FI100264B

FI100264B - Kenkäkuormitettu taipumakompensoitu tela

Info

Publication number: FI100264B
Application number: FI943620A
Authority: FI
Inventors: Kari Holopainen; Juha Ehrola; Pekka Kivioja
Original assignee: Valmet Corp
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1997-10-31
Also published as: FI943620A0; EP0698684B1; ATE209728T1; FI943620A; US5897476A; DE69524160T2; DE69524160D1; EP0698684A1

Description

100264

Kenkäkuormitettu taipumakompensoitu tela Skobelastad böjningskompenserad vals 5 Keksinnön kohteena on kenkäkuormitettu taipumakompensoitu tela, joka käsittää stationäärisen telan akselin, jonka päälle on järjestetty pyörivästi putkimainen telavaippa, joka on päistään laakeroitu telan akselille päätylaakereiden avulla.

Kenkäkuormitetulta taipumakompensoidulta telalta ja erityisesti tällaisen telan vaipalta 10 vaaditaan erilaisia ominaisuuksia vaipan kehän ja telan akselin suunnassa. Taipumakom-pensoituja teloja käytetään yleisesti nippiteloina ja tällöin tulee vaipan muodon säilyä ennallaan suurillakin nippikuormilla. Kuitenkin niissä tapauksissa, kun telan akselin suunnassa halutaan nippipaineita profiloida, tulee telavaipan akselin suuntaisen jäykkyyden olla pieni. Tavanomaiset taipumakompensoidut telat ovat paksuvaippaisia terästeloja, 15 jolloin nippipaineiden profilointi edellyttää erittäin suuria telavaippaan kohdistuvia voimia. Tämän johdosta tietyissä tapauksissa olisi edullista, että telavaipasta saataisiin ohuempi. Nykyisin käytössä oleva valmistustekniikka rajoittaa kuitenkin teräsvaippojen ohentamista. Toinen nykyisiin taipumakompensoituihin teloihin liittyvä ongelma on paksun telavaipan suuri paino ja tästä painosta aiheutuvat haitat. Eräänä merkittävänä 20 telavaipan painosta aiheutuvana haittana on se, että telavaipan värähtelyominaisuudet ovat huonot.

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan uudentyyppinen kenkäkuormitettu taipumakompensoitu tela, jolla vältetään tekniikan tason ratkaisuihin liittyviä 25 haittapuolia ja jolla useissa käyttökohteissa saadaan aikaan tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin nähden merkittävä parannus. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista, että telavaippa on muodostettu kuitulujitteisesta komposiittimateriaalista, jolloin telavaipan kehän suuntainen muotopysyvyys on hyvä ja aksiaalisuuntainen jäykkyys pieni ja että telavaipan ja telan akselin väliin on järjestetty nippitasossa 30 telavaipan sisäpintaan vaikuttavat ja telan akseliin tuetut, hydraulisella paineväliaineella kuormitetut hydrauliset kuormituskengät, joihin johdetun paineväliaineen painetta säätämällä on nippipaine telan akselin suunnassa profiloitavissa.

100264 2

Keksinnöllä saavutetaan tekniikan tasoon nähden useita etuja, joista voidaan tässä tuoda esiin mm. seuraavat. Ensinnäkin keksinnön mukainen tela täyttää erittäin hyvin sen vaatimuksen, että nippipaineita voidaan akselin suunnassa profiloida halutulla tavalla samalla kun vaipan kehän suuntainen muoto pysyy ennallaan suurillakin kuormilla. 5 Tähän ominaisuuteen on päästy sopivalla materiaalin valinnalla, koska tehtäessä telavaippa kuitulujitteisesta komposiittimateriaalista, saadaan halutut ominaisuudet telavaippaan mm. lujitekuitujen suuntauksella sekä lujiteaineiden valinnalla. Erittäin merkittävä etu keksinnössä on tekniikan tasoon nähden lisäksi siinä, että telan värähtely-ominaisuudet ovat merkittävästi paremmat kuin aikaisemmin, koska keksinnössä on 10 telavaipan massa vain murto-osa tavanomaisesta teräs vaipan massasta. Keksinnön mukaisessa telassa on telavaipan etuja myös se, ettei vaipan sisäpintaa tarvitse koneistaa, koska telavaipan sisäpinnan muoto eli lieriömäisyys ja ympyrämäisyys sekä sisäpinnan pinnan laatu ovat automaattisesti hyvät, jotta vaippa voitaisiin ylipäätään muotistaan irrottaa. Keksinnön edullisuus tulee parhaiten esiin pitkänippipuristimen vastatelana, 15 koska tässä sovelluskohteessa telavaippaan kohdistuu leveämmälle alueelle pienempi pintapaine verrattuna normaaliin nippiin. Keksinnön mukaista telaa voidaan toki käyttää myös tavanomaisena nippitelana. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta.

