FI100668B - Laitteisto kartonki- tai paperikoneessa perälaatikosta tulevan massavi rtauksen rajoittamiseksi sivusuunnassa viirayksiköllä - Google Patents

Description

100668

Laitteisto kartonki- tai paperikoneessa perälaatikosta tulevan massavirtauksen rajoittamiseksi sivusuunnassa viirayksiköllä Anordning vid en kartong- eller pappersmaskin för att begränsa massaströmningen frän utloppslädan i sidled pä virapartiet 5

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa kuvattu laitteisto kartonki-tai paperikoneessa perälaatikosta tulevan massavirtauksen rajoittamiseksi sivusuunnassa viirayksiköllä.

10

Massalietteen sakeus on noin 0,1 - 1,5 % kun se purkautuu perälaatikon huuliaukosta viiralle. Koska massaliete on näinkin juoksevaa, massalietevirtausta täytyy rajoittaa sivusuunnassa viiran reunoilla heti perälaatikon jälkeen, jotta se ei leviäisi hallitsemattomasti. Kun massaliete on edennyt jonkin matkaa viiralla ja siitä on poistettu riittävästi 15 vettä tätä ongelmaa ei enää esiinny. Eräs yleinen tapa rajoittaa massalietevirtausta sivusuunnassa on käyttää reunaviivaimia viiran reunoilla heti perälaatikon jälkeen. Reunaviivaimiin liittyy kuitenkin myös ongelmia, joita selostetaan seuraavassa.

Kirjassa Paperin valmistus, Suomen paperi-insinöörien yhdistyksen oppi- ja käsikir-20 ja ΙΠ, toim. Niilo Ryti, Teknillisten tieteiden akatemia, Helsinki 1969, todetaan viimeisessä kappaleessa sivulla G3 27: “ Perälaatikon sivuseinämien tuntumaan muodostuu kitkan ansiosta yleensä massaan turbulenttinen vyöhyke. Seinämää lähinnä virtaavassa rajakerroksessa on sakeus yleensä 25 keskimääräistä pienempi. Varsinkin pitkien kuitujen osuus on vähäinen. Reikätelojen kohdalla sivuseinämän lähellä virtaava kerros saa osakseen erilaisen käsittelyn kuin keskellä virtaava massaliete. Huulelta purkautuvan suihkun reunat ovat täten muusta suihkusta poikkeavia. Nopeus huulisuihkun reunoilla on yleensä keskimääräistä vähän pienempi ja reunaturbulenssin aiheuttama rauhattomuus saattaa olla silmiin pistävä.

30 Kohdasta, jossa suihku jättää huuliaukon, saattavat reunan pienempi nopeus sekä kuroutumattoman suihkun sisäinen paine ja suihkun korkeutta vastaava staattinen paine yhdessä aiheuttaa ulkoreunalle nopeuskomponentinmyös sivusuuntaan. Reunaviivaimelta 2 100668 tämä sivuvirtaus heijastuu usein reuna-aaltona, joka saattaa edetä pitkälle rainan keskiosaan asti. ...”

Perälaatikoita kehittämällä on edellä mainittua ongelmaa voitu perälaatikon osalta 5 vähentää huomattavasti. Perälaatikosta tuleva massavirtaus on uusissa perälaatikkorat-kaisuissa suhteellisen homogeeninen, mutta tasoviiraosan reunaviivaimilla turbulenssia esiintyy edelleen. Kiinteissä reunaviivaimissa on ollut sama ongelma kuin perälaatikon sivuseinämissä, eli rainan ja sileän reunaviivaimen sivun välille muodostuu hankauksessa kitkaa, joka puolestaan aiheuttaa turbulenssia ja reuna-aaltoja.

10

Tekniikan tasosta tunnetaan erilaisia kiinteitä ja liikkuvia reunaviivaimia, joilla pyritään vähentämään reunaviivaimella esiintyviä reuna-aaltoja. Seuraavassa esitetään muutama tekniikan tason ratkaisu.

15 US-patentista 4,968,387 tunnetaan paisuntatilalla varustettu kiinteä reunaviivain.

Reunaviivaimessa on pystysuora sisäpinta, joka rajoittaa massalietteen virtausta sivusuunnassa ja joka sijaitsee viiran reunassa. Kyseinen pystysuora sisäpinta ulottuu massalietteen yläpinnan alapuolelle, mutta päättyy välimatkan päähän massalietteen alapinnasta. Viiran yläpinnan ja reunaviivaimen mainitun pystysuoran sisäpinnan väliin 20 jää aukko, josta massaliete voi virrata reunaviivaimen paisuntatilaan. Paisuntatila on edullisesti reunoiltaan kaareva ja sillä pyritään tasaamaan viiralla kulkevan massalietteen painevaihteluita. Viiran yläpinta ja reunaviivaimen mainittu pystysuora sisäpinta eivät ole kosketuksessa toisiinsa, joten niiden välinen viiraa kuluttava kitka on siten eliminoitu.

