面粗糙度。例如，当间隙G为10mm并且流路长度C为20mm时，若将圆弧状表面31的表面粗糙度增加到Ry30～Ry50，可使密封性能提高约15％。而且，作为可用于确保主框条30M的密封性能的其他方程式，还有布拉修斯方程式(Blasius equation)、范宁方程式(Fanning's equation)、尼库拉则-卡门方程方程式(Karman-Nikuradseequation)等，只要其包括使用流体力学的流路的表面粗糙度、流路尺寸和流速作为参数，可以计算出摩擦损失系数即可。

此外，通过在主框条30M的圆弧状表面31上设置深度为几μm的槽，利用基于纹理的摩擦学性能(tribology)，可以期待主框条30M的进一步的密封性。在圆弧状表面31中，通过与抽吸辊10的旋转方向相交的方向上设定深度为约60μm的槽来设置该槽。

由于与流过间隙G的密封流体(水等)之间存在摩擦，本发明中的主框条30M的磨损不能减小到零，但是与传统的接触类型相比，可以很大地减小磨损。由于在抽吸箱20的负压室21中产生的负压，主框条30M可能会相对于抽吸辊10的内周面上下移动，因此，为了避免这种情况，需要将主框条30M完全固定到吸水箱20上。

液封装置40具有配设在主框条30M的内部，朝沿着抽吸辊10的内周面的该主框条30M的圆弧状表面31开口、形成沿着抽吸辊10的中心轴连续的狭缝形状的流体供给路径41。此时，流体从流体供给路径41朝着抽吸辊10的内周面的流出方向K优选的是，相对于通过该流体供给路径41的开口部的面前的抽吸辊10的吸引孔11的孔轴线方向H形成交叉的夹角(在入口侧的主框条30Mi处的角度为α1，出口侧的主框条30Mo处的角度为α2)，以使它们彼此不平行(图2)。

从流体供给路径41流出的流体的流出方向K相对于吸引孔11的孔轴线方向H形成上述的夹角α1、α2，这是为了防止该流体从吸引孔11逆流向湿纸幅1。每个吸引孔11以孔轴线方向H为基准的夹角α1、α2的朝向可以是沿着抽吸辊10的旋转方向N的方向(图2中的α2)，或与抽吸辊10的旋转方向N相反的方向(图2中的αl)。

而且，图5中的α2是朝向与抽吸辊10的旋转方向N相反的方向的交叉的夹角的示例。

在本实施方式中，如图3所示，主框条30M二分为主件30A和副件30B，在主件30A和副件30B相接合的配合面上，形成有流体供给路41的孔状通路41r和与该孔状通路41r连通的狭缝状通路41s，主件30A和副件30B二者通过螺栓32而被紧固，设置在主件30A上的安装凸部33被嵌合安装于设置在抽吸箱20上的安装凹槽23中。在主框条30M的主件30A和副件30B的端面上，通过螺栓35固定有用于从横向侧方关闭流体供给路径41的盖34，设置在盖子34上并且向抽吸辊10的外部延伸的密封流体的供水管42连接到流体供给路径41的孔状通道41r(图1)。

在抽吸箱20中，在主框条30M的圆弧状表面31与抽吸辊10的内周面之间形成的间隙G由于是形成在抽吸辊10的中空部中，所以很难测量。作为一种测量方法，使尺寸小于抽吸辊10的吸引孔11的测量工具穿过吸引孔11，直到与主框条30M的圆弧状表面31接触，然后通过该测量工具测量抽吸辊10的厚度加上间隙G的长度，从测量的长度中减去抽吸辊10的厚度而计算出间隙G。

在抽吸箱20中，对于在主框条30M的圆弧状表面31与抽吸辊10的内周面之间形成的间隙G，可以作为实验值或理论值求取。然而，实际上，需要在操作期间微调整间隙G。该微调整是通过预先设置能使安装于抽吸箱20的主框条30M的圆弧状表面31相对于抽吸辊10的内周面移位的气缸等的框移位装置，以使抽吸箱20中的负压室21的负压达到目标值的方式使主框条30M的圆弧状表面31相对于抽吸辊10的内周面移位，来调节间隙G。

此外，抽吸箱20具有间隙调节装置50，该间隙调节装置50能够调节在抽吸辊10的内周面与主框条30M之间形成的间隙G的大小。

如图3所示，间隙调整装置50在抽吸箱20上的安装凹部23的底面和嵌合于该安装凹部23中的主框条30M的安装凸部33的顶端面之间夹装有压缩圈簧等的弹性体51，将该主框条30M向朝着抽吸辊10的内周面侧的突出方向施加弹性力。使固定在抽吸箱20的安装凹部23的侧壁上的、利用气缸等伸缩的止动销52从与上述主框条30M的突出方向正交的方向接合于设在主框条30M的安装凸部33的侧面33A上的倾斜槽面36。在与倾斜槽面36接合的止动销52的顶端部，被覆有用于改善与该倾斜槽面36之间的滑动的帽形夹具J。通过止动销52的上述接合而使通过弹性体51被朝着抽吸辊10的内周面弹性地施力的主框条30M停止，因此，可以通过该止动销52的上述伸出/缩回量的调节，来调节主框条30M的圆弧状表面31相对于抽吸辊10的内周面的接近量(换句话说，间隙G)。通过实验等预先求取供给至气缸53的用于使止动销52伸出/缩回的气压、和与该气压相对应地由主框条30M的圆弧状表面31形成的间隙G之间的相关性，而能够通过对气缸53施加上述气压，以此来设定适当的间隙G。

