JPH0743065B2

JPH0743065B2 - 抄紙機ヘッドボックスの流量分配装置

Info

Publication number: JPH0743065B2
Application number: JP30974687A
Authority: JP
Inventors: 六夫倉ケ崎; 義治植村; 範明竹口; 哲夫牧野; 晃江口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH01153892A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は抄紙機のヘッドボックスの流量分配装置の改良
に関するものである。

（従来の技術）第３図は従来のヘッドボックスの平面図、第４図は第３
図のＡ−Ａ断面を示す断面図である。断面が方形の分配
管１は紙料の入口２と通過出口３があり、入口２から出
口３に向けてその断面積が次第に小さくされ、その長さ
方向に等間隔に並べられた支管４は分配管１の下流に行
くにしたがって長さが短かくなっている。

分配管１の下流に行くにしたがって増加する分配管１の
流動損失に応じて下流側支管４の長さを隣接する上流側
支管４に比べてΔＺだけ短かくして支管における流動損
失を減少させ、前記分配管の流動損失増加分と支管の流
動損失減少分を相殺することにより、各々の支管4,4…
…に流れる流量が等しくなるように工夫してある。

図示例の場合、分配管１の中の圧力は細い端部出口３に
向かって直線的に減少することに対する対策として支管
の長さを上記の如く調整している。このように、従来は
分配管（ヘッダ）の巾方向の圧力分布が流量分配に大き
な影響を与えるという理解が一般的であり、ヘッダの流
出側に向かって増加する管摩擦損失の増加に対応して、
それを補正する為に再循環流量を調整するという考え方
であった。そして、その管摩擦損失を補正する意味で上
記支管を順次短かくする方法や、ヘッダの先細り角度を
多段にすることがなされてきた。

ところで、本発明者らの研究によると、（１）ヘッダの巾方向の管摩擦損失は数十mmH₂Oと小さ
い為に、ヘッダの巾方向の圧力分布に関しては、先細り
が直線であるヘッダであっても再循環量を調整すると圧
力（静圧）分布は均一になる。

（２）しかしながら、ヘッダの巾方向の圧力分布をたと
え均一にしたとしても、巾方向で均一な流量分配にはつ
ながらない。

ことが判った。これを示すのが第５図及び第６図であ
る。

第５図に於いて、横軸はヘッダの長手（巾）方向を示
し、縦軸は長手方向での圧力差を示し、縦軸は長手方向
での圧力差を示している。ベルヌーイの定理より、再循
環量を少なくすると、流体の動圧成分が静圧に変換され
て、流れ方向に圧力回復が起こる。再循環比・（再循環
流量／流入管流量）が０％ではヘッダの管摩擦損失より
も大きい圧力回復が起こり、再循環側に流れるにしたが
って圧力が上昇している。再循環比を５〜８％にすれ
ば、設計再循環比９％の方形直線ヘッダ（再循環比が９
％のとき分配管の流速が巾方向で均一）に対して、実質
上均一な静圧分布が得られた。

第６図は第５図の結果を得た方形直線ヘッダの側面を巾
方向に等ピッチで多数の孔があけられた多孔板で構成し
た流量分配装置において、再循環比８％のときのヘッダ
巾方向における流速（流量）分布の試験データである。
その結果は、第５図に示される圧力分布からは予想の出
来ない特異な流量分布を示す試験データが得られた。

第６図の横軸はヘッダの長手（巾）方向を示し、縦軸は
長手方向の平均流速Vmeanに対する同方向の各々の部分
で測定された流速Viの比を示している。

ここで、多孔板の孔から噴出されたジェットによる速度
分布の影響を消して、巾方向の流量を測定するために、
V_iは多孔板の下流に混合室を設け、その出口において測
定した。第６図により理解できるように、ヘッダの流入
側及び流出側にそれぞれ流速低下部分を認められ、しか
も流入側の方が流速低下の程度が大きく流出側では小さ
い。

