长网成形器的结构特点及优势分析

长网成形器也就是长网纸机的网部，亦简称为长网或网案，图5-6所示为一个典型的长网纸机网部结构示意图。长网成形器的主要部件是成形网和成形脱水元件。成形脱水元件主要包括胸辊、成形板、案辊、案板、湿吸箱、真空吸水箱和伏辊等。此外，网部还包括成形网的支承、驱动、张紧、校正、舒展和清洗所用的辅助元件和运行中的操作控制元件（如定幅装置、切边水针、校正辊、张紧辊等）。现将长网部的主要部件及其作用简介如下。

图5-6 典型的长网造纸机网部

1—成形网 2—胸辊 3—成形板 4—案辊 5—脱水板6—湿吸箱 7—真空吸水箱 8—饰面辊 9—伏辊 10—驱网辊 11—导网辊 12—校正辊 13—张紧辊 14—白水盘

1. 胸辊

胸辊是一个大直径的、硬质橡胶包覆的转动辊，也是纸机网部第一个辊筒和成形网的换向辊。其作用是承托成形网，在一些纸机中，还可作为成形脱水元件。胸辊是影响纸页成形的关键部件，为保证成形网在改变运行方向的过程中，不致受过大的弯曲力，胸辊应具有较大的直径；胸辊是由成形网驱动，因此要求重量要轻，且转动灵活，故其构造为薄壁辊筒结构，外面镀铜或包胶；胸辊应有足够的中高，以防止成形网起皱；胸辊的清洁很重要，应配有刮刀和清洗喷头，且必须用清水清洗，以保证辊面的清洁，从而保证纸页成形的质量。

2. 成形板

成形板是喷射出来的浆流与成形网接触处在网下承接浆流的元件，一般安装在堰口浆流的着网点上。其作用是支撑成形网，并减缓上网初期纸料的脱水速率。成形板有助于消除浆料上网时的跳动现象，改善纸页的匀度。

成形板一般由一组多为长方形的刮水板组成，刮水板通常为3～20个，各刮板间有一定的缝隙，以便使上网纸料缓和地脱水。刮水板在结构上要求有足够的刚度，板面耐磨且沿宽平整，一般低速纸机选用高密度聚乙烯材质，而在高速纸机上，则选用特种陶瓷材料。

成形板的设置对纸页成形质量是非常重要的。当纸机车速高于300m/min时，上网段的脱水元件抽吸作用较大，会使纸料流失过多，使纸页产生针孔、两面性、透帘等纸病，而成形板可以暂时地减缓网上纸料的脱水，使最初的纸页成形在没有剧烈的抽吸作用下进行，这种缓和的脱水可保证纸页的成形质量，减少细小组分的流失，使纸页中的细小纤维和填料的分布更加均匀。

3. 案辊和挡水板

案辊是网部传统的脱水元件，并可起到支承网子的作用。案辊是一种薄壁管辊，可用铜管、铝合金管、不锈钢管制成，也可用镀铜层钢管、包胶层或包覆工程塑料层来制作，以提高其耐磨和抗腐蚀性能。在结构上，要求案辊的重量轻、转动灵活、有足够的刚度。

案辊的脱水情况和纸机的车速关系很密切。一般在车速很低（小于60m/min）的造纸机里，案辊不能产生真空抽吸作用，这时的脱水是靠网子过滤纸料，使水附着在网下，然后被案辊阻挡，逆着辊子旋转方向下流至网下白水槽；当纸机车速高于60m/min时，案辊的脱水主要靠案辊与网子间产生的真空抽吸，这种真空抽吸力与网速的平方成正比。当纸机车速达到300m/min后，这种真空脉动会干扰已经成形的纤维层，损害纸页成形和增加两面差。因此在车速超过600m/min的纸机上，不再使用案辊，而由其他的脱水元件取代。如在高速纸机的网部，近胸辊的几根案辊常以沟纹辊代替，这样可使脱水缓和，有利于纸页的均匀成形。

