FI114726B - Järjestely kuiturainan päällystinlaitteen suutinpalkissa - Google Patents

Description

114726 Järjestely kuiturainan pää I lysti n laitteen suutinpalkissa

Esillä olevan keksinnön kohteena on paperi-/kartonkirainan päällystyslaite, jossa on suutinyksikkö, joka sisältää ainakin kaksi vierekkäistä suutinosaa, 5 jossa suutinyksikössä on ainakin yksi päällystyslaitteen pituussuunnassa ulottuva syöttökammio, johon päällystysaine johdetaan syöttöelimillä, johon suu-tinyksikköön on muodostettu ainakin yksi, suutinosien väliseen rajapintaan rajoittuva, syöttökammioon virtausyhteydessä oleva tasauskammio, joka ulottuu samoin päällystyslaitteen pituussuunnassa, ja johon suutinyksikköön 10 kuuluu mainitun ainakin yhden tasauskammion kautta mainittuun ainakin yhteen syöttökammioon virtausyhteydessä oleva suutinosien välinen suutin-rako, joka myös ulottuu päällystyslaitteen pituussuunnassa, ja johon päällystysaine johdetaan syöttökammiosta tasauskammion kautta suutinraon koko leveydelle ja syötetään edelleen ulos suutinraon ulostuloaukosta.

15

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada parannus paperi-/kartonkirainan päällystepastan levittämiseen tarkoitetussa verhopäällysti-messä.

• · • · : . 20 Verhopäällystimet voidaan jaotella raosta syöttäviin (slot-fed) tai tasolta syöt- • · · · .:: taviin (slide-fed) päällystimiin. Tasolta syöttävässä verhopäällystimessä pääl- • : *; lystettä syötetään suutinyksikön avulla kaltevalle tasolle, jota pitkin päällyste * *» · ·'·valuu kohti tason reunaa, jolloin verho muodostuu päällysteen tippuessa ta-: ‘": son reunalta. Raosta syöttävissä applikointipalkeissa päällyste pumpataan 25 jakokammion kautta kapeaan pystysuoraan rakoon, jonka huulella verho :' > : muodostuu ja tippuu radalle. Päällystettä voidaan levittää yhdessä tai use- : ämmässä kerroksessa. Syntynyttä verhoa ohjataan reunaohjaimella, joka sijaitsee nimensä mukaisesti syöttöraon/syöttöhuulen reunalla.

• 30 Nykyisissä päällystysaineen verhopäällystimissä on useita ongelmia, jotka " | kaikki vaikuttavat haitallisella tavalla päällysteaineen poikkiprofiilin hallintaan.

‘ < I * 2 114726

VerhopaäIlystyksessä suutinraon leveyden tulee pysyä tiukasti tiettyjen raja-mittojen sisällä oikean päällystysainemäärän syöttämiseksi suutinyksikön yläpinnalle ja edelleen päällystettävälle rainalle. Käytännössä tämä on edellyttänyt hyvin tarkkaa koneistusta sekä suutinyksikköön kohdistuvien lämpökuor-5 mien hyvää hallintaa.

Nykyiset suutinyksiköt muodostavat osan tukirakenteesta. Suutinyksiköt järjestetään toisiansa vasten yhteen puristamalla yhdeksi kiinteäksi kantavaksi kokonaisuudeksi ulkoisen tuennan avulla. Tällainen konstruktio aiheuttaa eri-10 näisiä ongelmia valmistuksessa. Päällysteaineen syöttökanavat työstetään kaikki suutinosaan, joka muodostuu yhdestä yhtenäisestä kiinteästä palkki-maisesta kappaleesta, joten syöttökanavia työstettäessä täytyy huomioida myös rakenteelliset lujuuskysymykset. Tässä muodostuu samalla ongelmaksi myös päällystysaineen syöttökanavien rajallinen koko ja osin siitä johtuva 15 virtausraon suuruuden hallintaongelma. Syöttökanavistolle asetetaan siis niin koon kuin muodonkin puolesta tietyt rajat, jotka rajoittavat mahdollisuuksia kanavien mitoitukseen päällysteaineen optimaalisten virtausolosuhteiden aikaansaamiseksi.

• V * • · • · : . . 20 Tunnetun tekniikan mukaisen suutinpalkin rakenteesta johtuen myös valmis-

t « I

• · · I

....: tustekniset tarkkuusvaatimukset muotoutuvat suuriksi. Kaikki valmistusepä- • · : . ·. tarkkuudet niin syöttökanavistoissa kuin erityisesti päällysteaineen suutinra- • * · · ·. ossa vaikuttavat korjaamattomasti profiiliin. Tämä ongelma korostuu kappa- ;leiden koon ja päällystepastan syöttöleveyden kasvaessa. Tunnetulla teknii-• · * 25 kalla valmistettujen suutinpalkkien maksimileveys on luokkaa 4,5 m eivätkä • ’ · ‘; siten sovellu leveille koneille.

* » » · ,·.··, Lisäksi poikkiprofiilin hallinta on myös toisistaan poikkeavissa käyttötilanteis- > · · , · · ·. sa ongelmallista tekniikan tason mukaisessa verhopäällystimessä. Erityisesti 30 tämä koskee tasolta syöttävää päällystyslaitetta. Syöttökanavien muoto, joilla 1 · \ voidaan vaikuttaa kokonaisprofiiliin, määritetään päällystyspalkkia suunnitel- s »»♦ » 3 114726 taessa. Kun päällystyspastan ominaisuudet ja/tai syöttömäärä muuttuvat, on näillä selkeä vaikutus poikkiprofiiliin, jota ei voi enää korjata.

