FI105467B

FI105467B - Menetelmä konerullan pysäyttämiseksi

Info

Publication number: FI105467B
Application number: FI982248A
Authority: FI
Inventors: Petri Enwald; Timo Rautakorpi
Original assignee: Valmet Corp
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2000-08-31
Also published as: DE69908087D1; EP1047622B1; DE69908087T2; US6402081B1; AU6343399A; FI982248A0; EP1047622A1; FI982248A; WO2000023365A1; ATE240896T1

Description

Menetelmä konerullan pysäyttämiseksi 105467

Keksintö kohdistuu menetelmään konerullan pysäyttämiseksi paperikoneessa rainan rullauksen loppuvaiheessa, jolloin rullan vaihdon jälkeen 5 irti rullaussylinteristä olevan pyörivän konerullan keskiökäyttöön ja pintaan kohdistetaan pyörimisen pysäyttävät jarrutusvoimat. Konerullasta käytetään jäljempänä myös lyhyempää nimitystä"rulla".

On tunnettua pysäyttää rulla yksinomaan sen keskiökäyttöön kohdistu-10 valla eli rullan akselilta vaikuttavalla, tampuuritelan pyörimissuuntaan nähden vastakkaisella jarrutusvoimalla. Menetelmä on käyttökelpoinen erityisesti silloin, kun pysäyttämiseen on käytettävä tai siihen on käytettävissä runsaasti aikaa. Käytettävissä olevan ajan määrään vaikuttavat lähinnä paperikoneen tehokkuusvaatimukset ja toisaalta 15 vaihtotilanteessa käytettävissä olevan tilan mitoitus, ts. kuinka hyvin ja kuinka kauan pysäytettävä rulla ja uusi, täyttyvä rulla mahtuvat samanaikaisesti rullaimeeriV esTm. samoille rullauskiskoille.

Erityisesti tehokkuusvaatimusten kasvun myötä on tullut tarpeelliseksi 20 lyhentää pysäyttämisaikaa, mikä on omiaan aiheuttamaan huomattavia ongelmia pelkästään akselilta vaikuttavalla jarrutusvoimalla tapahtuvan pysäyttämisen käytölle. Jarrutusvoiman lisääminen pysäyttämisen no->v peuttamiseksi aiheuttaa nimittäin erityisesti liukkaiden paperilaatujen 'V kohdalla rullan pintakerrosten ns. ryömintää eli "aukipyörähtämistä", • · t 25 sillä osa pintakerroksista pyrkii sisempien kerrosten pyörimisnopeuden :. ‘i pienenemisestä riippumatta jatkamaan liikettään entisellä pyörimisno- V’! peudellaan rullan pyörimissuuntaan eli aukeamissuuntaan, mikä mer- :Λ: kitsee rullan löystymistä. Löystyminen tapahtuu ulkokehällä, koska :T: siellä rullan spiraalimaisen rakenteen purkautuminen on ensin mahdol- 30 lista ja toisaalta suurin massa ja halkaisija, eli inertiamomentti, on ulko-kehällä. Aukipyörähtänyt rullan pintaosa on käyttökelvotonta ja aiheut-taa paperihylkyä. Hylytystarve saattaa muodostua esimerkiksi on-line \·" päällystävällä ja kalanteroivallä linjalla jopa 2500 metrin suuruiseksi.

• · ___ _ 35 Edellä esitetyn ongelman "poistamiseksi tunnetaan ratkaisuja, jotka pe-.r;·. rustuvat vain rullan pintaan kohdistuvan jarrutusvoiman käyttöön ja rat- kaisuja, jotka perustuvat kahden erillisen jarrutusvoiman samanaikai- 2 105467 seen käyttöön, nimittäin akselilta vaikuttavan jarrutusvoiman ja rullan pintaan kohdistettavan ja täten pinnalta vaikuttavan jarrutusvoiman käyttöön.

5 Erityisesti ja/tai yksinomaan rullan pintaan kohdistettavia voimavaikutuksia on esitetty mm. julkaisuissa EP-483 092, EP-658 504, US-3,471,097 ja FI-95683, jota vastaa kansainvälinen julkaisu WO 95/34495.

10 Kahdessa ensin mainitussa julkaisussa esitettyihin sovelluksiin kuuluu rullan pinnan kanssa nipin muodostava painotela ja näistä jälkimmäiseen lisäksi nipin muodostava hihnasto. Painotelojen ja hihnaston tarkoituksena on näissä sovelluksissa lähinnä estää ilman pääsy paperi-kerrosten väleihin konerullan ollessa irti rullaussylinteristä ja rainan tul-15 lessa vielä rullalle, eikä varsinaisesti lainkaan rullan pysäyttämiseen vaikuttaminen. Julkaisut eivät esitä myöskään ratkaisuja akselilta vaikuttavan jarrutusvoiman muodostamiseksi.

Patenttijulkaisun US-3,471,097 mukaiseen ratkaisuun kuuluu hihnasto, 20 joka on tarkoitettu erityisesti toimimaan osana ns. pussivaihdon toteuttavista laitteista. Hihnaston tarkoituksena on myös hidastaa rullan pyörimistä ja lopulta pysäyttää se. Muulla tavoin jarrutusvoimaa ei tuoda . . rullaan. Nykyisten paperikoneiden vaatimusten mukaisessa rullan py- v;‘ säytyksessä tällaisen hihnaston yksinomainen käyttö varsinaisena jar- 25 ruttavana elimenä johtaisi kohtuuttoman suureen rullan pintaan kohdis-tuvaan kuormitusvoimaan, mikä aiheuttaisi helposti pintakerrosten vau-noitumista ja lisääntyvää paperin hylytystarvetta, eli pintakerrosten au-kipyörähtämisen estämisestä ei olisi hyötyä.

