FI114563B

FI114563B - Putkitela paperikonetta varten

Info

Publication number: FI114563B
Application number: FI20035007A
Authority: FI
Inventors: Leo Kurkinen; Rami Vanninen
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-11-15
Also published as: JP2006515650A; EP1588064A1; CN1738979A; BRPI0407148A; ATE347050T1; DE602004003473T2; CA2511614A1; CA2511614C; FI20035007A0; US20060096098A1; CN100392262C; WO2004067978A1; DE602004003473D1; EP1588064B1; JP4261547B2

Description

1 1 4563

PUTKI TELA PAPERIKONETTA VARTEN

Keksinnön kohteena on putkitela paperikonetta varten, johon putkitelaan kuuluu 5 - vaippa ja sen molemmissa päissä päätykappaleet putkitelan kannattamiseksi pyörivästi paperikoneeseen, - vaipassa kaksi metallista lieriötä, jotka on sovitettu koak-siaalisesti välin päähän toisistaan, ja - lieriöiden välissä ydinrakenne, joka on ohutlevymateriaalia.

10

Paperikoneissa kuten kartonkikoneissakin käytetään niin sanottuja putkiteloja. Putkitela on sisältä ontto ja sen vaippa on putkimainen. Umpinaiseen telaan verrattuna kevyen, mutta onton rakenteen takia putkiteloja käytetään lähinnä nipittöminä 15 positioissa. Toisin sanoen putkitelat ovat yksitellen ilman kosketusta toiseen telaan. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi paperin- ja viiranjohtotelat sekä ulosottotelat kalanterissa. Vaipan päihin asennetaan lisäksi päätykappaleet, joiden välityksellä putkitela tuetaan paperikoneeseen pyörivästi. Vaipan 20 paksuus on useita kymmeniä millimetrejä ja tavallisimmin vaippa valetaan. Toisaalta myös paksusta teräslevystä hitsaamalla on valmistettu putkitelan vaippoja.

Valmistustekniikasta riippumatta tunnetun putkitelan vaippa .. . ‘ 25 vaatii aina koneistamisen. Vaikka koneistuksella saavutetaankin J i vaippaan riittävä ympyrämäisyys, muuttuu putkitelan värähtely-ominaisuudet vaipan paksuuden muuttuessa vaipan eri kohdissa.

,, Toisin sanoen vaipan ominaisuudet vaihtelevat sekä vaipan kehän suunnassa että pituussuunnassa. Muutenkin putkitelat ovat t · » t ’; 30 värähtelyteknisesti ongelmallisia onton rakenteensa takia.

’· · Lisäksi putkitelan kuormitettavuus on huono.

. Kuormitettavuutta on pyritty parantamaan järjestämällä kaksi . lieriötä koaksiaalisesti putkitelan vaipaksi . Tällainen putkite- 1 » 35 la esitetään WO-julkaisussa numero 98/12440. Esitetyssä putkite-lassa on kaksi tavanomaista, mutta eri halkaisijaista lieriötä sovitettu sisäkkäin. Putkimaisten lieriöiden väliin on lisäksi 2 114563 sovitettu ydinrakenteen muodostavia elementtejä lieriöiden tukemiseksi. Yhdessä sovelluksessa elementit muodostuvat useista päällekkäisistä kuusikulmaisista kennoista, jotka on valmistettu ohutlevymateriaalista. Sen sijaan vaippaan kuuluvat lieriöt ovat 5 tavanomaisia niiden paksuuden ollessa kymmeniä millimetrejä.

Kyseisen vaipan valmistaminen on entistä vaativampaa. Lisäksi putkitelan koneistaminen ja tasapainottaminen on työlästä. Kuormitettavuuden kasvusta huolimatta putkitelan kokonaispaino 10 lisääntyy ylimääräisten elementtien ja sisemmän lieriön takia. Lisäksi elementtejä on runsaasti ja niiden sovittaminen lieriöiden väliin on hankalaa. Edelleen valmistusta vaikeuttaa eri vahvuisten materiaalien käyttö.

