FI105050B - Impulssikuivatusmenetelmä ja -laite - Google Patents

Description

5 105050

Impulssikuivatusmenetelmä ja -laite Förfarande och anordning för impulstorkning

Keksinnön kohteena on menetelmä paperi- tai kartonkirainan impulssikuivattamiseksi, jossa menetelmässä kuivatettava raina johdetaan puristuskudoksen kannattamana kuumennettavan vastatelan ja puristuskengän väliin muodostuvan pidennetyn puristus-10 vyöhykkeen läpi, jossa puristusvyöhykkeessä rainaan kohdistetaan puristus useassa toisiaan välittömästi seuraavassa osavaiheessa siten, että ensimmäisessä vaiheessa paine nostetaan tasaisesti puristuskengän alkuosan ensimmäisellä hydrodynaamisella alueella lähtötasolta varsinaiseen nippipaineeseen, toisessa vaiheessa rainaa puristetaan vakiopai-neella puristuskengän hydrostaattisen painekammion vaikutusalueella ja kolmannessa 15 vaiheessa puristusta jatketaan hydrostaattista aluetta seuraavalla toisella lyhyellä hydrodynaamisella alueella käyttäen puristuspainetta, joka on vähintään yhtä suuri kuin edellisessä toisessa vaiheessa käytetty puristuspaine.

Lisäksi keksinnön kohteena on impulssikuivatuslaite, joka käsittää vastatelan ja laitteet 20 sen pinnan kuumentamista varten, puristuskudoksen rainan kannattamiseksi sekä puristuskenkälaitteen, joka käsittää puristuskengän ja liukuhihnan, joka on sovitettu liukumaan puristuskengän voidellun otsapinnan yli, ja puristuskenkä on sovitettu painettavaksi vasten kuumennettavan vastatelan pintaa vähintään kaksilla peräkkäisillä kuormituselimillä, joilla saadaan aikaan vähintään kaksi erillistä kuormitusvoimaa, ja 25 kuumennettavan vastatelan ja puristuskengän väliin on muodostettu pidennetty puristus-vyöhyke, joka käsittää rainan etenemissuunnassa aluksi ensimmäisen hydrodynaamisen alueen, sitten hydrostaattisen painekammion vaikutusalueen, ja sen jälkeen toisen lyhyen f > , hydrodynaamisen alueen. 1 30 Impulssikuivatusta käytetään paperikoneen puristinosalla tehostamaan vedenpoistoa rainasta. Esimerkkinä tunnetuista ratkaisuista viitataan US-patenttijulkaisuun 4,324,613, jossa paperiraina johdetaan puristuskudoksen kannattamana kahden puristus- 2 105050 telan välitse, joista toisen pinta on kuumennettu korkeaan lämpötilaan. Puristimen nipissä kuumennetusta telapinnasta siirtyy lämpöä paperirainaan, jolloin rainan sisältämä vesi alkaa höyrystyä. Muodostuvan höyryn paine pakottaa kuidukon välitiloihin puristunutta vettä rainan vastakkaisella puolella olevaan puristuskudokseen. Samalla korkea 5 lämpötila pienentää veden viskositeettia ja pintajännitystä sekä muuttaa kuidukon elastisia ominaisuuksia ja tehostaa silläkin tavalla veden mekaanista puristumista Tainasta puristuskudokseen.

Edellä kuvatussa ratkaisussa viipymäaika telanipissä jää lyhyeksi eikä korkean lämpöti 10 lan vaikutusta voida täysin hyödyntää. Tämän vuoksi käytetään usein toisena puris-tuselimenä puristustelan sijasta pitkänippikenkää, jolla lämpötilan ja paineen vaikutusaikaa rainaan voidaan pidentää. Esimerkkinä tyypillisestä pitkänippipuristimen kengästä viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 925943, jossa on kuvattu puristuskenkä, jonka pinnan kaarevuussäde vastaa olennaisesti vastatelan kaarevuutta. Tällä kengän 15 geometrialla tavoitellaan kolmiomaista painekäyrää, jossa paine nipin jälkeen laskee nopeasti. Tällainen kenkä soveltuu huonosti käytettäväksi impulssikuivatuksessa, jossa vaarana on rainan delaminoituminen sen poistuessa puristimen nipistä.

Impulssikuivatuksessa käytetään tyypillisesti lämpötila-aluetta 150...300 °C ja paine on 20 yleensä alueella 0,5...8 MPa. Rainan viipymäaika puristusnipissä on 15...100 ms. Kuumennetusta vastatelasta paperirainaan siirtyvä lämpö nostaa rainan lämpötilaa, jolloin vesi pyrkii höyrystymään etenkin rainan pintakerroksissa. Nipissä vallitseva korkea paine kuitenkin rajoittaa veden höyrystymistä. Rainan poistuessa puristimen nipistä paine laskee nopeasti ympäristön paineen tasolle, yli 100-asteinen vesi höyrystyy äkillisesti ja 25 syntynyt höyry laajenee räjähdysmäisesti. Tämä johtaa helposti rainan delaminoitumiseen eli rakenteen rikkoutumiseen kuidukon laajentuessa hallitsemattomasti.