• · · • · * 30 Myös suomalaisessa patenttijulkaisussa FI-95683 esitetyn, rullan pin-taan kuormitusvoimaa kohdistavan elimen tarkoituksena on erityisesti estää ilman pääsy paperikerrosten väleihin rullattaessa rainaa rullalle [· rullan ja rullaussylinterin välinen nippi auki. Mainittu elin voi olla pätkä- !...: tela tai rynkkyrauta, mutta erityisesti julkaisussa mainitaan harjalaite, 35 jolla on tarkoitus kohdistaa pintaan erityisesti radiaalinen voimavaikutus. Vaikka harjalaitteen tai vastaavan käytöllä voidaankin pienentää olennaisesti täyden rullan ryömimisriskiä ja saada samalla aikaan erityi- i 3 105467 sesti radiaalista jarrutusvoimaa, liittyy tämänkin ratkaisun käyttöön rullan pysäyttämisen suhteen ongelmia. Mikäli merkittäviin jarrutusvoimiin pyrittäisiinkin tämän laitteen avulla, edellytettäisiin huomattavan suuria radiaalisia voimia, koska jarrutusvoima muodostuu lähinnä laitteen pai-5 nokontaktipinnan ja rullan ulkopinnan välisen ja paperikerrosten välisen kitkan kautta. Suurten jarrutusvoimien käyttö johtaisi tässäkin tapauksessa helposti pintakerrosten tarpeettomaan vaurioitumiseen ja hylytys-tarpeeseen. Lisäksi erityisesti jarruttamiseen ja pysäyttämiseen tarkoitetun käyttökelpoisen harjalaitteen valmistaminen ei ole mahdollista 10 harjalaitteen pintarakenteen johdosta. Samoin on selvää, että julkaisussa vaihtoehtoina mainitut pätkätela ja rynkkyrauta ei ole tarkoitettu kohdistamaan merkittäviä jarruttavia voimia rullaan.

Saksalaisessa hyödyllisyysmallissa DE-29604401 on esitetty järjestely 15 rullan jarruttamiseksi ja pysäyttämiseksi siten, että rullaa jarrutetaan sekä akselilta vaikuttavalla jarrutusvoimaila että rullan pintaan aikaansaadulla jarrutusvoimalla, joka muodostuu ulkoapäin rullan kehälle tuodusta radiaalisesta ja kehänsuuntaisesta (tangentiaalisesta) voimasta. Pintaan vaikuttava jarrutusvoima saadaan aikaan painolaitteella, entyi-20 sesti painotelalla, jota kuormitetaan rullaa vasten radiaalisen voiman muodostamiseksi ja joka on varustettu käytöllä sen pyörimisnopeuden kiihdyttämiseksi rullan kehänopeuteen ennen viemistä kontaktiin rullan kanssa. Painotelaan kuuluu .myös säädettävä jarrulaite rullan vaikutta-van kehänsuuntaisen jarrutusvoiman muodostamiseksi ja säätämiseksi.

< « I

25 Tässä julkaisussa esitetään, että pintaan kohdistetun jarrutustehon tu-j lee olla suurempi kuin akseliin kohdistetun jarrutustehon, jolloin pinnalta vaikuttava jarrutusvoima joudutaan kasvattamaan tarpeettoman suu-:.v reksi. Tämä edellyttää myös huomattavan tehokkaita laitteita niin pai- :T: noelimen kuormitusvaikutuksen aikaansaamiseksi kuin pyörimiseen 30 vaikuttamiseksi. Kun edellä esitellyllä ratkaisulla pyritään pintakerrosten ryömimisen ehkäisemiseen, on selvää, että suuret pinnalta vaikuttavat jarrutusvoimat ovat omiaan vaurioittamaan rullan pintakerroksia. Tämä vaikutus kasvaa vielä, jos esitetyn ratkaisun mukaan mainittuja jarrutus-voimia joudutaan lisäämään ryömimisriskin lisääntymisen myötä.

“ 35 Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä rullan pysäyttä- : · · ·« miseksi, jolla menetelmällä edellä esitetyt tunnettuihin ratkaisuihin sisäl tyvät puutteet voidaan mitä suurimmassa määrin poistaa ja siten kohot- 4 105467 taa alalla vallitsevan tekniikan tasoa. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että rullan pysäyttävät rullan keskiökäyttöön ja rullan pintaan kohdistuvat eli akselilta vaikuttavat ja pinnalta vaikuttavat jarrutustehot 5 jaetaan pysäytyksen aikana suhteessa S=1:1 ...100:1. Pinnalta vaikuttava jarrutusteho on siis korkeintaan akselilta vaikuttavan jarrutustehon suuruinen ja pienennettävissä siitä ja edelleen muutettavissa tarpeen mukaan pysäytyksen aikana. Alue, jolla tehojen suhde on, voi olla myös 1:1...50:1, 5:4...100:1, 5:4...50:1, 3:2...100:1, 3:2...50:1, 1:1...10:1, 10 5:4...10:1, 3:2...10:1, 1:1...5:1, 5:4...5:1 tai 3:2...5:1. Suhde voi olla sama tai sitä voidaan muuttaa, sopivimmin niin, että suhde pysyy edellä määritellyllä alueella suurimman aikaa jarrutusajasta, esimerkiksi ainakin 9/10 ajan kokonaisjarrutusajasta, tai koko sen ajan kun rullausakseliin ja konerullan pintaan kohdistetaan jarrutustehoa 15 vastaavilla jarrulaitteilla.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan rullan pysäytysaika minimoida ja samalla vähentää olennaisesti pintakerrosten vaurioitumista ja hylytystarvetta. Menetelmässä huolehditaan siitä, että pinnalta vaikutta-20 va jarrutusvoima saa aikaan hallitun pysäyttämisen yhdessä paperiker-rosten kitkavoimien kanssa ja vielä niin, että jarrutus ja pysäyttäminen tapahtuvat ilman pintakerrosten ryömimisilmiötä ja rullan löystymistä. Pysäytyksen toteuttamiseksi optimaalisesti menetelmässä voidaan huomioida koko pysäytyksen ajan mm. kaikkien aikaansaatavien jarru-25 tusvoimien ja -momenttien suuruudet ja niiden muutokset, rullan paino ja pyörimisnopeus ja sen muutokset sekä paperin kitkaominaisuudet ja mm. näiden suureiden ja niiden muutosten perusteella muutetaan kul-;.*V loinkin tarkoituksenmukaisinta jarrutusvoimaa ja/tai -momenttia. Koska :T: keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa tarvitaan olennaisesti 30 tunnettuja ratkaisuja pienempiä jarrutusvoimia, voidaan ko. sovelluksis-sa käytettävän laitteiston tehojen suhteen pidättyä suhteellisen kohtuul-lisissä rakenteissa ja ratkaisuissa.