15 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada paperikonetta varten uudenlainen putkitela, joka on aikaisempaa kevyempi, mutta entistä jäykempi ja kuormitettavampi. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista. Keksinnön mukaisessa putkitelassa käytetään sekä lieriöissä että 20 ydinrakenteessa oleellisesti samanvahvuista materiaalia. Yllät- täen koko vaippa valmistetaankin ohutlevymateriaalista. Tällöin saavutetaan huomattava painoero tavanomaisiin putkiteloihin : .·. verrattuna. Myös putkitelan oman massan suhde jäykkyyteen on * * · · parempi. Lisäksi rakenteensa ja valmistustekniikkansa ansiosta » ,··, 25 keksinnön mukainen putkitela on valmis käytettäväksi ilman koneistuksia. Tarvittaessa käytetään pinnoitetta, jota voidaan .. koneistaa putkitelan pinnan ominaisuuksien saattamiseksi halu- I » \1 tuiksi. Myös putkitelan päätykappale on uudenlainen ja siinä • · hyödynnetään pyörähdyskappaleita ja levyrakenteita.

» ” 1 30 *·..* Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa 35 Kuva la esittää keksinnön mukaisen putkitelan vaipan poikki-leikattuna, 1 1 4563 3

Kuva Ib esittää osasuurennoksen kuvan la vaipasta,

Kuva 2a esittää osittaisen halkileikkauksen keksinnön mukaisesta putkitelasta,

Kuva 2b esittää kaksi muunnosta keksinnön mukaisen putkitelan 5 vaipasta osittaisena halkileikkauksena,

Kuva 3 esittää osittaisena halkileikkauksena keksinnön mukaisen putkitelan päätykappaleen.

Kuvassa 1 esitetään keksinnön mukaisen putkitelan vaippa 10 10 poikkileikattuna. Yleisesti putkitela on tarkoitettu paperikonetta varten, mutta yhtä hyvin sitä voidaan käyttää kartonkeja muissa vastaavissa rainanmuodostuskoneissa. Peruskomponentteina putkitelaan kuuluu siis vaippa 10 ja sen molemmissa päissä päätykappaleet 11 putkitelan kannattamiseksi pyörivästi paperi-15 koneeseen. Yksi päätykappaleen 11 sovellus esitetään kuvassa 3. Lisäksi kuvan 1 mukaisesti vaipassa 10 on kaksi metallista lieriötä 12 ja 13, jotka on sovitettu koaksiaalisesti välin päähän toisistaan. Lieriöiden 12 ja 13 tukemiseksi käytetään ohutlevymateriaalia olevaa ydinrakennetta 14, joka on sijoitettu 20 lieriöiden väliin 12 ja 13.

• ’ Keksinnön mukaan yllättäen myös molemmat lieriöt ovat ohutlevy- materiaalia, jonka paksuus on 1 - 5 mm, edullisemmin 2 - 4 mm.

V. Kyseisellä rakenteella aikaansaadaan aikaisempaa huomattavasti .·*. 25 kevyempi putkitela, joka on kuitenkin riittävän jäykkä ja kuormitettava. Lisäksi lieriöt ja ydinrakenne on helppo liittää toisiinsa. Vaipasta muodostuu myös samalla kuormituksen ja ,···, värähtelyn kannalta edullinen. Lisäksi lieriöt ovat tunnettuun • t verrattuna lähempänä toisiaan. Tällöin lieriöiden ja koko vaipan * ’ 30 muoto säilyvät mahdollisimman muuttumattomina. Ydinrakenteen • · ‘•y* korkeuden suurentaminen kasvattaisi periaatteessa putkitelan -S '· jäykkyyttä, mutta samalla ydinrakenne tulisi tehdä esitettyä i monimutkaisemmin.

t | 35 Yleisesti lieriöiden välinen etäisyys on 10 - 20%, edullisemmin 11 - 15% putkitelan ulkohalkaisijasta, kuitenkin vähintään 30 1 1 4563 4 mm. Tällöin keksinnön mukaan vaipan säteen suunnassa riittää ydinrakenteeksi yksi yhtenäinen ydinkappale. Luonnollisesti vaipan 10 kehän suunnassa ydinkappaleita 14 on useita kuvan Ib mukaisesti. Kukin ydinkappale 14 on taivutettu ohutlevymateriaa-5 lista ja kiinnitetty sekä uloimman lieriön 12 sisäpintaan että sisemmän lieriön 13 ulkopintaan kennorakenteen muodostamiseksi. Esitetty hattumallinen ydinkappale on kiinnittämisen kannalta edullinen, mutta myös muun mallisia ydinkappaleita voidaan käyttää. Esitetyssä sovelluksessa kukin ydinkappale on erillinen 10 hattumallinen ohutlevykappale. Toisaalta yksi sopivasti taivutettu ohutlevykappale voi sisältää useampiakin ydinkappaleita.

