FI104100B - Integroitu paperikone - Google Patents

Description

5 104100

Integroitu paperikone Integrerad pappersmaskin

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty paperikone.

Viimeisen 25 vuoden aikana paperin ja kartongin kulutus on noussut noin 3,2 % vuodessa ja seuraavan 15 vuoden aikana kasvun oletetaan olevan noin 2,8 % vuodes-lo sa. Vaikka paperin ja kartongin kokonaistuotanto on koko ajan noussut on sitä tuottavien koneiden lukumäärä laskenut. Tämä selittyy sillä, että uudet koneet ovat aina edeltäjiänsä tehokkaampia. Tyypillinen 1960-luvun sanomalehtipaperikone tuotti noin 100 000 tonnia paperia vuodessa kun tyypillinen 1990-luvun paperikone tuottaa noin 300 000 tonnia paperia vuodessa. Tällainen tuottavuuden kasvu on perustunut jatku-15 vaan tuotekehitykseen paperinvalmistuksen kaikilla osa-alueilla.

Paperikoneen maksimileveys on tänä päivänä noin 10 m ja sen ei arvioida kasvavan ennen kuin massiivisiin rakenteisiin liittyvät ongelmat kuten suuret inertiat, tuotantomenetelmiin liittyvät rajoitukset ja suuret kustannukset on ratkaistu. Tämä vaatii 2 0 huomattavaa kehitystä materiaalitieteissä ja tuotantoprosesseissa.

Paperikoneen nopeus sitä vastoin tulee vielä kasvamaan. Nopeus on kasvanut kolminkertaiseksi viimeisen 30 vuoden aikana eikä merkkejä nopeuskasvun laantumisesta ole näköpiirissä. Tämän päivän paperikoneiden nopeus on noin 1 800 m/min ja 25 nopeusennätyksiä tehdään lähes päivittäin. Tuottavuutta tullaan kasvattamaan koneen nopeutta nostamalla siitäkin huolimatta, että paperinvalmistukseen liittyvät ongelmat kasvavat lähes eksponentiaalisesti nopeuden kasvun myötä.

t

Esitelmässä Future Paper Production Line Concepts Regarding Energy and Enviro-

3 0 mental Aspects, Talja R., et ai, 23-26 kesäkuuta 1997 Baden-Baden, XXVI EUCEPA

konferenssi (kopio hakemuksen liitteenä) on esitetty paperikonekehityksen tulevaisuuden skenaarioita. Esitelmän taulukossa 3 on esitetty hakijan visio lähitulevaisuu- 2 104100 den paperikoneesta, jonka ajonopeus on 2000 m/min. Paperikone käsittää moniker-roslaimennusperälaatikon, SpeedFormer kitaformerin, SymBelt kenkäpuristimen, « jossa on suljettu siirtohihnavienti kuivatusosaan, JetSym Run II kuivatusosan, jossa on suurtehokuivatusyksiköitä ja tavanomaisia sylinterikuivaimia, on-line OptiLoad soft-5 kalanterin ja OptiReel keskiörullaimen.

Keksinnön ongelmana on rakentaa paperikone, jolla voidaan ajaa nopeudella yli 2 000 m/min ja joka on lyhyempi kuin nykyiset noin 130 m kokonaispituuteen yltävät paperikoneet. Lisäksi paperikoneen raaka-aineena tulee voida käyttää myös kierrätys-lo kuitua tai muuta paperiteknisiltä ominaisuuksiltaan huonompaa kuituraaka-ainetta.

Keksinnön mukaisen paperikoneen pääasialliset tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosasta, 15 Keksinnön mukaisella paperikoneella voidaan valmistaa korkealla hyötysuhteella hyvälaatuista paperia nopeudella, joka ylittää 2 000 m/min. Keksinnön mukainen paperikone on lyhyempi kuin nykyiset paperikoneet.

Keksinnössä on useita piirteitä, joilla vaikutetaan paperikoneen nopeuskapasiteettiin.

2 0 Ensinnäkin monikerrosperälaatikolla voidaan paperin laatuteknisten rajojen puitteissa optimoida massakomponenttien kerrostus siten, että saadaan maksimaalinen veden-poistokyky formerilla. Kitaformeri antaa suurilla ajonopeuksilla ylivoimaisen laadun ja ajettavuuden. Sen ongelmana on rajoitettu vedenpoistokyky etenkin suuremmilla neliöpainoilla. Esipuristin nostaa kuiva-ainetta ennen rainan siirtoa puristimelle.

25 Tämä tekee pick-up-siirrosta entistä varmatoimisemman etenkin suurilla nopeuksilla.

Kun iso osa vettä poistuu jo esipuristimessa, myös varsinaisen puristinosan ajettavuus . paranee. Perinteisesti paperikoneissa on avoin vienti puristimelta kuivatusosalle.

Koska radan kuiva-ainepitoisuus siirryttäessä puristimelta kuivatusosalle on noin 50 % tai alle, rata on heikko ja altis ratakatkoille. Perinteisen sylinterikuivatuksen 30 suurin ongelma on ajettavuus ensimmäisillä sylintereillä. Tilannetta vielä pahentaa suljettu vienti kuivatusosalle, koska rataa ei ole avoimen viennin vedossa jännitetty.

3 104100

Keksintömme mukaisesti sijoitettu esikuivatusyksikkö poistaa mainitun ongelman kuivatessaan rataa lisää ennen sen joutumista sylinterikuivatukseen. Kuivatusosalle integroitu kalanteri antaa mahdollisuuden kalanteroida rata niin, että se on koko ajan - tuettuna. Tämäkin luonnollisesti parantaa ajettavuutta poistaessaan avoimille väleille 5 tyypilliset rainan lepatuksen ja rynkkyilyn. Erityisesti suljettu kalanteri edesauttaa päänvientiä suurilla nopeuksilla. Samat argumentit pätevät myös suljettuun vientiin rullaimelle.