9 m ·

Keksintö soveltuu jatkuvatoimisten kiinnirullainten yhteyteen, joissa ; ‘; 35 täysilevyisestä paperikoneelta tai paperin jälkikäsittelykoneelta tulevasta, usean metrin levyisestä (esim. 5 m tai enemmän) paperirainasta muodostetaan konerullia. Konenopeuksien, koneleveyksien ja rullien 105467 5 maksimihalkaisijoiden kasvu rullaimissa johtaa fäinan katkaisun jälkeen suurella nopeudella pyöriviin ja suuren massan omaaviin rulliin, jotka on jarrutettava suuresta pyörimisenergiasta huolimatta yhtä nopeasti kuin ennenkin, tai käytettävissä olevasta ajasta johtuen on jopa pyrittävä ly-5 hyempiin jarrutusaikoihin. Lieriömäisen kappaleen tapauksessa, joksi konerulla voidaan olettaa, pyörimisenergia on suoraan verrannollinen kappaleen massaan, kappaleen kulmanopeuden neliöön ja kappaleen säteen neliöön. Voidaan laskennallisesti osoittaa, että ratanopeuden (rullan pintanopeus) kasvaessa 50%, rullan massan 125% ja rullan 10 halkaisijan n. 25 %, kasvaa pyörimisenergia n. viisinkertaiseksi, mikä lisää huomattavasti jarrutusaikaa käytettäessä samaa jarruttavaa momenttia.

Muut keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusomaiset piirteet käyvät 15 ilmi oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista ja seuraavasta selityksestä.

Keksintöä kuvataan lähemmin seuraavassa selityksessä viitaten oheiseen piirustukseen, jossa 20 kuva 1 esittää menetelmän periaatetta kaaviollisesti, . . kuva 2 esittää erästä menetelmän soveltamiseen sopivaa järjes- telyä paperirullan pysäytysasemassa, 25

V V

:.**i kuva 3 on esimerkki jarrutuksen ohjauksesta, ja • · • · · · .......-.......

• · ____ • · - 0!: kuva 4 kuvaa rullan hidastumista kuvan 3 periaatteen mukaisessa :T: ohjauksessa.

30

Kuvissa 1 ja 2 on esitettylcäavlolIisesti paperikoneen rullain, ns. pope-rullain, joka muodostaa jatkuvasti paperirullia täysilevyisestä, paperiko-neesta tai vastaavasta, kuten paperin jälkikäsittelykoneesta tulevasta rainasta W rullauskiskojen 5 tai vastaavien tukien varassa pyörivien 35 rullausakselien 2 ympärille. Yhtä täyteentullutta paperirullaa eli konerul-laa on merkitty kirjaimella R. Kuvien tilanteessa täysi rulla R on jo siir- 6 105467 retty konesuunnassa irti rullaussylinteristä 1 vaihtoasemaan ja uusi rul-lausakseli eli tampuuritela 2 on tuotu kosketuksiin rainan W kanssa.

Itse rainan W kertyminen rullalle R tapahtuu seuraavasti. Pyörivä rul-5 laussylinteri 1 ohjaa rainaa W rullalle R, jota kuormitetaan säteissuun-nassa vasten rullaussylinteriä 1 rainan W kulkusuunnassa katsoen rul-laussylinterin 1 toisella puolella sinänsä tunnetuin kuormituslaittein, joita ei ole esitetty. Rulla R on keskiökäyttöinen, toisin sanoen tampuuritela 2, jonka ympärille rulla R kerääntyy, on varustettu käytöllä. Täysi rulla R 10 on siirretty rullaiskiskoja 5 pitkin tai vastaavien tukien varassa vaihto-asemaan irti rullaussylinteristä 1. Rainan W kulkusuunnassa ennen täyttä rullaa R on rullaussylinterin 1 vaippaa vasten tuotu seuraavan rullan ytimen muodostava uusi tampuuritela 2. Tässä vaiheessa raina W kulkee vielä hetken rullattavalle rullalle R uuden tampuuritelan 2 ja 15 rullaussylinterin 1 välisen nipin ja tampuuritelan 2 vaipan kautta (katkoviiva) kunnes raina W katkaistaan jollakin sinänsä tunnetulla kat kaisulaitteella (ei esitetty) ja ohjataan uuden tampuuritelan 2 ympärille, ja rullan R pyöriminen jarrutetaan ja pysäytetään sen ollessa vaihto-asemassa. Keksintö ei ole kuitenkaan rajoittunut vaihtotapaan ja ku-20 vassa esitettyyn rullaimen rakenteeseen, ja yhteistä kaikille rullan pysäytystilanteille on se, että pysäytys suoritetaan kohdistamalla jarrutustehoa rullaimessa pyörivään rullaan, joka on viety irti ..... nippiyhteydestä rullaussylinterin 1 kanssa. Raina voidaan katkaista ja ' V vaihtaa uudelle tampuuritelalle esimerkiksi ennen nipin avaamista.

•;:i! 25 *; 'j Tampuuritela 2 on varustettu sen akseliin 2a yhdistetyllä ja siihen vai- kutiavalla keskiökäytöllä akselilta 2a vaikuttavan jarrutusvoiman ai-v.: kaansaamiseksi. Rullan R jatkaessa pyörimistään suuntaan DR jarrute- :T: taan pyörimistä vastakkaiseen suuntaan DT1 vaikuttavalla jarrutusvoi- 30 maila, joka saa aikaan tampuuritelan 2 kautta jarruttavan momentin rullaan R.