Delaminoitumisen estämiseksi on puristimen kenkä ehdotettu järjestettäväksi niin, että puristuspaine nipissä laskee puristusvyöhykkeen loppua kohti, jolloin raina ei joudu 30 alttiiksi liian nopealle paineen laskulle puristuksen päättyessä. Esimerkiksi US-patentti-julkaisussa 5,047,122 on esitetty impulssikuivatusmenetelmä, jossa puristetun rainan 3 105050 delaminoitumista pyritään ehkäisemään säätämällä puristuskengän asentoa kuumennettuun vastatelaan nähden ja vaikuttamalla siten painekäyrän muotoon puristusvyöhykkees-sä. Mahdollisuudet painekäyrän muodon hallintaan ovat kuitenkin rajalliset mm. sen vuoksi, että puristuskenkää kuormitetaan vain yksillä kuormituselimillä.

5 US-patenttijulkaisusta 5,071,513 tunnetaan impulssikuivatusmenetelmä, jossa puris-tusvyöhyke käsittää vähintään kaksi hydrostaattista puristusvaihetta. Ensimmäisessä vaiheessa käytetään korkeata puristuspainetta, jolloin rainan huokoset täyttyvät vedellä. Viimeisessä vaiheessa käytetään painetta, joka on alhaisempi kuin kylläisen höyryn paine 10 kyseisessä lämpötilassa mutta korkeampi kuin ympäristön paine. Tällöin rainan huokosissa oleva kuuma vesi höyrystyy hallitusti samalla kun puristusvyöhyke rajoittaa höyryn ja rainan laajenemista. Tässä puhtaasti hydrostaattisessa pitkänippikengässä on varsinaisen nippipaineprofiilin säätö monimutkainen johtuen useista erillisistä kenkäriveistä, joissa kaikissa on yhdistetty kuormitusmäntä, joka tuottaa sekä kenkää kuormittavan 15 paineen että pinnan voiteluun tarvittavan paineen.

US-patenttijulkaisussa 5,302,252 on esitetty ratkaisu, jossa varsinaista puristusnippiä seuraa pitkä matalan puristuspaineen alue, jonka aikana höyrynpaine rainassa hitaasti laskee. Tämä matalapaineinen alue saadaan aikaan rainan ja puristuskudoksen väliin 20 sijoitetulla läpäisevällä metallinauhalla, joka puristaa rainan vastatelaa vasten. Paineen suuruuteen ja painealueen pituuteen voidaan vaikuttaa metallinauhan kiristyksen ja erillisen kuormitustelan avulla. Puristimessa on vain yksi kuormituselementtirivi, minkä vuoksi nippipainekäyrän muotoa ei voida muuttaa. Metallinauhan kireydellä voidaan käytännössä aikaansaada vain hyvin pieniä paineita. Lisäksi useita teloja käsittävä 25 metallinauhakierto metallinauhoineen on kallis ratkaisu.

·’ - Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada paperi- tai kartonkirainan im- . pulssikuivatukseen soveltuva menetelmä ja laite, jota käyttämällä on mahdollista välttää rainan delaminoituminen ja samalla tehokkaasti hallita rainan ominaisuuksia.

30 4 105050

Keksinnön mukaisessa impulssikuivatusmenetelmässä rainaan kohdistetaan puristus useassa toisiaan välittömästi seuraavassa osavaiheessa, joista ensimmäinen ja kolmas vaihe ovat hydrodynaamisia ja toinen vaihe on hydrostaattinen. Keksinnölle on tunnusomaista, että edellä mainittuja kolmea puristuksen osavaihetta seuraavassa neljännessä 5 puristuksen osavaiheessa puristuskengän loppuosan hydrodynaamisella alueella puristus-paine alennetaan tasolle, joka on varsinaista nippipainetta matalampi mutta ympäristön painetta korkeampi, ja puristuspaine pidetään tällä tasolla ja olennaisesti vakiona kolmannen hydrodynaamisen alueen loppuun asti, jonka viimeisen puristusvaiheen ajallinen kesto on pituudeltaan vähintään kolmannes koko puristuksen ajallisesta 10 yhteiskestosta.