Tekniikan tasosta tunnetuissa ratkaisuissa on esitetty vain osaparannuksia koneen eri 10 osiin, mutta vasta kombinoimalla em. asiat yhteen ja samaan konseptiin niiden tarjoama hyöty voidaan ottaa täysimittaisesti käyttöön.

Keksinnön mukaisella paperikoneella voidaan vaikuttaa positiivisesti myös paperin laatuun. Monikerrosperälaatikko antaa runsaasti mahdollisuuksia optimoida paperilaa-15 tu joko kuitukerrostuksella tai lisäaine-/kemikaalikerrostuksella erityisesti kombinoituna tela-kenkä-kitaformeriin. Näin voidaan vaikuttaa positiivisesti erityisesti paperin painettavuuteen. Kitaformeri antaa muihin formereihin nähden ylivoimaisesti parhaan paperin (formaatio, neliömassan tasaisuus, orientaatioprofiili, kuitu-, täyte- ja hieno-ainesjakautumat paksuussuunnassa, jne.), mistä syystä se onkin suurelta osin syijäyt-20 tänyt muut formerityypit nopeakäyntisillä koneilla. Pitkänippipuristin säästää . . tarvittaessa rainan huikkia ja huokoisuutta. Kun rataa ei tarvitse vetää puristimen ja kuivatusosan välissä, paranevat paperin lujuusominaisuudet. Hyvä ajettavuus kuiva-tusosalla poistaa mahdolliset rynkyt ja saa aikaan entistä tasaisemman kireysprofiilin. Kuivatusosalle integroidulla kalanterilla saavutetaan suurempi kuivatusteho verrattuna 25 kuivatusosaan, jossa ei ole esikalanterointia. Esikalanteroinnilla voidaan myös paran- . taa paperin lujuusominaisuuksia, sileyttä ja kiiltoa. Päällepuhalluskuivatus antaa • '· mahdollisuuden entistä tehokkaammin hyödyntää kutistuman estävää kuivatusta ja , näin saada aikaan esim. dimensiostabiiliudeltaan poikkisuunnassa tasainen raina.

Myös kupruilu vähenee.

30 « u 104100

Paperikonetta lyhentävät seuraavat keksintömme mukaiset piirteet: esipuristus poistaa vettä runsaasti jo viiraosalla; jolloin puristinosalla tarvitaan edullisissa olosuhteissa vain yksi puristinnippi, puristinosalla hyödynnetään eräässä suoritusmuodossa impulssikuivatusta 5 tai kuumapuristusta, jotka molemmat nostavat puristimen jälkeistä kuiva- ainepitoisuutta, mikä vähentää tarvittavaa kuivatustarvetta, kuivatusosan alussa on tehokas esikuivatusyksikkö, kuivatusosalla on optimoitu sylinterien ja imutelojen keskinäiset suhteet, kuivatusosalla on lattiatason alapuolinen päällepuhallusyksikkö, jossa kuiva-10 tusteho on moninkertainen verrattuna sylinterikuivatukseen, kalanterointi kuivatusosalla parantaa rainan ja sylinterien kontaktia, jolloin jäljessäolevien sylinterien kuivatustehokkuus kasvaa, keksinnön mukaisessa paperikoneessa vältytään tavanomaisilta pitkiltä kalanterivienneiltä.

15

Keksinnön keskeinen oivallus on, että kokonaistulos ei ole lähelläkään parasta mahdollista, mikäli aiemmin tunnetut parannukset toteutetaan yksitellen. Esim. paperikoneen nopeuspotentiaali ei kasva yhtään, vaikka formeri ja puristin kulkisivat kuinka lujaa tahansa, mutta rata ei kulje kuivatusosan tai jälkikäsittelylaitteen läpi.

20 Vastaavasti esim. monikerrostamalla saadaan aikaan tietyt parannukset paperin omi-.m naisuuksissa, mutta vasta kuivatusosan esikalanterointi antaa maksimaalisen hyödyn.

Keksinnön mukaisen paperikoneen kuiva-ainepitoisuudet ovat tyypillisesti: perälaatikon jälkeen 0,3-3 %, 25 - ennen puristinta 18-30 %, : - puristimen jälkeen 45-65 % käytettävästä tekniikasta riippuen, esi kuivatti men jälkeen 55-70 %, ja j - kuivatusosan jälkeen 92-98 % paperilajista riippuen.

30 Seuraavassa keksinnön mukaiseen paperikoneeseen soveltuvia komponentteja seloste-

A

taan viittaamalla sinänsä tunnettuihin patenttikiijallisuudessa tai muissa julkaisuissa 5 104100 esitettyihin ratkaisuihin. Näillä viittauksilla kyseiset julkaisut sisällytetään tähän hakemukseen.

Keksinnön mukaiseen paperikoneeseen soveltuvan monikerrosperälaatikon osalta 5 viitataan hakijan FI-patenttihakemuksessa 964704 esitettyyn ratkaisuun. Kyseessä on monikerrosperälaatikko, joka käsittää massojen jakotukit, pillistön, välikammiot, turbulenssigeneraattorin ja huulikartion. Monikerrosperälaatikko käsittää lisäksi laitteet laimennusnesteen tuomiseksi jakotukin ja pillistön väliselle jakolevylle.

Massat kulkevat tässä perälaatikossa erillään huulikartion loppuun, jossa ne vasta 10 yhdistyvät kun ne siirtyvät rainanmuodostusosalle. Tästä monikerrosperälaatikosta voidaan siten käyttää nimitystä kuitukerrostusperälaatikko.

