FI112814B - Kuumennettava tela materiaalirainan käsittelyyn - Google Patents

Description

112814

KUUMENNETTAVA TELA MATERIAALIRAINAN KÄSITTELYYN

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen 5 kuumennettava tela materiaalirainan käsittelyyn. Kalanteriteloja käytetään edullisesti paperikoneiden kiillotus- tai tasoitusosassa, eli paikassa, jossa valmiin paperirainan pinta viimeistellään. Vastaavia teloja voidaan kuitenkin käyttää myös esimerkiksi muovikalvojen valssaimissa tai kangas- tai paperirainojen päällystyksessä.

10

Tunnetut kalanteritelat ovat yleensä kuumennettavia, johon kuumennukseen käytetään erilaisia menetelmiä. Keksintö liittyy teloihin, joiden kautta kuumennettu lämmönsiirtoväliaine, kuten esimerkiksi vesi tai öljy, kulkee. Telan kuumeneminen on tässä tapauksessa seurausta väliaineen lämmön siirtymises-15 tä telan runkoon. Samalla tavalla keksintöä voidaan käyttää teloihin, joita vastaavasti jäähdytetään, eli väliaineen virratessa telan läpi, jonka väliaineen lämpötila on pienempi kuin telan rungon lämpötila.

Eräs tällainen tela, jossa on väliaineen läpivirtaus, on ns. kehäporattu tela. Siinä 20 telan runko käsittää aksiaaliset, yhdensuuntaisesti poratut kanavat, jotka on : järjestetty tasavälein kehän ympäri niin lähelle telan pintaa kuin mahdollista, ja '· : joiden telojen läpi väliaine virtaa. Rungon tasaisen kuumennuksen (tai ' jäähdytyksen) aikaansaamiseksi väliaine suunnataan telan yhdestä päästä toiseen ja takaisin poistopäähän. Niin kutsutussa DUOPASS telassa kutakin porattua 25 syöttökanavaa (=sisäänvirtaus) varten on yksi porattu paluukanava (=takaisinvirtaus). Niin kutsutussa TRIPASS 2 telassa kaksi syöttökanavaa vastaa aina yhtä porattua paluukanavaa.

Syöttö-ja paluuvirtauksia varten porattujen kanavien yhteyden aikaansaamiseksi on ' 30 järjestetty haarakanavia telan vastaavaan päähän. Telan pää on yleensä varustettu pukatulla keskiökaralla, jossa haarakanavat sijaitsevat. Kuitenkin teloissa, joissa on ; ns. kelluvat laakerit, haarakanavat voidaan sijoittaa telan kuoren ja asennusakselin . : väliin. Tällaisissa teloissa sanotaan olevan "kelluvat" laakerit, kun tela kuori päistä 2 112814 avoimena on hydraulisesti tuettu kiinteällä keskiakselilla, jonka ympäri se pyörii.

Erityisesti halkaisijaltaan suurissa kalanteriteloissa on mainittujen kehäporauskanavien lisäksi suurempi keskiporaus, joka säästää massaa ja pai-5 noa ja joka pidetään vapaana lämmönsiirtoväliaineesta. Tällä tavalla telan paino pysyy alhaisena ja lämmönsiirtoväliaineen vaatima tilavuus pienenee johtaen samalla säästöihin energiakustannuksissa.

Käytännössä kaikkia tämän kaltaisia teloja, jos niillä on suuri halkaisija, ajetaan 10 käyttölaitteella, joka on yhteydessä keskiökaraan, eli niitä ei liikuteta vain niiden kautta kulkevalla materiaalirainalla tai vastatelalla. Tässä tapauksessa väliainetta syötetään sen keskiökaran kautta, joka osoittaa poispäin käyttöpäästä, jolloin paluuvirtaus tapahtuu ristikkokappaleen läpi ja poistuu telasta. Ristikkokappalees-sa käyttöpäähän on aikaansaatu väliaineen haarautuminen syötöstä 15 paluukanavaan.

Lämpövirtauksen rajoittamiseksi keskiökaraan sekä syöttö- että poistokanavat ja poratut kehäkanavat keskiökaran välittömässä läheisyydessä ja keskiökarassa olevat haarakanavat on eristetty. Ilman tätä eristystä keskiökara kuumenisi voimak-’ : 20 kaammin kuin telan runko ja laajenisi säteen suunnassa enemmän kuin telan runko. : Pulttiliitoksen johdosta laajeneminen siirtyisi myös telan runkoon pahentaen ns.