Tässä ratkaisussa syntyy edelleen reunaviivaimen pystysuoran sisäpinnan ja massaliete 25 virtauksen välille hankauksessa kitkaa, joka aiheuttaa edellä mainittuja reuna-aaltoja.

US-patentista 2,694,345 tunnetaan liikkuva reunaviivain, joka muodostuu viiran reunaan sijoitetusta päättymättömästä nauhasta. Päättymätön nauha on pingotettu kahden pyörän ympärille siten, että nauhan reuna muodostaa massalietteen reunaviivaimen.

30 Tässä ratkaisussa pyörien akselit ovat yhdensuuntaisia viiran tason kanssa, jolloin nau hän täytyy olla suhteellisen paksu, jotta sen reuna muodostaisi riittävän korkean reuna 3 100668 viivaimen. Toisissa ratkaisuissa pyörien akselit ovat kohtisuoraan viiran akselia vastaan, jolloin reunaviivaimen korkeus määräytyy nauhan leveydestä. Kun pyörät pyörittävät nauhaa siten, että nauhan nopeus on olennaisesti sama kuin viiran nopeus voidaan reu naviivaimen eli nauhan ja massalietteen välistä kitkaa vähentää. Tällainen ratkaisu on 5 suhteellisen hankala ja kallis toteuttaa ja siitä aiheutuu lisähuollon tarvetta.

On myös ehdotettu sellaista ratkaisua, jossa viiraa on viiran alkuosuudella heti perälaa-tikon jälkeen nostettu tasaisesti reunoja kohden. Tällainen ratkaisu on konstruktiomie-lessä hankala ja siitä aiheutuu lisäkustannuksia.

10

Hakemuksen mukaisella hyvin yksinkertaisella ratkaisulla saadaan edellä mainittuun ongelmaan olennainen parannus. Ratkaisussa pyritään siihen, että rainan ja reunaviivai men välinen kitka saadaan mahdollisimman pieneksi. Ratkaisussa ei myöskään ole tarvetta taivuttaa viiraa reunoja kohden. Hakemuksessa ehdotetaan, että käytetään 15 reunaviivainta, jonka massalietteen kanssa kosketukseen tulevassa pinnassa on kohoku-vio, edullisesti sahalaitakuvio.

Hakemuksen mukaisen kartonki- tai paperikoneen tasoviirayksikön reunaviivaimen pääasialliset tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosasta.

20

Keksintöä selostetaan seuraavassa oheisten piirustusten kuvioihin viitaten, joissa on esitetty eräitä edullisia keksinnön suoritusmuotoja, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

25 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti kartonki- tai paperikoneen alkuosa, jossa näkyy perälaatikko, rintatela, tasoviira ja reunaviivaimet.

Kuviossa 2 on esitetty kaaviomainen pystysuuntainen poikkileikkaus eräästä edullisesta keksinnön mukaisesta reunaviivaimesta.

30 4 100668

Kuviossa 3 on esitetty kaaviomaisesti tasoviiran alkuosa ylhäältä katsottuna, jossa näkyy vaakasuuntaisena poikkileikkauksena eräs edullinen suoritusmuoto keksinnön mukaisesta reunaviivaimesta.

5 Kuviossa 4 on esitetty kaaviomaisesti tasoviiran alkuosa ylhäältä katsottuna, jossa näkyy vaakasuuntaisena poikkileikkauksena eräs toinen edullinen suoritusmuoto keksinnön mukaisesta reunaviivaimesta.

Kuviosta 1 nähdään kartonki- tai paperikoneen perälaatikko 1, perälaatikon huuliaukko 10 2, tasoviiran rintatela 3, tasoviira 4 ja reunaviivaimet 10. Kuvioon on myös nuolella merkitty konesuunta S. Reunaviivaimet 10 sijaitsevat kartonki- tai paperikoneen tasoviiraosalla välittömästi perälaatikon 1 huuliaukon 2 jälkeen. Reunaviivaimet 10 rajaavat siten tasoviiran perälaatikon 1 jälkeiseen osaan kaukalon, jossa viira 4 muodostaa kaukalon pohjan ja reunaviivaimet 10 muodostavat kaukalon sivuseinämät.