第７図は第５図と同様の値で再循環量を変更したときの
ヘッダの巾方向の流速（流量）分布を示したものであ
る。第５図において、再循環量を０％にするとヘッダの
巾方向圧力が全体に右上りになるが、これに対応して第
７図でも流量分布のパターンは全体に右上りになってい
る。他の再循環量でもヘッダの巾方向圧力分布に対応し
た流量分布が得られ、そのいずれも全体として右上りの
パターンとなっている。

しかしながら、この巾方向における流入側と流出側の特
異な流量低下は、第７図に示す如く再循環量を変えても
その傾向は変わらないことが判った。

（発明が解決しようとする問題点）以上のことから、従来のこの種分配装置では、（１）分配管中の圧力が細い端部出口に向かって均一で
あっても、その流量分布は特異なパターンでの偏差が残
る。

（２）そして、再循環量を変えても流入側及び流出側で
の流量低下の傾向は矯正できない。

点が問題点として判明した。

更に、この流入側と流出側に流量低下があると、多孔板
の出口から噴出口に至るスライス室での巾方向の横流れ
と不安定な流れの要因となることが発明者らの研究で判
った。

すなわち、噴出口では一般に流れが絞られる為に多孔板
出口での巾方向流量むらがスライス室で巾方向に均一化
されて、より均一な流量分配が噴出口の出口で得られ、
このこと自体は好ましいことではあるが、この場合には
巾方向に均一化される為には、巾方向での流体の流れ
（横流れ）が必要になる。

ところで、ヘッドボックスでは噴出口から均一な流向で
噴出することが必要であるが、前記横流れは噴出ジェッ
トの流向を悪化させる原因となる。また、横流れによる
流れの乱れは安定した秤量の紙の生産をも阻害する。

本発明は、これらの問題点を解決するためになされたも
ので、噴出ジェットの流向を悪化させることなく、ヘッ
ダの巾方向で均一な流量分布が得られる抄紙機ヘッドボ
ックスの流量分配装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）このため、本発明は長手方向に先細り状でかつ側壁に長
手方向に沿う多数の流体分岐用穴が形成されたヘッダ管
を備え、同ヘッダ管の長手方向に流れる原料液の流れの
方向を前記穴部でほぼ直角に変えるようにした抄紙機ヘ
ッドボックスにおいて、前記ヘッダ管の原料液流入側と
再循環側の少なくともいずれかで前記流体分岐用穴の開
孔率を中央部における開孔率より大きく設定することを
特徴とする抄紙機ヘッドボックスの流量分配装置を構成
とし、これを上記問題点を解決手段とするものである。

（作用）ヘッダ管の流入側及び／又は再循環側の流量の少ない領
域の開孔率を大きくすると、流体の通過面積の増加分、
すなわち、開孔率の増加による流量増加が得られるの
で、流量の少ない領域における流量を他の領域と同等に
することができる。従って、流向を均一にした状態で巾
方向の流量分布の偏差を小さくし、理想的な流量分配を
可能にする。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図に本発明の代表的な実施例であるヘッドボックス
の平面図を示す。

本実施例において、先細りのヘッダ10の上流は流入配管
11に接続され、下流には再循環配管12が接続されてい
る。流入配管11、ヘッダ10、再循環配管12の設計流速は
２〜4m/sにとる。流入配管11の流入流量に対して、設計
再循環流量は約７〜12％とすることが好適である。たと
えば、再循環量９％のときヘッダ10内の流速が流れ方向
で等速となるように先細り角度αが決める。このときの
αは３°〜15°が好ましい。流入配管11の中心線と多孔
板13の長手方向が交わる角度βは０°〜15°が一般的で
あり、好適には３°〜15°である。

第２図は第１図のＺ−Ｚ断面を示し、同図において多孔
板13はヘッダ11の長手（巾）方向のポンド巾Ｌに対し
て、１例として流入側30％の領域Ａ、中央寄りの50％領
域Ｂ、流出側20％の領域Ｃに区分する。同多孔板13の領
域Ｂにおけるドリル穴径をｄ、巾方向のピッチをｐとす
る。このとき無次元ピッチp/dは1.1〜5.0とする。