: '' Oxbovv-efektiä, joka joka tapauksessa esiintyy telan rungon reunoilla. Jotta telan rungon yli ohjatun materiaalirainan reunat eivät vahingoittuisi, sen tulee olla hieman kapeampi kuin telan ns. rainapituus, jolloin telan rungon lämpöhäviö rainan 25 kapeissa kohdissa telan päässä on pienempi kuin muuten telan pinnalla, minkä seurauksena telan päät tulevat kuumennettaessa halkaisijaltaan suuremmiksi kuin telan keskiosa. Tämä efekti on erittäin haitallinen materiaalirainan käsittelyn kannalta ja sitä on yritetty estää esimerkiksi järjestämällä pienempi lämmönsyöt-’ tö telan päähän tai järjestämällä telan päihin erityinen jäähdytys. Mikään tätä efektiä ‘’ 30 pahentava seikka, joka voi johtua keskiökaran lisääntyneestä kuumentumisesta, ei ’ · ole hyväksyttävä.

3 112814

Keskiökara, jota ei ajeta käyttölaitteella, on Oxbow-efektin pahentumisen kannalta erityisen kriittinen, koska syöttö-ja poistokanavat sijaitsevat niinikään sen sisällä. Toisaalta telan käyttöpäässä voi tapahtua Oxbow-efektin ylikompensointi tietyissä toimintaolosuhteissa. Koska tässä päässä on vain haarakanavat 5 lämmönsiirtoväliainetta varten, tämä keskiökara vastaanottaa huomattavasti vähemmän lämpöenergiaa kuin vastakkainen pää. Lisäksi käyttölaitteella käytettävän keskiökaran laakeripaikat on pidettävä kylmänä. Tämän seurauksena lämpöenergia virtaa poispäin telan päätyosasta käyttöpäähän keskiökaran kautta laakeripaikkoihin. Itse keskiökara pysyy huomattavasti viileämpänä ja laajenee 10 vastaavasti vähemmän kuin telan runko. Sama negatiivinen vaikutus aiheutuu keskiökaran yleensä kiinteästä keskiosasta, joka ulottuu telan rungon keskiporaukseen ja estää siten keskiökaralaipan laajenemisen telarungon reunaa vastaavasti, johon se on pultattu. Telan käyttöpään telareuna tulee siten halkaisijaltaan pienemmäksi kuin muutoin telarainalle. Materiaalirainaan kohdistuu tässä osassa vähem-15 män painetta kuin telan muulla rainapituudella, mikä paperituotannossa johtaa paperirainan ns. koviin reunoihin ja joissain ääritilanteissa jopa paperireunan repeämiseen. Ennen kelaamista tällaiset paperireunat on leikattava pois. Tästä aiheutuva rainan tuotantohävikki voi olla huomattava osuus koko tuotannosta.

; 20 Tämän keksinnön tarkoituksena on eliminoida edellä selitetyt ongelmat * » ’ kalanteritelojen käyttöpäässä ilman, että tehdään käyttöpään keskiökaran j. _ valmistusta olennaisesti kalliimmaksi. Tätä tarkoitusta varten käyttöpään keskiökaraan on järjestetty ohivirtauskanavat, joiden kautta osa lämmönsiirtoväliai-neesta palautetaan kehäporatuista syöttökanavista keskiökaran keskiosan läpi 25 takaisin porattuihin paluukanaviin. Lisäksi keskiökaran keskiosaan voidaan tehdä keskiporaus, joka on tiivistetty erilleen telan keskiporauksesta, johon lämmön-; siirtoväliaine voi kerääntyä aiheuttaen lämpötilan nousun. Samaan aikaan tämä porattu kanava parantaa keskiökaran laajentumisominaisuutta, niin että se : vastustaa vähemmän telan rungon laajentumista. Keksinnölle tunnusomaista on se, 30 mitä on mainittu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki osassa.

Keksinnön eräässä edullisessa toteutusmuodossa on järjestetty säätöelimet 4 112814 käyttöpään keskiökaran ohivirtauskanaviin mahdollistaen ulkopuolelta tapahtuvan säädön, jolla voidaan vaikuttaa lämmönsiirtoväliaineen virtaukseen ja siten keskiökaran lämpötilan kohoamiseen toimintaolosuhteiden mukaan. Tämä mahdollistaa väliainevirtauksen optimaalisen hallinnan kalanteria käynnistettäessä.