20 Seuraavaksi keksintöä selitetään esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.

Kuvio 1 on kaaviomainen aksiaalisuunnassa otettu pystyleikkaus keksinnön mukaisesta telasta.

25

Kuvio 2 on kaaviomainen poikkileikkauskuva keksinnön mukaisesta telasta otettuna pitkin linjaa II-II kuviosta 1.

Kuvio 3 esittää kaaviomaisena poikkileikkauskuvana kuvion 2 mukaisen telan sovelta-30 mistä nippitelana.

3 100264

Kuvio 4 esittää kaaviomaisena poikkileikkauskuvana keksinnön mukaisen telan soveltamista pitkänippipuristimen vastatelana.

Kuvio 5 esittää kaaviomaisena poikkileikkauskuvana keksinnön mukaisen telan sovelta-5 mistä pitkänippipuristimen vastatelana, jolloin puristin on varustettu kahdella puristin-huovalla.

Kuvio 6 esittää erästä edullista suoritusmuotoa hydrauliikkakaaviosta käytettäessä keksinnön mukaista telaa pitkänippipuristimen vastatelana.

10

Piirustuksen kuvioissa on keksinnön mukaista telaa merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Kuten kuviossa 1 on esitetty, tela 10 käsittää putkimaisen telavaipan 11, joka on päätylaakereiden 13a, 13b avulla pyörivästi laakeroitu telan akselille 12. Telan pääty-laakereiden 13a, 13b ja telavaipan 11 väliin on sovitettu tukirenkaat 14a, 14b, joiden 15 kautta telavaippa 11 tukeutuu päätylaakereille 13a, 13b. Telan akselille 12 on järjestetty hydraulisella paineväliaineella kuormitettavat kuormituskengät 15j-15n, jotka tukeutuvat telavaipan 11 sisäpintaa vasten. Telan akseli 12 on nivellaakereiden 16a, 16b välityksellä ripustettu paperikoneen runkoon tai vastaavaan runkoelimeen.

20 Kuten kuviosta 1 ja myös kuviosta 2 käy havainnollisesti ilmi, on telavaipan 11 paksuus hyvin pieni verrattuna tavanomaisiin teräsvaippaisiin taipumakompensoituihin teloihin. Telavaippa 11 on valmistettu kuitulujitteisesta komposiittimateriaalista esim. normaalia valmistustekniikkaa käyttäen kelaamalla tuuman päälle. Materiaalissa käytetään edullisimmin jatkuvaa kuitua, joka on suunnattu halutulla tavalla haluttujen ominaisuuksien 25 aikaansaamiseksi. Lujitteiden suuntauksella ja lujiteaineiden valinnalla saadaan aikaan halutut ominaisuudet eri suunnissa. Kuten aikaisemmin jo todettiin, tulee telavaipan *1 muodon pysyä suurillakin kuormilla kehän suunnassa ennallaan, kun taas vaipan akselin suuntaisen jäykkyyden tulisi olla pieni, jotta nippipaineita voitaisiin akselin suunnassa profiloida. Telavaipan 11 komposiittimateriaalin vaipan kehäsuuntaisella kuitusuuntauk-30 sella saadaan telavaippa 11 jäykistettyä kehän suunnassa, jolloin vastaavasti telan 10 akselin suuntainen jäykkyys jää heikommaksi. Käytännössä ei kuituja voida kuitenkaan 4 10026-4 suunnata täysin kehän suuntaiseksi, vaan telavaipan valmistuksen onnistumisen kannalta joudutaan lujitekuitujen suuntaus tekemään ± 5-25° kulmassa kehän suuntaan nähden. Telavaipan 11 komposiittimateriaalina käytetään edullisimmin hiilikuitulujitteista epoksia, joskin myös muut materiaalivaihtoehdot ovat mahdollisia. Esimerkkeinä muista S materiaalivaihtoehdoista voidaan mainita mm. se, että komposiittimateriaalin matriisina voidaan käyttää esim. jotain metallia, esim. alumiinia.