15

Kuviosta 2 nähdään reunaviivaimen 10 pystysuuntainen poikkileikkaus. Kuviossa näkyy myös massaliete 5 ja viira 4. Reunaviivain 10 muodostuu poikkileikkaukseltaan aihios ta, jossa on sisäpinta 11 ja ulkopinta 12, sekä alapinta 13 ja yläpinta 14.

20 Reunaviivaimen 10 sisäpinta 11 on kosketuksessa perälaatikon 1 huuliaukosta 2 pur-. kautuvaan massalietteeseen 5. Reunaviivaimen 10 alapinta 13 muodostuu suorasta osuudesta 13a ja viistosta osuudesta 13b. Suora osuus 13a alkaa reunaviivaimen 10 sisäpinnasta 11 ja se on olennaisesti yhdensuuntainen viiran 4 yläpinnan 4’ kanssa. Suoraa osuutta 13a seuraa reunaviivaimen 10 ulkopintaan 12 ulottuva viisto osuus 13b.

25

Reunaviivaimen 10 alapinnan 13 suora osuus 13a ulottuu edullisesti välimatkan d päähän viiraan 4 yläpinnasta 4’ ja se on tiivistetty viiraan 4 reunaviivaimen 10 alapinnan suoraan osuuteen 13a upotetulla muovitiivisteellä 15. Reunaviivaimen 10 alapinnan 13 suora osuus 13a voidaan tiivistää viiran 4 yläpintaan 4’ myös vedellä. Tällöin reunavii 30 vaimen 10 sisällä on vesitila, joka on yhdistetty ulkoiseen vesilähteeseen. Reunaviivai men 10 alapinnan 13 suorassa osuudessa 13a on muovitiivisteen 15 tilalla vastaavasti 5 100668 suutinrako, joka on yhteydessä reunaviivaimen 10 sisäiseen vesitilaan, jolloin kyseisestä suutinraosta voidaan ruiskuttaa vettä paineella viiran 4 yläpintaan 4’. Periaatteessa reu naviivaimen 10 alapinnan 13 suora osuus 13a voi olla myös suoraan kosketuksessa viiran 4 yläpintaan 4’, mutta tällöin viiran 4 yläpinnan 4’ ja reunaviivaimen 10 alapinnan 13 5 suoran osuuden 13a väliin muodostuu suurempi kuluttava kitka.

Reunaviivaimen 10 alapinnan 13 viistolla osuudella 13b ohennetaan reunaviivaimen alaosan paksuutta, jotta reunaviivainta 10 voidaan helpommin taivuttaa pitkittäissuunnassa haluttuun muotoon.

10

Kuviosta 3 nähdään ylhäältä katsottuna tasoviiran alkuosa, jossa näkyy vaakasuuntaise na poikkileikkauksena eräs edullinen suoritusmuoto keksinnön mukaisesta reunaviivai mesta 10. Viimeistään siinä kohdassa perälaatikon 1 huuliaukon 2 jälkeen, jossa reuna viivaimen 10 ja massalietteen välissä syntyy pyörteilyä ja/tai aaltoilua reunaviivaimen 10 15 sisäpinnassa 11 alkaa sahalaitakuvio. Tämä sahalaitakuvio ulottuu edullisesti reunaviivaimen 10 alapinnasta 13 sen yläpintaan 14, eli reunaviivaimen 10 koko korkeuden h yli ja se jatkuu reunaviivaimen 10 koko pituudella 1. Sahalaitakuvio sijaitsee massalietteen virtaussuuntaan, eli konesuuntaan S nähden siten, että virtaus koskettaa sahalaidan loivaan nousureunaan 1 la.

20

Sahalaidan jyrkän laskureunan 11b ja loivan nousureunan 11a väliin jää massavirtauksen kannalta nielu, joka aiheuttaa virtaukseen pyörteilyn Lj. Kun virtaus ohittaa sahalaidan kärjen se imeytyy jyrkän laskureunan 1 Ib jälkeiseen nieluun ja joutuu pyörteeseen L j, jonka suunta on loivaa nousureunaa 11a vastaan. Tämän virtauksen suunta ja pyörteily 25 L| pitävät massalietteen irti reunaviivaimen 10 sisäpinnasta 11 ja estävät reuna-aaltoa voimistumasta tai syntymästä. Ideana on siis reunaviivaimen 10 sisäpinnan 11 ja virtaamapinnan kitkan vähentäminen. Lisäksi on todettu, että reunaviivaimen 10 sisäpinnan 11 sahalaidan virtaamapintaan aiheuttama pyörteily Lj pitää myös reunavii vaimen 10 sisäpinnan 11 puhtaana. Pyörteily Lj aiheuttaa luonnollisesti reunaviivaimen 30 10 alueella häiriöitä rainan reuna-alueisiin, mutta normaalisti nämä rainan reuna-alueet leikataan pois.

