FI112515B - Termotela - Google Patents

Description

112515

Termotela Tämän keksinnön kohteena on paperin tai vastaavan käsittelyssä käytettävä termotela, erityisesti kalanterin tela, jossa on kanavia lämmitys-5 väliaineen, kuten nesteen tai höyryn, kuljettamiseksi telan sisällä.

Yleensä kalanterit käsittävät päällekkäin asetettuja teloja, joiden väliin muodostuu nippi. Kalanteri voi käsittää yhden tai useampia nipin muodostavia telapareja. Telojen pinta voi olla kova tai pehmeä. Telat voivat 10 olla lämmittämättömiä tai lämmitettyjä termoteloja. Telojen lämmittämiseen käytetty väliaine voi olla nestettä tai höyryä, se voi olla esimerkiksi vettä, vesihöyryä tai öljyä. Väliaineen valinta riippuu mm. tavoiteltavasta termotelan pintalämpötilasta. Raina kulkee telaparien muodostamien nippien kautta ja tällä käsittelyllä mm. rainan paksuusvaihtelut vähene-15 vät, pinta siliää ja raina ohenee.

Tunnettujen termotelojen lämmitys on järjestetty yleensä kierrättämällä lämmitettyä väliainetta telan sisäpuolella. Varhaisimmat ratkaisut käsittivät telan keskipisteen kautta kulkevan, telan pituusakselin suuntaisen 20 kanavan. Kanavaan johdettiin telan toisen pään kautta kuumaa öljyä tai vastaavaa, ja se johdettiin pois telasta telan vastakkaisen pään kautta.

Eräs tunnettu termotelan lämmitys on järjestetty siten, että telan vaipan ja akselin väliin muodostuvalle rengasmaiselle alueelle johdetaan 25 lämmitysväliainetta telan toisesta päästä. Väliaine voidaan johtaa ulos telasta telan vastakkaisesta päästä tai sille voi olla järjestetty kulku si-ten, että se palaa takaisin akselin keskuskanavan kautta samaan akselin päähän, josta se johdettiin telan sisälle.

: 30 Telan lämmitys voi olla järjestetty telan vaipan kehälle tasaisin välimat koin järjestetyin, telan aksiaalisuunnan kanssa yhdensuuntaisin kana-• j · vin. Kanavat ovat yleensä 20-60 mm telan pinnasta ja niiden halkaisija on normaalisti 25-50 mm. Kanavien lukumäärä vaihtelee 15-50 riip-puen käytöstä. Reuna-aluiden kanavien lisäksi telassa on telan keski-’ 35 pisteen kautta kulkeva, telan pituusakselin suuntainen kanava.

2 112515

Tunnetaan myös ratkaisu, jossa kanavan sisälle on asetettu kartiomai-nen syrjäytyskappale, jonka tarkoitus on lisätä lämmitysväliaineen virtausnopeutta kanavassa ja siten tasata telan pintalämpötilaa.

5 Lämmitysväliaineen kulku voi olla järjestetty kanavissa eri tavoin. Mono-pass -tyyppisissä teloissa väliaine kulkee telan toisesta päästä sisään ja vastakkaisesta päästä ulos. Duo-pass -tyyppisissä teloissa väliaine, yleensä neste, johdetaan kanavaan telan sisään telan toisesta päästä ja se palaa samaan päähän toista, ensimmäiseen kanavaan 10 yhdistettyä kanavaa myöten. Tri-pass -tyyppisissä teloissa väliaine kulkee ensin telan toiseen päähän, sieltä toista kanavaa myöten toiseen päähän ja kolmatta kanavaa myöten vastakkaiseen päähän, josta se johdettiin telan sisään. Tri-pass II -tyyppisissä teloissa kahden kanavan nestemäinen väliaine yhdistetään kolmanteen kanavaan, jolloin nes-15 teen virtausnopeus kasvaa. Neste palaa samaan päähän kuin mistä se johdettiin telan sisälle.

Termoteloja tunnetaan mm. julkaisuista EP 333688, US 4,658,486 ja US 4,920,623.

20

Tunnettujen termotelojen ongelmia ovat epätasainen pintalämpötila ja epätasaisesta lämmön jakautumisesta johtuva telan pinnan epätasaisuus. Telan pinnan lämpötila on epätasainen sekä kone- että poikittais-suunnassa. Poikittaissuuntainen pintalämpötilan epätasaisuus johtuu 25 lämmitysväliaineen lämpötilan laskusta sen kiertäessä kanavissa. Koska kaikissa tunnetuissa ratkaisuissa kanavat ovat yhdensuuntaisia termotelan aksiaalisuunnan kanssa, ne ovat yhdensuuntaisia myös termotelan ja sen vastatelan väliin syntyvän kahden telan kosketuskohdan eli nippilinjan kanssa. Termotelan pinta on lämpimämpi siltä koh-30 taa, missä kanavassa kulkeva lämmitysväliaine on suoraan pinnan alla ja sen vuoksi lämpölaajeneminen telan pinnassa on paikallisesti erilaista. Siten telan muotoon tulee kulmikkuutta, joka jaksottaisesti toistuessaan aiheuttaa värinää ja melua. Etenkin konenopeuksien kasvaessa ja moninippisten kalanterien käytön yleistyessä nippivärähtelystä on tullut 35 paha ongelma.