Telavaipan ulkopinta 11’ voidaan pinnoittaa vastaavalla tavalla kuin teräspinnat. Niinpä voidaan telavaipan ulkopinta 11 ’ varustaa esimerkiksi elastomeeri- tai kumipinnoitteella 10 käytettäessä telaa tavanomaisen nippitelan tapaan myös silloin, kun telavaipan ja paperirainan välissä kulkee huopa. Erityisesti käytettäessä keksinnön mukaista telaa 10 pitkänippipuristimen vastatelana yksihuopaisessa pitkänippipuristimessa, jossa paperirata tulee suoraan telaa vasten, tulee telavaipan ulkopinta 11 ’ varustaa sellaisella pinnoitteella, joka toisaalta tarttuu paperirataan ja toisaalta irtoaa hyvin paperiradasta. Tällöin 15 pinnoitteen materiaalina voidaan edullisesti käyttää keraamipinnoitetta.

Kuvion 1 mukainen tela 10 on varustettu käyttövaihteella 20. Tällaisena tela soveltuu erityisesti käytettäväksi pitkänippipuristimen vastatelana. Koska telavaipan 11 materiaali on lujuus- ja jäykkyysominaisuuksiltaan tavanomaisista terästeloista poikkeava, ei 20 käyttövaihdetta voida suoraan kiinnittää itse telavaippaan 11. Käyttövaihteen 20 käytetty hammaspyörä 22 onkin näin ollen tuen 23 välityksin kiinnitetty telan päätylaakerin 13a tukirenkaaseen 14a. Muilta osin käyttövaihde 20 on tavanomaista tekniikkaa siten, että käyttöakselille 25 asennettu käyttävä hammaspyörä 24 on hammaskosketuksessa käytettyyn hammaspyörään 22. Käyttövaihteen koteloa on kuviossa 1 merkitty vii-25 tenumerolla 21. Telan 10 vastakkainen pää on varustettu päätylaakerin 13b tukirenkaaseen 14b kiinnitetyllä telapäädyllä 17.

Kuviot 2 ja 3 esittävät keksinnön mukaista telaa 10 pystysuuntaisena poikkileikkauksena ja näissä kuvioissa on kuviota 1 vastaavalla tavalla telaa merkitty viitenumerolla 10, 30 telavaippaa viitenumerolla 11, telan akselia viitenumerolla 12 sekä kuormituskenkiä viitenumerolla 15. Kuvion 3 tapauksessa tela 10 toimii nippitelana siten, että se muodos- 5 100264 taa nipin N vastatelan 29 kanssa. Nipin N läpi kulkee ohjaustelojen 28,29 ohjaama huopa F. Kuten jo aiemmin selostettiin, on kuvion 3 tapauksessa telavaipan ulkopinta 11 ’ edullisesti varustettu elastomeeri- tai kumipinnoitteella.

5 Kuvio 4 esittää tapausta, jossa keksinnön mukaista telaa 10 käytetään pitkänippipuris-timen vastatelana. Telasta 10 käytetään samoja viitemerkintöjä kuin esimerkiksi kuvioissa 2 ja 3. Pitkänippipuristintelaa on kuviossa 4 merkitty viitemerkinnällä 30. Pitkänippi-puristintela 30 käsittää normaaliin tapaan kiinteän akselin 32 ympäri viedyn liukuhihna-vaipan 31 sekä akseliin 32 jäljestetyt kuormitusvälineet 35 tai vastaavat kuormitusken-10 gät, joita kuormitetaan hydraulisella paineväliaineella vasten liukuhihnavaipan 31 sisäpintaa kohti nippiä N. Pitkänippipuristintelan 30 kuormitusvälineet tai vastaavat kuormituskengät 35 on muodostettu ulkopinnaltaan ulospäin koveriksi kuvion 4 mukaisesti siten, että tämän ansiosta saadaan aikaan pidennetty nippi N liukuhihnavaipan 31 seuratessa pitkin kuormituskenkien 35 koveraa ulkopintaa. Kuvion 4 mukainen pitkänip-15 pipuristin on yksihuopainen puristin, jossa paperirata W tuodaan nippiin N puristin-huovan F kannattamana. Nipin N jälkeen puristinhuopa F viedään ohjaustelojen 36 ohjaamana silmukaksi pitkänippipuristintelan 30 ympäri. Koska kuvion 4 mukainen pitkänippipuristin on yksihuopainen puristin, jossa paperirata W tulee suoraan kosketukseen keksinnön mukaisen telan 10 telavaippaan 11, on telavaipan ulkopinta 1Γ edullises-20 ti varustettu pinnoitteella, joka tarttuu hyvin paperirataan W siten, että paperirata W saadaan nipin N jälkeen kulkemaan tietyn matkan pitkin telavaipan ulkopintaa 1Γ. Edelleen tulee pinnoitteen olla sellainen, että paperirata W halutussa kohdassa hyvin irtoaa telavaipan ulkopinnasta 1Γ siten, että paperirata W saadaan helposti johtotelan 37 avulla irti telavaipan ulkopinnasta 1Γ kuivatusviiralle 38. Kuivatusviiran 38 taittotelaa 25 on kuviossa 4 merkitty viitenumerolla 39. Telavaipan ulkopinnassa 11’ on näin ollen edullista käyttää esimerkiksi keraamipinnoitetta.

