FI104852B

FI104852B - Process for bringing the air content of oil into equilibrium state in circulation lubrication and roller hydraulic systems

Info

Publication number: FI104852B
Application number: FI974639A
Authority: FI
Inventors: Esa Salavamaeki; Juha Lahtinen; Hannu Hyvoenen; Pauli Pakarinen; Matti Hulkkonen
Original assignee: Valmet Corp
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2000-04-14
Also published as: FI974639A0; AU1761699A; FI974639A; WO1999035435A1; DE19882901T1

Description

104852104852

Menetelmä öljyn ilmapitoisuuden saattamiseksi tasapainotilaan kiertovoitelu- ja telahydrauliikkajärjestelmissä Förfarande för att bringa lufthalten av olja i jämnviktstillständ vid cirkulationssmörjnings- och valshydrauliksystem 5Method for Equilibrating Oil Air Content in Circulating Lubrication and Rolling Hydraulic Systems Förfarande för att bringa lufthalten av olja jämnviktstillständ vid cirkulationssmörjnings- och valshydrauliksystem 5

Keksinnön kohteena on menetelmä öljyn ilmapitoisuuden saattamiseksi tasapainotilaan kiertovoitelu- ja telahydrauliikkajärjestelmissä paperikoneympäristössä, etenkin paperi-10 /kartonki-/jälkikäsittelykoneen kiertovoitelu- ja telahydrauliikkajärjestelmissä, joissa öljy pumpataan säiliöstä käyttökohteisiin, joissa öljyä kuormitetaan, jolloin öljyyn liuennutta ilmaa vapautuu kupliksi ja öljyyn yhteydessä olevasta vapaasta ilmatilasta sekoittuu öljyyn ylimääräistä ilmaa kuplina siten, että öljyn kokonaisilmapitoisuus kasvaa ja liuenneen ilman määrä laskee, ja joista käyttökohteista tasapainotilaa korkeamman ilmapitoisuuden 15 sisältävä paluuöljy johdetaan takaisin säiliöön, jolloin öljy johdetaan öljysäiliöstä kiertoon säiliön alaosasta ja paluuöljy pumpataan öljysäiliöön säiliön yläosasta.The invention relates to a method for equilibrating the air content of oil in circulating lubrication and roll hydraulics systems in a paper machine environment, in particular in a circulating lubricant and roll hydraulics systems of a paper 10 / board / finishing machine in which the oil is pumped mixes the oil with excess air in bubbles so that the total air content of the oil increases and the amount of dissolved air decreases, and from which uses the return oil having a higher equilibrium air content 15 is recycled to the reservoir, the oil is recycled from the oil tank to the lower part of the tank.

Paperikoneympäristössä on nykyisin toteutettu lukuisia toimintoja hydrauliikan avulla. Esimerkiksi pitkänippipuristimien käyttöönotto nopeakäyntisillä paperikoneilla ja 20 pinnoitettujen suurta jäähdytysvirtausta vaativien telojen lisääntyvä käyttö on kasvattanut telahydrauliikan järjestelmät aiempaa suurempiin kiertovoitelujärjestelmiä vastaaviin kokoluokkiin. Perinteisillä vakiorakenteilla ja komponenteilla toteutettuna ovat järjestelmien valmistuskustannukset kasvaneet enemmän kuin pumpatun öljymäärän lisääntyminen olisi antanut olettaa. Toinen suurempien järjestelmien suuntaan johtava tekijä on useam-25 malle telalle yhteisten hydrauliikkakeskusten käyttöönotto. Uusilla paperinvalmistuslinjoil-la on taipumakompensoitujen telojen lukumäärä suuri ja nykyisen käytännön mukainenIn the paper machine environment, many functions are now realized through hydraulics. For example, the introduction of long nip presses on high-speed paper machines and the increasing use of coated high-flow rollers have increased roll hydraulics systems to larger sizes similar to circulating lubrication systems. Implemented with conventional standard structures and components, the cost of manufacturing the systems has increased more than would be expected from the increase in the amount of oil pumped. Another factor in the direction of larger systems is the introduction of common hydraulic centers for several rollers. New papermaking lines have a large number of deflection compensated rolls and are consistent with current practice

J · IJ · I

.· telakohtainen hydrauliikkakeskus on valmistajalle ja usein loppukäyttäjällekin kallis ratkaisu. Uusintojen yhteydessä suurempiin kokonaisuuksiin siirtymistä vaikeuttaa asennustilan löytäminen yhdelle suurelle säiliölle. Pyrkimyksenä on näin ollen päästä 30 pienempiin säiliökokoihin.· Roller Hydraulic Center is a costly solution for the manufacturer and often for the end user. With rebuilds, moving to larger entities is made more difficult by finding installation space on one large container. The aim is thus to reach 30 smaller tank sizes.