Esimerkiksi Tri-pass II -tyyppissä teloissa on todettu kone- ja poikki-suunnassa noin 2 pm:n vaihtelu, joka on kuitenkin riittävä antamaan 3 112515 herätteen nippivärinälle. Telan kulmikkuudesta johtuen polymeeri-pinnoitteet raipoittuvat ja paperi merkkaantuu. Telan sisällä kulkeva väliaine myös jäähtyy sitä mukaa, mitä kauemmaksi se virtaa lämpimän väliaineen lähteestä. Tunnetuissa ratkaisuissa pintalämpötilan kannalta 5 väliaineen virtausnopeutta pitäisi lisätä, mutta tällöin ongelmaksi muodostuu mm. väliainekytkimen koko. Tunnetuissa ratkaisuissa pyritään siten etsimään kompromissia väliaineen virtausmäärän ja pintalämpötilan tasaisuuden välillä.

10 Keksinnön mukaisella termotelalla voidaan vähentää edellä mainittuja ongelmia. Keksinnön mukaiselle termotelalle on tunnusomaista, että termotela käsittää kanavia, jotka muodostavat kulman telan keskipisteen kautta kulkevan telan pituussuuntaisen suoran kanssa.

15 Keksinnön mukainen termotela on pintalämpötilaltaan tasaisempi kuin tunnetut ratkaisut. Sen lämmitysväliaineen kuljetukseen tarkoitetut kanavat eivät ole yhdensuuntaisia nippilinjan kanssa, jolloin telan samansuuntaiset muotopoikkeamat eivät satu yhtä aikaa nippilinjalle.

20 Pintalämpötilan tasaisuus edellyttää, että termotelan lämmitysväliainet-ta kuljettavat kanavat ovat sopivasti jakautuneet telan pinnan läheisyyteen. Pintalämpötilan suhteen tapahtuu muutoksia myös telan aksiaali-suunnassa, joten lämpötilan saattamiseksi tasaiseksi koko pinnan alueella pitää huomioida myös se, että väliaine luovuttaa lämpöä telaan . 25 ja siten jäähtyy kulkiessaan eteenpäin kanavissa, Yleensä kanavat teh dään telaan niin, että ne porataan telan kummastakin päästä ja porauk-set kohtaavat telan keskellä. Tällöin kanavat ovat läpimitaltaan vakioita ja kulkevat suorassa linjassa ainakin sen osan matkaa, joka on porattu samasta päästä telaa.

:·: : 30

Keksinnön mukaisessa termotelassa väliaineen jäähtymisen ongelma v · on ratkaistu poraamalla kanavat vinoon niin, että kanavan se pää, josta lämmitysväliaine syötetään sisään, on kauempana telan pinnasta kuin : kanavan toinen pää, toisin sanoen kanavan etäisyys pinnasta piene- ’ 35 nee lämmitysväliaineen virtaussuuntaan. Yksittäisten kanavien etäisyys telan pinnasta samalla telan pituussuuntaisella kohdalla voi vaihdella, ,,,: jotta saadaan optimaalinen lämpötilajakauma.

4 112515 Lämmitysväliainetta kuljettavat kanavat sijaitsevat suhteellisen lähellä telan pintaa hyvän lämmönsiirron aikaansaamiseksi telasta paperiin. Lämpölaajeneminen kanavien kohdalla aiheuttaa sen, että telan pintaan aiheutuu muotoepätasaisuutta. Mikäli kanavat porataan siten, että 5 ne muodostavat kulman kahden telan väliin muodostuvan nippilinjan kanssa, muotoepätasaisuus jakautuu tasaisemmin nipissä. Nippilinjan läpi on tällöin koko ajan menossa useampia kanavia, jotka muodostavat kulman nippilinjan kanssa. Edullisesti kulma on 1° - 5°. Kanavat voi olla porattu myös nuolikuvion muotoon, jolloin telan kummastakin päästä 10 poratut osakanavat kohtaavat toisensa kulmassa. Kun kanavat ovat kulmassa nippilinjaan nähden, yksittäisten kanavien etäisyys telan pinnasta vaihtelee hieman johtuen telan pyöreästä pinnanmuodosta.

