FI113672B - Menetelmä ja laitteisto laimennusnesteen sekoittamiseksi massavirtaukseen paperikoneessa tai kartonkikoneessa - Google Patents

Description

113672

Menetelmä ja laitteisto laimennusnesteen sekoittamiseksi massavirtaukseen paperikoneessa tai kartonkikoneessa Förfarande och anläggning för att blanda en utspädningsvätska i en massaströmining i en pappersmaskin eller en kartongmaskin 5

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto laimennusnesteen sekoittamiseksi massavirtaukseen paperikoneessa tai kartonkikoneessa.

10

Tekniikan tason osalta viittaamme julkaisuun DE-19723861 ja FI 901593.

On osoittautunut, että mittauslaitteiden kehittymisen myötä markkinoilla neliömassa-profiilin säätötarkkuusvaatimukset kasvavat aina vain enemmän. Tavanomaisen ns. 15 laimennusperälaatikon laimennusj ako väli on tällä hetkellä noin 32 - 75 mm, eikä sen pienentäminen enää ole mahdollista, jos laimennusvetenä käytetään kuituja sisältävää viiravettä, koska viiravedellä auki pysyvät laimennuksen syöttökanavat eivät mahdu tiheällä jaolla olevien pillin vien väliin.

, , · # 20 Ratkaisuksi esitetään tarvittaessa laimennuksen muuttamista kaksivaiheiseksi siten, että • · · . ·: ·. karkeasäätö tehdään viiravedellä ja hienosäätö raakavedellä.

• » * • · ·

Kasvava säätötarkkuusvaatimus edellyttää yhä tiheämpää laimennusj ako väliä ja sitä kautta yhä ahtaampia laimennussyöttökanavia. Mikäli laimennusvetenä käytetään vii-25 ravettä, tukkeentuvat ahtaat laimennuskanavat helposti. Raakavedellä ei tukkeentu-misongelmia esiinny, mutta sen "täysimääräinen käyttö" ei ole taloudellisista ja ympä-ristösyistä järkevää.

♦ · ·

Kaksivaiheisen laimennuksen idea on koijata suuret neliömassaprofiilivirheet suurella « · · 30 viiravesimäärällä ja pienet profiilivirheet pienellä raakavesimäärällä. Näin saavutetaan . * . paperitehtaalla hyvä raakavesitalous.

• · 2 113672

Toinen kaksivaiheisuuden etu on neliömassaprofiilin hyvä säätömahdollisuus. Voidaan käyttää koko venttiilin säätöalue hyväksi ja voidaan valita molempiin säätöihin optimi-kokoiset säätöventtiilit.

5

Karkeasäätö tehdään jakotukin jälkeiseen pillistöön kuten konventionaalisessa perälaa-tikossa. Säädön jakoväli ensimmäisessä laimennusvaiheessa voidaan kasvattaa esim. 120 mm:iin siten, että yksi laimennuselin syöttää kahta pilliriviä. Karkeasäätö koijaa profiilin karkeat muotovirheet, kuten esim. radan kutistumisesta aiheutuvat profiilivir-10 heet. Karkeasäädön jälkeen profiiliin jäljelle jäävät pienet virheet korjataan toisen vaiheen hienosäätölaimennuksella.

Hienosäätö tehdään turbulenssigeneraattorilaimennuksena laimentamalla joitain, tai jokaista, turbulenssigeneraattorin pilliä. Jäljellä olevien pienten virheiden korjaamiseen 15 tarvitaan hyvin pieni laimennus, joten hienosäädön laimennusvetenä voidaan käyttää taloudellisesti raakavettä tai kuitujen talteenotosta saatavaa kirkastettua viiravettä. Koska esim. raakavesi ei sisällä likaavia tai tukkivia partikkeleita, voidaan laimennuskana-vat tehdä hyvin ahtaisiin tiloihin. Lisäksi säätöventtiilit, sekä venttiilejä käyttävät toimilaitteet, voivat olla tavallisia markkinoilta löytyviä standardilaitteita, jotka ovat huo- . 20 mattavasti edullisempia konventionaalisiin laimennusventtiileihin ja toimilaitteisiin > « * verrattuna.

Paikallinen minimilaimennus raakavedellä voi olla lähes 0% ja maksimipaikallis-laimennuksen ei tarvitse olla korkea, koska raakaveden sakeus on 0 % ja jäljellä oleva 25 korjattava virhe on pieni. Näin ollen kalliimpaa raakavettä kulutetaan hyvin pieni mää-: ’: ’: rä. Raakaveden syötölle ei tarvita erillistä kiertoa.