Kuviossa 5 on esitetty sovellusmuoto, jossa keksinnön mukaista telaa 10 käytetään kaksihuopaisessa pitkänippipuristimessa pitkänippipuristintelan 30 vastatelana. Telasta 10 30 ja pitkänippipuristintelasta 30 on käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 4. Kuvion 5 mukainen pitkänippipuristin on näin ollen kaksihuopainen puristin, jossa puristinhuovat 100264 6

Fj ja F2 on viety pidennetyn nipin N läpi ohjaustelojen 36a,36b,36c ja 36d ohjaamana. Nippiin N tuotu paperirata (ei esitetty) kulkee näin ollen nipin N läpi puristinhuopien Fj ja F2 välissä. Myös tällaisessa tapauksessa, kuten jo aiemmin selostettiin, on edullista, että keksinnön mukaisen telan 10 telavaipan ulkopinta 1Γ on varustettu elastomeeri- tai 5 vastaavalla kumipinnoitteella.

Kuviossa 6 on lopuksi esitetty edullinen sovellusmuoto hydraulikaaviosta käytettäessä keksinnön mukaista telaa 10 pitkänippipuristintelan 30 vastatelana. Kuviossa 6 on keksinnön mukaista pitkänippipuristimen vastatelana toimivaa telaa merkitty viitenume-10 rolla 10 ja kuten jo aiemmin on selitetty, kyseinen tela 10 käsittää stationäärisen telan akselin 12, jonka päälle on pyörivästi järjestetty telavaippa 11, jota kuormitetaan nippiä kohti telan akseliin 12 tuettujen kuormituskenkien 15j-15n avulla. Vastaavasti on pitkänippipuristintelaa merkitty viitenumerolla 30. Pitkänippipuristintela 30 käsittää stationäärisen telan akselin 32, jonka päälle on sovitettu liukuhihna vaippa 31, joka on 15 laakeroitu akselille 32 päätylaakereiden 33a,33b avulla. Kuten aiemmin on jo selostettu, pitkänippipuristintela 30 on varustettu akselille 32 tukeutuvin kuormitusvälinein 35 j-35n tai vastaavin kuormituskengin, joilla liukuhihnavaippaa 31 kuormitetaan nippiä kohti. Sekä keksinnön mukaisen telan 10 kuormituskengät 15^-15n että pitkänippipuristintelan 30 kuormitusvälineet 35j-35n ovat hydraulisesti kuormitettuja.

20

Nipin kuormitusta varten on pitkänippipuristin varustettu hydrauliikalla, joka käsittää hydrauliväliaineen säiliön 40, josta hydraulipumppu 41 ottaa hydraulisen paineväliaineen ja syöttää sen vastatelana toimivan telan 10 kuormituskengille 15j-15n ja pitkänippipuristintelan 30 kuormitusvälineille 35j-35n. Kuvion 6 mukaisessa järjestelmässä 25 hydraulipumpun 41 syöttämä paineväliaine johdetaan painejohdosta 42 säätöventtiileille 43j-43n ja näiltä säätöventtiileiltä painekanavia 44j-44n pitkin kummankin telan kuormituskengille. Kummastakin telasta on edelleen normaaliin tapaan johdettu paluujoh-to 45 takaisin säiliöön 40. Hydraulijärjestelmä eroaa tavanomaisten pitkänippipuristinten hydrauliikasta siten, että nipin kummallakin puolella vastaavalla kohdalla olevia kuormi-30 tuskenkiä 15j-15n,35j-35n ohjataan samalla säätöventtilillä 43j-43n. Säätöventtiileiltä 43j-43n tulevat painekanavat 44j-44n haarautuvat näin ollen kummallekin telalle 10,30.