如图4所示，间隙调整装置50可以如下所述地构成：假定在抽吸辊10的横截面上将安装有主框条30M的抽吸箱20配置在抽吸辊10的中空部的状态，预先计算出由主框条30M的圆弧状表面31的例如顶部31P相对于抽吸辊10的内周面形成的各种间隔δ、以及与该δ对应的上述间隙G，在与抽吸箱20中的安装凹部23的上端面23A对应的主框条30M的侧面33A上，预先刻下与这些间隙G相对应的每个刻度54。

在将抽吸箱20和主框条30M组装到抽吸辊10的中空部的前一阶段，选择被设在主框条30M的侧面33A上的任一间隙G的刻度54，使该刻度54与抽吸箱20中的安装凹部23的上端面23A相对，通过螺栓55将该主框条30M固定到抽吸箱20，从而可以通过所选刻度54的间隙G来设定组装到抽吸辊10的中空部的状态下的主框条30M相对于抽吸辊10的内周面所形成的间隙G。

上述间隙G越窄，则能够维持负压室21内的负压越大。然而，如果间隙G太窄，则由于抽吸辊10的旋转部的振动、圆筒度和部件加工误差等，抽吸辊10和框条30有可能部分地接触。由于抽吸辊10的旋转部的振动根据单元10A的尺寸和转数而变化，因此抽吸辊10和框条30完全不接触，并且有必要寻找并采用能够维持抽吸箱21的负压的间隙G的作业。根据本发明人的理解，间隙G的优选值为大于0mm但小于等于5mm，更优选为大于0mm但小于等于1mm。

此外，在抽吸辊10的内周面与主框条30M的圆弧状表面31之间形成的间隙G不限于关于抽吸辊10的旋转方向N均匀。为了增加该间隙G中的压力损失，可以在抽吸辊10的旋转方向N上逐渐减小(或逐渐增加)该间隙G，以对流过该间隙G的密封流体赋予节流阻力。

因此，根据本实施方式，可获得以下的作用效果。

(a)通过在抽吸辊10的内周面与主框条30M之间形成间隙G，由被供给至该间隙G的密封流体液密封该间隙G，从而可以使设置于抽吸箱20的主框条30M不与抽吸辊10的内周面接触，同时，维持限定在该抽吸箱内部的负压室21的负压。

由此，可消除由主框条30M滑动地接触抽吸辊10的内周面引起的摩擦，可以尽可能地减少由于主框条30M的磨损引起的更换频率，并且可以减小抽吸辊10的驱动能量。

不必将润滑用的喷淋水供给到主框条30M的滑动部，并且不必使用摩擦系数低的碳树脂等作为主框条30M的材料，并且可以降低成本。

(b)上述(a)中通过设置成可以调整间隙G的大小，可以根据抽吸辊10的内径和转速、负压室21所需的负压、与负压室21连接的真空泵的流量等的作业条件，形成适当的间隙G。

(c)上述(a)的供给至间隙G的密封流体，是从被配置在抽吸箱20的内部的、沿抽吸辊10的中心轴连续的狭缝状流体供给路径41所供给的。因此，能够将密封流体可靠地供给到在抽吸辊10的内周面与主框条30M之间形成的间隙G的整个区域。

(d)使流体从流体供给路径41朝向抽吸辊10的内周面的流出方向K不平行于抽吸辊10的吸引孔11。因此，能够避免从流体供给路径41流出的流体贯通抽吸辊10的吸引孔11而飞散到位于该抽吸辊的外周面上的湿纸幅1上的不利影响。

此外，如图2所示，在抽吸箱20上，在与抽吸辊10的内周面相对的位置，设置有将用于清洗的喷淋水向抽吸辊10的吸引孔11喷射的喷淋器24。

以上，参照附图对本发明的实施例进行了详细说明，但是，本发明的具体结构不限于该实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内即使进行设计上的变更，也包含在本发明中。例如，即使在设置于抽吸箱20的端部框条30E处，也可以与主框条30M一样地调节方该端部框条30E的圆弧状表面相对于抽吸辊10的内周面形成的间隙G。

工业可用性

根据本发明，能够使设置于抽吸箱的框条不与抽吸辊的内周面接触，同时维持在该抽吸箱内部限定形成的负压室的负压。

符号说明

1：湿纸幅

10：抽吸辊(suction roll)

11：吸引孔

20：抽吸箱(suction box)

21：负压室

30、30M、30E：框条(deckle strap)

31：圆弧状表面

40：液封装置

41：流体供给路径

50：间隙调节装置

G：间隙。