• · « · · • · · • · ·

Pyörivän ja tampuuritelan 2 kautta hidastettavan rullan R pintaa, edulli-sesti sen alapintaa, kuormitetaan rullan R kanssa nipin muodostavalla 35 painotelalla 3 erityisesti pinnalta vaikuttavan radiaalisen voiman ai-kaansaamiseksi, jolloin painotelan 3 kuormitusvoima muodostetaan .!..; painotelaan 3 välittömästi yhdistetyllä ja siihen vaikuttavalla kuormitus- i 7 105467 laitteella 4, jonka voima on säädettävissä, kuten hydraulisella voimalaitteella tai vastaavalla.

Painotela 3 on lisäksi varustettu sen akseliin 3a yhdistetyllä ja siihen 5 vaikuttavalla käytöllä tarkoituksena hallita painotelan 3 pyörimistä ja sen myötä pinnalta vaikuttavaa kehänsuuntaista jarruttavaa voimaa, eli jarrulaitteena voi olla jarrugeneraattori. Painotelan 3 pyörimissuunta on merkitty kirjaimilla DP ja radiaalisuuntaisen ja kehänsuuntaisen voimien yhdessä aiheuttamaa jarrutusvoimaa, joka saa rullan kehäpinnan kautta 10 aikaan jarruttavan momentin rullaan R, on merkitty viitemerkinnällä DT2. Telan 3 yhteydessä voidaan käyttää myös mekaanista tai hydraulista jarrulaitetta.

Rulla R voi olla jarrutuksen ajan samassa vaihtoasemassa, johon se on 15 siirretty rullaussylinteristä irrotuksen jälkeen. Kun rulla on täysin pysähtynyt, se siirretään pois tästä asemasta, esimerkiksi kiskoja 5 pitkin tai vastaavan, tampuuritelan 2 päätyjä kannattavan tukirakenteen tukemana eteenpäin kohtaan, jossa se poistetaan rullaimesta, esimerkiksi py-säyttimille, joihin rulla vierii kiskoja 5 pitkin pysäytyksen jälkeen.

20

Kuvassa 2 esitetään sovellus rullan R jarruttamiseksi ja pysäyttämiseksi, jossa sovelluksessa painotela 3 on ns. kiinteäasemainen tela, joka sijaitsee rainan kulkusuunnassa nähtynä edullisesti rullan R takapuolel-la esimerkiksi rullaimen rungossa, jolloin painotelan 3 kuormitusvoima 25 saadaan aikaan tampuuritelaa 2 ja sen mukana koko rullaa siirtävän *j rullausvaunun 6 tai vastaavan kuormituslaitteella 4, jonka tuottama :.'*i voima on säädettävissä, kuten hydraulisella voimalaitteella. Irrotettaes- • · :.v sa rulla R rullaussylinteristä 1 se voidaan näin ajaa suoraan kuormitus- laitteella kiskoja 5 pitkin vaihtoasemaan kontaktiin telan 3 kanssa.

30 :Y: Kuvassa 1 tela 3 sijaitsee suhteellisen lähellä rainan W tulokohtaa rul- • · Iälle, ja sitä voidaan käyttää myös samassa tarkoituksessa kuin harjalai-tetta ennen rainan katkaisua. Kuten kuvasta 2 ilmenee, tela 3 sijaitsee !"*| kauempana rainan W tulokohdasta, ja on edullista sijoittaa jarrutusjär- 35 jestelyyn rullan pyörimissuunnassa ennen telaa 3 sijaitseva, erillinen rainaa rullalle ohjaava painolaite 7, kuten harjalaite tai vastaava, ilman kulkeutumisen estämiseksi paperikerrosten väleihin. Harjalaitteen toi- 8 105467 minta ja rakenne voi olla ennestään tunnettu, ja kontaktielimenä voi harjan tilalla olla myös tela. Tämäntyyppisen ilman pääsyä estävän pai-nolaitteen 7 aikaansaama voima rullan pintaan on tunnetusti pieni, eikä sitä oteta huomioon jarrutustehoja tarkasteltaessa. Tällaista painolaitet-5 ta voidaan käyttää myös kuvan 1 järjestelmässä ennen painotelaa 3, varsinkin jos painoteta 3 on vasta rullan alimman kohdan jälkeen, eli pyörimissuunnassa myöhemmin kuin kuvassa 1.

Kun rulla R on pysähtynyt kuvan 2 vaihtoasemassa, se tulee poistaa 10 suoraan tästä asemasta pois rullaimesta, jos tela 3 ei ole pois siirrettävissä. Tela 3 voi olla kuitenkin kiinteäasemainen siinä mielessä, että se on paikoillaan jarrutusvaiheessa, mutta siirrettävissä pois rullan pysähtymisen jälkeen, jolloin rullaa voidaan telan estämättä siirtää eteenpäin rullaimessa poistoasemaan.

15

Kuvan 2 sovellus vastaa muilta osin täysin aiemmin esitettyä ja kuvassa 1 esitettyä mallia keksinnön mukaisen menetelmän käyttämiseksi, joten jarrutuksen ja pysäyttämisen optimoimiseksi käytetään soveltuvin osin vastaavia mittausjärjestelyltä ja tietojenkäsittely-yksikköä, jota tul-20 laan selostamaan seuraavassa lähinnä kuvaan 1 viitaten.

Menetelmän toteuttamiseksi on tarkoituksenmukaista seurata joitakin mittaussuureita ja ohjata jarrutusta niiden avulla.