Keksinnön mukainen impulssikuivatuslaite käsittää puristuskengän, jonka puristusvyöhy-ke sisältää hydrostaattisen alueen, jota edeltää ja seuraa lyhyet hydrodynaamiset alueet. Keksinnölle on tunnusomaista, että edellä mainittuja kolmea puristusvyöhykkeen aluetta 15 seuraa puristuskengän loppuosan muodostava kolmas hydrodynaaminen alue, jonka pituus on vähintään kolmannes puristusvyöhykkeen kokonaispituudesta ja jonka muoto ja/tai kuormitus on sovitettu sellaiseksi, että tällä puristusvyöhykkeen viimeisellä alueella paine aluksi putoaa varsinaista nippipainetta alhaisemmalle mutta ympäristön painetta korkeammalle tasolle ja pysyy sitten tällä tasolla jokseenkin vakiona olennaisesti alueen 20 loppuun asti.

*

Keksinnön mukaisella impulssikuivatusmenetelmällä ja -laitteella voidaan tehokkaasti poistaa vettä rainasta ilman rainan delaminoitumisen vaaraa sen poistuessa puristus-vyöhykkeestä. Suhteellisen pitkä matalan paineen alue varsinaisen puristusalueen perässä 25 varmistaa sen, että raina laajenee hallitusti vapautuessaan puristuksesta.

·’ - Keksinnön mukaisella laitteella on myös mahdollista monipuolisesti vaikuttaa impulssi kuivatetun rainan ominaisuuksiin puristuskengän kuormitusta säätämällä. Kengän alkuosaa kuormitetaan kahdella peräkkäisellä kuormitusvoimalla, joiden keskinäistä 30 suuruutta muuttamalla voidaan vaikuttaa kengän kallistukseen (tilt) ja sitä kautta maksi " mipuristuspaineeseen, joka vaikuttaa hydrostaattista aluetta seuraavalla hydrodynaamisel- 5 105050 la alueella. Lisäksi useissa keksinnön sovellutusmuödoissa on myös mahdollista erikseen säätää paineen suuruutta kengän loppuosan alueella.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisissa piirustuksis 5 sa esitettyihin keksinnön eräisiin toteutusmuotoihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus rajoittaa.

Kuviossa 1 on esitetty yleiskuva keksinnön mukaisesta impulssikuivatuslaitteesta.

10 Kuviossa 2 on esitetty suuremmassa mittakaavassa leikkaus impulssikuivatuslaitteen puristusvyöhy kkeestä.

Kuviossa 2A on esitetty vaihtoehtoinen toteutusmuoto puristuskengän geometriasta.

15 Kuvio 3 esittää paineen jakautumista kuvion 2 mukaisen puristuskengän puristusvyöhyk-keessä.

Kuvio 4 esittää keksinnön vaihtoehtoisen toteutusmuodon, jossa puristuskengän loppuosa liittyy nivelletysti kengän alkuosaan.

20

Kuvio 5 esittää keksinnön vaihtoehtoisen toteutusmuodon, jossa puristuskengän loppuosa

V

on joustava.

Kuvio 6 esittää keksinnön vaihtoehtoisen toteutusmuodon, jossa puristuskengän asentoa 25 säädetään ruuvielimellä tai vastaavalla.

Kuvio 7 esittää puristuskengän vaihtoehtoisen toteutusmuodon, jossa kenkä koostuu , kahdesta peräkkäisestä erillisestä osasta.

30 Kuvio 8 esittää keksinnön vaihtoehtoisen toteutusmuodon, jossa puristuskengän loppuosan muotoilu poikkeaa kuviossa 2 esitetystä.

6 105050

Kuvion 1 mukaisesti impulssikuivatuslaite käsittää kuumennettavan vastatelan 20 ja puristuskenkälaitteen 16, joiden väliin muodostuu pidennetty puristusvyöhyke. Raina 10 viedään puristusvyöhykkeen läpi puristuskudoksen 12 kannattamana, joka puristuskudos myös ottaa vastaan ja kuljettaa pois rainasta nipissä puristetun veden. Vastatelan 20 pinta 5 kuumennetaan induktiokuumennuslaitteen 22 avulla yli 150 °C lämpötilaan. Telan kuumentamiseen voidaan käyttää myös muita sinänsä tunnettuja kuumennusmenetelmiä.

Puristuskenkälaite 16 käsittää puristuskengän eli pitkänippikengän 18, jonka kaareva otsapinta 25 painetaan kuviossa 2 esitettyyn tapaan kuormituselimien avulla vastatelan 10 20 kuumennettua pintaa vasten. Kuormituseliminä käytetään tässä tapauksessa kahta peräkkäistä hydraulisylintereiden riviä 23a,23b, joilla saadaan aikaan puristuskenkää 18 kuormittavat voimat ja Fg Puristuspaineen jakautumiseen kengän eri osien välillä voidaan vaikuttaa säätämällä kengän kallistusta eli voimien F^ ja Fg keskinäistä suuruutta. Myös paineprofiilin säätö radan poikittaisessa suunnassa on mahdollista 15 säätämällä sylinteririvien 23a,23b yksittäisten sylintereiden kuormitusta.