2 1048522 104852

Pieneen säiliökokoon pyrkiminen on varsin ongelmallista useammastakin syystä johtuen. Merkittävä ongelmakohta on se, että kiertovoitelu ja telahydrauliikkajärjestelmissä öljyyn sekoittuu huomattava määrä ilmaa, mikä alentaa merkittävästi öljyn käyttöikää, mikäli ilmaa ei riittävässä määrin saada öljystä poistettua ennen öljyn paineistamista pumpuissa. 5 Lisäksi ongelmana saattaa olla pumpun kavitointi, mikä lopulta johtaa pumpun vaurioitumiseen. Niin sanotussa tasapainotilassa ja normaali-ilmanpaineessa oleva öljy sisältää itsessään aina liuenneena olevaa ilmaa. Öljyn kyky liuottaa itseensä ilmaa riippuu pääasiassa vallitsevasta painetasosta ja lämpötilasta seuraavan kaavan mukaisesti: 10 Vj = Vö a (p + 1) (1)Aiming for a small tank size is quite problematic for a number of reasons. A significant problem is that in circular lubrication and roll hydraulics systems a significant amount of air is mixed with the oil, which significantly reduces the life of the oil if sufficient air cannot be removed from the oil before the oil is pressurized in the pumps. 5 In addition, there may be a problem with pump cavitation, which eventually results in pump damage. The oil in the so-called equilibrium state and at normal atmospheric pressure always contains dissolved air. The ability of an oil to dissolve air depends mainly on the prevailing pressure level and temperature, according to the formula: 10 Vj = Vö a (p + 1) (1)

Kaavassa Vj = ilmatilavuus Vö = öljytilavuus p = ylipaine (öljyn ollessa normaali-ilmanpaineessa p = 0) 15 a = Bunsen-kerroinIn the formula Vj = air volume Vö = oil volume p = excess pressure (with oil at normal atmospheric pressure p = 0) 15 a = Bunsen coefficient

Seuraavassa taulukossa on esitetty mineraaliöljylle tyypillisiä Bunsen-kertoimia Lämpötila [°C]__ilma__happi__typpi__vety • 20 _40__0^09__OM__0,076__0,05 _60__(L09__0,135__0,078__0,055 _80__0I09__0J3__0I08__0,06The following table shows typical Bunsen coefficients for mineral oil Temperature [° C] __ air__ oxygen__ nitrogen__hydrogen • 20 _40__0 ^ 09__OM__0,076__0,05 _60 __ (L09__0,135__0,078__0,055 _80__0I09__0J3__0I0

Normaali-ilmanpaineessa öljyyn voi siis liueta ilmaa noin 9 %. Tasapainotilassa oleva öljy ,·: 25 sisältääkin likimain tämän verran ilmaa itseensä liuenneena. Öljyyn liuennutta ilmaa ei öljystä voi havaita ulkonäön perusteella eikä sillä ole vaikutusta öljyn ominaisuuksiin, kuten puristuvuuteen tai viskositeettiin. Toiminnassa olevassa järjestelmässä on alipaineista kohtia ja öljyyn kohdistuu leikkausvoimia, jolloin liuenneena olevaan ilmaa vapautuu kupliksi. Tällaisia järjestelmäkohtia ovat esim. pumppujen imuyhteet, erilaiset kuristuk-30 set, suuret virtausnopeuden muutokset, vaihteet, laakerit ja vastaavat. Nämä saavat aikaan 3 104852 sen, että öljyyn liuennutta ilmaa vapautuu ilmakupliksi. Lisäksi telojen, vaihteiden ja muiden sellaisten sisällä sekoittuu vapaasta ilmatilasta ylimääräistä ilmaa öljyn joukkoon. Säiliöön palaavan öljyn ilmakuplista on yleensä noin 70 - 90 % peräisin alkujaan öljyyn liuenneesta ilmasta.Thus, at normal atmospheric pressure, approximately 9% air can be dissolved in the oil. The equilibrium oil, ·: 25 contains approximately this amount of air dissolved in itself. Air dissolved in the oil cannot be detected by the appearance of the oil and has no effect on the properties of the oil, such as compressibility or viscosity. The system in operation has vacuum points and the oil is subjected to shear forces, whereupon the dissolved air is released into bubbles. Such system points include, for example, pump inlet connections, various chokes, large changes in flow rate, gears, bearings and the like. These cause 3,104,852 to release air dissolved in the oil into an air bubble. In addition, air inside the rollers, gears and the like mixes excess air with the oil in the free air space. The air bubbles in the oil returning to the tank are generally about 70 to 90% of the air initially dissolved in the oil.