• .:. Hinnaltaan esitetty ratkaisu ei poikkea juurikaan konventionaalisen laimennusperälaati-

’ * M

;**. kon hinnasta. Esitetyssä ratkaisussa käytetään puolet vähemmän kalliita laimennus- • · · Λ 30 venttiilej ä j a -toimilaitteita.

• · • · • · » · * · 3 113672 Näin ollen entuudestaan tunnetaan sekoitinyksiköt, joissa laimennusvesi ja perälaatikon jakotukista johdettu massa sekoitetaan ja yhdistynyt virtaus johdetaan edelleen eteenpäin perälaatikossa ja muodostusviiralle. Laimennusnesteen tuontikohtia sijaitsee perälaatikon eri leveysasemissa ja näin ollen riippuvaisesti siitä tiheydestä, jolla laimen-5 nuskohtia sijaitsee perälaatikon leveydeltä, saadaan haluttu resoluutio rainan neliöpai-non säätöön.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

10 Tässä hakemuksessa ehdotetaan siten käytettäväksi ainakin kaksiportaista laimennusta. Laimennuksen ensimmäisessä vaiheessa suoritetaan neliöpainoprofiilin karkeasäätö ja laimennuksen toisessa vaiheessa hienosäätö. Ensimmäisessä vaiheessa käytetään viira-vettä laimennusvetenä ja ensimmäisessä vaiheessa ovat venttiilit harvemmalla jaotuk-15 sella kuin toisessa säätövaiheessa, jossa venttiilit ovat tiheämmällä jaotuksella kuin ensimmäisessä laimennusvaiheessa. Etuna ratkaisussa on se, että toisen vaiheen venttiilit voivat olla konstruktioltaan vähemmän tarkkuutta vaativia ja siten halvempia kuin ensimmäisen vaiheen venttiilit. Ne eivät tukkeudu, koska toisessa vaiheessa käytetään kuituja sisältämätöntä laimennusvettä. Venttiilit voivat siten sisältää pienemmät kana- , 20 vat. Ne eivät vaadi paljon tilaa.

» · · • · · * 1 · * 1 ·

Keksinnön puitteissa voidaan käyttää myös kolmivaiheisia tai useampivaiheista säätöä, * · · : ’ · ’. mutta edullisin säätöratkaisu on kaksivaiheinen laimennusnesteen säätö.

25 Paperikoneen tai kartonkikoneen perälaatikkorakenne voi olla edullisesti seuraava: 'S ·1 a) massa johdetaan massanj ako tukkiin, joka kapenee poistopäätyään kohti tavan- . |. omaisesti, , 1 “: b) massanj ako tukista johdetaan massavirta pillistöön ja edelleen pillistön kautta väli- • 30 kammioon, * · ♦ 4 113672 c) välikammiosta johdetaan massavirtaus edelleen turbulenssigeneraattoriin ja turbu-lenssigeneraattorista edelleen huulikartion kautta muodostusviiralle.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitet-5 tyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei ole tarkoitus kuitenkaan yksinomaan rajoittaa.

Keksinnön mukaisesti sijaitsevat ensimmäiset laimennusvaiheen venttiilit pillistön yhteydessä ja toisen laimennusvaiheen venttiilit välikammion jälkeen turbulenssi-10 generaattorin yhteydessä.

Kuvioissa IA - 1C on esitetty keksinnön mukainen menetelmä vaiheittain. Kuvion IA kuvaaja Fi esittää korjaamatonta jakotukilta Ji johdetun massan neliöpainoprotiiliä ko-neleveydeltä. Ensimmäisessä laimennusvaiheessa suoritetaan karkea neliöpainoprofii-15 lisäätö ensimmäisen laimennusvaiheen venttiileillä Vj, V2....

Neliöpainoprofiilia säätävien venttiilien Vi, V2 ... jälkeistä neliöpainoprofiilia esitetään kuvion IB kuvaajassa F)’.

; 20 Kuviossa 1C kuvaaja F2 esittää toisen laimennusvaiheen jälkeistä korjattua massan neliöpainoprofiilia. Toisen laimennusvaiheen laimennusventtiilit VV, V2’... on sijoitettu esimerkiksi turbulenssigeneraattorin yhteyteen. Kuvaaja F2 esittää neliöpainoprofiilia ‘ · * * massavirrassa koneleveydeltä toisen vaiheen venttiilien Vj V2’ · · · suorittaman säädön • t * ·* * jälkeen.