Puristuskengän 18 yli on sovitettu kulkemaan joustavasta ja läpäisemättömästä materiaalista valmistettu päättymätön liukuhihna 14. Hihnan 14 ja puristuskengän 18 väliseen tilaan on järjestetty voitelu liukukitkan minimoimiseksi. Kuvion 1 mukaisessa ratkaisussa 20 puristuskenkälaitteena toimii hihnavaippatela 16, jossa letkumainen liukuhihnavaippa 14 on sijoitettu pyörimään stationäärisen tela-akselin ympäri. Puristuskenkälaitteena voidaan käyttää myös muita sinänsä tunnettuja ratkaisuja puristuskengän ja liukuhihnan kannattamiseksi.

25 Kuviossa 2 on esitetty yksityiskohtaisemmin puristuskengän 18 ja puristusvyöhykkeen I-IV rakenne. Kuten jo edellä todettiin, puristuskenkää kuormitetaan kahdella kuormitussy-.· . linteririvillä 23a,23b. Kengän jättöpuolella on tukielin 27, joka ottaa vastaan vastatelan 20 pyörimisen puristuskenkään 18 aiheuttamat vaakasuorat voimat. Kengän otsapinnan 25 kaarevuus on lähellä vastatelan 20 pinnan kaarevuutta, mutta kaarevuussäteet eivät 30 kuitenkaan ole samat. Puristuskengän 18 pinnalla kengän alkupuolella on syvennys 24, edullisesti rivi väliseinällä toisistaan erotettuja syvennyksiä 24, jotka toimivat hydrostaat- 7 105050 tisena kammiona. Kunkin kammion 26 pohjassa on kapillaarikanava 26, jonka kautta kammioon johdetaan hydrauliöljyä.

Keksinnön mukaisen impulssikuivatuslaitteen puristusvyöhyke voidaan jakaa neljään 5 toiminnallisesti erilaiseen alueeseen I-IV. Seuraavassa näitä alueita selostetaan viittaa maila kuvioihin 2 ja 3, joista jälkimmäisessä on esitetty puristuspaineen jakautuminen kengän eri toimintavyöhykkeissä.

Puristusnipin tulopuolella on ensin hydrodynaaminen alue I, jossa puristuspaine kohoaa 10 melko suoraviivaisesti lähtötasolta varsinaiseen nippipaineeseen p j. Tällä puristuskengän alueella raina 10 puristuu kokoon paineen vaikutuksesta, sen huokoset täyttyvät vedellä ja vesi alkaa virrata rainasta puristuskudokseen 12. Samalla raina 10 tulee kosketukseen vastatelan 20 kuumennetun pinnan kanssa ja lämmön siirtyminen vastatelasta rainaan alkaa.

15

Varsinainen nippialue muodostuu puristuskengän 18 hydrostaattiselle alueelle II, joka sisältää hydrostaattisen painekammion 24. Paineenalaisen hydrauliöljyn syöttö kammioon 24 ja kengän kuormitusvoimat FA ja Fg saavat yhdessä aikaan koko alueella II olennaisesti vakiona pysyvän hydrostaattisen paineen p^. Paksun öljykalvon ansiosta alue II on 20 kitkaton.

Hydrostaattisen alueen II jälkeen seuraa lyhyt hydrodynaaminen alue III, jonka pituus on enimmillään 30 mm ja jossa painekäyrän muotoon voidaan vielä tarvittaessa vaikuttaa kengän kallistusta eli kuormitusvoimien F^ ja FB keskinäistä suhdetta muuttamalla. Kun 25 voimaa Fg kasvatetaan suhteessa voimaan F^, hydrodynaamiselle alueelle III saadaan muodostumaan painepiikki pt, jolloin puristusteho paranee.

Korkean puristuspaineen alueilla II ja III lämmönsiirto kuumennetusta vastatelasta 20 rainaan 10 on tehokasta, jolloin rainan kuidukossa oleva vesi kuumenee ja höyrystyy. 30 Höyrystyminen jatkuu kunnes saavutetaan tila, jossa vallitsee tasapainokosteus. Korkeas- 8 105050 ta paineesta johtuen kaikki rainan sisältämä vesi ei höyrysty, vaan osa siitä jää nestemäiseen olomuotoon ja ylikriittiseen lämpötilaan.