55

Perinteisesti ilmakuplat on pyritty poistamaan öljystä riittävällä rauhoittumisajalla, jonka aikana ilmakuplat nousevat öljykerroksen pintaan. Tämän vuoksi on tähän asti käytetty pääasiassa matalaa öljysäiliötä, jonka pohjan pinta-ala on huomattavan suuri. Käytännössä tämä on tarkoittanut sitä, että tällä tavoin on öljystä saatu poistumaan ainoastaan suhteelli-10 sen suuret ilmakuplat (koko yli 0,7 mm), koska käytettävän öljyn viskositeetti on korkea, eli luokkaa noin 100 cSt normaaleissa käyttöolosuhteissa. Esimerkkinä voidaan mainita, että viskositeetiltaan 90 cSt olevassa öljyssä kooltaan 0,5 mm olevan ilmakuplan nou-sunopeus on 100 mm/min ja vastaavasti 0,3 mm kokoinen ilmakupla nousee noin 30 mm/min. Kun telahydrauliikassa käytetään tyypillisesti 6 minuutin viipymäaikaa ja 15 öljykerroksen paksuus on noin 1,5 m, on kooltaan alle 0,7 mm olevien ilmakuplien poistuminen täysin mahdotonta. Ilmakuplien kokoa voidaan tosin alipaineen avulla kasvattaa ja tarvittavaa kuplan nousumatkaa pienentää säiliön sisäisillä tasoilla, mutta tällainen ratkaisu johtaa vaikeaan huollettavuuteen ja kalliiseen rakenteeseen.Traditionally, attempts have been made to remove air bubbles from the oil with sufficient cooling time, during which the air bubbles rise to the surface of the oil layer. For this reason, until now, mainly a shallow oil tank has been used, the bottom of which has a considerable surface area. In practice, this has meant that only relatively large air bubbles (size greater than 0.7 mm) have been evacuated in this way because of the high viscosity of the oil used, i.e., about 100 cSt under normal conditions of use. By way of example, in an oil having a viscosity of 90 cSt, the rate of rise of an air bubble of 0.5 mm is 100 mm / min and that of a 0.3 mm air bubble rises to about 30 mm / min. When the roll hydraulics typically use a residence time of 6 minutes and a thickness of 15 oil layers of about 1.5 m, it is completely impossible to remove air bubbles of less than 0.7 mm in size. Although the size of the air bubbles can be increased with reduced pressure and the required bubble rise distance can be reduced at the internal levels of the tank, such a solution results in difficult maintenance and expensive construction.

20 Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan uudenlainen menetelmä, jolla öljyn ilmapitoisuus palautetaan kiertovoitelu- ja telahydrauliikkajärjestelmissä tasapainotilaan. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista, että menetelmässä käytetään öljysäiliötä, jossa olevan öljypatsaan korkeuden suhde säiliön tilavuuteen on sellainen, että öljyn viipymäaika säiliössä sallii ainakin luokkaa 1,5 mm ja tätä suurempi-25 en ilmakuplien nousemisen öljyn pintaan ja että pääosa pienemmistä ilmakuplista liuote-taan takaisin öljyyn säiliössä vallitsevan hydrostaattisen paineen vaikutuksesta takaisin . kiertoon pumpattavan öljyn saamiseksi kuplista olennaisesti vapaaksi.It is an object of the present invention to provide a novel method for restoring the air concentration of oil in equilibrium lubrication and roll hydraulic systems. To accomplish this, the invention is essentially characterized in that the method employs an oil tank having a height ratio of oil column to the tank volume such that the residence time of the oil in the tank allows at least about 1.5 mm and larger air bubbles to rise to the oil surface. is returned to the oil under the influence of the hydrostatic pressure in the tank. to obtain substantially free of bubbles from the oil pumped into the circulation.

Keksinnössä, jossa käytetään säiliön pohjapinta-alaan nähden korkeaa, edullisesti 30 sylinterimäistä öljysäiliötä, saadaan tekniikan tason ratkaisuihin nähden aikaan se • · * 4 104852 merkittävä etu, että voidaan käyttää tilavuudeltaan pienempää öljysäiliötä, eli järjestelmän tilantarve on pienempi. Öljyn käyttöikä saadaan pidemmäksi kuin aikaisemmin, koska öljyn hapettuminen on vähäisempää kuin aiemmissa järjestelmissä. Tämä johtuu siitä, että öljystä on saatu ilmakuplat poistettua, jotka muutoin esimerkiksi pumpussa puristuisivat 5 kokoon samalla kuumentuen ja hapettaen öljyä. Pumppujen melutaso saadaan myös merkittävästi alenemaan, koska ilmakuplat eivät ole pumpussa antamassa ääntä. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta.The invention, which utilizes a high, preferably 30 cylindrical oil tank relative to the bottom surface of the tank, provides a significant advantage over prior art solutions that an oil tank of a smaller volume can be used, i.e. the space requirement of the system is reduced. The life of the oil will be longer than in the past, because the oxidation of the oil is lower than in previous systems. This is because air bubbles have been removed from the oil, which would otherwise compress in the pump, for example, while heating and oxidizing the oil. The noise level of the pumps is also significantly reduced because the air bubbles in the pump are not producing sound. Other advantages and features of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention.