たとえば、領域Ａ及び領域Ｃで10％の流量低下があった
とする。多孔板の領域Ａではドリル穴径ｄを同一とし
て、ピッチを1.00p〜0.9pとして変化させる。即ち、領
域Ａにおける流量不足の程度が多いところはピッチを0.
9pに近くし、流量不足がわずかなとろでは0.99p〜1.00p
にする。つまり、領域Ａにおける流量不足量に相関させ
て開孔率を大きくする。開孔率の補正として、ピッチを
小さくしたところによる影響をさらに考慮しても良い。

領域Ｃにおいても上述と同様にピッチを小さくして開孔
率を大きくする。領域Ｃにおける流量低下は領域Ａに比
べて小さいので、場合によっては領域Ｃにおける開孔率
の補正は不必要である。すなわち多孔板から噴出口15に
至るまでのスライス室14での流量分配の均一化能力との
かねあいで領域Ｃの開孔率を補正すべきかは考えられる
べきである。

多孔板の領域Ａ或は領域Ｃにおいてピッチｐを一定とし
てドリルの穴径を大きくすることで開孔率を1.01〜1.10％大きくすること
もできる。

多孔板の穴は一重穴でもよいし、下流側が径に大きい二
重穴であってもよい。

多孔板のドリル穴は管によって代用することができる。
この場合は同一の管を使用した方がコスト上で有利であ
るから上記のピッチの補正を利用した方が好適である。

管は管の出口に向かってテーパ形状にして出口側を大き
な直径としたテーパ管でもよい。

ヘッダの断面は方形断面のかわりに円形断面であっても
よい。

以上実施例として、領域Ａと領域Ｃにおける流量低下が
10％あった場合を説明したが、流量低下は10％が絶対的
なものではなく、次のような要因によってその流量低下
の程度は多少変わる。

すなわち、（１）穴ピッチ（２）ヘッダ流速（３）ヘッダ流速と穴入口流速比（４）多孔板ヘッドロス等がその要因である。概略的には、流量低下の程度とし
て約３〜20％であり、開孔率の補正量は約３〜20％であ
る。

同様に領域Ａと領域Ｃの設定範囲についても上記（１）
〜（４）の設計の差によってその値は変わる。概略的に
は流入側ポンドサイドより30％の範囲と流出側ポンドサ
イドより20％の範囲が開孔率の補正区間である。

上記のことから、それぞれの分配装置の設計に応じて開
孔率の補正量と補正区間が決められるべきであるが、開
孔率は常に大きくする。

（発明の効果）以上、詳細に説明した如く本発明によれば、次に挙げる
優れた効果を奏するものである。

（１）巾方向で流量偏差が±１％程度の良好な流量分配
が得られる。

（２）多孔板出口から噴出口に至る間での横流れが小さ
くなり、流れの向きが揃った噴流が得られる。

（３）横流れによる流れの不安定がなくなる。

（４）このようなヘッドボックスでは、噴出口での開度
微調整が少なくて済み、巾方向に均一な秤量の紙が安定
して製造できるから、紙の品質向上、生産性の向上に大
きく寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的な実施例を示すヘッドボックス
の平面図、第２図は第１図のＺ−Ｚ断面図、第３図は従
来のヘッドボックス平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断
面図、第５図は従来のヘッダの巾方向の圧力分布（静
圧）図、第６図は従来のヘッダと多孔板を使って得られ
る巾方向の流量（流速）分布図、第７図は再循環量をパ
ラメータにした同流量分布図である。図の主要部分の説明 10…ヘッダ 13…多孔板 14…スライス室 15…噴出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧野哲夫広島県三原市糸崎町5007番地三菱重工業株式会社三原製作所内 (72)発明者江口晃広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に先細り状でかつ側壁に長手方向
に沿う多数の流体分岐用穴が形成されたヘッダ管を備
え、同ヘッダ管の長手方向に流れる原料液の流れの方向
を前記穴部でほぼ直角に変えるようにした抄紙機ヘッド
ボックスにおいて、前記ヘッダ管の原料液流入側と再循
環側の少なくともいずれかで前記流体分岐用穴の開孔率
を中央部における開孔率より大きく設定することを特徴
とする抄紙機ヘッドボックスの流量分配装置。