Termotelassa voidaan käyttää myös ratkaisua, jossa pyritään ratkaise-15 maan sekä tasaisen pintalämpötilan että lämpölaajenemisen ongelmat. Kanavat porataan telan vaippaan siten, että ne muodostavat kulman nippilinjan kanssa ja yksittäisen kanavan etäisyys telan pinnasta vaihtelee riippuen sen telan pituussuuntaisesta kohdasta. Tällöin kanavien aiheuttama muotoepätasaisuus tulee nippilinjalle kulmassa ja samalla 20 kanavien etäisyys telan pinnasta pienenee lämmitysväliaineen virtaus-suunnassa (lukuunottamatta em. telan pyöreästä pinnanmuodosta johtuvaa etäisyyden vaihtelua).

Kanavissa kulkevan väliaineen virtaus voidaan järjestää samalla tavoin . 25 kuin on esitetty tekniikan tasoa kuvaavassa hakemuksen osuudessa.

Esimerkiksi kanavat, joiden etäisyys telan pinnasta pienenee lämmitys-väliaineen virtaussuunnassa, voi olla yhdistetty toisesta päästään vastaavanlaisiin kanaviin. Kun lämmittävä väliaine syötetään sisään kanaviin, jotka lähenevät telan pintaa väliaineen virtaussuunnassa, ne 30 voivat olla toisesta päästään yhdistetty kanaviin, jotka myös lähenevät telan pintaa väliaineen virtaussuunnassa. Tällöin toisiinsa yhdistetyt : : kanavat ovat ristikkäin telan sisässä ja kylmennyt väliaine voidaan i : poistaa telasta telan samasta päästä kuin se on syötetty sisäänkin.

‘ 35 Käytettäessä nuolikuvioista kanavajärjestelyä on myös mahdollista, että nuolen kumpikin puolisko muodostaa kulman nippilinjan kanssa ja yksittäisten kanavien puoliskojen etäisyys telan pinnasta pienenee lämmi-: ··: tysväliaineen virtaussuunnassa.

112515

Seuraavassa keksintöä selostetaan oheisten kuvien avulla, joissa kuvat 1a, 2a, 3a ja 4a esittävät osaa telasta sivukuvantona, ja 5 kuvat 1b, 1c, 2b, 2c, 3b, 3c, 4b, 4c, 4d esittävät telan poikkileikkauksia.

Kuvissa ei ole esitetty kaikkia yksityiskohtia, jotta niiden havainnollisuus säilyisi. Samasta syystä kuvissa on esitetty vain kahdeksan kanavaa, 10 vaikka niiden lukumäärä on yleensä suurempi. Kuvissa 1a-1c on esitetty keksinnön eräs sovellusmuoto, jossa yksittäisen kanavan 1 etäisyys telan 2 pinnasta vaihtelee. Kuvassa 1a on esitetty osa telasta 2 sivukuvantona ja siitä nähdään, että kanavat 1 sijoittuvat kartiomaisesti telan 2 vaipan sisälle eli kanavat 1 muodostavat kulman telan keskipisteen 15 kautta kulkevan telan aksiaalisuuntaisen suoran L kanssa. Yksittäinen kanava 1 kulkee suorassa linjassa telan 2 sisällä siten, että se osuus kanavasta 1, jonka kautta kuuma lämmitysneste, yleensä öljy, tulee kanavaan, on kauempana telan pinnasta kuin kauempana nestelähteestä oleva osuus kanavasta, jossa lämmitysneste on kylmempää. Tällöin 20 telan 2 pintalämpötila pysyy hyvin vakiona, koska kylmempi neste virtaa lähempänä pintaa kuin lämpimämpi. Kuvassa 1b on esitetty poikkileikkaus A-A, joka kohta on lähellä sitä päätä, josta kuuma lämmitysneste on järjestetty virtaamaan sisään kanavaan 1. Tällöin kanavat 1 ovat kauempana telan pinnasta kuin kuvassa 1c esitetyssä poikkileikkauk-25 sessa B-B, joka kohta on lähellä telan vastakkaista päätä, ja tällöin kanavat 1 ovat lähellä telan pintaa.

/ Kuvissa 2a-2c on esitetty keksinnön eräs sovellusmuoto. Kun termo- tela 2 ja sen vastatela (ei esitetty kuvassa) muodostavat nipin, jonka : 30 läpi paperiraina tai vastaava kulkee kalanterointikäsittelyssä, muodos tuu telojen kosketuskohtaan yli telojen pituuden ulottuva nippilinja, joka :'·· on viivamainen silloin, kun on kyse kovapintaisista teloista ja leveämpi Γ: alue silloin, kun ainakin toinen nipin muodostavista teloista on peh- . meäpintainen. Kuvissa 2a-2c esitetty kanava 1 on tehty siten, että se