10 Seuraa vaksi keksintöä selitetään esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.The invention will now be described, by way of example, with reference to the figures in the accompanying drawings.

Kuvio 1 on diagrammi, joka esittää ilmakuplan nousunopeutta öljyssä eri viskositeeteilla.Figure 1 is a diagram showing the rate of air bubble rise in oil at various viscosities.

15 Kuvio 2 on kaaviomainen esitys siitä, miten öljyn ilmapitoisuus muuttuu järjestelmässä.Figure 2 is a schematic representation of how the air content of the oil changes in the system.

Kuvio 3 on kaaviomainen esitys siitä, miten ilmakuplat liukenevat öljyyn vähäisillä ylipaineilla.Figure 3 is a schematic representation of how air bubbles dissolve in oil under slight overpressure.

20 Kuvio 4 on täysin kaaviomainen esitys telahydrauliikasta, jossa sovelletaan keksinnön mukaista menetelmää.Figure 4 is a fully schematic representation of roll hydraulics employing the method of the invention.

Aluksi viitataan kuvioon 1, joka täysin kaaviomaisesti esittää ilmakuplan nousunopeuden ja ilmakuplan koon välistä suhdetta. Kuvio 1 on otettu mukaan pääasiassa pelkästään sen 25 vuoksi, että kyseisellä kuviolla havainnollistetaan niitä vaikeuksia, jotka liittyvät ilman poistumiseen öljystä. Kuten aiemmin on jo tuotu esiin, on ilmakuplat pyritty poistamaan öljystä perinteisesti riittävällä rauhoittumisajalla, jonka aikana ilmakuplat nousevat öljykerroksen pintaan. Poistumisnopeutta on tällöin pyritty parantamaan siten, että öljysäiliöstä on muodostettu matala ja pohjan pinta-alaltaan suuri. Ilmakuplien määrä 5 104852 teloilta ja kiertovoitelun voitelukohteilta palaavassa öljyssä vaihtelee lähinnä öljyn * viskositeetin ja koneen ajonopeuden mukaan. Tyypillisiä ilmakuplapitoisuuksia ovat 1 - 5 %:n arvot, jolloin ilmakuplien halkaisijat ovat välillä 0,1-2 mm. On kuitenkin mitattu myös huomattavasti suurempia ilmakuplamääriä erityisesti suurien telavaihteiden 5 yhteydessä. Kuten aiemmin on jo useaan otteeseen tuotu esiin, on öljysäiliön mitoitus yleensä perustunut ilmakuplien nousunopeuteen. Kokemusperäisesti on telahydrauliikassa viipymäajaksi muodostunut 6 minuuttia ja kiertovoitelussa 30 minuuttia. Viipymäajalla tarkoitetaan tässä säiliön hyötytilavuuden ja pumppausmäärän välistä suhdetta. Kun nyt tarkastellaan lähemmin kuviossa 1 esitettyjä ilmakuplan nousunopeuksia ja verrataan niitä 10 edellä mainittuihin viipymäaikoihin, voidaan täysin yksiselitteisesti todeta, että pienimpien ilmakuplien erottuminen öljystä on käytännössä täysin mahdotonta viipymäajan puitteissa.Reference is first made to Figure 1, which is a diagrammatic representation of the relationship between the rate of rise of the air bubble and the size of the air bubble. Figure 1 is included mainly for the sole reason that the figure illustrates the difficulties associated with air removal from oil. As has already been pointed out, efforts have traditionally been made to remove air bubbles from the oil with a sufficient cooling time, during which the air bubbles rise to the surface of the oil layer. In this case, an attempt has been made to improve the discharge rate by forming a low tank and a large bottom area. The number of air bubbles in the 5 104852 rolls and circulating lubrication lubrication points in the return oil varies mainly with the oil * viscosity and machine speed. Typical air bubble concentrations are in the range of 1 to 5%, with air bubbles in the range of 0.1 to 2 mm. However, much larger air bubble volumes have also been measured, particularly in the case of large roll gears 5. As has been pointed out several times in the past, the design of an oil tank has generally been based on the rate of rise of the air bubbles. Experience has shown that in hydraulic hydraulics the residence time is 6 minutes and in circular lubrication 30 minutes. Here, the residence time is defined as the ratio between the useful volume of the tank and the amount of pumping. Taking a closer look at the air bubble rise rates shown in Fig. 1 and comparing them with the dwell times mentioned above, it can be unequivocally stated that the separation of the smallest air bubbles from oil is virtually impossible within the dwell time.