25 • · · * · * » ♦ ·

Kuvioissa IA - 1C esittää vaakakoordinaatti X perälaatikkokäyttöä ja pystykoordinaatti * · · Y esittää neliöpainoa. Pystykoordinaatistosta Y on luettavissa massassa ja edelleen rai-···· nassa esiintyvä neliöpainon poikkeama 0-tasosta eli neliöpainovirhe. Neliöpainoprofiili • ;·* voidaan mitata massavirrasta, mutta helpoin tapa on mitata neliöpaino valmiista paperi- :#; 30 tai kartonkirainasta.

• · 5 113672

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen paperikoneen tai kartonkikoneen perälaa-tikko.

5 Kuviossa IA ensimmäisessä kuvaajassa Fi on esitetty ensimmäisen laimennusvaiheen säätö. Kuvaaja Fi esittää massassa esiintyvää neliöpainovaihtelua ennen ensimmäisen vaiheen säätöventtiilejä Vj, V2, V3 ...

Kuviossa IA esittää kuvaaja Fi massassa Mi esiintyvää neliöpainovaihtelua. Keskimää-10 räinen neliöpainovaihtelu on esitetty edelleen kuvaajalla F10. Niin kuin kuvaajasta Fjo nähdään esiintyy neliöpainossa ensinnäkin muotovirhe ja toiseksi paikallinen virhe. Kyseinen muotovirhe korjataan ensimmäisen laimennusvaiheen I säätö venttiileillä Vj, V2 ... niin, että kuvaajasta F10 saadaan suora. Paikalliset virheet korjataan toisen vaiheen II neliöpainosäädöllä venttiileillä VT, V2'....

15

Kuvion IB kuvaaja Fj' esittää ensimmäisen vaiheen jälkeistä tilannetta, jolloin laimennusnesteen tuonnilla on toteutettu massan Mi neliöpainon säätö. Kuvaajassa vaaka-koordinaatisto X esittää perälaatikon poikkisuuntaista asemaa ja venttiilien asemia on merkitty V]', V2', V3'... vaakakoordinaatistoon X. Pystykoordinaatistossa Y on esitetty ; 20 massan neliöpainovirhe ensimmäisen vaiheen I säädön jälkeen.

Kuviossa 1C on esitetty toisen laimennusvaiheen II neliöpainosäätöä. Kuvaaja F2 esit-· tää tilannetta toisen laimennusvaiheen laimennusnesteventtiilien Vi', V2', V3'... jälkeen.

·.* : Kuvaaja F2 on suora ja neliöpainovirhettä ei enää esiinny. Kuvaajassa vaakakoordinaa- 25 tit kuvaavat perälaatikkoleveyttä ja venttiilien asemaa on merkitty Vi', V2'... kul- * · · • * ' · * ’ loiseenkin vaakakoordinaatiston X pisteeseen. Pystykoordinaatti Y esittää massan ne- • · · • * liöpainovirhettä. 0-taso esittää virheetöntä vakioneliöpainotilannetta. Ensimmäisen vai- heen I laimennusvetenä käytetään viiravettä, joka voi sisältää kuituja ja täyte-

• M

/hienoaineita. Toisen vaiheen II laimennus suoritetaan laimennusvedellä, jossa ei ole ;Y: 30 kuituja, kuten raakavedellä. Etuna tällöin on, että voidaan käyttää tavanomaisia vent- tillejä Vj', V2', V3'..., koska kuitujen aiheuttamaa kanavien tukkeutumisriskiä ei ole.

• · 6 113672

Mainitunlaiset laimennusvesisyötöt voidaan sijoittaa pienemmällä jaotuksella kuin nykyisin laimennussäädössä olevan 60 mm sijaan voidaan mennä 30 mm säätöön venttiilien välillä. Käytettävä laimennusvesimäärä on vähäinen ja erillistä laimennusveden kiertoa ei tarvita. Näin ollen keksinnön mukainen ratkaisu on konstruktioltaan edullinen 5 ja sillä päästään tiheämpään venttiilien väliseen jaotukseen eli suurempaan resoluutioon eli säädön tarkkuuteen. Käyttämällä raakavettä toisen vaiheen säädössä voidaan käyttää tavanomaisia venttiiliratkaisuja, jolloin myös venttiilit voidaan sijoittaa jopa 20 - 30 mm jaotuksella toisiinsa nähden. Sen sijaan ensimmäisen vaiheen säädössä voidaan säätöresoluutiota mainitun vaiheen kohdalla muuttaa niin, että venttiilit, esim. 60 10 mm:n tavanomaisen 1-vaihelaimennuksen sijaan ovat esimerkiksi 120 mm:n jaotuksella toisiinsa nähden. Näin ollen käyttämällä keksinnön mukaista ratkaisua, jossa ensimmäisen vaiheen laimennuksessa laimennusvetenä käytetään viiravettä ja toisen vaiheen laimennuksessa kuituja sisältämätöntä laimennusvettä, päästään kokonaisloppu-tulokseen, jossa säätötarkkuus on parempi kuin tavanomaisessa yksivaiheisessa lai-15 mennuksessa ja jossa kuitenkin konstruktiokustannukset rakenteen osalta eivät ole suurentuneet yksivaiheiseen laimennukseen verrattuna.