6 100668

Reunaviivaimen 10 sisäilman 11 sahalaitakuvio on edullisesti symmetrinen kuten kuvioissa on esitetty, mutta se voi olla myös epäsymmetrinen. Voidaan ajatella, että sahalaidan toisiaan seuraavat nousuosuudet 11a ja/tai laskuosuudet 11b ovat erilaiset. Sahalaidan nousuosuuksien 11a ja laskuosuuksien 11b pintojen muodostamat tasot ovat S edullisesti suorassa kulmassa reunaviivaimen 10 alapinnan 13 ja yläpinnan 14 muodostamien tasojen kanssa. Voidaan myös ajatella, että nousuosuuksien 1 la ja/tai laskuosuuksien 11b pintojen muodostamat tasot eivät ole suorassa kulmassa reunaviivaimen 10 alapinnan 13 ja yläpinnan 14 muodostamien tasojen kanssa. Lisäksi voidaan ajatella, että sahalaidan nousuosuudet 11a ja/tai laskuosuudet 11b eivät muodosta tasoa vaan muodos- 10 tavat esim. kuperan, koveran tai taitetun pinnan tai näiden yhdistelmän. Sahalaidan muoto ja syvyys voidaan haluttaessa sovittaa kulloinkin ajettavaan nopeuteen ja/tai kulloinkin käytettävään huuliaukkoon. Sahalaidan kärki voi olla tylppä, jolloin se on joko pyöristetty tai sitä on hiottu matalammaksi.

15 Kuviossa 4 esitetyn erään edullisen suoritusmuodon mukaan reunaviivain 10 muodostuu välittömästi perälaatikon 1 huuliaukon 2 jälkeen olevasta kaarevasta osuudesta 10a ja sitä seuraavasta suorasta osuudesta 10b. Reunaviivain kaartuu siten välittömästi perälaatikon 1 huuliaukon 2 jälkeen konesuunnassa S sivulle, jonka jälkeen se jatkuu suorana. Tämä reunaviivaimen 10 suora osuus 10b on edullisesti säädettävissä horisontaalisuunnassa.

20 jolloin se voidaan asettaa yhdensuuntaiseksi konesuunnan S kanssa tai siten, että se muodostaa pienen kulman konesuunnan S kanssa. Reunaviivaimen 10 suora osuus 10b voidaan myös taittaa pitkittäissuunnassa horisontaalitasossa useasta kohdasta siten, että se muodostaa esim. yhden tai usean kaaren tai S-muodon. Reunaviivaimen 10 kaareva osuus 10b kaartuu konesuunnassa S sivulle suhteellisen pienellä säteellä siten, että 25 reunaviivaimen suora osuus 10b on edullisesti noin 10-30 mm ulompana verrattuna perälaatikon 1 huuliaukon 2 reunasta alkavaan reunaviivaimen 10 kärkeen. Tällaisella järjestelyllä massalietevirtaus pääsee vapaasti hieman levenemään kun se osuu viiraan 4, jolloin massalietevirtauksen reunassa oleva turbulenssi hieman rauhoittuu.

30 Edellä esitetyissä edullisissa suoritusmuodoissa reunaviivaimen 10 sisäpinnassa 11 on sahalaitakuvio, mutta myös muunlaiset kohokuviot voivat tulla kysymykseen.Voidaan 7 100668 ajatella, että reunaviivaimen 10 sisäpinnassa 11 on esim. kolmiokuvio, pyramidikuvio, tetraedrikuvio, kartiokuvio, katkaistu kartiokuvio tai vastaava. Kuvion tulee olla sellai nen, että sillä saavutetaan pieni kitka reunaviivaimen 10 sisäpinnan Ilja massavirtauk sen välille ja että sillä estetään/vähennetään reuna-aaltoa voimistumasta tai syntymästä.

5 Voidaan myös ajatella, että reunaviivaimen 10 sisäpinta 11 muodostuu pituussuuntaan, eli konesuuntaan S ja/tai korkeussuuntaan useista vyöhykkeistä, joissa vyöhykkeissä on erilainen kohokuvio. Reunaviivaimen 10 sisäpinta 11, johon kohokuviot muodostetaan voi myös olla pystysuunnassa kovera tai kupera. Tämä reunaviivaimen 10 sisäpinnan 11 koveruus tai kuperuus voi ulottua reunaviivaimen 10 koko korkeuden h yli tai vain 10 osalle reunaviivaimen 10 korkeutta h.