Kuvioon 2 viitaten todetaan aluksi, että kun hydrauliikkajärjestelmä on ollut pidemmän aikaa toimimattomana, voidaan olettaa, että öljy on täysin vapaa ilmakuplista ja että 15 öljyyn liuenneen ilman määrä on 9 % öljytilavuudesta, kuten aiemminkin on jo tuotu esiin. Tätä lähtötilannetta on kuvion 2 kaaviossa merkitty järjestelmän tarkkailupisteenä 0. Kun järjestelmä on käynnistetty, vatkautuu voitelukohteissa öljyyn vapaasta ilmatilasta ilmakuplia ja lisäksi liuennutta ilmaa vapautuu kupliksi. Tällöin öljyn kokonaisilmapitoi-suus kasvaa, liuenneen ilman määrä laskee ja öljyssä on havaittavissa runsaasti ilmakup-20 lia. Kuviossa 2 tämä tarkoittaa järjestelmän tarkkailupisteissä väliä 0 - 1. Perinteisesti mitoitetussa säiliössä suurimmat ilmakuplat nousevat pintaan ja aivan pienimmät kuplat liukenevat takaisin öljyyn. Tarkkailupisteiden väli 1-2 havainnollistaa tätä. Säiliön ja pumpun jälkeisessä paineistetussa syöttölinjassa (tarkkailupisteiden 2-3 väli) loput erottumattomat ja ei-liuenneet kuplat liukenevat uudelleen öljyyn, jonka jälkeen ilmakup-25 lia ei enää voida havaita. Sama öljyn ilmapitoisuuden olomuodon vaihtelu toistuu * uudelleen (pisteestä 3 lähtien). Käytännössä on todettu öljyn kokonaisilmapitoisuuden ajan myötä laskevan alle luontaisen liuotuskyvyn, mikä johtuu suurimpien ilmakuplien kohtuullisen suuresta erottumisnopeudesta verrattuna ilman liukenemisnopeuteen. Perinteisissä säiliöissä pienten ilmakuplien erottaminen on siis täysin mahdotonta ja ne 30 liukenevatkin öljyyn pumpun jälkeisessä paineistetussa syöttölinjassa. Suuri paineen 6 104852 nousunopeus kuitenkin puristaa ilmakuplan äkillisesti ja kuumentaa ilmaa aiheuttaen öljyn hapettumista.Referring to Figure 2, it is first noted that when the hydraulic system has been inoperable for an extended period, it can be assumed that the oil is completely free of air bubbles and that the amount of air dissolved in the oil is 9% of the oil volume, as previously noted. This baseline is denoted as system monitoring point 0 in the diagram in Figure 2. When the system is started, air bubbles bubble into the oil at the lubrication points and, in addition, dissolved air is released into the bubbles. As a result, the total air content of the oil increases, the amount of dissolved air decreases, and a large amount of air bubbles can be observed in the oil. In Fig. 2, this represents a range of 0 to 1 at system monitoring points. In a conventionally sized container, the largest air bubbles rise to the surface and the smallest bubbles dissolve back into the oil. The observation interval of 1-2 illustrates this. In the pressurized feed line (between the observation points 2-3) after the tank and the pump, the remaining undissolved and undissolved bubbles are redissolved in the oil, after which the air bubbles can no longer be detected. The same variation in the condition of the oil in the air is repeated * (from point 3). In practice, it has been found that the total air content of the oil decreases below its natural dissolution over time due to the relatively high separation rate of the largest air bubbles compared to the rate of dissolution of the air. In conventional tanks, therefore, it is absolutely impossible to separate the small air bubbles and they are soluble in the oil in the pressurized feed line after the pump. However, the high rate of rise of pressure 6 104852 suddenly compresses the air bubble and heats the air causing the oil to oxidize.