7 100264

Hydrauliikan säätöjärjestelmä on näin ollen yksinkertaisempi kuin aikaisemmissa ratkaisuissa ja tähän on päästy erityisesti sen ansiosta, että keksinnön mukaisen telan 10 telavaippa 11 on kevyt ja helposti profiloitavissa, kuten jo aikaisemmin on selostettu. Jotta nipin säätö onnistuisi edellä kuvatulla tavalla, on lisäksi olennaista, että nipin 5 vastakkaisilla puolilla olevien kuormituskenkien 15 j-15n ja 35 j-35n pinta-alat ovat yhtä suuret, jolloin kun näille kuormituskengille johdetaan nipin kummallekin puolelle sama paine, kuormitetaan nippiä nipin molemmin puolin yhtä suurin voimin.

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaa-10 maila. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään piirustuksen kuvioissa esitettyjä toteuttamisesimerkkejä, vaan keksintöä voidaan vaihdella ja muunnella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims

100264 8

1. Kenkäkuormitettu taipumakompensoitu tela, joka käsittää stationäärisen telan akselin (12), jonka päälle on järjestetty pyörivästi putkimainen telavaippa (11), joka on päistään 5 laakeroitu telan akselille (12) päätylaakereiden (13a, 13b) avulla, tunnettu siitä, että telavaippa (11) on muodostettu kuitulujitteisesta komposiittimateriaalista, jolloin telavaipan (11) kehän suuntainen muotopysyvyys on hyvä ja aksiaalisuuntainen jäykkyys pieni ja että telavaipan (11) ja telan akselin (12) väliin on järjestetty nippitasossa telavaipan (11) sisäpintaan vaikuttavat ja telan akseliin (12) tuetut, hydraulisella 10 paineväliaineella kuormitetut hydrauliset kuormituskengät (15j-15n), joihin johdetun paineväliaineen painetta säätämällä on nippipaine telan (10) akselin suunnassa profiloitavissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tela, tunnettu siitä, että telavaipan (11) 15 kuitulujitteisen komposiittimateriaalin lujitekuitu on jatkuvaa kuitua.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tela, tunnettu siitä, että telavaipan (11) kuitulujitteisen komposiittimateriaalin lujitekuidut on suunnattu vähäiseen kulmaan telavaipan (11) kehän suuntaan nähden. 20

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tela, tunnettu siitä, että komposiittimateriaalin lujitekuidut on suunnattu ± 5-25° kulmaan telavaipan (11) kehän suuntaan nähden.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että 25 telavaipan (11) komposiittimateriaali muodostuu yhdistelmästä, jossa lujitekuituna on . hiilikuitu ja matriisimateriaalina epoksi.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tela, tunnettu siitä, että telavaipan (11) komposiittimateriaalin matriisimateriaalina on kevyt metallimateriaali, kuten 30 alumiini tai vastaava. 9 100264

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että tela vaipan ulkopinta (11 ’) on varustettu pinnoitteella.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tela, tunnettu siitä, että pinnoite on elastinen 5 pinnoite, kuten elastomeeripinnoite, kumipinnoite tai vastaava.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tela, tunnettu siitä, että pinnoite on keraami-materiaalia, jonka tarttumisominaisuudet paperirainaan (W) ja vastaavasti irto-amisominaisuudet paperirainasta ovat hyvät.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että tela (10) on pitkänippipuristimen vastatela, joka muodostaa pidennetyn nipin (N) pitkänippi-puristintelan (30) kanssa.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että tela (10) on varustettu käyttö vaihteella (20).

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen tela, tunnettu siitä, että pitkänippipuristin-käytössä telan hydrauliset kuormituskengät (15j-15n) on ohjattu samojen säätöventtii-20 leiden (43j-43n) avulla, jotka ohjaavat vastaavalla kohdalla nipin (N) vastakkaisella puolella olevia pitkänippipuristintelan (30) hydraulisia kuormitusvälineitä (35j-35n) siten, että sama paine on syötetty vaikuttamaan aksiaalisuunnassa samassa kohdassa nipin (N) vastakkaisille puolille. 25 100264 10