挡水板设于案辊之间，起到刮除成形网下面的水和挡住案辊甩出水的作用，常用的挡水板有片式和管式。在中高速造纸机上，为了消除案辊甩水形成的扰动和改善成形段上的脱水，常在案辊之间安装挡水板。

4. 案板

案板，也称脱水板或刮水板，是20世纪50年代末期研究应用于纸机网部的脱水元件。案板是由一组支撑在成形网下、具有坚硬表面的刮板组成，每组一般为4～6片。其作用是支撑网面与脱水。

案板由顶面和斜面组成（如图5-7所示）。顶面与成形网接触，可以起支撑的作用并形成压区封闭线，前缘角可以刮除网下附着的白水。而在案板顶面之后有较长一些的斜面，与成形网之间形成楔形空间产生真空，借此实现在真空度缓慢增加的条件下实现缓和脱水。一般顶面宽度为10～15mm，前角β的角度决定脱水量的大小，β角越小，案板脱水量就越大，一般为30°～60°。案板斜面与成形网之间的夹角称为后角α（如图所示），它是脱水的主要部件。一般来说，后角α越大，斜面越长，案板的脱水能力也越大，但同时湍流也会越强。因此，对于车速较高、纸料滤水性能好以及靠近胸辊的案板，后角可选为1 °～3 °；而对于纸料滤水性较差或靠近伏辊的案板的斜面长度选为40～60mm、后角选为2°～4°。

图5-7 案板结构示意图

A—顶面 B—斜面β—前角α—后角

与案辊相比，案板的脱水比较温和，并可通过调整后角的大小来调整真空的大小，从而调整脱水量。并且由于斜面的存在，在脱水过程中可产生微湍动，从而有利于改善纸页的匀度。目前，现代中高速纸机中，多采用案板作为网部的主要脱水元件，从而可以有效地防止高车速下案辊产生的跳浆现象、减轻纸页的网痕和减少细小纤维的流失。

通常，3～10个刮水板组成一个刮水板组。刮水板组分为开放式和封闭式两种。封闭式的刮水板组通有真空系统，称为真空刮水板组。刮水板的材料一般为高密度聚合物，有时也采用特种陶瓷材料，陶瓷材料的耐磨性很好，当然它的价格也较贵。(www.xing528.com)

5. 湿吸箱

湿吸箱为低真空脱水元件（真空度为0.2～1kPa），箱体以水腿管与网内白水盘或网外的白水坑相接，使箱内形成最初的真空和补偿由于边部密封不好的损失，箱体与风机连接，通过调整减压分离阀门或装在箱体前侧的池放阀开度来控制真空度。湿吸箱一般安装在案板和真空吸水箱之间，主要是为了脱除经过案板后穿过成形网的这部分水分。典型的湿真空箱沿纸机纵向的宽度是500mm左右，其开孔率为60%～75%。

6. 真空吸水箱

真空吸水箱是传统的真空脱水元件（真空度为40～80kPa）。真空吸水箱是利用真空抽吸原理，湿纸页通过真空箱面板时，由于纸页上下的压力差，使纸页空隙中的水分在压差作用下被吸入吸水箱内或被空气流带进吸水箱内，随空气一起被真空泵抽走。纸料到达真空吸水箱时，浓度达到2%～3%，通过真空吸水箱后，纸料的浓度可达到11%～18%。

真空吸水箱由面板和真空箱体组成。箱体常用铸铝、不锈钢或钢板焊成，也有用木材制造的。吸水箱表面紧紧地吸住成形网，动力消耗通常高达整个网部动力消耗的70%～80%，因此面板常采用木材、橡胶、低压聚乙烯、高密度聚乙烯、陶瓷等材料制成，以减小面板与成形网间的摩擦。真空吸水箱多是紧密排列，一般纸机上设置6～8个。在纸机操作中，可在第3～第5个真空箱上看到的一道纸页上出现的分界线，称为“水线”。在“水线”以前，湿纸页有镜面光泽，纸页干度在7%以下；在“水线”以后，干度达到10%以上，一般低速纸机干度可达到11%左右，而高速纸页可达到15%以上。

