جعبه خمیر به عنوان "قلب" دستگاه کاغذسازی شناخته می‌شود و یکی از اجزای کلیدی دستگاه کاغذسازی است که دو بخش "جریان" و "شکل‌گیری" را به هم متصل می‌کند و همچنین یکی از اجزای با سرعت توسعه بالا در دستگاه کاغذسازی است. در فرآیند کاغذسازی، عملکرد جعبه خمیر این است که خمیر کاغذ مطابق با الزامات بخش شکل‌گیری دستگاه کاغذسازی را به شبکه شکل‌دهی منتقل کند و پیش‌نیازهای لازم برای شکل‌گیری خوب کاغذ را فراهم کند.

عملکرد و ویژگی‌های جعبه خمیر

به عنوان نقطه اتصال "جریان" و "شکل‌گیری" در دستگاه کاغذسازی، وظیفه اصلی جعبه خمیر فراهم کردن شرایط پیش‌نیاز مناسب برای شکل‌گیری ورق کاغذ است، یعنی توزیع یکنواخت مواد کاغذی در جهت عرض دستگاه کاغذسازی، اطمینان از توزیع یکنواخت فشار، سرعت، جریان، غلظت و همچنین کنترل‌پذیری و یکنواختی جهت‌گیری الیاف؛ به طور مؤثر الیاف خمیر کاغذ را پراکنده کرده و از تجمع الیاف جلوگیری کند و مطابق با الزامات فرآیند، فشار ثابت و نسبت سرعت شبکه را فراهم و حفظ کند.

در طول توسعه طولانی‌مدت فناوری تولید خمیر و کاغذ، با وجود ظهور انواع مختلف جعبه‌های خمیر، عملکرد اصلی آن‌ها به طور کلی ثابت مانده است، یعنی توزیع خمیر، یکنواختی خمیر و پاشش خمیر.

عملکرد اصلی جعبه خمیر به طور خاص در 5 جنبه ظاهر می‌شود:

(1) ارائه یک جریان خمیر یکنواخت و پایدار در عرض کل دستگاه کاغذسازی، جلوگیری از جریان خمیر عرضی، جریان‌های جانبی بدون جهت‌گیری یا جریان‌های طولی؛

(2) ارائه یک لبه پایدار با ابعاد هندسی مطابق با الزامات، که تحت تأثیر دما، فشار و درجه باز شدن لبه قرار نگیرد؛

(3) تشکیل یک معلق الیاف با حداقل تجمع و پراکندگی خوب؛

(4) ارائه کنترل توزیع کمی عرضی، نقاط افت خمیر، زاویه پاشش و سرعت پاشش که مطابق با الزامات فرآیند باشد؛

(5) ارائه تدابیری برای حفظ تمیزی جعبه خمیر و سهولت در عملیات و نگهداری.

یک جعبه خمیر خوب باید ویژگی‌های زیر را داشته باشد:

(1) توانایی تولید ورق کاغذی با مقدار یکنواخت و پایدار و عدم وجود جریان‌های طولی در ورق کاغذ؛

(2) ناحیه لبه جعبه خمیر باید تحت تأثیر فشار، دما و درجه باز شدن لبه قرار نگیرد تا توزیع کمی عرضی یکنواخت باشد؛

(3) باید از ایجاد تجمع و چسبندگی خمیر در داخل جعبه خمیر جلوگیری شود؛

(4) باید حفظ تمیزی داخل جعبه آسان باشد؛

(5) نسبت سرعت شبکه باید قابل کنترل باشد.

بنابراین، جعبه خمیر باید به این موارد توجه کند:

(1) توانایی توزیع یکنواخت خمیر به سمت دستگاه کاغذسازی؛

(2) خمیر پاشیده شده باید دارای یک پروفیل سرعت، پروفیل غلظت و پروفیل تلاطم یکنواخت باشد.

ساختار و عملکرد جعبه خمیر

عملکرد جعبه خمیر به طور خلاصه این است که در جهت عرض دستگاه کاغذسازی با زاویه پاشش معین، جریان خمیر مورد نیاز برای فرآیند تولید کاغذ را با فشار، سرعت و جریان یکنواخت و همچنین پراکندگی الیاف در داخل به حداکثر برساند و همچنین تنظیم کمی در جهت عرض دستگاه کاغذسازی و رطوبت را فراهم کند تا کیفیت مورد نظر ورق کاغذ حاصل شود.