Keksinnön perusajatuksena on erottaa öljysäiliön yläosassa ainoastaan kaikkein suurimmat 5 ilmakuplat, joiden nousunopeus on esimerkiksi luokkaa 600 - 1000 mm/min. Loput pienemmät ilmakuplat liuotetaan takaisin öljyyn käyttäen apuna säiliöön muodostuvaa hydrostaattista painetta. Riittävän hydrostaattisen paineen aikaansaamiseksi keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään perinteisistä ratkaisuista poiketen öljysäiliötä, jonka korkeus on huomattavan suuri säiliön pohjan pinta-alaan verrattuna. Pienten ylipaineiden 10 vaikutusta ilmakuplien liukenemiseen on havainnollistettu kuvion 3 kaavamaisessa esityksessä. Kuviossa 3 esitetty käyrä pätee mineraaliöljylle VG 150 lämpötilassa 45 °C. Ilmakuplien liukenemisnopeuteen vaikuttaa paineen lisäksi öljyn lämpötila, öljyn tyyppi ja viskositeetti sekä ilmakuplien kokojakauma.The basic idea of the invention is to separate at the top of the oil tank only the largest 5 air bubbles having a rise rate of, for example, in the order of 600-1000 mm / min. The remaining smaller air bubbles are reconstituted in the oil with the aid of hydrostatic pressure in the tank. In contrast to conventional solutions, an oil tank having a considerable height relative to the bottom surface of the tank is used to provide sufficient hydrostatic pressure. The effect of small overpressures 10 on the dissolution of air bubbles is illustrated in the schematic representation of Figure 3. The curve shown in Figure 3 applies to mineral oil VG 150 at 45 ° C. In addition to pressure, the rate of dissolution of the air bubbles is influenced by the temperature of the oil, the type and viscosity of the oil, and the size distribution of the air bubbles.

15 Kuvio 4 on täysin kaaviomainen esitys keksinnön mukaista menetelmää hyödyntävästä hydraulijärjestelmästä. Erityisesti kuvio 4 esittää keksinnön mukaista menetelmää sovellettuna telahydrauliikkaan. Kuvion 4 esityksessä on hydraulijärjestelmän öljysäiliötä merkitty viitenumerolla 10. Säiliö 10 on edullisimmin säiliö, jonka korkeus on huomattavan suuri suhteessa säiliön pohjan pinta-alaan. Säiliö 10 on näin ollen edullisesti "korkea" / . „ 20 lieriömäinen öljysäiliö. Öljy johdetaan säiliöön 10 syöttökanavasta 11 säiliön yläosasta.Figure 4 is a fully schematic representation of a hydraulic system utilizing the method of the invention. In particular, Figure 4 illustrates a method according to the invention as applied to roll hydraulics. In the representation of Fig. 4, the hydraulic reservoir for the hydraulic system is designated by reference numeral 10. The reservoir 10 is most preferably a reservoir of considerable height relative to the bottom surface of the reservoir. Container 10 is thus preferably "high" /. „20 cylindrical oil tank. The oil is introduced into the tank 10 from the feed duct 11 at the top of the tank.

Öljy pumpataan takaisin kiertoon säiliön 10 alaosasta pumpuilla 15, 16. Pumppujen 15, 16 jälkeen on kanavistoon sovitettu takaiskuventtiilit 17, 18 ja näiden jälkeen edullisesti suodatus- ja jäähdytyslaitteistot, joita kuviossa 4 on kuvattu viitenumerolla 19 merkityllä suodattimena ja viitenumerolla 20 merkityllä jäähdyttimellä. Öljy johdetaan jakotukkiin 25 21, jonka kautta öljy edelleen otetaan matalapainepuolelta telan laakerien 22 ja telan vaihteen 23 voiteluun sekä telan jäähdytykseen 24. Vastaavasti korkeapainepuolelta johdetaan öljy pumppujen paineistamana telan vyöhykkeille. Tätä on kuviossa 4 havainnollistettu viitenumerolla 25. Edelleen on kuviossa 4 havainnollistettu sitä, että öljysäiliön 10 sisään on järjestetty painovoimaan perustuva öljylukko 12, eli öljyn ja veden erotin, 30 johon öljy kanavasta 11 johdetaan. Öljylukosta 12 suurimmat, öljyä raskaammat epäpuh- 7 104852 taudet, mukaanlukien vesipisarat, kulkeutuvat putkea 13 pitkin säiliön 10 alaosaan ja sieltä tyhjennysventtiilin 14 kautta ulos. Erityisesti kiertovoitelujärjestelmissä paluuöljy voi sisältää huomattavan määrän vettä johtuen mm. kondensoitumisesta. Keksinnön menetelmässä vesipisarat poistetaan näin ollen öljystä säiliön 10 sisällä, jolloin säiliön 5 sisäinen öljylukko 12 korvaa paluuputkistossa normaalisti olevan öljylukon estäen kostean ilman vapaan kulkeutumisen öljysäiliöön 10.The oil is pumped back into circulation from the lower part of the tank 10 by pumps 15, 16. After the pumps 15, 16, the valves are fitted with check valves 17, 18 and preferably filtration and cooling apparatuses depicted in Fig. 4 as filters and 20. The oil is led to a manifold 25 21 through which the oil is further drawn from the low pressure side to the lubrication of the roller bearings 22 and the roll gear 23, and to the cooling of the roll 24. Similarly, the high pressure side is pumped into oil zones. This is illustrated in FIG. 4 by reference numeral 25. Further, FIG. 4 further illustrates that a gravity-based oil lock 12, i.e. an oil-water separator 30, is provided inside the oil tank 10, to which the oil is led from channel 11. From the oil lock 12, the largest, heavier than oil-contaminated diseases, including water droplets, extend along the tube 13 to the lower portion of the tank 10 and out through the drain valve 14. Particularly in circulating lubrication systems, the return oil may contain a considerable amount of water due to e.g. condensation. In the process of the invention, water droplets are thus removed from the oil inside the tank 10, whereby the internal oil lock 12 of the tank 5 replaces the oil lock normally found in the return pipeline, preventing the free air from entering the oil tank 10.