Reunaviivaimen 10 materiaalina voidaan edullisesti käyttää muovia, esim. HDP-muovia, mutta myös muut materiaalit kuten esim. metalli voi tulla kysymykseen. Muovi on mm. helpon työstettävyytensä takia sopiva materiaali reunaviivaimessa. Reunaviivaimen 10 15 pituus 1 riippuu ensi sijaisesti siitä millaisella perälaatikon huuliaukolla ajetaan. Jos perälaatikon huuliaukon korkeus esim. vaihtelee alueella noin 10-100 mm voi reunavii vaimen pituus vaihdella alueella noin 0,5-3 m. Reunaviivaimen 10 korkeus h voi samasta syystä vaihdella alueella noin 10-100 mm. Reunaviivain voi olla erikorkuinen siten, että se on korkeampi heti perälaatikon huuliaukon jälkeen, jonka jälkeen se jatkuu 20 matalampana. Reunaviivaimen 10 sisäpinnan 11 sahalaidan syvyys voi olla alueella noin 1-20 mm. Reunaviivaimen 10 suoran alapinnan 13a etäisyys viiran 4 yläpinnasta 4’ on edullisesti noin 5-10 mm.

Suoritetuissa kokeissa todettiin, että keksinnön mukaisilla reunaviivaimilla voitiin reuna-25 aaltoja rajoittaa alueelle noin 10-20 cm viiran reunasta. Tekniikan tason mukaisilla reunaviivaimilla, joissa on sileä sisäpinta kosketuksessa massavirtaan reuna-aallot ulottuivat noin 0,5 m viiran reunasta.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen 30 puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

Claims (8)

100668

1. Laitteisto, joka käsittää perälaatikon (1), viirayksikön ja viiran (4) reunoilla välittö mästi perälaatikon (1) huuliaukon (2) jälkeen sijaitsevat reunaviivaimet (10) on, 5 tunnettu siitä, että massavirtauksen kanssa kosketukseen tulevassa reunaviivaimen (10) sisäpinnassa (11) on kohokuvio, joka aiheuttaa reunaviivaimen (10) sisäpintaan (11) suuntautuvan pyörteilyn (Lj) massavirtauksen reuna-alueisiin, joka pyörteily (Lj) vähentää reuna-aallon syntymistä tai voimistumista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen reunaviivain (10), tunnettu siitä, että massa- virtauksen kanssa kosketukseen tulevan reunaviivaimen (10) sisäpinnan (11) kohokuvion korkeus on alueella noin 1-20 mm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen reunaviivain (10), tunnettu siitä, että 15 kohokuvio ulottuu reunaviivaimen sisäpinnassa (11) reunaviivaimen (10) alapinnasta (13) reunaviivaimen (10) yläpintaan (14), eli reunaviivaimen (10) koko korkeuden (h) yli.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen reunaviivain (10), tunnettu siitä, että reunaviivaimen (10) sisäpinnan kohokuvio ulottuu reunaviivaimen (10) koko 20 pituuden (1) yli.

5. Jonkin patenttivaatimuksien 1-3 mukainen reunaviivain (10), tunnettu siitä, että reunaviivaimen (10) sisäpinnan (11) kohokuvio alkaa välimatkan päässä perälaatikon (1) huuliaukosta (2), kuitenkin viimeistään siinä kohdassa, jossa reunaviivaimen (10) ja 25 massalietteen välissä syntyy pyörteilyä (Lj) ja/tai aaltoilua.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen reunaviivain (10), tunnettu siitä, että reunaviivaimen (10) sisäpinta (11) muodostuu vyöhykkeistä, joissa vyöhykkeissä on erilainen kohokuvio. 30 100668

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen reunaviivain (10), tunnettu siitä, että massavirtauksen kanssa kosketukseen tulevassa reunaviivaimen (10) sisäpinnassa (11) on sahalaitakuvio, joka sahalaitakuvio sijaitsee massalietteen virtaussuuntaan, eli konesuuntaan (S) nähden siten, että virtaus koskettaa sahalaidan loivaan nousureunaan 5 (11a).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen reunaviivain (10), tunnettu siitä, että reunaviivain (10) kaartuu välittömästi perälaatikon (1) huuliaukon (2) jälkeen konesuunnassa (S) sivulle päin. 100668