FI111473B - Menetelmä kevytrakenteisen telan valmistamiseksi ja menetelmän mukaisesti valmistettu tela - Google Patents

Description

111473

Menetelmä kevytrakenteisen telan valmistamiseksi ja menetelmän mukaisesti valmistettu tela Förfarande för tillverkning av en lättbyggd vals och 5 en enligt förfarandet tillverkad vals

Keksinnön kohteena on menetelmä kevytrakenteisen telan valmistamiseksi paperi- tai 10 kartonkikonetta tai paperin tai kartongin jälkikäsittelylaitetta varten.

Keksinnön kohteena on myös menetelmän mukaisesti valmistettu tela paperi- tai kartonkikonetta tai paperin tai kartongin jälkikäsittelylaitetta varten, joka tela käsittää telarungon ja telarungon päihin kiinnitetyt telapäädyt akselitappeineen.

15

Paperikoneissa ja paperin jälkikäsittelylaitteissa on olemassa tarve saada aikaan rakenteeltaan kevyt ja kuormituksia kestävä tela. Voimakkaana tällainen tarve tulee esiin esimerkiksi modernisoitaessa superkalantereita, koska tällaisissa superkalante-reissa aiemmin käytetyt kuitutelat halutaan modernisoinnin yhteydessä korvata 20 nykyaikaisilla polymeeripinnoitteisilla teloilla. Uutta superkalanteria konstruoitaessa tällaista ongelmaa ei tule esiin, koska superkalanterin telat ja runkorakenne voidaan alusta lähtien suunnitella hyvin yhteensopiviksi. Nykyaikaiseen superkalanteriin kuuluu suuri määrä polymeeripintaisia teloja, joissa telarunko on yleisimmin valmistettu suhteellisen paksusta teräsvaipasta. Kaikkiin vanhoihin superkalantereihin ei 25 kuitenkaan tällaista telaa voida sijoittaa aiemmin käytetyn kuitutelan tilalle, koska telastosta tulisi liian painava olemassa oleville rungoille ja muille laitteille. Tällaisia kuituteloja korvaavia kevytrakenteisia teloja on aiemmin esitetty esim. DE-jul-: kaisuissa 19 511 595 ja 19 533 823 sekä EP-julkaisussa 735 287, jotka käsittelevät polymeeripintaisia kalanteriteloja, jotka on muodostettu siten, että telassa hyödynne-30 tään vanhan kuitutelan akselia sovittamalla akselille kuitukiekkojen tilalle alu-miinimateriaalista valamalla ja sorvaamalla valmistettuja kiekkoja, jotka riittävän keveyden aikaansaamiseksi koostuvat ohutseinämäisestä kennomateriaalista, jossa ainakin osa kennot muodostavista seinämistä ulottuu telan radiaalisuunnassa. Näiden 2 111473 kiekkojen päälle on sitten sovitettu elastinen polymeeripinnoite. Näin muodostettu tela on ominaisuuksiltaan varsin hyvä etenkin sen vuoksi, että telan paino on saatu niin alas, että sitä voidaan helposti hyödyntää superkalanteriuusinnoissa, koska telan painoero kuitutelaan nähden on hyvin vähäinen. Merkittävänä haittapuolena näissä 5 teloissa on kuitenkin erittäin korkea hinta. Korkea hinta puolestaan johtuu käytetystä valmistustekniikasta, joka edellyttää kiekkojen valun ja koneistuksen. Eräänä vaihtoehtoisena ratkaisuna näissä julkaisuissa on esitetty kiekkojen valmistaminen lujitekuituja sisältävästä materiaalista, kuten lasikuiduilla, hiilikuiduilla, aramidi-kuiduilla tai vastaavilla vahvistetusta epoksista. Tällaiset ratkaisut ovat tietenkin 10 sinänsä käyttökelpoisia ja niillä saadaan aikaan varsin kevytrakenteinen tela, mutta ongelmana on entistäkin korkeampi hinta.

Nippiteloissa on lisäksi eräänä ongelmana yleisesti kuormituksen kesto nippitason suunnassa. Esimerkiksi superkalantereissa välitelat muodostavat nippitasossa kaksi 15 nippiä, eli niitä "puristetaan" vastakkaisista suunnista. Tällaisen kuormituksen seurauksena on se, että telan telavaippa litistyy, eli telasta tulee ovaalin muotoinen.