Laimennuksen ensimmäisessä vaiheessa suoritetaan neliöpainoprofiilin karkeasäätö ja laimennuksen toisessa vaiheessa hienosäätö. Toisessa laimennusvaiheessa käytettävä . . *. 20 laimennusvesi on edullisesti raakavettä tai kirkastettua viiravettä. Näin ollen toisen vai- heen laimennusvesi sisältää kiintoaineita ja/tai kuituja olennaisesti prosentuaalisesti : * * ’; vähemmän kuin ensimmäisen vaiheen laimennusvesi, joka edullisesti on viiralta otettua : ’:*; vettä. Edullisimmin toisen vaiheen laimennusvesi on kiinto- ja täyteaineita sekä kuituja : : ’: sisältämätöntä raakavettä.

25 ·' ·' : Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen paperikoneen tai kartonkikoneen perälaa- .· * tikko 10. Perälaatikko käsittää massanjakotukin Jj, massanj ako tukin jälkeen pillistön •: · 11, pillistön j älkeen välikammion 12 j a välikammion j älkeen turbulenssigeneraattorin ;, # /- 13 ja edelleen huulikartion 14, josta massa Mi johdetaan muodostusviiralle Hi. Keksin- ; V: 30 nön mukaisesti suoritetaan ensimmäisen vaiheen laimennus pillistön 11 putkiin 11 aj j, 113672 7 1 la) 2,1 la41 lla42 ... venttiilien Vi, V2, V3 ... kautta, viiraveden jakotukista J2johdetaan viiravesi (nuoli Li) putkiin Di, D2, D3 ... ja niiden kautta venttiileille Vj, V2, V3... ja edelleen kyseisten säädettävien venttiilien Vj ,Y2 · kautta pillistöön 11 sen putkiin llau, llai.2,11 a41 1 la42 ... Venttiilit Vi; V2, V3... sijaitsevat esimerkiksi 5 120 mm jaotuksella 10 m leveän perälaatikon yhteydessä. Toinen laimennuskohta eli toisen laimennusvaiheen II venttiilit V1 ’/V2 ’... sijaitsevat edullisesti turbulenssi-generaattorin 13 turbulenssiputkien 13au, 13ai.2, 13ai.3, 13a2.i, 13a2.2, 13a2.3 yhteydessä perälaatikon eri leveyspisteissä. Raakavesi johdetaan (nuoli L2) raakaveden jakotukista J3 kanavaan Di', D2', D3'... ja venttiilien V1 ’,V2 ’... kautta edelleen turbulens-10 sigeneraattorien 13 putkiin 13au, 13ai.2, 13ai.3) 13a2.i, 13a2.2, 13a2 3, jossa raakavesi johdetaan ensimmäisessä vaiheessa laimennetun massan yhteyteen. Massan Mi virtaus on esitetty nuolin Sija laimennusvesien virtausta on esitetty nuolin Lj ja L2.

Tuotaessa laimennusneste massavirtauksen yhteyteen ensimmäisessä laimennusvai-15 heessa ja toisessa laimennusvaiheessa laimennusvesi johdetaan ensimmäisessä laimen-nusvaiheessa I joko yhteen tai useampaan, edullisesti kaikkiin, pillistön 11 kyseisen leveyskohdan putkirivien putkiin. Vastaavasti toisessa laimennusvaiheessa II voidaan Λ,. laimennusvesi johtaa joko yhteen kyseisen leveyskohdan turbulenssigeneraattorin 13 : :putkeen tai kyseisen leveyskohdan useampaan putkeen, edullisesti kaikkiin putkiin.

