流浆箱是随着纸机的发明而诞生的。随着纸机抄速和抄宽的提高，流浆箱的结构和类型也不断地更新。根据喷出浆料所需的速度，流浆箱可分为敞开式和压力式两种。压力流浆箱又可进一步分成气垫式和水力式。在水力式结构中，从堰板喷出的浆速与进浆泵的压力成正比。在气垫式结构中，喷浆的能量也来自进浆泵压力，但借堰池上方空间的空气压力维持堰池液位和喷浆压力。
根据纸料流送和控制方式不同，可将流浆箱分为五大类，即：敞开式流浆箱、封闭式流浆箱、水力式流浆箱、多层成形流浆箱和用于高浓纸料成形的高浓度流浆箱。
敞开式流浆箱是历史最久的一类流浆箱，其结构特点是利用流浆箱内浆位的高低来控制上网浆料的速度。纸机的车速不断提高时，流浆箱内浆位的高度将随车速的平方关系增加，使流浆箱的高度和质量也随之大大增加，从而使流浆箱的结构变得十分复杂。随着纸机车速的增加，要再相应地增加流浆箱的液位已变得不现实，所以敞开式流浆箱只能用于低速纸机上。由于不断吸收新型流浆箱的优点，使敞开式流浆箱的性能有很大的改进，加上敞开式流浆箱具有结构简单、制造方便等优点，因而新型敞开式流浆箱仍在低速造纸机上广泛使用。
图4-26是一种新型的敞开式的流浆箱。这种流浆箱采用矩形孔板进浆分布器与匀浆辊配合，代替了原来的流送隔板，减小了流浆箱的体积，提高了纸料的分布效果。箱内有匀浆辊3根。靠近孔板的匀浆辊，由于它所产生的节流制动作用，消除纸料入口时产生的扰动和冲击；中间的喷出口处的匀浆辊主要起匀速和防止絮聚的作用。前墙溢流装置，有利于排除泡沫和浮浆，并有利于保持浆位稳定。
图4-26 敞开式流浆箱
1—矩形进浆分布器 2—孔板 3—扩散室4、5、6—匀浆辊 7—溢流调节螺杆8—喷浆唇调节螺杆
图4-27 1760mm文化纸机敞开式流浆箱
1—方锥布浆总管 2—阶梯扩散器3—匀浆辊 4—溢流口
图4-27是20世纪80年代我国开发的一台1760mm文化纸机敞开式流浆箱。其采用方锥布浆总管和用注塑法制造的带锥度的阶梯扩散器作为布浆元件，阶梯扩散器同时还有一定的整流作用，其第一阶的长度和直径之比在7以上，能较好地控制和消除阶梯扩散器出口纸料的偏流现象，提高布浆整流的效果。阶梯扩散器出口有一缓冲区，并与堰池成一定的角度，使用匀浆辊作为整流元件，并设有后墙溢流装置。这种流浆箱用于车速100～140m/min的低速文化纸机，取得较好的布浆整流效果，纸幅横向和纵向定量差小，匀度较好。
为了适应纸机车速提高的要求，20世纪40年代后期研究开发了封闭式流浆箱，并在20世纪70年代取得较大的发展和完善。封闭式流浆箱的特点是流浆箱的上方封闭，流浆箱内的浆位高度保持一定。上网的浆速通过调节浆液面上方空气垫的压力进行控制。浆料速度、液位和气垫压力的关系见式（4-1）：
式中 v——上网浆料的速度，m/s
g——重力加速度，m/s2
h——液位高度，m
p——气垫压力，kg/m2
ρ——流体密度，kg/m3
纸机车速越低，上网浆料的速度也越低，由式（4-1）可知，此时气垫压力p的波动对上网浆料流速的影响就越大，即在车速很低（如200m/min以下）时，对气垫压力控制的稳定性有更高的要求。这种流浆箱适于中速或较高速纸机。
图4-28 封闭（气垫）式流浆箱
1—矩锥形布浆总管 2—管束 3—匀浆辊4—旋转喷水管 5—结合式堰板
早期的气垫式流浆箱由于受到布浆整流装置水平的限制，导致流浆箱结构复杂，布浆整流效果较差，从而影响到上网喷射浆料流的质量。20世纪70年代，随着流浆箱技术的发展，出现了新一代的气垫式流浆箱。图4-28所示的就是其中的一种。这种流浆箱的特点是采用矩锥形布浆总管和高效水力布浆整流元件（管束或阶梯扩散器），平底堰池，堰池浆位较低（250mm）左右，纸料在堰池中的流动速度较快。使用两根匀浆辊作为整流元件，管束出口的匀浆辊主要起到管束喷射纸料流的消能整流作用，而堰板收敛区前的匀浆辊主要起整流作用。使用结合式堰板，并配有溢流装置。这种流浆箱调节方便，使用效果较好，可配用于车速300～700m/min的长网或混合夹网纸机。