Rainan märkäpuristuksessa käytetään yleensä pitkänippikenkää, jonka puristusvyöhyke 5 loppuu jyrkkään paineen pudotukseen alueen II tai III lopussa. Paineen tulee tällöin laskea mahdollisimman nopeasti, jotta vältytään rainan uudelleenkastumiselta kengän jättöpuolella. Impulssikuivatuksessa ei kuitenkaan ole ongelmana rainan uudelleenkastu-minen vaan delaminoituminen, joka on seurausta liian äkillisestä paineen putoamisesta puristusvyöhykkeen lopussa.

10

Keksinnön mukaisessa impulssikuivatuslaitteessa vähennetään rainan delaminoitumisen vaaraa järjestämällä varsinaisen korkeapaineisen puristusalueen I-III perään vielä yksi suhteellisen pitkä hydrodynaaminen alue IV, jossa puristuspaineen aluksi annetaan pudota varsinaista nippipainetta p j alemmalle tasolle P2 ja pidetään se sitten tällä tasolla 15 pääosin vakiona alueen IV loppuun saakka. Paineen ei siis anneta heti toisen hydrodynaamisen alueen III jälkeen laskea ympäristön paineen tasolle, vaan puristusvyöhyk keen lopussa on osa, jossa pidetään yllä matalaa puristuspainetta. Paine P2 on hieman ympäristön painetta korkeampi mutta kuitenkin sen verran matala, että yli 100-asteinen vesi helposti höyrystyy. Rainan laajenemista äkillisen höyrynmuodostuksen seurauksena 20 rajoittavat vastatelan 20 ja puristuskengän 18 lähes yhdensuuntaiset kaaripinnat.

«

Tavanomainen pitkänippikenkä käsittää vain toiminnalliset alueet I-III, joilla saadaan aikaan pääasiallinen puristusvaikutus käyttäen suhteellisen korkeita puristuspaineita. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa huomattava osa veden höyrystymisestä tapahtuu 25 viimeisessä puristusvaiheessa IV, jonka pituus on 1/3...2/3 kengän koko pituudesta ja jossa paine on matalampi kuin veden höyrystymispaine kyseisessä lämpötilassa mutta korkeampi kuin ympäristön paine.

Ψ-

Kuvion 2 mukaisessa ratkaisussa puristuskenkä 18 on muotoiltu niin, että sen otsapinnan 30 25 kaarevuussäde Rj^ on suurempi kuin vastatelan 20 kaarevuussäteen Ry, puristusku- doksen 12 paksuuden ja liukuhihnan 14 paksuuden summa. Niinpä puristuskengän 9 105050 otsapinnan 25 ja vastatelan 20 pinnan välinen etäisyys on pienimmillään kengän keskiosan alueella ja väli laajenee aavistuksen verran kengän reunoja kohti. Rainan edetessä puristusvyöhykkeen loppuosan alueella IV nipissä kokoon puristettu raina 10 vähitellen laajenee samalla kun sen sisältämä vesi höyrystyy. Paineen laskiessa alueella 5 IV höyryn kyllästymispainetta pienemmäksi veden höyrystyminen rainasta lisääntyy, mikä lisää höyryn osapainetta rainassa ja puristuskudoksessa.

Puristuskengän toiminta alueella IV perustuu hydrodynaamiseen voiteluun. Hydrodynaamisessa voitelujärjestelmässä liukupintojen muoto ja suhteellinen liike saa aikaan 10 nestefilmin, jonka paine riittää pitämään liikkuvat pinnat irti toisistaan. Kun liukupintojen väli pienenee liikkeen etenemissuunnassa, hydrodynaaminen paine kasvaa kiila-maisesti. Kun liukupintojen väli kasvaa liikesuunnassa, hydrodynaaminen paine pienenee ja muuttuu lopulta alipaineeksi. Kun öljy kai von paksuus ja kengän muoto eli sen kaarevuussäde suhteessa vastatelan kaarevuuteen on asetettu sopiviksi, saadaan haluttu 15 painekäyrä alueella IV. Öljykalvon paksuuteen hydrodynaamisesti voidellulla pinnalla vaikuttavat kengän muodon ohella myös pinnan liikenopeus ja öljyn viskositeetti.

Öljykalvon paksuus hydrodynaamisella alueella I voi olla esimerkiksi 0,3...0,6 mm ja alueella III vastaavasti 0,1...0,3 mm. Alueen IV alkupisteessä öljykalvon paksuus voi 20 olla esimerkiksi 0,2 mm ja kengän säteen Rj^ ollessa suurempi kuin vastatelan säde Ry kalvon paksuus alueen IV loppupisteessä on suurempi kuin 0,2 mm, edullisesti esimer « kiksi 0,4 mm, Yleisesti ottaen mitä ohuempi on öljykalvo puristuskengän otsapinnan 25 ja liukuhihnan 14 välissä, sitä suurempi paine kohdistuu liukuhihnan 14 kautta puris-tuskudokseen 12 ja rainaan 10. Hydrodynaamisen paineen pienentyessä höyrynpaine 25 samanaikaisesti kasvaa liukuhihnan 14 toisella puolella rainassa 10 ja puristuskudoksessa 12, jolloin puristuspaine P2 kokonaisuutena pysyy olennaisesti tasaisena alueella IV, kuten kuviossa 3 on esitetty.