Ohutlevyn käytöstä saatavien hyötyjen saavuttamiseksi on valmistuksen oltava tarkkaa. Niinpä keksinnön mukaan sekä lieriöt että 15 ydinrakenne ovat laserleikattuja- ja laserhitsattuja ohutlevy-kappaleita. Laserleikkauksella aikaansaadaan mitta- ja muoto-tarkkoja ohutlevykappaleita, jotka taivutetaan tarkasti muotoonsa. Leikkausta ja taivutusta helpotetaan käyttämällä edullisesti ohutlevymateriaalina jäännösjännityksetöntä kylmävalssattua 20 teräslevyä. Tällöin leikkauksen aikana ja jälkeen ohutlevykappa-leet pysyvät suorina ja taivutettaessa takaisinjoustot ovat pieniä. Varsinkin ydinkappaleita taivutettaessa saavutettu : . tarkkuus vaikuttaa lopullisen putkitelan tarkkuuteen. Lisäksi ; ,laserhitsauksella ohutlevykappaleet saadaan kiinnitettyä toi-. 25 siinsa ilman muodonmuutoksia. Laserhitsaus on lisäaineetonta hitsausta, jolloin valmiista putkitelasta puuttuvat perinteiset ;y. saumat. Näin ollen hitsauksen jälkeen putkitelan vaippa on φ « työstämättä valmis. Riittävän tarkkuuden saavuttamiseksi laser-hitsauksessa käytetään sopivia hitsausjigejä ja pyörityspöytiä.

30 Kuvassa Ib esitetään osasuurennos kuvan la vaipasta 10. Nuolilla kuvataan laserhitsiä, joka käytännössä ulottuu koko vaipan : pituudelle. Valmistusteknisesti ensin hitsataan ydinkappaleet 15 laipoistaan 16 sisemmän lieriön 13 ulkopintaan ja lopuksi ulompi lieriö 12 hitsataan ydinkappaleiden 15 yläosiin. Edellä kuvatun 35 lisäksi voidaan lieriönä käyttää esimerkiksi valmista putkea. Lisäksi ainevahvuus voi olla varsinkin putkissa esitettyä 1 1 4563 5 suurempi. Lasermenetelmien ohella tai niiden sijasta voidaan käyttää muita sopivia menetelmiä.

Poikkileikkaussuunnassa kukin lieriö valmistetaan yhdestä 5 ohutlevykappaleesta, joka päittäishitsataan kuvan Ib mukaisesti.

Sen sijaan putkitelan aksiaalisuunnassa kukin lieriö 12 ja 13 muodostuu kahdesta tai useammasta lieriökappaleesta 12' ja 13'. Tällöin valmistusprosessi säilyy riittävän yksinkertaisena. Valmistusta on testattu 2000 mm pitkillä lieriökappaleilla ja 10 tulokset ovat olleet lupaavia. Perättäisten lieriökappaleiden välille muodostuvan päittäissauman kohdalle on lieriöiden väliin lisäksi sovitettu keksinnön mukainen tukikappale 17 (kuva 2a). Tukikappale 17 rengasmainen osa, jossa on edullisesti sopivat ulokkeet 18 lieriökappaleiden 13' kiinnittämiseksi. Kuvassa 2a 15 esitetään myös päätykappaleen yksi osa 20, johon lieriökappaleet 12' ja 13' kiinnitetään edullisesti hitsaamalla nuolten osoittamalta kohdalta.

Kuvassa 2b esitetään tukikappaleiden 17 eri sovelluksia. Tuki- ,, 20 kappaleet 17 ovat tässä yksinkertaisia renkaita, jotka kiinnite- ; tään lieriökappaleiden 12' ja 13' päittäissauman kohdalle.

; . Kuvassa oikeanpuolinen tukikappale 17 laserhitsataan edellä j . esitetyn sovelluksen tavoin. Vastaavasti vasemmanpuoleinen ;· tukikappale 17 on kiinnitetty liimaamalla, jolloin osien välille .· ·. 25 muodostuu elastinen liitos 19. Elastisuus vaimentaa tehokkaasti vaipan värähtelyä. Elastisena liitosmateriaalina käytetään esimerkiksi komposiittikumia. Edelleen hitsausta ja liimausta ,··, voidaan tarvittaessa yhdistellä. Lisäksi yksinkertaiset tukikap- • paleet vaikuttavat edullisen vähän vaipan jäykkyyteen. Toisaalta 30 tukikappaleiden mitoituksella voidaan vaipan jäykkyys sovittaa erilaiseksi putkitelan pituussuunnassa. Elastinen liitos mahdol- : : listaa myös vaipan vaihtamisen putkitelaan. Toiminnallisesti • · : samanlaisista osista on käytetty samoja viitenumerolta.