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan käyttää myös hakijan FI-patentissa 92729 esitettyä monikerrosperälaatikkoa. Tässä ratkaisussa monikerrosperälaatikon 15 kuhunkin jakotukkiin tuodaan massakonsepti, joka on tuotettu samasta tuoremassasta lisäämällä tuoremassaan tarvittavat kemikaalit ja täyteaineet. Tästä monikerrosperälaatikosta voidaan siten käyttää nimitystä kemikaali-/täyteainekerrostusperälaatikko.

Keksinnön mukaisen paperikoneen perälaatikon huuliaukosta kitaformeriin syötettä-20 vän massan sakeus voi olla 1-3 %, kun normaali massan sakeus on noin 0,3-1 %. v Sakeamassarainauksessa kyseeseen tulevaa tekniikkaa on esitetty esim. artikkelissa:

High consistency sheet forming, Part 1: research and development of headboxes,

Part 2: pilot plant test ja Part 3: sheet quality and engineering data, Tadayoshi Nomura et al, January 1989, Tappi Journal, s. 115-122, 171-176 ja 187-192 (kopio 25 hakemuksen liitteenä). Tässä yhteydessä viitataan myös esitelmään: New Develop-: ments in High Consistency Fowling, Sandgren B., SPCI-tilaisuus 4-7 kesäkuuta 1996 • · (kopio hakemuksen liitteenä).

r

Keksinnön sovellutusten piirissä on myös ratkaisu, jossa vain osa monikerrosperälaa-30 tikon massoista on korkeammassa sakeudessa, kuten esim. US-4,376,014 on esitetty.

9 t 6 104100

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan käyttää tela-kitaformeria, kenkä-kitaformeria tai tela-kenkä-kitaformeria. Eräs edullinen keksinnön mukaiseen paperikoneeseen soveltuva kitaformeri on hakijan tuotenimellä SpeedFormer markkinoima tela-kenkä-kitaformeri, jonka osalta viitataan esim. 13-14 kesäkuuta 1996 Valmet 5 Paper Machine Days -tilaisuudessa pidettyyn esitelmään Benchmarks in the Forming of Printing Grades, Ahonen P. (kopio hakemuksen liitteenä). Kitaformeri voi olla varustettu myös kuormitettavilla vedenpoistoelementeillä, josta eräs toteutus on esitetty hakijan FT-patentissa 98540.

10 Keksinnön mukaisessa paperikoneessa sovellettavissa olevien formerien osalta viitataan myös US-patenttiin 4,790,909 (Beloit Corp.), jossa on esitetty tela-kenkä-kitaformeri, US-patenttiin 5,201,999 (Beloit Corp.), jossa on esitetty eräs kenkä-kitafor-meri ja DE-patenttijulkaisuun 4117597 (J.M. Voith GmbH), jossa on esitetty myös kitaformeri.

15 US-patentissa 5,160,583 (Beloit Corp.) on esitetty integroitu perälaatikko-kitaforme-riratkaisu, jossa massa on koko ajan suljetussa tilassa siirtyessään perälaatikosta viirojen väliin. Ratkaisussa ei ole lainkaan vapaata huulisuihkua, tai vapaata massa-pintaa, joka saattaa olla epästabiili ja rikkoontua haitallisesti suurissa nopeuksissa.

20 Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan käyttää myös tämän tyylistä integ-v roitua perälaatikko-kitaformeriratkaisua.

Toinen keksinnön mukaisessa paperikoneessa edullisesti käytettävä perälaatikon ja formerin integraatioratkaisu on esitetty em. esitelmässä: The Contro Flo Former, 25 Sorma O., TAPPI-tilaisuus Engineering Conference 1983 (kopio hakemuksen liittee-; nä).

Edellä mainitut kitaformerit ovat pysty tasoon sijoitettuja siten, että massan kulkureitti on olennaisesti pystytasossa. Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan käyttää | ^ 30 myös vaakatasoon sijoitettua kitaformeria, jolloin massan kulkureitti on olennaisesti i , vaakatasossa.

i 7 104100

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa käytetään esipuristusta formerilla. Esipuristus tapahtuu edullisimmin pitkänippipuristimella, mutta myös telanippiä voidaan käyttää. Esipuristimen kenkätela voi olla kumman tahansa viirasilmukan sisällä riippuen formerin ja puristinosan yksityiskohtaisesta rakenteesta.

5

Pitkänipillä tapahtuvan esipuristuksen suhteen viitataan hakijan FI-patentiin 96789, jossa on esitetty puristinosa sekä formerilla suoritettava puristusvaihe käyttäen pit-känippipuristusvyöhykettä. Pitkänippipuristusvyöhykkeellä käytetään sopivimmin 0,5-3 MPa suuruista puristuspainetta ja pitkänippipuristusvyöhykkeen pituus on 10 sopivimmin alueella 100-300 mm.

Telanipillä tapahtuvan esipuristuksen suhteen viitataan hakijan Π-patenttiin 98843, jossa esipuristuskudoksena ovat viira ja vettä vastaanottamaton siirtohihna ja hakijan US-patenttiin 5,522,959, jossa formerin lopussa olevan esipuristimen kudoksena on 15 kaksi viiraa tai viira ja puristinhuopa.

US-patentissa 4,879,001 (Beloit Corp.) on esitetty kitaformeri, jossa on telanippiin perustuva esipuristin ja jossa esipuristimen läpi menevä puristushuopa jatkaa seuraa-vaan kenkänippiin.