Kun polymeeriteloissa kuitenkin telapäädyt on kiinnitetty kiinteästi telavaippaan, ei tela pääse litistymään koko aksiaaliselta pituudeltaan samalla tavoin, vaan tela on pääty alueiltaan pyöreä. Kalanterointiprofiilin kannalta tämä on varsin hankalaa.

20 Nippiteloissa pitäisi ehdottomasti pyrkiä siihen, että telan litistyminen on kokonaan estetty, mikä on useissa tapauksissa varsin hankalasti toteutettavissa, tai että litistyminen on samanlaista koko aksiaaliselta pituudeltaan, jolloin viivapaineprofiili nipissä saadaan tasaiseksi. Nipin muodostavissa teloissa, etenkin nykyaikaisissa paperikoneen puristinosan keskiteloissa, jotka on yleisesti muodostettu putkimaisesta telavaipasta 25 ja sen päälle jäljestetystä sopivasta pinnoitteesta, on eräänä ongelmana se, että telassa esiintyy kuorivärähtelyitä. Nämä kuorivärähtelyt voivat aiheuttaa huopien raipoittu-mista, joka puolestaan kopioituu paperin mukana kalanterin teloille. Aikaisemmin käytetyissä massiivisissa kiviteloissa kuorivärähtelyitä ei vastaavassa määrin esiintynyt. Tela olisi näin ollen pystyttävä konstruoimaan siten, että mainitunlaiset kuorivä-30 rähtelyt saadaan estettyä. Rakenteeltaan keveitä teloja tarvitaan lisäksi paperikoneissa ja paperin jälkikäsittelylaitteissa useissa eri kohteissa esimerkiksi paperin ohjaus- ja * * johtoteloina ja vastaavina.

3 111473

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on poistaa edellä kuvatut, tekniikan tasoon liittyvät ongelmat ja haittapuolet ja edelleen saada aikaan uudenlainen menetelmä kevytrakenteisen telan valmistamiseksi sekä tämän menetelmän mukaisesti valmistettu kevytrakenteinen tela. Näihin päämääriin pääsemiseksi on keksinnön mukaiselle 5 menetelmälle pääasiassa tunnusomaista, että telan telarunko muodostetaan siten, että valmistetaan ohutseinämäinen lieriövaippa ja että lieriövaippa täytetään kokonaan tai ainakin osittain kevyellä, mutta hyvin puristussuuntaista kuormitusta kantavalla täyteaineella, ja että näin muodostettuun telarunkoon kiinnitetään telapäädyt ja akselitapit.

10

Keksinnön mukaiselle telalle puolestaan on pääasiassa tunnusomaista, että telarunko on muodostettu ohutseinämäisestä lieriövaipasta, joka on valamalla täytetty kokonaan tai ainakin osittain kevyellä, mutta hyvin puristussuuntaista kuormitusta kantavalla täyteaineella.

15

Keksinnöllä saadaan aikaan useita merkittäviä etuja tekniikan tasoon nähden ja näistä eduista voidaan tuoda esiin mm. seuraavia. Keksinnön mukainen menetelmä on erittäin yksinkertainen ja helposti toteutettavissa ja menetelmän mukaisesti valmistettu tela on mm. tästä syystä johtuen erittäin halpa verrattuna nykyisin käytössä oleviin 20 teloihin. Keksinnön mukaisesti valmistettu tela kestää taivutusta sen mukaan, mihin käyttökohteeseen se on tarkoitettu, ja edelleen tela ottaa vastaan erittäin hyvin puristussuuntaista kuormitusta. Telasta saadaan konstruoitua tarpeen mukaan erittäin kevytrakenteinen, jolloin sitä voidaan käyttää paperikoneissa useissa eri kohteissa. Telan tasapainotuksen toteuttaminen on lisäksi helppoa kevyen rakenteen johdosta.

25 Käyttökohteista voidaan mainita mm. superkalantereiden välitelat, erilaiset kuumennusta vaativat telat, puristinosan keskitelat, erilaiset johto-ja ohjaustelat ja vastaavat.

,' Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta.

30 Seuraavaksi keksintöä selitetään esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.

4 111473

Kuvio 1 esittää täysin kaaviomaisesti osaa keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetusta telasta.