Kuten aiemmin on useampaan otteeseen jo esille tuotu, normaali-ilmanpaineessa oleva öljy sisältää itseensä liuennutta ilmaa noin 9 %, mutta kyseisellä ilmalla ei ole vaikutusta 10 öljyn ominaisuuksiin eikä järjestelmän toimintaan Kun järjestelmä on toiminnassa, on tästä seurauksena se, että esimerkiksi pumppujen imuyhteiden, erilaisten kuristusten, suurten virtausnopeuden muutosten, vaihteiden ja laakerien aiheuttamien alipaineisten kohtien ja öljyyn kohdistuvien leikkausvoimien johdosta öljyyn liuenneena olevaa ilmaa vapautuu kupliksi. Tämän lisäksi esimerkiksi voitelukohteissa öljyyn vatkautuu vapaasta 15 ilmatilasta lisää ilmakuplia, jolloin öljyn kokonaisilmapitoisuus kasvaa ja liuenneen ilman määrä laskee. Öljyssä kuplina olevasta ilmasta aiheutuu toiminnalle huomattavia ongelmia ja tämän johdosta ilmakuplat on pääosin saatava erotettua öljystä.As has been pointed out several times before, oil under normal atmospheric pressure contains about 9% dissolved air, but that air has no effect on the properties of the oil 10 or on the operation of the system. air dissolved in the oil is released into bubbles due to throttling, high flow rate changes, gears and shear forces caused by gears and bearings. In addition, for example at lubrication points, additional air bubbles are whipped from the free airspace into the oil, which increases the total air content of the oil and reduces the amount of dissolved air. Air bubbles in the oil cause significant problems with the operation and consequently the air bubbles have to be largely separated from the oil.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa tämä toteutetaan siten, että öljyn ilmapitoisuus 20 saatetaan tasapainotilaan öljysäiliön 10 sisällä. Keksinnössä ei näin ollen pyritäkään poistamaan kaikkea öljyssä olevaa ilmaa, vaan vain suuremmat ilmakuplat poistetaan öljystä tietyllä viipymäajalla. Näillä "suurilla" ilmakuplilla tarkoitetaan halkaisijaltaan luokkaa 1,5 mm ja sitä suurempia olevia ilmakuplia, kun taas pienemmät ilmakuplat liuotetaan takaisin öljyyn. Käytännössä tämä toteutuu sillä, että säiliö 10 mitoitetaan siten, 25 että siinä olevaan öljypatsaaseen muodostuu sopiva hydrostaattinen paine, joka ei olennaisesti haittaa suurien ilmakuplien nousemista öljyn pintaan, mutta joka liuottaa pienet ilmakuplat takaisin öljyyn. Tämä saadaan aikaan suuruusluokkaa 0,5 baria olevalla öljyn hydrostaattisella paineella. Öljysäiliö 10 on näin ollen mitoitettava siten, että siihen saadaan mainittua luokkaa oleva hydrostaattinen paine syntymään. Erityisesti kuvioiden 30 1 ja 3 diagrammeista voidaan havaita, että yli 0,5 barin ylipainetta ei kannata öljyn 8 104852 liukenevuuden parantamiseksi käyttää ja toisaalta halkaisijaltaan 1,5 mm pienempien ilmakuplien ei kannata antaa nousta öljyn pintaan, koska nousuaika olisi liian suuri. Mikäli säiliö 10 paineistettaisiin korkeampaan ylipaineeseen, ilmakuplien nousunopeus hidastuisi merkittävästi. Keksinnön mukaisessa menetelmässä pyrkimyksenä ei näin ollen 5 olekaan saada poistettua öljystä kaikkea ilmaa, vaan keksinnössä pyritään pelkästään poistamaan "ilmaylimäärä" eli se osa ilmasta, mikä öljyyn on käytön yhteydessä joutunut ja mikä ylittää tasapainotilassa olevan öljyn ilmamäärän. Tämä ylimääräinen ilma siis poistetaan ja kaikki loppu ilma liuotetaan takaisin öljyyn siten, että öljyyn ei jää ilmakuplia.In the solution of the invention this is accomplished by bringing the oil air content 20 into equilibrium within the oil tank 10. Thus, the invention does not attempt to remove all the air contained in the oil, but only the larger air bubbles are removed from the oil with a certain residence time. These "large" air bubbles refer to air bubbles of the order of 1.5 mm in diameter, while smaller air bubbles are reconstituted with oil. In practice, this is achieved by dimensioning the container 10 so that a suitable hydrostatic pressure is applied to the oil column, which does not substantially prevent large air bubbles from rising to the oil surface, but which dissolves the small air bubbles back into the oil. This is achieved with an oil hydrostatic pressure of the order of 0.5 bar. The oil reservoir 10 must therefore be dimensioned to provide a hydrostatic pressure of this class. In particular, it can be seen from the diagrams in Figures 1 1 and 3 that overpressure greater than 0.5 bar should not be used to improve the solubility of the oil and, on the other hand, air bubbles smaller than 1.5 mm should not be allowed to rise to the oil surface. If the container 10 were pressurized to a higher overpressure, the rate of rise of the air bubbles would be significantly reduced. Thus, the process of the invention does not aim to remove all the air from the oil, but merely aims to remove the "excess air", that is to say, the amount of air that has come into contact with the oil and exceeds the air volume at equilibrium. This excess air is thus removed and all the rest of the air dissolved in the oil so that no air bubbles remain in the oil.