20 ·. Keksinnön mukaisessa paperikoneessa käytetään puristinosaa, jossa on ainakin yksi pitkänippipuristin.

Puristinosan osalta viitataan hakijan FI-patenttiin 96789 ja siinä viitattuihin tekniikan 25 tason julkaisuihin. Patentissa on esitetty paperikoneen puristinosa, joka käsittää ainakin kaksi erillistä puristusnippivyöhykettä. Ainakin ensimmäisen puristusnippi- * · vyöhykkeen läpi kulkee kaksi vettä vastaanottavaa puristuskudosta, joiden välissä raina kulkee mainitun nippivyöhykkeen läpi. Puristettavalla paperirainalla on suljettu ja puristuskudoksen tukema vienti pick-up-kohdasta kuivatusosalle ilman vapaita 30 tukemattomia vetoja.

8 104100

Hakijan Fl-patentissa 81854 on esitetty idea käyttää puristimella vettävastaanotta-matonta siirtokudosta. Myös US-patentissa 4,483,745 (Beloit Corp.) on esitetty puristinosa, jossa raina kulkee vettä vastaanottamattoman hihnan ja puristushuovan välissä puristinosan läpi. Puristinosan nippi tai nipit voivat olla pitkänippejä tai 5 telanippejä. Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan hyödyntää mainittuja vettävastaanottamattomia siirtokudoksia sinänsä tunnetulla tavalla.

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa puristinosalla käytettävien telojen osalta viitataan hakijan US-patenttiin 5,084,137 sekä hakijan Fl-patentteihin 75217, 10 79177. Näissä patenttijulkaisuissa on esitetty erilaisia taipumasäädettyjä telaratkaisu- ja.

Puristinosan teloilla voidaan käyttää myös liukulaakerointia. Liukulaakeriratkaisuja on esitetty hakijan Fl-patentissa 97565 ja FI-patenttihakemuksessa 970624.

15

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan käyttää myös impulssikuivatusta puristinosalla.

Impulssikuivatuksen osalta viitataan hakijan FI-patenttijulkaisuun 89284, jossa on 20 esitetty eräs impulssikuivatusmenetelmä ja impulssikuivatuslaite.

• f

Impulssikuivatusta on esitetty myös US-patentissa 4,324,613 (Wahren) WO-patentti-julkaisussa 95/10659 (Beloit Corp.) ja EP-patenttijulkaisussa 296730 (Pulp and Paper Research Institute of Canada et ai).

25 f· Impulssikuivatuksen sijaan voidaan puristinosalla käyttää myös kuumapuristusta.

Kuumapuristus vastaa muuten impulssikuivatusta, mutta kuumapuristuksessa käytetään alhaisempia lämpötiloja. Kuumapuristuksessa vastatelan pintalämpötila on alueella noin 60- 170 °C ja impulssikuivatuksessa se on yli 170 °C.

30 « 9 104100

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa käytetään esikuivatusosaa, joka sijaitsee puristusosan ja varsinaisen kuivatusosan välissä. Esikuivatusosa voi muodostua erittäin suuriläpimittaisesta revitetyllä vaipalla varustetusta päällepuhallus- ja/tai läpivirtaussylinteristä. Esikuivatusosa voi myös muodostua oleellisesti tasomaisesta 5 kuivatusosasta, jossa käytetään päällepuhallusta tai Condebelt-tyyppisestä kuiva-tusosasta.

Päällepuhalluksella varustetun tasomaisen esikuivatusosan osalta viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 954714. Siinä on esitetty esikuivatusosa, jossa raina kulkee 10 olennaisesti vaakatasossa ylä- ja alapuolisen kuivatusviiran välissä ja yläpuolisen viiran läpi kohdistetaan rainaan päällepuhallus yläpuolisella päällepuhallusyksiköillä ja alapuolisen viiran läpi kohdistetaan rainaan päällepuhallus alapuolisella päällepu-hallusyksiköllä.

15 US-patentissa 4,361,466 (Beloit Corp.) on esitetty tasomainen hieman ylöspäin kaareva suhteellisen pitkä esikuivatusosa. Raina kulkee tässä alapuolelta imuteloilla tuetun ilmaa läpäisevän hihnasilmukan päällä. Rainan yläpuolella on päällepuhal-lusyksiköt, joilla kuivatusilmaa puhalletaan rainaa kohti.

20 Condebelt-kuivatuksessa raina ja sitä kannattava kuivatushuopa kulkevat kahden ·. silmukan muodostavan metallinauhan välissä. Rainaan kosketuksessa oleva metal- linauha kuumennetaan veden haihduttamiseksi radasta ja kuivatushuopaan kosketuksessa oleva metallinauha jäähdytetään rainasta haihtuvan veden lauhduttamiseksi kuivatushuopaan.

25 : Condebelt kuivatuksen osalta viitataan hakijan FI-patentteihin 59439, 80102 ja 96790 sekä Helsingissä 4-7 kesäkuuta 1991 pidetyssä seminaarissa: The Helsinki Symposium on Alternate Methods of Pulp and Paper Drying pidettyyn esitelmään:

An Asessment of the Quality Aspects of Condebelt Dried Board and Paper, Unkila K., 30 et ai, Tampella Papertech Oy (kopio hakemuksen liitteenä).

• 10 104100

Keksinnön mukaisen paperikoneen kuivatusosa alkaa edullisesti normaalilla yksiviira-vientiä soveltavalla sylinterikuivatusryhmällä, jossa kuivatussylinterit ovat ylhäällä ja kääntöimutelat alhaalla.