图4-29是我国设计的3150mm新闻纸机的气垫流浆箱示意图。布浆装置由方锥形布浆总管1（进浆元件）、孔板2（均布元件）和匀浆辊3（整流消能元件）构成。堰池是封闭式的，根据车速的要求，借助纸料液面上的空气压力（气垫）和浆位高度，可产生使浆速和网速协调的静压头。堰池4由匀浆辊5、溢流槽7、箱体8和旋转喷水管9等部件构成。其中匀浆辊5可以使纸料进一步得到整流，使流速和分散状态都进一步匀化，喷水管用以消泡，溢流用以保证液位不变，且使泡沫溢出。气垫压力p可根据车速要求进行调节。
图4-29 3150mm新闻纸机的气垫式流浆箱
A—布浆器 B—堰池 C—堰板 1—方锥总管2—孔板 3—匀浆辊 4—堰池 5—匀浆辊6—胸辊 7—溢流槽 8—箱体 9—旋转喷水管
20世纪70年代以后，随着夹网纸机的发展和纸机车速的大幅提高，上网浆流中的任何缺陷都会明显地反映到成形的纸幅中，这就要求流浆箱把浆料以非常良好的流态分布到成形网上，从而促使新型的流浆箱得到开发应用，水力式流浆箱应运而生。
水力式流浆箱的标志是在流浆箱中设置水力式的布浆整流元件，如阶梯扩散器或管束、飘片等高效水力式布浆整流元件，产生具有高湍流强度、有限湍流规模以及扰动小和絮聚少的上网纸料流。水力式流浆箱一般可分为满流式水力流浆箱和满流气垫结合式水力流浆箱。
1. 满流式水力流浆箱
满流式水力流浆箱自20世纪50年代末问世以来，在技术上有重大的进展，研究和开发有多种形式。其特点是没有大的箱体，上网浆速是靠冲浆泵或旁边高位箱的压头控制，浆料通过较小截面的流道直接上网。
图4-30是一种满流式飘片水力流浆箱的示意图。它使用锥形布浆总管和管束来布浆。浆料的整流装置是一组柔性的塑料飘片，这些飘片装在一块孔板之后，镶在各排孔之间的位置上，在纸机全幅宽上把浆流分割成若干很薄的浆层，只是在离喷浆口不远的地方才会合，然后上网。由于收敛区为飘片所间隔开而分成许多互相平行的沿着纸机横幅全宽的收敛流，有效地分散纤维絮聚，保证纸料均匀分布，纸幅横向定量均匀稳定。飘片本身的截面是楔形的，其厚度在收敛区进口端为3mm，出口端约1mm，且飘片之间的流道也是楔形的，楔形流道的进口端高度约30mm，末端的高度约3mm。浆料通过这种狭小的收敛流道，会受到强烈的流体剪切力作用，可以得到均匀分散的纤维悬浮液。
图4-30 满流式飘片流浆箱示意图
1—矩锥形布浆总管 2—布浆管束3—扩散室 4—多孔板 5—飘片
有的满流式水力流浆箱还配有现代化的稀释水控制（调节）系统，用于控制纤维横幅定向分布的边缘浆流控制系统，提供均匀的横向定量分布和良好的纤维定向分布。
图4-31是Metso Paper（Valmet）公司研究开发的一种OptiFlo系列的满流式水力流浆箱，可用于车速高达2200m/min的纸机。浆料从流浆箱后面进入布浆总管，总管浆流通过阶梯扩散管进行均匀布浆，管束依靠流浆箱横幅压力降平衡压力和喷射速度，保证浆料在纸机纵向流量一致。白水稀释系统是由带执行器的稀释水控制阀、阀控制系统、稀释水进料阀等组成，稀释白水混合部在进浆总管和管束布浆器之间，尽可能将稀释白水平稳地与管束进浆混合，如图4-32所示。浆料从管束流进浆料均衡室，均衡室是一个开放的空间，可以使浆料快速穿过流浆箱。在均衡室，单个管束流速汇集成稳定均匀的流速。湍流发生器如图4-33所示。管束末端导入部分连接着打孔金属板，在金属板上的孔洞排列行数和孔洞的直径都是根据流量设计的。为了最大开放湍流室延伸末端部分的面积，管束的最初部分是圆形的，然后逐渐变成方形。在湍流室的管束里面能产生高强度的脉冲，这个脉冲可以打破纤维的絮聚，提高成纸质量，同时也使浆料以最大的速度流向堰板通道。(www.xing528.com)