’ : 35 muodostaa kulman telan 2 keskipisteen kautta kulkevan suoran L

kanssa ja kahden telan välille muodostuvan nippilinjan kanssa. Kuvassa 2a osa telasta 2 on esitetty sivukuvantona ja siinä näkyvät nippilin-, : jaan nähden vinot kanavat 1. Koska kanavan 1 suunta on vinossa 112515 nippilinjaan nähden, lämpölaajenemisesta johtuvat epätasaisuudet jakautuvat tasaisesti nippilinjalle eikä muodostu jaksottaista kuoppa- ja harjannekohtien vaihtelua, josta seuraa värinää aiheuttaen polymeeri-pinnoitteiden raipoittumista ja paperirainan merkkaantumista. Kuvassa 5 2b on esitetty poikkileikkaus C-C ja kuvassa 2c poikkileikkaus D-D, joista nähdään, että kanavat kulkevat vinossa telan sisällä nippilinjaan ja telan keskipisteen kautta kulkevaan suoraan L nähden.

Kuvissa 3a-3c on esitetty keksinnön eräs sovellusmuoto, jossa kanavat 10 1 muodostavat kulman nippilinjan kanssa ja yksittäisten kanavien etäi syys telan 2 pinnasta pienenee lämmitysväliaineen virtaussuunnassa. Kuvassa 3a osa telasta on esitetty sivukuvantona. Kuvissa 3b ja 3c on esitetty poikkileikkaukset E-E ja F-F, joista näkyy, että yksittäisten kanavien 1 etäisyys telan pinnasta vaihtelee ja ne muodostavat kulman 15 nippilinjan kanssa. Poikkileikkaus E-E on läheltä sitä kohtaa, josta lämmitysväliaine syötetään kanaviini.

Kuvissa 4a-4d on esitetty keksinnön eräs sovellusmuoto, jossa kanava 1 muodostaa nuolikuvion. Nuolikuvion etuna on, että telan 2 värinä ja 20 siitä aiheutuva melu vähenevät oleellisesti, kanavat on helpompi saada kohtaamaan toisensa telan keskellä ja telan pyöreästä muodosta johtuva virhe kanavan etäisyydessä telan pinnasta on pieni. Nuolikuvion kummatkin puoliskot muodostavat kulman nippilinjan kanssa. Kuvassa 4a on esitetty osa telasta 2 sivukuvantona. Kuvassa 4b on esitetty 25 poikkileikkaus G-G, kuvassa 4c poikkileikkaus H-H ja kuvassa 4d poikkileikkaus l-l. Poikkileikkauskuvista selviää, millaisen kulman nippilinjan kanssa nuolikuvio kulloinkin muodostaa.

Edellä selostettu ei rajoita keksinnön sovellusmuotoja, vaan ne voivat : 30 vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Edellä selostetuista suoritus muodoista voidaan yhdistää uusia suoritusmuotoja. Lämmitysväliaine ja sen kulkusuunnat kanavissa sekä kanavien yhdistäminen toisiinsa voivat tarpeen mukaan vaihdella. Lämmityksen lisäksi hakemuksessa kuvattuja kanavia voidaan käyttää myös jäähdyttämiseen tarkoitetun väli-35 aineen kuljetukseen esimerkiksi polymeeripintaisissa teloissa. Tällöin kuitenkin kanavien etäisyys pinnasta järjestetään jäähdytykseen sopivalla tavalla. Osa telassa olevista kanavista voi olla yhdensuuntaisia telan aksiaalisuunnan kanssa. Keksinnön mukaista termotelaa voidaan 7 112515 kalanterien lisäksi käyttää myös paperikoneen tai vastaavan puristin-osuudella. Pääasia tässä keksinnössä on, että termotelan pintalämpötila on tasainen ja telan pinnan muotoepätasaisuudet jakautuvat tasaisesti nippilinjalle siten, että ne aiheuttavat mahdollisimman vähän 5 ongelmia paperirainan tai vastaavan käsittelyssä.

Claims (4)

112515

1. Paperin tai vastaavan käsittelyssä käytettävä termotela (2), erityisesti kalenterin tela, jossa on kanavia (1) telan lämpötilaa säätävän vä-

5 Naineen kuljettamiseksi telan sisällä, tunnettu siitä, että termotela (2) käsittää porattuja kanavia (1), jotka muodostavat kulman telan keskipisteen kautta kulkevan telan pituussuuntaisen suoran (L) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen termotela, tunnettu siitä, että ka-10 navien (1) etäisyys telan (2) pinnasta on järjestetty pienenemään telaa lämmittävän väliaineen virtaussuunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen termotela, tunnettu siitä, että kanavat (1) muodostavat kulman kahden telan välisen nipin nippilinjan 15 kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen termotela, tunnettu siitä, että kanavien (1) ja kahden telan välisen nipin nippilinjan välinen kulma on 1° -5°. 20 > * > ? · t · « # I * 112 51 &