• »

Claims (7)

113672

1. Menetelmä laimennusveden johtamiseksi paperikoneen tai kartonkikoneen perälaati-kon massanj ako tukista johdetun massavirtauksen yhteyteen, jossa menetelmässä suori- 5 tetaan laimennus ainakin kaksivaiheisesta tunnettu siitä, että laimennus suoritetaan käyttämällä ensimmäisessä laimennusvaiheessa (I) suuremmalla keskinäisellä välimatkalla perälaatikon eri leveyskohdissa olevia venttiilejä (Vj, V2, V3...) ja johtamalla laimennusvesi mainittujen venttiilien kautta halutuille perälaatikon leveyskohdille paperin tai kartongin neliöpainon säätötarpeen mukaisesti ja että menetelmässä toisessa 10 laimennusvaiheessa (II) johdetaan ensimmäisestä laimennusvaiheesta (I) tulevan massavirtauksen yhteyteen laimennusvettä, jota säädetään venttiileillä (Vf, VV·..), jotka venttiilit (V)', V2'.·.) on asetettu tiheämmälle jaotukselle kuin ensimmäisen laimennus-vaiheen (I) venttiilit (V), V2, V3...), että laimennuksen ensimmäisessä vaiheessa (I) suoritetaan massan (Mi) neliöpainoprofiilin karkeasäätö ja laimennuksen toisessa vai-15 heessa (II) massan (Mi) neliöpainoprofiilin hienosäätö koneleveydeltä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennuksen toisessa vaiheessa (II) käytetään laimennusvetenä vettä, jonka kiintoaine, täyteaine tai kuitupitoisuus on olennaisesti prosentuaalisesti pienempi kuin ensimmäisen laimennus- 20 vaiheen (I) laimennusveden.

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu ·.* * siitä, että toisessa laimennusvaiheessa (II) käytettävä laimennusvesi on raakavettä tai ’* kirkastettua viiravettä. * * · 25

» · * *·' 4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen vaiheen (I) laimennusvesi on viiravettä.

*” 5. Paperikoneen tai kartonkikoneen perälaatikko (10), joka käsittää massanjakotukin * ’ 30 (Ji) ja sen jälkeen pillistön (11) ja pillistön jälkeen välikammion (12) ja välikammion ’ ‘ jälkeen turbulenssigeneraattorin (13) ja turbulenssigeneraattorin jälkeen huulikartion 113672 (14), josta massa johdetaan edelleen muodostusviiralle (Hi), ja että laitteisto käsittää ensimmäisen laimennusvaiheen (I) venttiilit (V), V2, V3...), joiden kautta johdetaan laimennusvettä jakotukista (Ji) johdetun massan (Mi) yhteyteen halutuille kohdille pe-rälaatikkoleveyttä rainan neliöpainon säätämiseksi ensimmäisessä vaiheessa (I) ja että 5 perälaatikko käsittää toisen laimennusvaiheen (II) venttiilit (VY, VV, V3'...), joiden venttiilien (Vi', V21 ...) kautta johdetaan toisen laimennusvaiheen laimennusvesi ensimmäisestä laimennusvaiheesta (I) tulleen massan (Mi) yhteyteen, tunnettu siitä, että ensimmäisen laimennusvaiheen (I) venttiilit (V), V2, V3 ...) ovat suuremman keskinäisen välimatkan päässä toisistaan kuin toisen laimennusvaiheen (II) venttiilit (\Y, \V, 10 V3' ...), jolloin ensimmäisen laimennusvaiheen (I) venttiileillä (Vi, V2 ...) suoritetaan rainan neliöpainon karkeasäätö ja toisen laimennusvaiheen (II) venttiileillä (VY, V2'...) suoritetaan rainan neliöpainon hienosäätö.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen paperikoneen tai kartonkikoneen perälaatikko, tun-15 nettu siitä, että ensimmäisen laimennusvaiheen (I) laimennusvesi johdetaan massanja-kotukista (Ji) johdetun massan (M]) yhteyteen perälaatikon pillistön (11) yhteydessä ja että toisen laimennusvaiheen (II) laimennusvesi johdetaan ensimmäisestä laimennusvaiheesta (I) tulleen massan (Mi) yhteyteen turbulenssigeneraattorin (13) yhteydessä.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että laitteisto » * : '·· käsittää toisen laimennusvaiheen (II) laimennusvedelle jakotukin (J3), joka käsittää :‘ laimennusvetenä raakavettä. # · · «tl · · ♦ • I • * • · · • I » • » · 1 t » » · · » · · » · » * • · t > I • III Mill · • · m »Il > I I I » I • · 113672