图4-31 OptiFlo高速水力流浆箱
1—矩锥形布浆总管 2—稀释水控制阀3—管束布浆器 4—矩锥形稀释水总管5—均衡室 6—湍流发生器 7—叶片8—堰板
图4-32 管束和稀释水阀
1—管束 2—稀释水阀 3—均衡室4—湍流发生器
图4-33 湍流发生器的结构
图4-34是Voith Sulzer公司研究开发的用于高速造纸机的一种阶梯扩散器流浆箱。流浆箱采用抛物体形状的矩锥形布浆总管，以阶梯扩散器布浆整流元件块作为流浆箱的核心，起到布浆、整流和产生微湍流分散纤维絮聚的作用。设计采用高的压力降来提高布浆效果。使用二次分级扩大的阶梯扩散器布浆整流元件块能根据不同的条件优化湍流的特性，高压力降和相邻两级阶梯的阶梯扩散器能够产生高剪切力水平的规模小的湍流。阶梯扩散器出口为开口面积较大的矩形管，产生湍流强度较低而稳定性较好的纸料流。由于堰板收敛区较短，流道较窄，而且是处于加速过程，因而纸料以很高的速度通过这一区段，使得纸料通过阶梯扩散器时产生的微湍流上网前不至于消失，从而使上网纸料流均匀分散，减少了再絮聚现象。使用Optiform堰板（如图4-35所示），其特点是在堰板收敛区末端突然急剧收敛，从而提高了上网喷射纸料流的稳定性，改进了纸页的成形。
图4-34 Voith Sulzer阶梯扩散器流浆箱图
1—矩锥布浆总管 2—阶梯扩散器3—堰板收敛区 4— Optiform堰板
图4-35 Optiform堰板唇口设计
1—堰板收敛区 2—上唇板3—堰板收敛区急剧收敛部分4—上网喷射纸料流 5—下唇板
2. 满流气垫结合式水力流浆箱
满流气垫结合式水力流浆箱的基本特点是气垫室与堰池是通过较小的通道连接的，使流浆箱基本上处于“满流”状态，用以减少气垫波动对流浆箱液位的影响。
图4-36 OptiFlo满流气垫结合式水力流浆箱
1—矩锥形布浆总管 2—稀释水控制阀 3—管束布浆器4—矩锥形稀释水总管 5—溢流槽 6—气垫平衡室7—均衡室 8—湍流发生器 9—叶片 10—堰板
图4-36是一种较为典型的满流气垫结合式水力流浆箱，是Metso Paper（Valmet）公司开发的一种用于长网纸机和混合夹网纸机的OptiFlo流浆箱系列产品。这种流浆箱在湍流发生器之前增设了气垫平衡室，并在气垫平衡室设有溢流槽，控制一定的溢流量，可以排除泡沫和减少脉动，能适应较高浓度纸料的抄造。
图4-37是Voith Sulzer—W型流浆箱，它也是满流气垫结合式水力流浆箱的一种。它由圆锥形布浆总管、第一组管束和中间混合室构成的布浆装置，在中间混合室出口转向第二组管束处与气垫平衡室相连，气垫平衡室的作用是溢流泡沫和消除压力脉冲。第二组管束是流浆箱的整流元件，由它和堰板收敛区形成整流装置，可以产生分散纤维絮聚的规模和强度合适的湍流，从而改善纸页的横向定量分布和匀度。气垫调压和溢流排泡有助于消除压力脉动和除去泡沫。新设计的Voith Sulzer—W流浆箱配有Module Jet稀释水控制调节系统。
图4-37 Voith Sulzer—W型流浆箱
1—圆锥形布浆总管 2—第一组管束 3—中间混合室4—溢流槽 5—气垫平衡室 6—泡沫喷水管7—上唇板调节机构 8—第二组管束（湍流发生器）