5 Ensimmäisen sylinterikuivatusryhmän jälkeen kuivatusosalle voidaan käyttää hakijan FI-patentissa 100013 esitettyä kuivatusyksikköä, joka muodostuu suuriläpimittaista päällepuhallus-ja/tai läpivirtaussylinteriä, jonka molemmille puolille on sijoitettu kontaktikuivatussylinterit. Kuivatusosalla voi olla tällaisia kuivatusyksiköitä yksi tai useita. Tässä yhteydessä viitataan myös artikkeliin: Neue Trockenpartiekonzepte för 10 Papiermaschinen, Yli-Kauppila J., Ilvespää H., Das Papier, Heft 10A, 1995 (kopio hakemuksen liitteenä).

Suuriläpimittaisen päällepuhallus- ja/tai läpivirtaussylinterin sijoituksen suhteen viitataan myös hakijan FI-patenttihakemukseen 971713, jossa suuriläpimittainen 15 päällepuhallus- ja/tai läpivirtauskuivatussylinteri on sijoitettu paperikonesalin lattiatason alapuolisiin tiloihin ja varustettu avattavalla ja suljettavalla puhallushuuvalla.

Päällepuhallusyksiköiden suhteen viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 951746, jossa kuivatussylinterin päälle asennetulla päällepuhallusyksiköllä puhalletaan 20 kuumennettua ilmaa kuivatusviiran läpi kuivatussylinterin pinnalla kulkeva rainaa vasten.

Päällepuhalluksessa käytetään kuumaa ilmaa tai tulistettua höyryä. Päällepuhal-lushuuvaan on integroitu lämmitys ja puhalluslaitteet, kuten hakijan FI-patenttihake-25 muksessa 980766 on esitetty.

Keksinnön mukaisen paperikoneen kuivatusosan loppupää muodostuu yksiviiravientiä soveltavista kuivatusryhmistä, joissa kuivatussylinterit ovat ylhäällä ja kääntöimutelat alhaalla.

30 • < 11 104100

Kuivatusosalla suoritetaan myös paperiradan käyristymän säätöä. Tämä tehdään sinänsä tunnetusti höyrylaatikoilla ja/tai kuivatussylintereiden päällepuhallusyksiköil-lä.

5 Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan myös käyttää pintakäsittelyosaa, esim. hakijan tuotenimellä SymSizer markkinoimaa pintaliimaus- ja pigmentointi-laitetta.

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan pintaliimauslaitteistossa käyttää myös 10 hihnatuentaa, jonka osalta viitataan hakijan Fl-patenttihakemukseen 970387.

Paperirainan käyristymää hallitaan esim. hakijan FI-patenttihakemuksessa 964830 esittämillä tai siinä viitatuissa julkaisuissa esitetyillä tavoilla. Käyristymän säätö on kuivatusosalla toteutettu höyrylaatikoilla, mutta näiden tilalla ja/tai lisänä voidaan 15 käyttää kuivatusosan kuivatussylintereille sijoitettavia päällepuhalluslaatikoita.

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa esikalanterointi tai muu esijälkikäsittely suoritetaan kuivatusosalla. Esikalanteroinnin osalta viitataan hakijan FI-patentt»hake-mukseen 960925. Normaalia yksiviiravientiä soveltavan kuivatusryhmän sisälle tai 20 viimeisen kuivatussylinterin yhteyteen on järjestetty vapaa tila, johon on sovitettu kalanteritela. Kalanteritela muodostaa yhdessä kuivatussylinterin tai telan kanssa kalanteroimisnipin. Kalanteri telana voi olla myös pitkänippitela.

Myös aiemmin mainittu pintakäsittely voidaan suorittaa kuivatusosan sisällä.

25 : Kuivatusosalla käytettävien kääntöimutelojen osalta voidaan viitata hakijan FI- « patentissa 83680 esitettyyn telaratkaisuun. Kyseessä on hakijan tuotenimellä VacRoll markkinoima revitetyllä vaipalla varustettu tela, jossa ei ole erillistä imulaatikkoa vaan vaipan koko sisätila pidetään alipaineisena. Luonnollisesti myös tavanomaiset 30 imutelat voivat toimia kääntöteloina.

104100 12

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan myös käyttää hakijan markkinoimaa OptiSoft soft-kalanteria tai hakijan markkinoimaa OptiLoad superkalanteria, joka on esitetty hakijan FI-patentissa 96334.

5 Paperirainan vienti kuivatusosalta kalanterille on edullisesti toteutettu suljettuna vientinä. Tältä osin viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 973725, jossa on esitetty suljettu vienti kuivatusosan kuivatussylinteriltä superkalanteriin.

Keksinnön mukaisessa paperikoneessa voidaan käyttää rullaimena hakijan markkinoi-lo maa OptiReel rullainta, joka on esitetty hakijan FI-patenttijulkaisussa 96334.

Paperirainan vienti rullaimelle on myös edullisesti toteutettu suljettuna vientinä. DE-patenttijulkaisussa 43 28 310 (Voith) on aiemmin esitetty rainan suljettu vienti rullaimelle.

15

Seuraavaksi keksintöä selostetaan oheisten piirustusten kuvioihin viitaten, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

Kuviossa 1 on esitetty tekniikan tasoa kuvaava paperikone.

20

Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön mukainen paperikone.

Kuviossa 3 on esitetty kuvion 2 mukaisen paperikoneen alkupää suurennettuna.

,i 2 5 Kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 mukaisen paperikoneen keskiosa suurennettuna.

j

Kuviossa 5 on esitetty kuvion 2 mukaisen paperikoneen loppupää suurennettuna.