• · « • « •«· 25 Menetelmän yhden perusajatuksen mukaisesti mitataan rullan R py- ‘j säyttämisen aikana jatkuvasti tai määräajoin akselilta 2a vaikuttavaa :.’*i jarrutusvoimaa/momenttia T1, ja akselilta vaikuttavan jarrutus-voi- * · \v man/momentin suuruuden mukaan määrätään sopiva rullan pinnalta 0 : vaikuttava jarrutusvoima/momentti T2, jota mitataan ja säädetään ohje- 30 arvon toteuttamiseksi. Tieto akselilta vaikuttavan jarruttavan voiman :Y· suuruudesta saadaan keskiökäytön jarrutuksesta normaalilla tavalla.

.·.··. Mittausten ja tarvittavien säätöjen toteuttamiseksi menetelmässä käyte- tään tampuuritelan keskiökäytön moottoria M1, painotelan käytön :···] moottoria M2 ja painotelan 3 kuormituslaitetta 4, joilta mittaustulokset 35 syötetään tietojenkäsittely-yksikköön 8.

1 f f f < { < r i 9 105467

Optimaalisten jarrutusvoimien ja -momenttien säätämisen perustaksi mitataan ensin erityisesti tampuuritelan 2 akselilta 2a vaikuttavan jarru-tusvoiman/momentin suuruutta Tlcond, minkä jälkeen näin mitattujen suureiden avulla määritetään tietojenkäsittely-yksikössä 8 optimaalinen 5 pinnalta vaikuttavan jarrutusvoiman/momentin suuruus (T2set), joka voi olla ennaltamäärätyssä suhteessa akselilta 2a vaikuttavaan vastaavaan suureeseen. Tietojenkäsittely-yksikön 8 tuottaman, optimaalisen pinnalta vaikuttavan jarrutusvoiman/momentin arvon mukaan annetaan oh-jausviestit painotelan 3 akselin 3a käytölle M2 ja kuormituslaitteelle 4.

10

Tampuuritelan 2 pyörimisnopeutta N1 ja painotelan 3 pyörimisnopeutta N2 mitataan myös (Nlcond ja N2 cond). Tunnettaessa täyden rullan R halkaisija tiedetään myös sen kehän ympärysmitta ja kehänopeus (pintanopeus), ja näin voidaan määrittää se pyörimisnopeus N2, jolla 15 ympärysmitaltaan tunnettu painoteta 3 pyörii liukumatta vierintäkontak-tissa rullaa R vasten. Mitattujen pyörimisnopeuksien N1 ja N2 avulla voidaan toisaalta saada rullan R halkaisija.

Hallittu rullan R pysäyttäminen edellyttää rullan pintakerrosten ryömimi-20 sen eli rullan löystymisen estämistä samalla, kun pysäytysaika pyritään minimoimaan. Löystymisen estäminen edellyttää edelleen jatkuvaa aktiivista jarrutusvoimien hallintaa ja erityisesti pinnalta vaikuttavien voi-tV> mien hallintaa. Saatujen kokemusten perusteella löystymisen hallinta edellyttää sitä, että pinnalta vaikuttavan jarrutustehon tulee koko pysäy-25 tyksen ajan olla akselilta vaikuttavaa jarrutustehoa pienempi tai korkein-:·*'· taan sen suuruinen. Tämän huomioimisella vältetään erityisesti hyödyllisyysmallin DE 29604401 esittämän ratkaisun edellyttämät vV tarpeettoman suuret pinnalta vaikuttavat jarrutusvoimat, jotka nostavat :T: huomattavasti pintakerrosten vaurioitumisriskiä.

30

Keksinnön mukaisessa menetelmässä akselilta 2a vaikuttavalla jarru-.•V. tusvoimalla jarrutetaan siis pääasiassa rullan R sisimpien paperikerros- ten pyörimistä ja pinnalta vaikuttavalla jarrutusvoimalla jarrutetaan pin-: takerrosten, eräänlaisen rullan uloimman lieriön tai "ulkoholkin" pyöri- : 35 mistä ja nopeutetaan siten pysäyttämistä, mutta erityisesti pinnalta vai kuttavalla jarrutusvoimalla estetään rullan R löystyminen. Rullan R löystymisen estämiseksi menetelmässä huomioidaan ja hyödynnetään 10 105467 paperikerrosten välistä kitkavoimaa ja juuri tähän ajatukseen perustuu mahdollisuus toteuttaa jarrutus ja pysäytys kohtuullisia erityisesti pinnalta vaikuttavia jarrutusvoimia ja niitä aikaansaavia laitteita käyttäen.

5 Keksinnöllisen perusajatuksen toteuttamiseksi akselilta 2a vaikuttava jarrutusteho ja korkeintaan sen suuruinen pinnalta vaikuttava jarrutus-teho jaetaan suhteessa S=1:1...100:1. Pyörivään rullaan kohdistettava jarrutusteho on suoraan verrannollinen sen jarrutusmomenttiin, ja kul-loisenakin ajanhetkenä vallitseva tehojen suhde on yhtä suuri kuin jar-10 rutusmomenttien suhde. Suhde S säädetään jarrutuksen alkuajankoh-tana niin, että pinnalta vaikuttava jarrutusteho on oleellisesti akselilta vaikuttavan jarrutustehon suuruinen. Rullan R pyörimisnopeuden alentumisen myötä pienennetään erityisesti pinnalta vaikuttavaa jarrutus-voimaa niin, että se on lopuksi, rullan hidastuttua ns. ryömintänopeu-15 teen, vain muutamia prosentteja alkuarvostaan, esim. 1-10 % tai vain 1-5%.

Käytettäessä pienenevää pinnalta vaikuttavaa jarrutusvoimaa suurenee jarrutustehojen suhde S jarrutuksen edetessä, mutta se voidaan pitää 20 suurimman aikaa jarrutusajasta, esimerkiksi ainakin 9/10 ajan kokonais-jarrutusajasta jollain edellä määritellyllä alueella, erityisesti alueella 1.1...100:1, alueella 1:1...50:1, alueella 5:4...100:1, alueella 5:4...50:1, alueella 3:2...100:1 tai alueella 3:2...50:1. Tehojen suhde S voi pysyä

• « I

jollain em. alueella myös koko jarrutusajan, eli sen ajan kun rullaan 25 kohdistetaan jarrutusvoimaa/momenttia rullan pinnan ja rullausakselin • · · ‘i kautta vastaavilla jarrulaitteilla.