در واقع، هر نوع جعبه خمیر عملکرد خود را از طریق سه بخش اصلی یعنی توزیع‌کننده خمیر، بخش تنظیم‌کننده و دستگاه ورود خمیر به شبکه به طور خاص انجام می‌دهد و این سه بخش به طور هماهنگ عمل می‌کنند:

توزیع‌کننده خمیر:

بر اساس اصول دینامیک سیالات، با استفاده از تغییرات منظم مقطع، جریان خمیر ورودی به شبکه را در جهت عرض دستگاه کاغذسازی با فشار، سرعت و جریان یکنواخت توزیع می‌کند.

بخش تنظیم‌کننده:

با استفاده از عناصر تنظیم‌کننده و تولیدکننده تلاطم، تلاطم با مقیاس و شدت مناسب تولید می‌کند و به طور مؤثر الیاف را پراکنده کرده و از تجمع الیاف جلوگیری می‌کند و تا حد امکان ترتیب بدون جهت الیاف را حفظ می‌کند تا الیاف در جریان خمیر ورودی به شبکه به حالت پراکنده یکنواخت باقی بمانند.

دستگاه ورود خمیر به شبکه:

خمیر را به طور یکنواخت و با زاویه و سرعت پاشش معین به نقاط مشخصی در شبکه پاشیده و تنظیم کمی در جهت عرض دستگاه کاغذسازی و رطوبت و کنترل تلاطم و مقیاس تجمع خمیر را فراهم می‌کند تا کیفیت مورد نظر ورق کاغذ حاصل شود.

وضعیت توسعه جعبه خمیر و روند توسعه

اولین جعبه خمیر استفاده شده، جعبه خمیر باز با دریچه چرخشی است که در سال 1804 قبل از اختراع دستگاه کاغذسازی  ایجاد شد. این جعبه ساختار و فرم نسبتاً ساده‌ای دارد و نیازهای فنی بالایی ندارد و فقط برای دستگاه‌های کاغذسازی با سرعت پایین مناسب است و اثر یکنواختی خمیر ضعیف است.

با افزایش سرعت دستگاه کاغذسازی، فشار استاتیک مورد نیاز برای تشکیل خمیر در حوضچه باید با مربع سرعت رابطه مستقیم داشته باشد، بنابراین وقتی سرعت دستگاه کاغذسازی افزایش می‌یابد، فشار استاتیک مورد نیاز نیز باید افزایش یابد. در سرعت‌های بالاتر، اگر از جعبه خمیر باز استفاده شود، از نظر حجم، ارتفاع، ساختار و وزن بسیار بزرگ و پیچیده می‌شود. همچنین، توزیع مؤثر خمیر و پراکندگی الیاف در چنین حجم بزرگی از خمیر در حوضچه برای ارائه جریان خمیر با کیفیت بالا به شبکه غیرممکن است. برای حل این مشکل، در اواخر دهه 1940، جعبه خمیر بسته (با بالشتک هوا) توسعه داده شد.

پس از دهه 1970، جعبه خمیر با بالشتک هوا که توسعه یافته است، برخی از مزایای طراحی جعبه خمیر را جذب کرده و از تکنولوژی‌های جدیدی مانند لوله توزیع مخروطی، عناصر تنظیم‌کننده هیدرولیکی، حذف سرریز حباب و بهینه‌سازی ساختار لبه‌های بالا و پایین استفاده کرده و به طور قابل توجهی در عملکرد بهبود یافته است، بنابراین هنوز به طور گسترده‌ای در دستگاه‌های کاغذسازی با سرعت متوسط و دستگاه‌های کاغذسازی با شبکه‌های متقاطع استفاده می‌شود.

از دهه 1970، به منظور پاسخگویی به نیازهای توسعه فناوری شکل‌گیری چندلایه جدید، جعبه خمیر هیدرولیکی چندلایه توسعه یافته است. جعبه خمیر هیدرولیکی چندلایه یک جعبه خمیر هیدرولیکی با جریان کامل و چند کاناله است. در حال حاضر، جعبه خمیر هیدرولیکی چندلایه نه تنها می‌تواند برای تولید مقوا استفاده شود، بلکه همچنین می‌تواند برای تولید کاغذهای نازک و کاغذهای با کیفیت بالا استفاده شود و در بهبود کیفیت کاغذ و استفاده معقول از مواد الیافی نقش خوبی ایفا کند، بنابراین جعبه خمیر هیدرولیکی چندلایه دارای چشم‌انداز توسعه خوبی است. در حال حاضر، انواع مختلفی از جعبه‌های خمیر هیدرولیکی چندلایه توسعه یافته است.