35 Kuvassa 3 esitetään päätykappale 11, johon keksinnön mukaan kuuluu kaksi toisiinsa irrotettavasti kiinnitettävää rengasosaa 6 114563 20 ja 21. Ensimmäiseen rengasosaan 20 kiinnitetään sanotut lieriökappaleet 12' ja 13' kuvan 2a mukaisesti. Vastaavasti toiseen rengasosaan 21 on järjestetty elimet 22 putkitelan kiinnittämiseksi pyörivästi paperikoneeseen. Ensimmäisen ren-5 gasosan ansiosta vaipasta aikaansaadaan pyöreä ja vaippa voidaan kiinnittää työkoneisiin esimerkiksi pinnoitusta varten. Tässä elimiin 22 kuuluu rengaskappale 23, joka on järjestetty koaksi-aalisesti sanottuun toiseen rengasosaan 21 levykappaleilla 24 ja 25 kotelorakenteen muodostamiseksi. Tässäkin osat kiinnitetään 10 toisiinsa hitsaamalla nuolten osoittamista kohdista. Kotelora-kenne on edullisen kevyt, mutta jäykkä. Lisäksi työstettävien kappaleiden koko on tavanomaista päätykappaletta paljon pienempiä. Rengaskappaleessa 23 on lisäksi kiinnitysyhde 26 putkiakse-lin kiinnittämiseksi paperikoneeseen. Tässä kiinnitysyhde 26 on 15 ulokeakseli 26', joka on kiitetty rengaskappaleeseen 23 kutis-tusliitoksella. Putkiakselin kiinnittämiseksi paperikoneeseen järjestetään ulokeakseliin 26' sopiva laakeri (ei esitetty). Esitetty päätykappale on tukeva ja se vaatii vähän tilaan putkitelan pituussuunnassa.

; 20 . ’. Ensimmäistä rengasosaa voidaan käyttää myös vaipan tasapainotuk- '. seen. Edellä mainitut rengasosat 20 ja 21 kiinnitetään toisiinsa : . . pulteilla (ei esitetty). Pultteja varten ensimmäisessä ren- :*.·. gasosassa 20 on kierrereikiä 27. Käytännössä kierrereikiä on t * 25 tarkoituksella enemmän kuin pultteja. Tällöin tarvittaessa tyhjiin kierrereikiin voidaan asenteen lisäpultteja vaipan tasapainottamiseksi.

·’ Vaikkakin keksinnön mukainen vaippa on valmis käytettäväksi » 30 ilman työstämistä, saattaa käyttökohde vaatia putkitelalta tiettyjä ominaisuuksia. Esimerkiksi uloimman lieriön ulkopinnal-l : : la voidaan järjestää pinnoite, joka tarvittaessa koneistetaan.

Toisaalta ohutseinämäisen vaipan lämmönsiirtokyky on hyvä. Tällöin johtamalla sopivaa väliainetta putkiakselin ja jopa 35 vaipan sisään saadaan putkitelan lämpötila säädetyksi halutuksi.

Näin ollen keksinnön mukaista putkitelaa voidaan käyttää jopa 7 114563 kuivatussylinterinä. Lisäksi vaippa voidaan rei'ittää, jolloin esimerkiksi rullaussylinterillä päänvientinauhan vieminen helpottuu ilman poistuessa vaipan sisään.

5 Yhden testatun putkitelan halkaisija oli 800 mm ja lieriöiden välinen etäisyys 50 mm. Ulompi lieriö oli valmistettu ohutlevys-tä, jonka paksuus oli 4 mm. Vastaavasti sisemmän lieriön ja ydinkappaleiden paksuus oli 2 mm. Kyseinen noin 7800 mm pitkä putkitela oli kokonaispainollaan 1700 kg vain noin puolet 10 valuvaipalla varustetun tavanomaisen putkitelan painosta. Lisäksi putkitelan alin ominaistaajuus nousi tässä tapauksessa 5 Hz. Kyseinen 36 ydinkappaletta sisältävä putkitela on esitetty poikkileikattuna kuvassa la.