Kuviossa 2A on esitetty vaihtoehtoinen ratkaisu puristuskengän otsapinnan geometriak 30 si. Tässä puristuskengässä kengän otsapinnan kaarevuussäde R^j kengän alkuosassa alueilla I-III on pienempi kuin vastaava kaarevuussäde Rjq kengän loppuosassa alueella 10 105050 IV. Molemmat kaarevuussäteet Rjq ,Rjq ovat edelleen suurempia kuin vastatelan kaarevuussäde Ry. Kengän alkuosan ja loppuosan eri tavalla kaartuvilla pinnoilla 25a,25b on yhteinen tangentti t pisteessä P, jossa alue III vaihtuu alueeksi IV.

5 Kuvioissa 4-8 on esitetty muita vaihtoehtoisia ratkaisuja keksinnön mukaisen matala-paineisen vyöhykkeen IV aikaansaamiseksi ja puristuspaineen säätämiseksi tässä vyöhykkeessä. Kuvia on yksinkertaistettu jättämällä raina, kuivatuskudos ja liukuhihna esittämättä.

10 Kuviossa 4 puristuskenkä 18 muodostuu kahdesta toisiinsa nivelletysti liittyvästä osasta 18a ja 18b, joista ensimmäinen osa 18a sisältää korkean puristuspaineen alueet I-III ja toinen osa 18b sisältää matalan paineen alueen IV. Nivelkohta 28 osien 18a ja 18b välille voidaan toteuttaa paitsi varsinaisella nivelellä myös kengän sopivalla muotoilulla (esim. ohennus) tai käyttämällä kengässä joustavaa materiaalia. Kengän alkuosaa 18a 15 kuormitetaan voimilla ja Fg ja kengän loppuosaan 18b kohdistetaan erillinen kuormitusvoima F^. Voima F^ saadaan aikaan esimerkiksi hydraulisylintereiden avulla (ei esitetty), mutta myös muita kuormituselimiä voidaan käyttää kuten ruuvia (vrt. kuva 6). Säätämällä puristuskengän loppuosan 18b kuormitusta voidaan vaikuttaa puristuskengän 18b ja vastatelan 20 pinnan väliseen etäisyyteen ja siten puristuspainee-20 seen alueella IV.

Kuviossa 5 puristuskengän loppuosa 18c on muodostettu joustavaksi rakenteeksi ohentamalla sitä alapuolelta alueen IV koko pituudelta. Myös tässä tapauksessa kengän loppuosaan 18c kohdistetaan kuormitusvoima F^, joka saa kengän loppuosan 18c 25 taipumaan halutulle etäisyydelle vastatelan 20 pinnasta.

' Myös kuvion 6 mukaisessa ratkaisussa säädetään puristuskengän 18 loppuosan ja vasta telan 20 pinnan välistä etäisyyttä kengän loppuosaan kohdistettavan voiman F^ avulla. Koska kengän rakenne tässä tapauksessa on jäykkä, kuormitusvoima F^ vaikuttaa 30 samalla myös kengän alkuosan kuormitukseen ja siten paine korkean puristuspaineen alueilla I-III on riippuvainen kengän kaikkien kuormitusvoimien F^, Fg ja F^ resultan- 11 105050 tista. Kuvion 6 tapauksessa kuormituselimenä toimii ruuvi 30, joka on kiinnitetty tukielimen 27 korvakkeessa 29 olevaan sisäkierteellä varustettuun reikään ja jonka kiristysvoimaa voidaan säätää hihnavaippatelan ulkopuolelta käsin. Kun kengän rakenne ei jousta, on halutun paineprofiilin saavuttamiseksi erityisen tärkeätä, että puristuskengän 5 18 kaarevuussäteen ja vastatelan kaarevuussäteen Ry suhde on valittu sopivasti siten, että R^ > Ry.

Kuvion 7 mukaisessa ratkaisussa puristuskenkä käsittää kaksi erillistä peräkkäistä osaa 18d’ ja 18d”, joista ensimmäinen osa 18d’ sisältää korkean paineen alueet l-III ja toinen 10 osa 18d” sisältää matalan paineen alueen IV. Ensimmäistä osaa 18d’ kuormitetaan totuttuun tapaan voimilla ja Fg ja toista osaa 18d” taas kuormitetaan ensimmäisestä osasta riippumattomasti voimilla Fqj ja F^ Tämä ratkaisu antaa monipuoliset mahdollisuudet paineprofiilin säätöön kengän loppuosan 18d” alueella.