7. 饰面辊

饰面辊又称水印辊，用来修饰纸页表面或形成纸上半透明的图案。要使饰面效果良好，必须要求纸页进入饰面辊时的干度为7%左右，也就是饰面辊安装在纸页的水线消失之前。因为此时浆面呈镜面，表面还有游离水，所以能得到较好的饰面效果。使用饰面辊可以改善网上湿纸页的表面状态、表面结合强度以及匀度，并可提高湿纸页的紧度。

8. 伏辊

伏辊按结构分为普通伏辊和真空伏辊。普通伏辊只用于一些旧的低速纸机，现在已被淘汰。近代出现的中高速纸机都采用的是真空伏辊。真空伏辊对湿纸页作进一步脱水，干度可达15%～22%，高速纸机可达27%左右，并使纤维组织紧密，强度增加，便于传递到压榨部。

典型的真空伏辊由辊壳和真空室两大部件组成。辊壳是一个中空的，辊面开有小孔的铜辊，一般用锡青铜离心浇铸制成。在使用聚酯网的纸机上，为了防止聚酯网与金属摩擦产生静电，造成伏辊表面的电化学腐蚀，以及使伏辊与被驱动的聚酯网之间有较大的摩擦因数，常在铜质真空伏辊表面挂胶。真空室是伏辊进行脱水的主要部件，根据纸种的不同，其真空操作范围在53.2～84.5kPa。在车速较低时，水和空气进入伏辊，并进入伏辊真空室。在这种情况下，必须使用水气分离器，以防止白水进入真空区发生系统故障。在较高车速时，空气和水被抽入伏辊外壳的孔眼，当孔眼离开真空区后，水就会被离心力甩出。在这种情况下，必须装设伏辊白水盘和挡水板，使甩出的水不会返回到伏辊与成形网齿合区的入口侧或带过白水盘喷溅到驱网辊上。

9. 驱网辊

驱网辊起着两种作用：一是承担长网成形器的主要传动功能，提供成形网50%～70%的动力；二是在真空伏辊后形成一段网段，便于真空吸引辊将湿纸幅转移到压榨部。驱网辊与胸辊辊体结构基本一样，与成形网的包角与胸辊上的包角相接近。

10. 导网辊、校正辊与张紧辊

成形网回程中一般设5～7个导网辊，用于支撑网子，其中回程中的第一个导网辊上安装有刮刀和喷水管，以防止纸料缠辊，从而造成网子起沟。

为防止网子跑偏，在网部设置网子校正辊。旧式纸机的校正辊设在最后一个真空箱与真空伏辊之间，这会占用网案的有效脱水长度。对于高速纸机，通常将校正装置设在成形网的回程上。

成形网回程中的辊子还包括张紧辊，既可支撑成形网，又可调节成形网的松紧。网子过紧会造成网辊受力过大，影响轴承的寿命，甚至造成网辊断裂，还有可能造成网子起沟，影响纸页的成形。网子过松会造成打滑，并有可能被真空箱吸住，会加剧网子的磨损，使纸机无法正常操作；另外，网子过松还会造成跳浆，影响纸页成形。

11. 成形网

纸机的成形网基本上是由聚酯单丝编织成的网布、缝合成无端的连续环形网，由纵向或长度方向的细线和横向的线所组成。成形网的种类和规格对纸页的成形和脱水有显著的影响。一般来说，脱水性能、网截留能力和机械稳定性是成形网性能的重要参数。成形网的脱水性能可通过测量开孔面积、透气度、空隙容积和空隙容积分布来表述。网截留能力是指网面上所留着的纤维和其他配料组分。网截留能力的一个测定方法是单位面积上支承点的数量。机械稳定性与网在纸机上长时间运行而不过分伸展或打褶的能力有关。