Kuviossa 6 on esitetty kuvion 2 mukaisen paperikoneen eräs toinen superkalanterilla 30 varustettu loppupää suurennettuna.

i 13 104100

Kuviossa 1 on esitetty tekniikan tasoa kuvaava paperikone, jossa on hakijan SymFlo tavaramerkillä markkinoima laimennusperälaatikko 100, hakijan SpeedFormer tavaramerkillä markkinoima kitaformeri 200, hakijan SymPress tavaramerkillä markkinoima pitkänipillä varustettu puristinosa 300, hakijan SymRun tavaramerkillä mark-5 kinoima yksiviiravientiä soveltava alaspäin avoin kuivatusosa 500, hakijan OptiSoft tavaramerkillä markkinoima kaksinippinen soft-kalanteri, hakijan OptiReel tavaramerkillä markkinoima rullain. Tällaisen tekniikan tason sanomalehtipaperikoneen suunniteltu nopeus on noin 1 800 m/min ja sen kokonaispituus L on noin 130 m.

ίο Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön mukainen paperikone, jossa on monikerrospe-rälaatikko 100, esipuristimella varustettu kitaformeri 200, yhdellä pitkänippipuristi-mella varustettu puristinosa 300, esikuivatusyksikkö 400, kuivatusosa 500 ja rullain 600. Tällaisen keksinnön mukaisen paperikoneen suunniteltu nopeus on noin 2 500 m/min ja sen kokonaispituus L on vain noin 70 m.

15

Kuviossa 3 on esitetty kuvion 2 paperikoneen alkupää käsittäen perälaatikon 100, kitaformerin 200 ja puristinosan 300. Kitaformerissa 200 on ensimmäinen viirasil-mukka 201 ja toinen viirasilmukka 202, joiden väliin on muodostettu olennaisesti pystysuuntainen muodostusvyöhyke A. Perälaatikosta 100 massa syötetään em.

20 viirojen 201, 202 muodostamaan kitaan muodostustelan 203 ja rintatelan 204 väliin. Muodostusvyöhykkeen A jälkeen muodostetun rainan W kulkusuuntaa käännetään imutelan 205 avulla, jonka imulla raina W irrotetaan ensimmäisestä viirasta 201 ja tartutetaan toiseen viiraan 202, jonka pinnalla raina W siirretään esipuristusnippiin Nj. Esipuristusnippi Nj on niin sanottu pitkänippi, joka muodostuu kenkätelasta 304 25 ja vastatelasta 303. Esipuristusnipissä Nj raina W kulkee ensimmäisen puristus-huovan 301 ja toisen viiran 202 välissä. Esipuristusnipistä Nj raina W kulkee toisen a viiran 202 ja ensimmäisen puristushuovan 301 välissä pick-up kohtaan B, jossa raina W irrotetaan toisesta viirasta 202 pick-up imutelalla 305 ja siirretään ensimmäisen puristushuovan 301 kannatuksessa puristinosaan.

30 * • « 14 104100

Puristinosassa raina W johdetaan ensimmäisen puristushuovan 301 ja toisen puris-tushuovan 302 väliin, missä raina W kulkee ensimmäiseen varsinaiseen puristusnip-piin N2. Myös tämä varsinainen puristusnippi N2 on niin sanottu pitkänippi, joka muodostuu kenkätelasta 308 ja vastatelasta 309. Varsinaisen puristusnipin N2 jälkeen 5 raina W irrotetaan toisesta puristushuovasta 302 ja siirretään ensimmäisen puristushuovan 301 kannattamana kääntöimutelalle 310. Kääntöimutelalla 310 ensimmäisen puristushuovan 301 ja sitä seuraavan rainan W kulkusuuntaa käännetään olennaisesti pystytasoon. Kääntöimutelan 310 ja kääntöimutelaa 310 seuraavan ensimmäisen puristushuovan ohjaustelan 311 välisellä osuudella kohdassa C raina W ίο siirretään esikuivatusosan suuriläpimittaiselle päällepuhallus- ja/tai vastavirtaus-kuivamssylinterille.

Kuviossa 4 on esitetty paperikoneen keskiosa käsittäen esikuivatusosan 400 ja kuiva-tusosan 500. Esikuivatusosa 400 muodostuu erittäin suuriläpimittaisesta rei’itetyllä 15 vaipalla varustetusta imusylinteristä 401, josta käytetään jatkossa nimitystä isosylin-teri. Isosylinteriä 401 kiertää kuivatusviira 403, joka on isosylinterin 401 alaosassa irrotettu isosylinterin 401 pinnalta johtotelojen 404 avulla. Isosylinterin 401 päälle on asennettu päällepuhalluslaite 402, jolla rainaa W vasten voidaan puhaltaa kuivatusil-maa. Tällaisella erittäin suuriläpimittaisella päällepuhallus- ja/tai läpivirtaussy-20 linterillä 400 rainan kuivatusmatka suhteessa rainan etenemään paperikoneen kone-j suuntaisessa pituussuunnassa on optimaalinen.

Isosylinterin läpimitta valitaan yleisesti siten, että se on suurempi kuin 8 m, sopivim-min noin 8-20 m. Riittävän suuri isosylinterin läpimitta ja kuivatusviiran ja rainan 25 riittävän suuri kääntösektori noin 200-300°, sopivimmin noin 220-280°, aikaansaa sen, että rainalla on riittävän pitkä päällepuhallus/läpivirtauskuivatusmatka ja -aika kyseisellä isosylinterillä suurillakin nopeuksilla. Suuri läpimitta nostaa myös iso-sylinterin kriittistä nopeutta ja vaikuttaa sitä kautta edullisesti isosylinterin värähtely-ominaisuuksiin.