15 Keksinnön mukainen putkitela on aikaisempaa huomattavasti kevyempi. Lisäksi kahdella lähekkäin asetetulla lieriöllä ja ydinrakenteella aikaansaadaan jäykkä vaippa, jonka kuormitetta- vuus on lisäksi hyvä. Tällöin keksinnön mukaista putkitelaa voidaan käyttää jopa nippitelana. Lisäksi rakenne vaimentaa 20 tehokkaasti värähtelyä, jolloin keksinnön mukainen putkitela on käytössä stabiili. Putkitelan pieni halkaisija vähentää myös . tehon tarvetta. Edelleen putkitela on helppo asentaa ja huoltaa j uudenlaisen päätykappaleen ansiosta. Lisäksi rakenteella pääs- jV. tään eroon puolikriittisestä värähtelystä, jolloin voidaan .··. 25 turvallisesti valmistaa aikaisempaa pienempiä putkiteloja.

* 1 1 • · * » • · • * · • i · ·

Claims

114563

1. Putkitela paperikonetta varten, johon putkitelaan kuuluu - vaippa (10) ja sen molemmissa päissä päätykappaleet (11) 5 putkitelan kannattamiseksi pyörivästi paperikoneeseen, - vaipassa (10) kaksi metallista lieriötä (12, 13) , jotka on sovitettu koaksiaalisesti välin päähän toisistaan, ja - lieriöiden (12, 13) välissä ydinrakenne (14), joka on ohutle-vymateriaalia, 10 tunnettu siitä, että myös molemmat lieriöt (12, 13) ovat ohutle-vymateriaalia, jonka paksuus on 1 - 5 mm, edullisemmin 2-4 mm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen putkitela, tunnettu siitä, että lieriöiden (12, 13) välinen etäisyys on 10 - 20%, edulli- 15 semmin 11 - 15% putkitelan ulkohalkaisijasta, kuitenkin vähintään 30 mm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen putkitela, tunnettu siitä, että vaipan (10) säteen suunnassa on ydinrakenne (14) ; 20 muodostuu yhdestä yhtenäisestä ydinkappaleesta (14'), joka on valmistettu ohutlevymateriaalista ja kiinnitetty sekä uloimman lieriön (12) sisäpintaan että sisemmän lieriön (13) ulkopintaan • k; kennorakenteen muodostamiseksi. I I I • » » • ·

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen putkitela, tunnettu siitä, että sekä lieriöt (12, 13) että ydinrakenne (14) :\\ ovat laserleikattuja- ja laserhitsattuja ohutlevykappaleita.

• * • » • 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen putkitela, * · i « · 30 tunnettu siitä, että putkitelan aksiaalisuunnassa kumpikin • · lieriö (12, 13) muodostuu kahdesta tai useammasta lieriökappa- V · leesta (12', 13'), joiden välisen päittäissauman kohdalle on • » 5/J lieriöiden (12, 13) väliin sovitettu tukikappale (17), johon lieriökappaleet (12', 13') on kiinnitetty. 35 1 1 4563

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen putkitela, tunnettu siitä, että lieriökappaleiden (12', 13') ja tukikappaleen (17) välissä on laserhitsi tai elastinen liitos (19), joka on elastista liitosmateriaalia, kuten komposiittikumia. 5

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen putkitela, tunnettu siitä, että ohutlevymateriaali on jäännösjännityksetön-tä kylmävalssattua teräslevyä.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen putkitela, tunnettu siitä, että päätykappaleeseen (11) kuuluu kaksi toisiinsa irrotettavasti kiinnitettävää rengasosaa (20, 21) , joista ensimmäiseen rengasosaan (20) on kiinnitetty sanotut lieriöt (12, 13), ja toiseen rengasosaan (21) on järjestetty elimet (22) 15 putkitelan kiinnittämiseksi pyörivästi paperikoneeseen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen putkitela, tunnettu siitä, että elimiin (22) kuuluu rengaskappale (23), joka on järjestetty koaksiaalisesti sanottuun toiseen rengasosaan (21) levykappa-20 leiliä (24, 25) kotelorakenteen muodostamiseksi, ja jossa on kiinnitysyhde (26) putkiakselin kiinnittämiseksi paperikoneeseen. t i 1.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen putkitela, . ·. 25 tunnettu siitä, että uloimman lieriön (12) ulkopinnalla on pinnoite, joka on sovitettu koneistettavaksi.

* · • · • 1 1 • · • 1 P · 114563