多层成形流浆箱是在满流式水力流浆箱的基础上发展起来的用于多层成形的一类新型流浆箱。其特点是沿着流浆箱的z向（竖向）将流浆箱的布浆装置和整流装置分割成若干个独立的单元（一般2～3个单元），每个单元都有其各自的进浆系统。各个不同的单元可以通过不同各类的纸料，从而形成几股独立的纸料流层，一直到堰板出口才汇合成一股上网纸料流。由于这时纸料流动的速度很高，各层纸料互相混合的距离和时间都很短，所以上网纸料沿着z向的各层纸料基本上保持原来的组成，喷射上网后可形成沿着z向的不同纸料层组成的湿纸幅。这样由一台多层流浆箱就能为多层成形提供上网纸料，因此对于改进纸张质量、合理使用纤维原料、简化流送和成形设备均有重要的作用。
图4-38是一种Voith Sulzer公司开发的用于夹网纸机三层成形的多层流浆箱。这种流浆箱在结构上分为顶层、中层和底层，各层均有专用的进浆系统，3种不同的纸料通过各自的大直径圆锥形布浆总管供给流浆箱。圆锥形布浆总管通过弹性软管与流浆箱连接，使布浆总管能够与湍流发生器直接连接，在湍流发生器出口设有两片薄片，以便将堰板收敛区分为3个流道，薄片用碳纤维增强塑料制作，其热膨胀系数为零，以保证在不同纸料温度情况下薄片的尺寸恒定不变。该流浆箱在中间层的成形中还配有稀释水浓度控制调节系统。
图4-38 Voith Sulzer用于三层成形的多层流浆箱
A—顶层 B—中间层 C—底层 1—圆锥形布浆总管 2—软管 3—薄片 4—湍流发生器 5—圆锥形稀释水总管 6—稀释水控制阀
图4-39是Mesto Paper（Valmet）公司近年研究开发的一种OptiFlo多层水力式流浆箱。其采用与单层 OptiFlo相同的流体结构设计。从短循环到自由喷射纸料流，各层一直保持独立，堰板部分是对称的。由于分离的飘片伸到堰板口的外面，使得三层纸料流能很好地分层，并保证各层的均匀性。飘片用碳纤维复合材料制造，其机械特性（如精度、刚性）能够影响分层的均匀性。
图4-39 OptiFlo多层水力式流浆箱
A—顶层 B—中间层 C—底层 1—矩锥形布浆总管2—矩锥形稀释水总管 3—稀释水控制阀 4—管束布浆器5—均衡室 6—湍流发生器 7—飘片 8—堰板9—C层纸料流 10—B层纸料流 11—A层纸料流
纸页成形过程的纸料上网浓度一般在0.1%～1.0%范围内，当上网纸料浓度大于1.5%时，普通的流浆箱则难以正常操作。一般将上网浓度大于 1.5%的成形操作称为高浓成形。为了配合高浓成形技术的发展，20世纪70年代以来，国际上研究开发了高浓度流浆箱。
图4-40为我国20世纪90年代在吸收国外高浓流浆箱技术的基础上自行设计的高浓流浆箱（仅用于实验室的中试系统）的模型示意图。设计纸浆上网浓度为3%，纸机车速为200～400m/min，纸张定量在150g/m2左右。
图4-40 高浓流浆箱模型示意图
该流浆箱采用锥管布浆，其流道分二段，前段为成形区，紧随其后的是一段平滑的流道，湍流在这里逐渐减弱且纤维在这里有序聚集成纸基，直至上网成形，这一段被称为消减区。流道大致有波纹形和锯齿形两种方式，如图4-41所示。图4-41（a）所示的是以波纹板形成湍流，它主要是靠流体的边界层分离来达到分散纤维絮聚团的目的。图4-41（b）所示的则为锯齿形流道，它可以有4种形式，其基本的形状都是突扩—突缩型的。最初的锯齿形流道是由突扩和突缩的直线段表面构成的，新设计的带有曲线的表面可以有效地抑制浓度的波动。从已有的资料分析，A型与B型流道的效果都不是很理想，浆料通过时有较严重的纤维絮聚现象，且喷射时的效果也不好，而C型与D型在这些方面及在浆料浓度均一性、压力损失等方面都要好许多，尤其是D型流道的压力损失更低一些。
图4-41 高浓流浆箱的流道
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