” * a 30 15 104100

Raina W siirretään puristinosalta esikuivatusosan 400 isosylinterille 401 kohdassa C. Puristinosan ensimmäinen puristushuopa 301 seuraa kohdassa C jonkin matkaa isosylinterin 401 pintaa, jolloin isosylinterin 401 imu irrottaa rainan W ensimmäisestä puristushuovasta 301 ja tartuttaa rainan W isosylinteriä 401 kiertävään kuivatus-5 viiraan 403.

Esikuivatusosaa 400 seuraa varsinainen kuivatusosa 500, jossa on vain kolme yksivii-ravientiä soveltavaa kuivatusryhmää Rj, R2, R3. Ensimmäinen ryhmä on alaspäin avoin kuivatusryhmä Rj, jossa kuivatussylinterit 501, 502, 503, 504 ovat ylhäällä ja 10 kääntöimutelat 505, 506, 507, 508 alhaalla. Ensimmäisen kuivatusryhmän Rj keskimmäiset kuivatussylinterit 502, 503 ovat paperikonesalin lattiatasoon LT nähden ylimpänä olevassa rivissä ja uloimmat kuivatussylinterit 501, 504 hieman alempana olevassa rivissä. Uloimmat kääntöimutelat 505, 507 ovat puolestaan alimpana olevassa rivissä ja keskimmäinen kääntöimutela 506 hieman ylempänä olevassa rivis-15 sä. Keskimmäisten kuivatussylinterien 502, 503 halkaisija on hieman suurempi kuin ulompien kuivatussylinterien 501, 504 halkaisija. Tällaisella järjestelyllä rainan kuivatuspituus suhteessa rainan konesuuntaiseen etenemään on optimoitu.

Ensimmäisen kuivatusryhmän Rj ensimmäisellä kääntöimusylinterillä 508 raina W 20 irrotetaan isosylinterin 401 kuivatusviirasta ja tartutetaan ensimmäisen kuivatusryh-män R| kuivatusviiraan 509, jonka jälkeen raina W kulkee polveillen kääntöimutelo-jen 505, 506, 507 ja kuivatussylinterien 501, 502, 503 välillä.

Ensimmäisen kuivatusryhmän Rj viimeiseltä kuivatussylinteriltä 504 raina W siirtyy 25 kyseisen kuivatussylinterin 504 ja toisen kuivatusryhmän R2 kuivatusviiran 524 väli- ; sessä nipissä toisen kuivatusryhmän R2 kuivatusviiralle 524 ja toisen kuivatusryhmän « R2 ensimmäiselle kääntöimutelalle 521. Kääntöimutelasta 521 raina W siirtyy toisen . kuivatusryhmän R2 ensimmäiselle kuivatussylinterille 522 ja siitä edelleen paperi konesalin lattiatason LT alapuolella olevalle suuriläpimittaiselle päällepuhallus- ja/tai 30 läpivirtauskuivatussylinterille 523. Päällepuhalluskuivatussylinterin 523 päällepuhal-lusyksiköitä on merkitty viitenumeroilla 525 ja 526. Päällepuhalluskuivatussylinteris- 16 104100 tä 523 raina W siirtyy toisen kuivatusryhmän R2 ja kolmannen kuivatusryhmän R3 välissä olevalle kuivatussylinterille 531. Paperikonesalin lattiatason LT alle sijoitetulla päällepuhallus- ja/tai läpivirtauskuivatussylinterillä 523 saadaan Tainalle pitkä kuivatusmatka suhteessa rainan konesuuntaiseen etenemään.

5

Toisen R2 ja kolmannen kuivatusryhmän R3 välissä olevalle kuivatussylinterille 531 raina W siirretään toisen kuivatusryhmän R2 kuivatusviiralla 524, joka kulkee jonkin matkaa mainitun kuivatussylinterin 531 pinnalla. Sen jälkeen kun toisen kuivatusryhmän R2 kuivatusviira 524 erkanee mainitusta kuivatussylinteristä 531 raina W johde-10 taan mainitun kuivatussylinterin 531 ja telan 532 väliseen kalanterointinippiin Nk. Kuivatussylinteri 531 ja tela 532 muodostavat tässä pintakäsittelylaitteen P. Kalante-rointinipin Nk jälkeen raina W siirretään kolmannen kuivatusryhmän R3 kuivatusvii-ralle 549, joka kulkee jonkin matkaa toisen R2 ja kolmannen R3 kuivatusryhmän välissä olevan kuivatussylinterin 531 pinnalla.

15

Kolmas kuivatusryhmä R3 vastaa ensimmäistä kuivatusryhmää Rj. Kolmannen kuivatusryhmän R3 viimeiseltä kuivatussylinteriltä 544 kolmannen kuivatusryhmän R3 kuivatusviira 549 siirtää rainan W rullaimeen, jonka jälkeen se palaa kolmannen kuivatusryhmän R3 ensimmäiselle kääntöimutelalle 545. Sylinterin 543 yläpuolelle 20 on sijoitettu päällepuhallushuuva 580, jonka avulla voidaan sekä tehostaa kuivatusta että saada aikaan käyristymän hallinnan kannalta edullinen molemminpuolinen kuivatus.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön mukaisen paperikoneen loppuosa käsittäen rullai-25 men 600. Raina W tuodaan kuivatusviiraan tuettuna rullaussylinterin 601 ja ohjauste-. lan 602 väliseen nippiin N10, jossa raina W irrotetaan kolmannen kuivatusryhmän R3 kuivatusviiralta 549 ja tartutetaan em. nipissä N10 alempana olevan rullaussylinterin 601 pintaan. Tämä alempana oleva rullaussylinteri 601 muodostaa myös rullausnipin Nn muodostettavan konerullan MR0 kanssa. Kuvioon on myös piirretty valmis 30 konerulla MRj, joka odottaa siirtoa varastoon.