• « · • M • · • · v.: Sekä akselilta että pinnalta vaikuttavat jarrutusvoimat/momentit voidaan 0 1 määrätä ennalta niin, että sopiva tehojen suhde toteutuu. Näin voidaan 30 antaa akselilta ja pinnalta rullaan vaikuttavien jarrutusvoi- :Ys mien/momenttien asetusarvot T1set ja T2set. Asetusarvot eivät ole välttämättä samat rullan pysäytyksen aikana. Sopivat suhteet voidaan .·„ antaa ohjausjärjestelylle käyrinä, taulukoina yms., jotka kuvaavat suh- · detta ja/tai ainakin toisen momentin absoluuttista arvoa rullan pysäytyk-35 sen aikana muuttuvan tekijän, kuten ajan tai rullan pyörimisnopeuden < < 11 WF4f7 tai rullan pyörimisnopeudesta riippuvan suureen funktiona. Eräitä mahdollisuuksia säädön toteuttamiseksi ja kysymykseen tulevia säätöalgo-ritmityyppejä on esitetty jäljempänä.

5 Jarrutusta voidaan ohjata esim. rullan pyörimisenergian eli liike-energian funktiona. Rullan pyörimisenergia saadaan yhtälöstä Wk = 1/> J co2, jossa J = rullan hitausmomentti ja ω = rullan kulmanopeus. Jos rulla oletetaan homogeeniseksi umpinaiseksi lieriöksi, sen hitausmomentti on J = 1/2 mr2, missä m = rullan massa ja r = rullan säde. Tästä näkyy, 10 että jarrutuksen aikana pyörimisenergian suuruuteen vaikuttavista tekijöistä muuttuu vain kulmanopeus, joka on verrannollinen pyörimisnopeuteen. Pyörimisenergian käytöllä on se etu, että siinä huomioidaan rullan massa ja rullan halkaisija, ja ohjausmenetelmä eroaa näin menetelmistä, joissa pysäytystä on ohjattu vain pintanopeuden perusteella.

15

Kuvassa 3 on esitetty yksi esimerkki pyörimisenergian funktiona toteutetusta rullan jarrutuksen ohjauksesta. Jarrutusmomenttia T ohjataan siten, että pyörimisenergian pienetessä jarrutusmomenttia nostetaan. Pyörimisenergia Wk voidaan mitata mittaamalla rullan pyörimisnopeutta 20 ja kertomalla sen neliö kulloinkin jarrutettavan rullan mitoista ja massasta riippuvalla vakiotermillä. Kuvan 3 ohjekäyrässä on esitetty pyörimisenergia ohjesuureena, mutta sen tilalla voidaan käyttää siihen suoraan verrannollista keinotekoistakin suuretta, joka voi olla esimerkiksi tyyppiä * ; K n2, jossa n = rullan pyörimisnopeus ja K = jarrutettavan rullan 25 halkaisijasta/säteestä ja massasta riippuva rullakohtainen vakio.

• « · *; Kuvassa on esitetty x-akselilla pyörimisenergia pienenevässä '• ’J järjestyksessä, jolloin se kuvaa myös pyörimisenergian muutosta rullan \v jarrutuksen aikana. Lukuarvo 100 % vastaa koneen tuotantonopeudella ·* pyörivän rullan liike-energiaa, eli tilannetta jarrutuksen alussa.

30 Hetkellisen jarrutustehon osuus prosentteina tietystä :Y: kokonaisjarrutustehon nimellistehosta (100%) on esitetty y-akselilla ja sitä on kuvattu jarrutusmomentin symbolilla T. Hetkellinen jarrutusteho voi olla jonkin aikaa jarrutuksen lopussa yli nimellistehon, eli tällöin * "* jarrutetaan yli 100 % teholla.

35

Jarrutusmomentti T on rullaan akselilta ja kehältä vaikuttavien jarrutus-momenttien summa, eli momentit voidaan jakaa keksinnön mukaisesti 12 105467 sopivassa suhteessa. Telaa 3 itseään ei tarvitse välttämättä jarruttaa, vaan sillä voidaan kuormittaa riittävästi rullan R pintaa. Alussa painote-lan kuormitus on suurempi kuin lopussa. Rullaimen automaatiojärjestelmään voidaan tällöin syöttää jarrutusta ohjaamaan esimerkiksi tau-5 lukko, jossa tiettyä pyörimisenergiaa vastaa tietty jarrutusteho. Aloitettaessa jarrutus tulee tietää rullan massa ja halkaisija, jotta liike-energia voidaan laskea kulloisenkin pyörimisnopeuden perusteella. Alussa (alue A) 50-70 % rullan liike-energiasta jarrutetaan vain noin 50-90 % hetkellisellä teholla, eli pyörimisenergiaa vähennetään rikkomatta rullan 10 rakennetta. Alueella B arvosta 30-50 % arvoon 0 % jarrutetaan tehokkaasti aikaa säästäen, jolloin käyrä nousee jyrkemmin alueella B. Alueella B jarrutus loppuun voi tapahtua vakioteholla (käyräosa B1) tai tehoa voidaan kasvattaa koko ajan siihen saakka, kunnes rulla pysähtyy (käyräosa B2). Kokonaisjarrutusteho voi lopussa olla yli 15 kaksinkertainen tai jopa yli kolminkertainen alkuarvoon verrattuna.

Jarrutustehojen suhde S muuttuu kuvan 3 mukaan toimittaessa. Kehältä eli rullan pintaan vaikuttava jarrutusteho pienenee osaan alkuarvosta, jolloin suhde S kasvaa jarrutuksen aikana. Suhde S pysyy erityisesti 20 välillä 1:1...100:1, 1:1...50:1, 5:4...100:1, 5:4...50:1, 3:2...100:1 tai 3:2...50:1 suurimman aikaa jarrutusajasta, esimerkiksi ainakin 9/10 ajan kokonaisjarrutusajasta tai koko jarrutuksen ajan.