15 Kuviossa 8 on esitetty vaihtoehtoinen ratkaisu, jossa puristuskengän loppuosan alueella otsapinnan 25” muoto on erilainen kuin kengän alkuosan alueella (25’). Myös tällä kehärakenteella on saavutettavissa keksinnön tavoite eli pitkä matalan ja suhteellisen tasaisen paineen alue IV korkean puristuspaineen alueiden I-III jälkeen. Puristuskenkä on muotoiltu niin, että sen loppuosassa matalan paineen alueen IV alussa vastatelan 20 20 ja puristuskengän 18 välinen etäisyys laajenee porrasmaisesti siitä, mitä tämä väli on alueen III lopussa. Alueen IV loppua kohti väli hieman supistuu ja samanaikaisesti * öljykalvon paksuus liukupintojen välissä ohenee.

Kuten muissakin aiemmin esitetyissä puristuskengissä, myös kuvion 8 mukaisessa 25 kengässä syötetään hydrostaattiseen painekammioon 24 kanavan 26 kautta paineellista voiteluöljyä hydrostaattisen paineen aikaansaamiseksi puristusvyöhykkeen alueella II ja hydrodynaamisten liukupintojen voitelemiseksi. Tämän lisäksi ja voitelun varmistamiseksi alueen IV alkuun syötetään kanavan 32 kautta matalapaineista lisäöljyä. Kenkää kuormitetaan totuttuun tapaan voimilla F^ ja Fg.

30 105050 12

Kuvion 8 mukaisessa ratkaisussa puristuskengän 18 ja liukuhihnan 14 välissä olevan öljykalvon paksuus voi vaihdella esimerkiksi seuraavaan tapaan: alueella I eli puristus vyöhykkeen alussa 0,5 mm; hydrostaattista aluetta II seuraavalla hydrodynaamisella alueella ΠΙ 0,15 mm, matalan paineen alueen IV alussa 0,6...2,0 mm ja saman alueen 5 IV lopussa 0,3...0,5 mm.

ψ m

Claims (12)

13 105050

1. Menetelmä paperi- tai kartonkirainan impulssikuivattamiseksi, jossa menetelmässä 5 kuivatettava raina (10) johdetaan puristuskudoksen (12) kannattamana kuumennettavan vastatelan (20) ja puristuskengän (18) väliin muodostuvan pidennetyn puristusvyöhyk-keen (I-IV) läpi, jossa puristusvyöhykkeessä (I-IV) rainaan (10) kohdistetaan puristus useassa toisiaan välittömästi seuraavassa osavaiheessa siten, että ensimmäisessä vaiheessa paine nostetaan tasaisesti puristusvyöhykkeen (I-IV) alkuosan ensimmäisellä hydrodynaa-10 misella alueella (I) lähtötasolta varsinaiseen nippipaineeseen (pj), toisessa vaiheessa rainaa (10) puristetaan tasaisella paineella (pj) puristuskengän (18) hydrostaattisen painekammion (24) vaikutusalueella (II) ja kolmannessa vaiheessa puristusta jatketaan hydrostaattista aluetta (II) seuraavalla toisella lyhyellä hydrodynaamisella alueella (III) käyttäen puristuspainetta (pt), joka on vähintään yhtä suuri kuin edellisessä toisessa 15 vaiheessa (II) käytetty puristuspaine (pj), tunnettu siitä, että edellä mainittuja kolmea puristuksen osavaihetta (I-III) seuraavassa neljännessä puristuksen osavaiheessa puristuskengän (18) loppuosan kolmannella hydrodynaamisella alueella (IV) puristuspaine alennetaan tasolle (P2), joka on varsinaista nippipainetta (pj) matalampi mutta ympäristön painetta korkeampi, ja puristuspaine pidetään tällä tasolla ja olennaisesti 20 vakiona kolmannen hydrodynaamisen alueen (IV) loppuun asti, jonka viimeisen puristus-vaiheen (IV) ajallinen kesto on pituudeltaan vähintään kolmannes koko puristuksen (I-IV) ajallisesta yhteiskestosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristuksen 25 kolmannessa osavaiheessa (III) rainaan kohdistetaan painepulssi (pt), jonka amplitudi on varsinaista nippipainetta (pj) suurempi.