17 104100

Kuviossa 6 on esitetty tilanne, jossa raina W siirretään kolmannelta kuivatusryhmäl-tä Rj on-line superkalanteriin 700. Tässä raina W siirretään avoimena vientinä kolmannen kuivatusryhmän R3 viimeiseltä kuivatussylinteriltä 544 superkalanterin ylänippiin Ny. Tämän jälkeen raina kulkee ulosottotelojen ja superkalanterin nippien 5 läpi ja siirtyy superkalanterin alanipistä Na rullaimelle 600. Rullaimessa raina W siirtyy rullaussylinterin 601 ja muodostettavan rullan MR0 välisen nipin Njj kautta rullalle MR0. Luonnollisesti vienti on-line-superkalanterillekin voidaan toteuttaa esim. aiemmin esitettyyn tapaan suljettuna vientinä.

10 Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen piirissä keksinnön yksityiskohdat voivat vaihdella edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

m <

Claims (27)

104100

1. Integroitu paperikone, tunnettu siitä, että se käsittää rainan kulkusuunnassa: • monikerrosperälaatikon (100), 5. kitaformerin (200), jossa on ainakin yksi esipuristin (303, 304) • puristinosan (300), jossa on ainakin yksi pitkänippipuristin (308, 309) • esikuivatusosan (400), jossa rainaa (W) kuivataan suurtehokuivatusyksiköllä • kuivatusosan (500), jossa on ainakin yksi yksiviiravientiä soveltava kuivatus-ryhmä (Rj, R2, R3) sekä rainan pintakäsittelylaite (P) ja että 10. paperikoneessa on suljettu rainavienti ainakin kuivatusosan (500) loppuun.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperikone, tunnettu sitä, että monikerrosperä-laatikko (100) on täyteaine-/kemikaaIikerrostusperäIaatikko.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperikone, tunnettu sitä, että monikerrosperä- laatikko (100) on kuitukerrostusperälaatikko.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että kitafor- j merissa (200) on kuormitettavia vedenpoistoelementtejä. 20

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että kitafor- « merin (200) esipuristin muodostuu yhdestä pitkänippipuristimesta (303, 304).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että puris-25 tinosalla (300) on impulssikuivatuslaite tai kuumapuristuslaite.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että puristinosan (300) ainakin yksi kudos on vettä vastaanottamaton siirtohihna.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että puris- tinosa (300) on kaksihuopainen. -e m 104100

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että puris-tinosa (300) on yksihuopainen.

• 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että esi- 5 kuivatusosa (400) muodostuu rainan (W) ylä- ja/tai alapuolisista päällepuhalluslait-teista.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että esi-kuivatusosa (400) muodostuu suuriläpimittaisesta revitetyllä vaipalla varustetusta 10 imusylinteristä (401) ja siihen yhdistetystä päällepuhallusyksiköstä (402).

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että esi-kuivatusosa (400) muodostuu Condebelt-tyyppisestä kuivatusosasta.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että kuivatusosa (500) käsittää yksiviiravientiä soveltavia alaspäin avoimia sylinterikuiva-tusryhmiä (R,, R2, R3).

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että 20 kuivatusosa (500) käsittää ainakin yhden suuriläpimittaisen telan (523), jonka yh- teyteen on sovitettu päällepuhalluslaitteisto (525, 526).

15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että kuivatusosa (500) käsittää kahden yksiviiravientiä soveltavan alaspäin avoimen 25 kuivatusryhmän (Rj, R3) välissä yksiviiravientiä soveltavan kuivatusryhmän (R2), ^jossa on yksi paperikonesalin lattiatason (LT) alle sijoitettu suuriläpimittainen kuiva- m tussylinteri (523), jonka yhteyteen on sovitettu päällepuhalluslaitteisto (525, 526). »

16. Jonkin patenttivaatimuksen 1-15 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että 30 ainakin kuivatusosan loppupäässä on viiran läpipuhalluslaite (580), jolla säädetään rainan käyristymää. 104100

17. Jonkin patenttivaatimuksen 1-16 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että kuivatusosalla (500) on myös rainan pintakäsittelylaitteisto (P).

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että pintakäsittely-5 laitteisto (P) muodostuu kalanterointilaitteistosta (531, 532), jossa kalanterointi suoritetaan sylinteriä (531) vasten.

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että pintakäsittely-laitteisto (P) muodostuu kalanterointilaitteistosta (531, 532), jossa kalanterointi suori- 10 tetaan kahden telan välissä.

20. Patenttivaatimuksen 17 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että pintakäsittely-laitteisto (P) muodostuu pintaliimauslaitteesta.

21. Jonkin patenttivaatimuksen 1-20 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että perälaatikko (100) ja viiraosa (200) muodostavat sellaisen integroidun yksikön, jossa huulisuihkulla ei ole vapaata pintaa.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 1-21 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että paperi 20 kone lisäksi käsittää on-line superkalanterin (700).

* } 23. Jonkin patenttivaatimuksen 1-21 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että paperi kone lisäksi käsittää on-line soft kalanterin.

24. Jonkin patenttivaatimuksen 1-21 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että l kalanteri on ns. kenkäkalanteri.

25. Patenttivaatimuksen 22-24 mukainen paperikone, tunnettu siitä, rainan vienti j kuivatusosalta (500) kalanterille (700) on suljettu vienti. ·« 30 104100

26. Jonkin patenttivaatimuksen 1-25 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että paperi kone lisäksi käsittää rullaimen (600).

- 27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen paperikone, tunnettu siitä, että rainan vienti 5 kuivatusosalta (500) rullaimelle (600) on suljettu. * * 104100