• · • 9 ♦ • · · * j Kuvan 4 hidastusvuuskäyrä havainnollistaa puolestaan rullan pyörimis- 25 nopeutta tai pintanopeutta ajan funktiona, eli hidastuminen on « · « *j nopeampaa jarrutuksen loppuvaiheessa. Alussa hidastus tehdään :·*’· loivemmin. Ulkokehällä kerrosten hitausmomentti on suurin, ja tarkoitus • · on alussa vähentää sopivasti rullan ulkokerrosten liike-energiaa, ja 0 '· vasta kun on saavutettu tietty liike-energia, voidaan jarruttaa 30 voimakkaammin.

• m • · · • · · • f ··:·; Seuraavassa kuvataan joitain jarrutuksen yhteydessä esiintyviä tilantei- [•mm ta käytettäessä kuvien 1 ja 2 mukaisia järjestelyjä tai noudatettaessa kuvan 3 periaatetta jarrutuksen ohjauksessa.

35

Jos rullassa R tapahtuu luistoa pintakerroksissa suoritettaessa jarrutus telan 3 käytön avulla (jarrugeneraattori), pienenee pinnalta jarruttavan 13 10F467 momentin oloarvo T2cond, jolloin tietojenkäsittely-yksikön 8 ohjausjär-jestely pienentää ohje- eli asetusarvoa T2set, jonka mukaan pienennetään painotelan 3 moottorin M2 välityksellä painotelan 3 tuottaman jar-rutusmomentin oloarvoa T2cond, kunnes luisto lakkaa. Mikäli em. toi-5 menpiteet eivät riitä löystymisen pysäyttämiseksi, pienennetään kuvatulla tavalla vielä akselilta 2a vaikuttavan jarrutusmomentin asetusarvoa T1 set.

Jos pinnan kautta tapahtuvaan jarrutukseen käytetään mekaanista tai 10 hydraulista jarrua, tarkkaillaan painotelan 3 pyörimisnopeuden oloarvoa N2cond. Jos rullassa tapahtuu luistoa pintakerroksissa, pyörimisnopeuden oloarvo N2cond laskee, jolloin tietojenkäsittely-yksikön 8 ohjausjär-jestely laskee ohje- eli asetusarvoa T2set, jonka mukaan lasketaan painotelan 3 tuottaman jarrutusmomentin oloarvoa T2cond, kunnes 15 luisto lakkaa. Mikäli em. toimenpiteet eivät riitä löystymisen pysäyttämiseksi, pienennetään kuvatulla tavalla vielä akselilta 2a vaikuttavan jar-rutusvoiman asetusarvoa T1set.

Kuormitusvoiman oloarvoa Fcond voidaan myös mitata, ja kuormitus-20 voiman asetusarvon Fset perusteella säädetään kuormitusvoimaa, jolla telaa 3 kuormitetaan rullaa vasten kuormituslaitteella 4. Jos pintakerroksissa havaitaan luistoa, se voidaan lopettaa lisäämällä telan 3 kuormitusvoimaa hetkellisesti.

• · · * · • · 25 Tietojenkäsittely-yksikköä 8 varten voidaan muodostaa mittauksista

I « I

saatuja arvoja hyväksikäyttäviä säätöalgoritmeja, kuten tiettynä hetkenä V;: (t) pysäyttämiseen tarvittavan jarrutusmomentin kokonaismäärän mää- :.v rittämiseksi säätöalgoritmi • · · • · · • · · 30 T(t) = f(m,r,p,n), jossa :V: T(t) = aikariippuva säätöalgoritmi # · m = konerullan (R) massa r= konerullan säde tai siihen verrannollinen suure, kuten hai- • · kaisija 35 μ= paperilaatuun liittyvä parametri, erityisesti kitkakerroin ja n= konerullan (R) pyörimisnopeus tai siihen verrannollinen suure, kuten kulmanopeus, 14 105467 ja/tai jarrutustehon jakautumisen ohjaamiseksi pysäytystapahtuman aikana säätöalgoritmi _ _. . Tlset .. . .

5 S(t) = ——= f (x), jossa T2set S(t) = aikariippuva säätöalgoritmi välillä 1:1...100:1 tai muulla edellä määritellyllä välillä olevan suhteen laskemiseksi,

Tlset = rullausakselilta (2) rullaan vaikuttavan jarrutusmomentin 10 asetusarvo T2set = pinnalta rullaan vaikuttavan jarrutusmomentin asetusarvo, x = ajan mukana muuttuva suure, kuten aika (t) tai rullan pyörimisnopeus (n).

15 Kuten jälkimmäisen säätöalgoritmin yhteydessä on mainittu, suhde S jarrutusmomenttien jakamiseksi voi perustua paitsi jarrutustapahtuman aikana hankittuihin muuttujien arvoihin, myös aiemmin hankittuihin kokemusperäisiin suureisiin ja niiden arvoihin, jolloin suhdetta voidaan muuttaa yksinkertaisesti jarrutukseen käytetyn ajan funktiona. Koke-20 musperäiset arvot voivat edelleen olla peräisin niin paperikoneelta tai paperin jälkikäsittelylaitteelta, johon menetelmää sovelletaan, kuin muiltakin paperikoneilta tai paperin jälkikäsittelylaitteilta, joissa jarrutus- : Λ: tapahtuma noudattaa edellä esitettyjä perusratkaisuja.