5

Seuraavassa keksintöä selitetään viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää poikkileikkausta kehäporatun, suurella keskiporauksella varustetun telan käyttöpäästä, 10

Kuvio 3 esittää samaa osaa suuremmassa mittakaavassa ja erityisesti pyörivää venttiiliä, joka on järjestetty haarakanavaan, ja

Kuvio 2 esittää leikkausta kuvioiden 1 ja 2 esittämästä keskiökarasta tasossa A-A. 15

Kuten kuviosta 1 havaitaan, telan 1 rungossa on poratut kehäkanavat 2 ja telan runkoon pultattu keskiökara 3, jonka sisään on järjestetty haarakanavat 4. Viimeksi mainittu voidaan tehdä jyristyksi uraksi tai, kuten julkaisussa DE-P 4404922.6-12 on esitetty, poratuiksi kanaviksi. Tässä suhteessa keskiökara vastaa tunnettua ; 20 tekniikkaa.

» # , Keskiökaran 3 sisällä poratut ohivirtauskanavat 7 kulkevat haarakanavista 4 * * keskireikään 5, jotka ohivirtauskanavat 7 ovat ohuempia kuin poratut kehäkana-’ . vat 2. Kun porattujen kehäkanavien 2 halkaisija voi olla esimerkiksi 32 mm, porat- 25 tujen ohivirtauskanavien 7 halkaisija on vain välillä 10-15 mm. Telan rungon . v. keskiporauksen 8 suhteen keskiaukko 5 on suljettu tiiviisti kannella 6.

Porattujen ohivirtauskanavien 7 lukumäärä on huomattavasti pienempi kuin " . kehäkanavien 2 ja 4. Tela voi esimerkiksi käsittää 30 kehäkanavaa 2, mutta vain 30 kuusi ohivirtauskanavaa 7. Tässä järjestelyssä ohivirtauskanavat 7 on jaettu symmetrisesti pareina laippaan, eli siten, että ensimmäinen ohivirtauskanava 7 leikkaa kehäkanavien yhteyskanavan 4 syöttöpään, toinen leikkaa paluupään.

5 112814

Keksinnön toiminnan varmistamiseksi on järjestettävä pieni paine-ero kunkin yhteyskanavan 4 syöttöpään ja paluupään välille. Kun on kysymyksessä DUOPASS telamuoto, tämä voidaan toteuttaa järjestämällä hidaste (ei esitetty piirustuksissa) haarakanavaan 4. TRIPASS 2 muodossa tämä paine-ero toteutetaan Bernoul-5 Iin yhtälön mukaisesti paluuvirtauksen nopeuden ollessa kaksi kertaa niin suuri kuin syöttövirtauksen nopeus.

Paine-eron johdosta pieni osa lämmönsiirtoväliaineesta haarautuu pois kehäkanavien muodostamasta järjestelmästä ja menee aukkoon 5, joka näin 10 täyttyy väliaineella. Väliaineen eri lämpötiloista johtuvien laajentumiserojen johdosta kuumaa väliainetta virtaa ensin keskiökaran keskiosaan, jossa se jäähtyy luovuttamalla lämpöä ja palautuu sen jälkeen keskipakovoiman johdosta ulospäin. Siitä viileämpi lämmönsiirtoväliaine vedetään ohivirtauskanavien 7 kautta pois ja palautetaan kehäkanavien muodostamaan järjestelmään paluupäässä.

15

Koska näin keskiökaran sisään johdetun väliaineen tilavuus on pieni verrattuna kokonaistilavuusvirtaan, ja ohivirtauskanavien 7 symmetrisen järjestyksen johdosta ei ole pelkoa, että vaikutettaisiin negatiivisesti telan muotoon. Toisaalta aukkoon 5 luovutettu lämpöenergia johtaa keskiökaran sisäosan lievään ' * ; 20 lämpenemiseen, mikä johtaa laajenemisen kautta telan reunan optimimuotoon.