از دهه 1990 میلادی، در زمینه فناوری‌های مشترک جعبه خمیر، تحقیق و توسعه فناوری کنترل غلظت آب رقیق در جعبه خمیر یک دستاورد و پیشرفت بزرگ بوده است. جعبه خمیر از فناوری کنترل غلظت آب رقیق استفاده می‌کند تا مشکلاتی مانند انحراف و جریان عرضی ناشی از تنظیم صفحه سرریز را حل کند. در حال حاضر چندین سیستم توسعه یافته است و جعبه‌های خمیر جدید عمدتاً از این فناوری استفاده می‌کنند.

از روند توسعه جعبه خمیر فوق می‌توان دید که هدف و نیروی محرکه اصلی توسعه جعبه خمیر، سازگاری با افزایش سرعت ماشین کاغذ و تولید محصولات با کیفیت بالاتر است. هر نوع جعبه خمیر دارای دامنه سرعت بهینه و دامنه کیفیت و نوع بهترین محصولات تولیدی است.

با نگاهی به جعبه خمیرهای مدرن و جدید با سرعت بالا، به طور کلی دارای ویژگی‌های اصلی زیر هستند:

(1) استفاده از عناصر تنظیم جریان آب با کارایی بالا. با طراحی ساختار و اندازه‌های مختلف برای عناصر تنظیم جریان آب، می‌توان شرایط مختلف جریان خمیر را تنظیم و کنترل کرد تا با الزامات شرایط فرآیند مختلف سازگار شود.

(2) توجه به نقش اتاق پایدار خمیر. اتاق پایدار خمیر می‌تواند نوسانات انرژی را از بین ببرد و کاهش دهد و جریان خمیر را پایدار کند. برای جعبه خمیرهای ترکیبی با جریان کامل، اتاق پایدار همچنین محلی برای تولید بالشتک هوا و از بین بردن حباب‌ها است.

(3) استفاده از کانال‌های باریک و بلند برای تولید جریان‌های میکروسکوپی قابل کنترل. در بخش خروجی جعبه خمیر با استفاده از کانال‌های باریک و بلند، می‌توان درجه تلاطم جریان خروجی را کنترل کرد تا تلاطم در مقیاس میکروسکوپی تولید شود، که این موضوع در جعبه خمیرهای با ورق شناور به وضوح مشهود است.

(4) توسعه به سمت تنظیم جریان اولیه. اکثر جعبه خمیرهای جدید از تنظیم جریان ثانویه استفاده می‌کنند، اما همچنین تلاش‌هایی برای توسعه به سمت تنظیم جریان اولیه وجود دارد. اگر بتوان جریان خمیر را به خوبی توزیع کرد، این ممکن است به یک روند توسعه در آینده تبدیل شود.

(5) تجهیز به دستگاه‌های کاهش پالس خارج از ماشین. یکی از نقاط ضعف جعبه خمیرهای با جریان کامل، حساسیت بسیار زیاد به نوسانات فشار است. بنابراین، علاوه بر بهبود خود جعبه خمیر، یک روش مؤثر این است که یک کاهش‌دهنده پالس خودکار خارج از ماشین نصب شود.

در آینده، طراحی جعبه خمیر به سمت روندهای زیر ادامه خواهد یافت:

(1) کنترل کمیابی عرضی کامل با تنظیم غلظت خمیر. یکی از فناوری‌های جدید قابل توجه در دهه 1990، کنترل‌کننده کمیابی عرضی کامل است. در مقایسه با روش تنظیم خمیدگی لب جعبه خمیر سنتی، این روش نه تنها می‌تواند کمیابی عرضی کامل را به طور مؤثر تنظیم کند، بلکه می‌تواند جهت‌گیری الیاف را نیز به طور یکنواخت حفظ کند و این یک روش بهتر برای کنترل کمیابی است.

(2) توسعه به سمت سازگاری با انواع مختلف شکل‌دهنده‌ها. در بازسازی‌های موجود ماشین کاغذ، حفظ بدنه اصلی و تغییر در بخش شبکه به یک روند تبدیل شده است. از آنجا که شکل‌دهنده‌های مختلف نیازهای متفاوتی از جعبه خمیر دارند، بنابراین جعبه خمیر باید به گونه‌ای طراحی شود که با انواع مختلف شکل‌دهنده‌ها سازگار باشد.

(3) توسعه به سمت تنظیم دقیق‌تر و کنترل کامل‌تر.

(4) توسعه بیشتر جعبه خمیر با ویژگی‌های خاص، مانند جعبه خمیر چند لایه و غیره.

​پست الکترونیکی:Jindelongjx@ 163.com.

آدرس: منطقه صنعتی شهر زیلینگ، شهر کیینانگ