1010

Aiemmin lisäksi selvitettiin, että käytön yhteydessä öljyyn tunnetusti joutuu vettä mm. kondensoitumisen seurauksena. Säiliöön 10 tulevan paluuöljyn vesipitoisuus voi näin ollen olla huomattavan suuri. Kuten aiemmin edelleen selostettiin, tämä öljyyn joutunut vesi, joka on öljyssä pisaroina, poistetaan öljystä öljysäiliön 10 sisään järjestetyn öljylukon 12 15 avulla. Vesipisaroiden poistaminen öljylukossa 12 perustuu painovoimaan ja keksinnön mukaisessa järjestelyssä tällainen veden poistaminen onnistuu siitä syystä, että säiliössä 10 olevan öljypatsaan korkeus on riittävän suuri. Painovoimaan perustuvalla öljynpoistol-la saadaan olennaisesti myös muut suuret ja öljyä raskaammat epäpuhtaudet poistettua öljystä.In the past, it was further clarified that water is known to be present in the oil during use, e.g. as a result of condensation. The water content of the return oil entering the tank 10 can thus be remarkably high. As described further below, this water trapped in the oil, which is in the form of droplets in the oil, is removed from the oil by means of an oil lock 12 15 provided inside the oil tank 10. The removal of water droplets in the oil lock 12 is based on gravity and, in the arrangement of the invention, such water removal is successful because the height of the oil column in the tank 10 is sufficiently high. Gravity-based oil removal also substantially removes other large and heavier-than-oil contaminants.

2020

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin esimerkkeihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyä ratkaisua, vaan keksinnön eri sovellusmuodot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention has been described above by way of example with reference to the examples shown in the figures of the accompanying drawings. However, the invention is not limited to the solution shown in the figures, but different embodiments of the invention may vary within the scope of the inventive idea defined in the appended claims.

25 • ·25 • ·

Claims

A method of equilibrating the oil content of oil in circulation lubrication and roll hydraulic systems in paper machine environment, in particular in circulation lubrication and roll hydraulic systems in a paper / board / finishing machine, where the oil is pumped from a container to the oil, , whereby air dissolved in the oil is released in the form of bubbles and excess air is mixed into the oil in the form of bubbles from a humid air space which interferes with the oil in such a way that the total air content of the oil grows and the dissolved air volume decreases, and from which The return oil, which contains a higher air content than the equilibrium state, is returned to the container, the oil being conducted from the oil container (10) to circulation from the lower part of the container and the return oil being pumped into the oil container (10) in the upper part of the container. , characterized in that, in the method used For example, an oil container (10) ends in which the ratio between the height of the oil column and the volume of the container is such that the time that the oil settles in the container (10) allows the rise of air bubbles at least 1.5 mm and greater than this. the oil surface and that most of the smaller air bubbles are dissolved in the oil by the action of the hydrostatic pressure residing in the container (10) to get the oil pumped back into circulation substantially free of bubbles. 20

2. A method according to claim 1, characterized in that the solubility of the small air bubbles in the oil is effected by pressurizing the air space in the container with a slight overpressure, but in such a way that the pressure rescuing in the container does not significantly prevent the rise of the large bubbles. 1.5 mm to the surface of the oil within the frame of the maintenance time. • <• I

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the large water content which enters the container with the return oil and the substantial part of the impurities heavier than the oil is separated in the container with an oil-based gravity. 30 ten.