Kuviot 2A ja 2B esittävät kaaviomaisesti leikkauskuvana ja osittaisena sivukuvana 5 keksinnön mukaisen telan erästä lisäsuoritusmuotoa.

Kuviossa 1 on telaa merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Telan 10 runko muodostuu ohutseinämäisestä lieriöstä 11 tai vastaavasta lieriövaipasta sekä tämän lieriön 11 täyttävästä täyteaineesta 12. Erään edullisen sovellusmuodon mukaan lieriövaippa 11 10 on metallimateriaalia, etenkin terästä. Lieriövaipan valmistukseen voidaan käyttää myös muuta kuin metallimateriaalia ja eräänä vaihtoehtona esitetään vaipan valmistus komposiittimateriaalista etenkin silloin, kun telarunkoa käytetään esimerkiksi monite-lakalanterin pehmeäpinnoitteisten telojen runkona. Lieriövaipan 11 ja täyteaineen 12 käsittävään telarunkoon on sopivalla tavalla kiinnitetty telapäädyt 14 sekä akselitapit 15 15. Tela voi edelleen olla varustettu pinnoitteella 13, joka materiaalin ja muiden ominaisuuksien suhteen on halutulla tavalla konstruoitu. Valmistusmenetelmän suhteen keksintö on erittäin yksinkertainen. Telarungon valmistus suoritetaan kahdessa vaiheessa siten, että ensin valmistetaan ohutseinämäinen lieriövaippa 11 halutusta ja käyttötarkoitukseen sopivasta materiaalista. Toisessa vaiheessa tämä 20 lieriövaippa 11 täytetään kokonaan tai ainakin osittain kevyellä, mutta hyvin puristus-suuntaista kuormitusta kantavalla aineella. Lieriövaipan 11 täyttö suoritetaan valamalla ja täyteaine on edullisesti betonia.

Lieriövaippa 11 mitoitetaan pelkästään telan 10 taipumaehdon mukaan, jolloin 25 päästään erittäin ohueen ja kevyeen lieriövaippaan 11. Telaan 10 kohdistuva puristus-suuntainen kuormitus hoidetaan täyteaineen 12 avulla siten, että telavaipan 11 litistyminen estetään johtamalla esimerkiksi nippikuormituksen suoraan telan 10 läpi puolelta toiselle silloin, kun telaa 10 käytetään esimerkiksi superkalanterin välitelana.

Tämä kuormituksen johtaminen telan 10 läpi hoidetaan täyteaineen 12 kautta. > 30 Täyteaine 12 voidaan optimoida hinnan ja painon suhteen, jolloin betoni on erittäin hyvä ja käyttökelpoinen vaihtoehto. Betoni voi olla myös sisäisesti lujitettua betonia, '* erityisesti kuitulujitteista betonia, jotta se kestäisi myös jossain määrin taivutusta.

* 5 111473

Lieriövaipan 11 ja täyteaineen 12 käsittävä telarunko voidaan kokonaisuudessaan valmistaa ilman telapäätyjä 14, jolloin tarpeen mukaan saadaan valmistuksessa muodostettua esijännitetty putki, jonka taipuma on pieni. Telapäädyt 14 lisätään telarunkoon myöhemmässä vaiheessa.

5

Kuten kuviossa 1 on edelleen esitetty, voi tela 10 olla varastettu pinnoitteella 13. Koska keksinnön mukaisesti valmistettu tela 10 soveltuu käytettäväksi useissa eri käyttökohteissa, on telapinnoite 13 luonnollisesti valittava tämän käyttökohteen mukaisesti. Silloin, kun telaa 10 käytetään esimerkiksi superkalanterin välitelana, on 10 pinnoite 13 muodostettu polymeerimateriaalista. Käytettäessä telaa 10 esim. puris-tinosan keskitelana, tulee pinnoitteen olla tähän tarkoitukseen sopivaa, jolloin pinnoitteen 13 materiaalina voidaan käyttää keraamimateriaalia, metallikeraamia tai vastaavaa.