« • · < «M· 25 Keksintöä ei ole rajoitettu vain edellä esitettyihin ja piirustuksen mu- kaisiin suoritusmuotoihin, vaan ne voivat vaihdella oheisissa patentti- .·.1. vaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• · · • · · • · · • · 9 • · «· • » f · • « · « · · · · • · ·

Claims

1. Menetelmä konerullan (R) pysäyttämiseksi rainan (W) rullauksen 5 loppuvaiheessa, jolloin katkaistaan raina (W) konerullan (R) täytyttyä, mahdollisesti johdetaan raina (W) uudelle rullausakselille (2), ja 10. pysäytetään irti nippiyhteydestä rullaussylinterin (1) kanssa viedyn konerullan (R) pyöriminen jarrutusvoimilla, jotka kohdistetaan sekä täyden konerullan (R) rullausakseliin (2) että konerullan (R) pintaan, tunnettu siitä, että jaetaan konerullan (R) rullausakseliin (2) ja konerullan (R) pintaan 15 kohdistuvat, konerullan (R) pysäyttävät jarrutustehot suhteessa (S) 1:1...100:1.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jarrutustehot jaetaan suhteessa (S) 1:1...50:1. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jarrutustehot jaetaan suhteessa (S) 5:4...100:1. • · « · « I

· · ’ ! 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · · T:. 25 jarrutustehot jaetaan suhteessa (S) 5:4...50:1. • · · • · I *

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · :.v jarrutustehot jaetaan suhteessa (S) 3:2...100:1. • · · • · · • · f

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että : V: jarrutustehot jaetaan suhteessa (S) 3:2...50:1. • · · • · · • · ·

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · * ”* jarrutustehot jaetaan suhteessa (S) 1:1 ...10:1. / 35 1β 105467 16

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jarrutustehojen suhde (S) on jollain seuraavista alueista: 5:4...10:1, 3:2...10:1,1:1...5:1,5:4...5:1 ja 3:2...5:1.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että jarrutustehojen suhde (S) pidetään mainitulla välillä suurin osa jarrutusajasta, esimerkiksi ainakin 9/10 ajan kokonaisjarrutusajasta tai koko jarrutuksen ajan.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suhdetta (S) muutetaan pysäytyksen aikana.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pysäyttämiseen tarvittavan jarrutusmomentin kokonais-15 määrän määrittämiseksi muodostetaan säätöalgoritmi T(t) = f(m,r,p,n), jossa T(t) = aikariippuva säätöalgoritmi, 20 m = konerullan (R) massa, r = konerullan säde tai siihen verrannollinen suure, kuten hal kaisija, μ = paperilaatuun liittyvä parametri, erityisesti kitkakerroin ja n= konerullan (R) pyörimisnopeus tai siihen verrannollinen Τ'. 25 suure, kuten kulmanopeus, I « « C € ja/tai jarrutustehon jakautumisen ohjaamiseksi pysäytystapahtuman ai-:.v kana muodostetaan säätöalgoritmi »•I • · · • · · ολ —. . Tlset r/ .

30 S(t) = —— = f (x), jossa .·.·. T2set • · c • « • « * • · · *\ * S(t) = aikariippuva säätöalgoritmi välillä 1:1...100:1 tai muulla edellä määritellyllä välillä, Tlset = rullausakselilta (2) rullaan vaikuttavan jarrutusmomentin 35 asetusarvo, T2set = pinnalta rullaan vaikuttavan jarrutusmomentin asetusarvo, 17 105467 x = ajan mukana muuttuva suure, kuten aika (t) tai rullan pyö rimisnopeus (n).

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että konerullan (R) pintaan kohdistettavaa jarrutusvoimaa pienennetään pysäytyksen aloitusajankohtana valitusta alkuarvosta konerullan (R) pyörimisnopeuden alentuessa.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tun-10 nettu siitä, että jarrutusmomentin säädössä mittaussuureena käytetään konerullan (R) pyörimisenergiaa tai siihen verrannollista suuretta.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jarrutusmomenttia nostetaan pyörimisenergian tai siihen verrannollisen 15 suureen pienetessä.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan rullan (R) pintaan kohdistettavaa jarrutusvoi-maa/momenttia, ja mikäli sen havaitaan pienenevän paperin kerroksis- 20 sa tapahtuvan luiston vaikutuksesta, pienennetään konerullan (R) pintaan kohdistettavan jarrutusvoiman/momentin asetusarvoa ja/tai pienennetään rullausakseliin (2) kohdistuvaa jarrutusvoimaa/momenttia. • · « I f • · I '.j,

16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tun- 25 nettu siitä, että konerullan (R) pintaan kohdistettavan jarrutusvoi-*; man/momentin aikaansaamiseksi konerullaa (R) kuormitetaan painote- ; '} lalla (3) tai vastaavalla.

• · · · · • · • « * : 17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 mitataan painotelan (3) tai vastaavan ja konerullan (R) pinnan väliseen : V: nippiin kohdistuva voimavaikutus, minkä mukaan säädetään painotelan ;·"· (3) tai vastaavan konerullan (R) pintaa kuormittavaa radiaalista voima- vaikutusta. * 9 9 «

15 105467

18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen menetelmä, tunnettu : siitä, että painotelaan (3) tai vastaavaan on yhdistetty kuormituslaite (4) 4 4 18 105467 konerullan (R) pintaan kohdistuvan voimavaikutuksen aikaansaamiseksi.

19. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että painotela (3) tai vastaava on ainakin kuormituksen aikana ns. kiinteäasemainen tela tai vastaava, jolloin sen konerullan (R) pintaan kohdistuvan voimavaikutuksen aikaansaamiseksi konerullaa (R) kuormitetaan kuormituslaitetta (4) käyttäen painotelaa (3) vasten.

20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 16-19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään erillistä painolaitetta (7), joka sijoitetaan ennen rainan katkaisua kosketuksiin konerullan (R) kanssa lähempänä rainan tulokohtaa rullalle (R) kuin painotela (3) tai vastaava. f « I « I «Il • III • III • 1 «Il • Il • I » I • · · • f« * · • · • 1 · • · I 9 · • · · • · t • · · • 9 • Il • · e • · l«« • · « • · I Ml « 9 9 9 19 105467