: Tämän vaikutuksen optimoimiseksi on järjestetty säädettävät venttiilit 9 * t ohivirtauskanaviin 7 keksinnön erään edullisen toteutusmuodon mukaisesti, i * tarkemmin sanottuna yksi venttiili kutakin ohivirtauskanavaparia varten. Kuvioissa 2 25 ja 3 yksi tällainen venttiili 9 on kuvattu pyörivänä venttiilinä, jota voidaan käyttää keskiökaran ulkopuolelta. Porattu kanava, jossa venttiili sijaitsee, on suljettu . tulpalla 10, kun sitä ei käytetä. Nostettaessa kalanterin lämpötilaa venttiilin optimaalinen asento saadaan kokeilun ja erehdyksen kautta, jossa asennossa lämmönsiirtoväliaineen läpivirtaus on riittävän suuri tai pieni keskiökaran parhaan 30 mahdollisen laajentumisen saavuttamiseksi telan rungon suhteen.

‘ Mikäli aksiaalinen pääsy pyöriviin venttiileihin olisi estynyt, mikä voi tapahtua 112814 6 tietyissä telan käyttölaitetoteutuksissa, esimerkiksi laakeripesän järjestelyn johdosta, venttiilit voidaan järjestää myös säteen suunnassa luoksepäästäviksi.

Kuten aiemmin mainittiin, keksintöä voidaan käyttää myös jäähdytettäessä 5 kalanteritelaa, eli kun käyttöpään keskiökaran jäähdytysvaikutus ei ole riittävä johtaen ei-toivottuun laajentumiseen telan käyttöpäässä. Lisäksi keksinnön mukainen laite on käytettävissä "kelluviin teloihin". Siinä tapauksessa lämmönsiirtoväliaineen syöttöä ja poistoa ei ole tehty keskiökaran kautta, joka sulkee pois telan rungon, vaan tiivistyselementin kautta kannatusakselin ja pyöri-10 vän telakuoren välissä, minkä vaikutus telakuoressa voi kuitenkin olla samanlainen kuin pultatun keskiökaran. Koska alan ammattimiehelle on itsestään selvää aikaansaada keksinnön mukaisesta toteutuksesta erilaisia variaatioita, ei niitä tässä yhteydessä tarkemmin selitetä.

4 t > 1

* I I

• . 1 I .* >

Claims (5)

7 112814

1. Kuumennettava tela, erityisesti kalanteritela, materiaalirainan käsittelemisek-5 si, joka tela koostuu rungosta (1), joka on varustettu aksiaalisesti poratuilla yhdensuuntaisilla kanavilla (2) kehän lähellä ja suurella keskiporauksella (8) sekä ainakin yhdellä käyttöpäässä sijaitsevalla laipalla varustetulla keskiökaralla (3), joka on pultattu runkoon, ja jonka läpi lämmönsiirtoväliaine on ohjattu aksiaalisista kanavista (2) ja johon lämmönsiirtoväliaine palautetaan, tunnettu siitä, että 10 laipalla varustettu keskiökara (3) käsittää ainakin yhden poratun ohivirtauskana-van (7), jonka halkaisija on pienempi kuin telarunkoon porattujen kehäkanavien, ja joka ohivirtauskanava muodostaa yhteyden lämmönsiirtoväliaineen syötön ja paluun välille, niin että väliaineen osavirtaus kulkee laipalla varustetun keskiökaran (3) keskiosan läpi kuumentaen tai jäähdyttäen sitä. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuumennettava tela, tunnettu siitä, että laipalla varustetun keskiökaran päätypinnassa on keskiaukko (5), joka on eristetty telan rungon (1) keskiporauksesta (8). ί 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuumennettava tela, tunnettu siitä, että • : virtausvastus, esimerkiksi hidaste, on järjestetty sisään viilaavan ja ulosvirtaavan väliaineen välille.

’’ 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuumennettava tela, tunnettu siitä, • ’ 25 että porattu ohivirtauskanava (7) johtaa yhtäältä lämmönsiirtoväliaineen syötös tä laipalla varustetun keskiökaran (3) keskiaukkoon (5) ja toisaalta viimeksi mainitusta lämmönsiirtoväliaineen paluuseen, niin että lämmönsiirtoväliaineen osavirtaus ohjautuu laipalla varustetun keskiökaran (3) keskiaukon (5) kautta.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen kuumennettava tela, tunnettu siitä, että on järjestetty ainakin yksi säädettävä virtauksen rajoitin (9), esimerkiksi pyörivä venttiili (9), ainakin yhteen ohivirtauskanavaan (7), joka 8 112814 virtauksen rajoitin (9) mahdollistaa lämmönsiirtoväliaineen mainitun osavirtauksen säätämisen. 9 112814