15 Keksinnön mukaista valmistusmenetelmää on erittäin helppo modifioida eri tyyppisten telojen valmistukseen ja eräs tällainen käyttökelpoinen ratkaisu on esitetty kuvioissa 2A ja 2B. Kuviossa 2A on telaa merkitty yleisesti viitenumerolla 20 ja telan telarunko käsittää kuviota 1 vastaavalla tavalla lieriövaipan 21, joka on edullisimmin kokonaan tai ainakin osittain täytetty täyteaineella 22, edullisesti 20 betonilla. Kuvion 2A mukainen tela 20 on tarkoitettu käytettäväksi kuumennettavana telana, jolloin lieriövaippa 21 on materiaaliltaan edullisimmin terästä ja se on * esimerkiksi joko pintakarkaistu tai varastettu sopivalla kovapinnoitteella, esimerkiksi keraami- tai metallikeraamipinnoitteella. Lieriövaipan 21 sisään on sovitettu edelleen pääasiassa telan aksiaalisuunnassa ulottuvat putket 26, jotka on edullisesti täyteaineen 25 22 valun yhteydessä sovitettu lieriövaipan 21 sisään ja kiinnitetty lieriövaipan 21 sisäpintaan. Tela 20 on tarkoitettu kuumennettavaksi lämmönsiirtoväliaineen, kuten veden tai höyryn avulla ja kyseinen lämmönsiirtoväliaine on tarkoitettu kulkemaan putkissa 26. Silloin kun tela 20 on tarkoitettu toimimaan metallivaippaisena kuumennettavana telana, voidaan betonia olevan täyteaineen 22 ja metallisen lieriövaipan 21 30 väliin asettaa korkeita lämpötiloja ja painetta hyvin kestävä, esimerkiksi keraaminen eristekerros (ei-esitetty) ennen betonin valua.

6 111473

Kuviossa 2B on edelleen havainnollistettu sitä, miten lämmönsiirtoväliaine tuodaan valmiiseen telaan. Lämmönsiirtoväliaineen tuontia varten on akseliin 25 muodostettu kanava tai poraus ja vastaavasti on telan päätyyn 24 muodostettu tarpeellinen kanavisto 27, joka on toisaalta yhteydessä akseliin 25 muodostettuun poraukseen ja 5 toisaalta lieriövaipan 21 sisäpinnassa kiinni oleviin putkiin 26. Akselin 25 päähän on lisäksi liitetty vesi- tai höyiykytkin 28 tai vastaava, jonka avulla lämmönsiirtoväliaine telaan johdetaan. Telan 20 kuumennus voidaan ajatella toteutettavan myös muulla tavoin kuin lämmönsiirtoväliaineen avulla. Eräänä ratkaisuna on esimerkiksi se, että putkiin 26 sovitetaan sähkövastukset, jolloin tela 20 kuumennetaan sähkön avulla.

10 Kuumennustapana voidaan käyttää myös induktiota.

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus rajoittaa yksinomaan kuvioissa esitettyihin esimerkkeihin, vaan keksinnön eri toteuttamisvaihtoehdot voivat vaihdella 15 oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

> • ♦

Claims (27)

111473

1. Menetelmä kevytrakenteisen telan valmistamiseksi paperi- tai kartonkikonetta tai paperin tai kartongin jälkikäsittelylaitetta varten, tunnettu siitä, että telan 5 (10;20) telarunko muodostetaan siten, että valmistetaan ohutseinämäinen lieriövaippa (11;21) ja että lieriövaippa (11;21) täytetään kokonaan tai ainakin osittain kevyellä, mutta hyvin puristussuuntaista kuormitusta kantavalla täyteaineella (12;22), ja että näin muodostettuun telarunkoon kiinnitetään telapäädyt (14;24) ja akselitapit (15;25).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan (10;20) lieriövaippa (11 ;21) mitoitetaan telan taipumaehdon mukaan ja telan täyteaine (12;22) mitoitetaan telaan kohdistuvan puristuskuormituksen mukaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lie-15 riövaippa (11;21) valmistetaan metallimateriaalista, etenkin teräksestä.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lieriövaippa (11;21) valmistetaan komposiittimateriaalista.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteaineena (12;22) käytetään betonia.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteaineena (11;21) käytetään sisäisesti lujitettua betonia, etenkin kuitulujitettua 25 betonia.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteaineen (12;22) valamisen yhteydessä telarungon lieriövaipan (11;21) sisään < sovitetaan pääasiassa telarungon aksiaalisuunnassa päästä päähän ulottuvat putket 30 (26), jotka kiinnitetään lieriövaipan (21) sisäpintaan. 111473