3. Impulssikuivatuslaite, joka käsittää vastatelan (20) ja laitteet (22) sen pinnan kuu mentamista varten, puristuskudoksen (12) rainan (10) kannattamiseksi sekä puristusken-30 kälaitteen (16), joka käsittää puristuskengän (18) ja liukuhihnan (14), joka on sovitettu liukumaan puristuskengän (18) voidellun otsapinnan (25) yli, ja puristuskenkä (18) on 14 105050 sovitettu painettavaksi vasten kuumennettavan vastatelan (20) pintaa vähintään kaksilla peräkkäisillä kuormituselimillä (23a,23b), joilla saadaan aikaan vähintään kaksi erillistä kuormitusvoimaa (F^, Fg), ja kuumennettavan vastatelan (20) ja puristuskengän (18) väliin on muodostettu pidennetty puristusvyöhyke (I-IV), joka käsittää rainan (10) 5 etenemissuunnassa aluksi ensimmäisen hydrodynaamisen alueen (I), sitten hydrostaatti sen painekammion (24) vaikutusalueen (II) ja sen jälkeen toisen lyhyen hydrodynaami sen alueen (III), tunnettu siitä, että edellä mainittuja kolmea puristusvyöhykkeen aluetta (I-III) seuraa puristuskengän (18) loppuosan muodostava kolmas hydrodynaami nen alue (IV), jonka pituus on vähintään kolmannes puristusvyöhykkeen (I-IV) kokonais-10 pituudesta ja jonka muoto ja/tai kuormitus on sovitettu sellaiseksi, että tällä puristus-vyöhykkeen viimeisellä alueella (IV) paine aluksi putoaa varsinaista nippipainetta (p^) alhaisemmalle mutta ympäristön painetta korkeammalle tasolle {p^) ja pysyy sitten tällä tasolla jokseenkin vakiona olennaisesti alueen (IV) loppuun asti.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että puristusvyöhykkeen (I-IV) loppupuolella oleva matalan paineen alue (IV) muodostaa 1 noin 1/3...2/3 puristusvyöhykkeen (I-IV) kokonaispituudesta.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että 20 puristuskengän (18) otsapinnan (25) kaarevuussäde (Rjr jR^R^) on suurempi kuin kuumennettavan vastatelan (20) kaarevuussäteen (Ry), puristuskudoksen (12) paksuuden ja liukuhihnan (14) paksuuden summa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että 25 puristuskengän otsapinnan kaarevuussäde (Rjq) puristusvyöhykkeen viimeisellä alueella (IV) on suurempi kuin vastaava kaarevuussäde (Rj^j) puristusvyöhykkeen kolmen ensimmäisen osan alueella (I-III) ja että kengän alkuosan ja loppuosan kaarevilla otsapinnoilla (25a,25b) on yhteinen tangentti (t) alueiden (I-III, IV) rajakohdassa (P). 15 105050

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että puristuskengän (18) loppuosan alueelle on sovitettu kohdistettavaksi suuruudeltaan säädettävä lisäkuormitusvoima (F^).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että puristuskengän (18) rakenne on jäykkä, jolloin kengän loppuosaan kohdistettava kuormitus voima (F(-·) vaikuttaa myös kengän alkuosan kokonaiskuormitukseen.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että 10 puristuskengän loppuosa (18b) liittyy nivelen tai joustavan kohdan (28) välityksellä kengän alkuosaan (18a), jolloin vastatelan (20) ja kengän otsapinnan (25) välinen etäisyys kengän loppuosan (18b) alueella on muutettavissa säätämällä kengän loppuosan kuormitusta (F^).

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että puristuskengän loppuosa (18c) on muodostettu joustavaksi, jolloin vastatelan (20) ja kengän otsapinnan (25) välistä etäisyyttä kengän loppuosan alueella voidaan muuttaa säätämällä kengän loppuosaan (18c) kohdistettavaa kuormitusta (Fq).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että puristuskenkä muodostuu kahdesta erillisestä peräkkäin sijoitetusta puristuskengästä (18d\ 18d”), joista ensimmäistä kenkää (18d’) kuormitetaan ensimmäisillä kuormitus voimilla (F^, Fg) ja toista kenkää (18d”) toisilla kuormitusvoimilla (F^j, F^)·

12. Patenttivaatimuksen 3 mukainen impulssikuivatuslaite, tunnettu siitä, että puristuskengän loppuosa on muotoiltu niin, että sen otsapinnan (25”) etäisyys vastatelan w · (20) pinnasta on matalan paineen alueen (IV) lopussa pienempi kuin sen alussa, ja että kyseisellä alueella (IV) kengän otsapinnalle (25”) syötetään matalapaineista lisäöljyä sen öljyn lisäksi, joka tavanomaiseen tapaan syötetään hydrostaattisen painekammion (24) 30 kautta puristuskengän alkuosan alueelle. 16 105050