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telarunko varustetaan lieriövaipan (11;21) päälle kiinnitetyllä pinnoitteella (13).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoite 5 (13) on polymeeripinnoite.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoite (13) on keraamipinnoite, metallikeraamipinnoite tai vastaava.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1—7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telarangon lieriövaippa (11;21) pintakarkaistaan ulkopinnaltaan.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silloin kun valmistettava tela on tarkoitettu toimimaan kuumennettavana metalli- 15 vaippaisena telana, sovitetaan valmistuksen yhteydessä telan täyteaineen ja metallisen lieriövaipan väliin korkeita lämpötiloja ja painetta hyvin kestävä eristekerros ennen täyteaineen valua.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eristeker-20 ros muodostetaan keraamimateriaalista.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän mukaisesti valmistettu tela paperi- tai kartonkikonetta tai paperin tai kartongin jälkikäsittelylaitetta varten, joka tela (10;20) käsittää telarangon ja telarangon päihin kiinnitetyt telapäädyt 25 (14;24) akselitappeineen (15;25), tunnettu siitä, että telarunko on muodostettu ohutseinämäisestä lieriövaipasta (11 ;21), joka on valamalla täytetty kokonaan tai ainakin osittain kevyellä, mutta hyvin puristussuuntaista kuormitusta kantavalla täyteaineella (12;22). >

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen tela, tunnettu siitä, että lieriövaippa (11; 21. on paksuuden suhteen mitoitettu telan taipumaehdon mukaan ja että telan * ·. * 111473 täyteaine (12;22) sekä lieriövaipan (11;21) täyttösuhde on mitoitettu telaan kohdistuvan puristussuuntaisen kuormituksen mukaan.

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen tela, tunnettu siitä, että lie-5 riövaippa (11;21) on valmistettu metallimateriaalista, etenkin teräksestä.

17. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen tela, tunnettu siitä, että lie-riövaippa (11 ;21) on valmistettu komposiittimateriaalista.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 14 tai 17 mukainen tela, tunnettu siitä, että telarungon täyteaine (12;22) on betonia.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 14—18 mukainen tela, tunnettu siitä, että täyteaine (12;22) on sisäisesti lujitettua betonia, etenkin kuitulujitettua betonia. 15

20. Jonkin patenttivaatimuksen 14—19 mukainen tela, tunnettu siitä, että telarungon lieriövaipan (11 ;21) sisään on täyteaineen (12;22) valun yhteydessä sovitettu pääasiassa aksiaalisuunnassa telarungon päästä päähän ulottuvat putket (26), jotka on kiinnitetty lieriövaipan (11 ;21) sisäpintaan. 20

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen tela, tunnettu siitä, että putkiin (26) on jäljestetty kiertämään lämmönsiirtoväliaine, kuten kuuma vesi tai höyry telan kuumentamiseksi.

22. Patenttivaatimuksen 20 mukainen tela, tunnettu siitä, että putkiin (26) on sovitettu sähkövastukset tai vastaavat kuumennuselementit telan kuumennusta varten.

23. Jonkin patenttivaatimuksen 14—22 mukainen tela, tunnettu siitä, että lie-. riövaippa (11;21) on ulkopinnaltaan pintakarkaistu. 30 111473

24. Jonkin patenttivaatimuksen 14—22 mukainen tela, tunnettu siitä, että lie-riövaippa (11 ;21) on varustettu kovapinnoitteella, etenkin keraamipinnoitteella, metallikeraamipinnoitteella tai vastaavalla.

25. Jonkin patenttivaatimuksen 14—24 mukainen tela, tunnettu siitä, että telan lieriövaipan (11;21) ja täyteaineen (12;22) väliin on sovitettu korkeita lämpötiloja ja painetta kestävä eristekerros.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen tela, tunnettu siitä, että eristekerros on 10 keraamimateriaalia.

27. Jonkin patenttivaatimuksen 14—20 mukainen tela, tunnettu siitä, että telan lieriövaippa (11 ;21) on varustettu polymeeripinnoitteella. 15 « I * · 1 111473