Niinpä esillä olevan keksinnön eräänä tärkeänä päämääränä on aikaansaada 5 parannettu verhopäällystin, joka ensinnäkin mahdollistaa tasaisen päällystys-pastan syötön koko suutinyksikön leveydellä ja siten paremman päällyste-määrän poikkiprofiilin hallinnan ja toisaalta asettaa olennaisesti pienemmät valmistustekniset vaatimukset ja on näin myös valmistuskustannuksiltaan edullisempi.

10 Tämän päämäärän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle päällystyslaitteelle on tunnusomaista se, että syöttökammio on muodostettu kokonaisuudessaan yhden suutinosan sisälle suutinrakoon ja tasauskammioon nähden olennaisesti sivuun siirretysti siten, että päällystysaineen syöttö syöttökammiosta 15 tasauskammioon tapahtuu suutinosan sisälle muodostetun virtausyhteyden kautta.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaiselle levityslaitteelle on .· ·. tunnusomaista se, että syöttökammio on muodostettu pituussuunnassaan • · : . ·. 20 suppenevaksi syötettävän aineen sisäänmenopäästä kohti vastakkaista päätä, • « · • · · · ....: ja että suutinraon pituus suutinyksikön poikittaissuunnassa pienenee samoin : . suutinyksikön pituussuunnassa sisäänmenopäästä kohti vastakkaista päätä.

:' · ·; Keksinnön kohteena on myös menetelmä kuiturainan päällystämiseksi, jossa 25 menetelmässä käytetään edellä mainitun kaltaista laitetta.

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: 30 Kuvioi esittää kaaviollisena perspektiivikuvantona erästä tasolle syöttä-.: vän verhopäällystimen suutinyksikköä, joka voidaan toteuttaa keksinnön mukaisesti, 4 114726 kuvio 2 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista monikerrosverhopääl-lystimen suutinyksikköä kaaviollisena poikkileikkauskuvantona, kuvio 3 esittää kaaviollisena poikkileikkauskuvantona kuvion 2 mukaisen 5 päällystimen suutinyksikön erästä syöttökammion ja suutinraon sisältävien suutinosien suoritusmuotoa, kuvio 4 esittää kaaviollisena poikkileikkauskuvantona kuvion 2 mukaisen verhopäällystimen suutinyksikön erästä toista suutinosan suori-10 tusmuotoa.

Kuviossa 1 on esitetty yleisesti eräs tasolta syöttävän verhopäällystimen ap-plikointipalkki 1. Palkki on toteutettavissa myös esillä olevan keksinnön mukaisesti. Applikointipalkkiin kuuluu tukirakenteen muodostavien kannakkeiden 15 2 päälle sijoitetut suutinosat 3, 3a ja 32, jotka muodostavat yhdessä suu tinyksikön, johon kuuluu kolme suutinrakoa 30 mahdollistaen monikerros-päällystyksen.

Suutinyksikön yhteen päähän on järjestetty syötettävän päällystysainepastan ' ·' 20 syöttöputket 4, jotka avautuvat syöttökammioihin 12 (kuvio 2). Syötettävä • · ; aine kulkee pitkin syöttökammiota kohti vastakkaista päätä, johon on valin naisesti järjestetty ohikiertoreitti. Edetessään syöttökammiossa syötettävä ;;: : aine siirtyy syöttökammion pituuden joka kohdassa tasauskammioon 13 ja • « · :,,; ’ siitä edelleen suutinrakoon 30 koko suutinraon 30 leveydelle (kuvio 2).

25 ,, , Suutinosat 3 ja 32 on tässä laitteessa järjestetty liikuteltavasti kannakkeiden , : ’ 2 päälle. Liikuteltavien suutinosien 3, 32 siirtämiseksi applikointipalkkiin kuu luu kannakkeiden 2 varassa oleva kiinteä tuki 5, jonka toisella puolella takimmaisen suutinosan 32 ja kiinteän tuen 5 välissä on sulkuletku 6 ja kiinte-30 än tuen vastakkaisella puolella avausletku 7, jolloin paineistamalla sulkuletku ’: 6 saadaan liikkuvat suutinosat 3, 32 siirtymään kohti kiinteää suutinosaa 3a ': suutinyksikön sulkemiseksi ja vapauttamalla paine sulkuietkusta 6 ja paineis- 5 114726 lamalla avausletku 7 saadaan liikkuvat suutinosat 3,32 siirtymään poispäin kiinteästä suutinosasta 3a suutinyksikön avaamiseksi, esim. kuivuneen pastan poistamiseksi suutinraosta ja/tai suuttimen eri kammioista. Kuvioon on myös merkitty tässä hakemuksessa mainitut suunnat eli päällystyslaitteen 5 pituussuunta W, suutinosien korkeus ja samalla suutinraon 30 pituussuunta L ja suutinraon leveyssuunta D.

Kuviossa 2 on esitetty kaavamaisesti erään tunnetun tekniikan mukaisen tasolta syöttävän monikerrosverhopäällystimen suutinyksikön yleinen rakenne.

10 Suutinyksikön muodostaa suutinosat 3, 3a ja 32, joissa on viimeiseksi mainittua lukuun ottamatta kussakin syöttökammio 12 ja tasauskammio 13 sekä suutinrako 30. Uloimman suutinosan 3a reuna 33 muodostaa syöttöhuulen, jonka yli johdetaan suutinraikojen 30 ulostuloaukoista 31 ulostuleva, suutinyksikön yläpintaa pitkin valuva päällystyspasta päällystysverhon muodos-15 tamiseksi ja ohjaamiseksi reunaohjaimien (ei esitetty) avulla päällystimen alapuolella kulkevan päällystettävän paperi-/kartonkirainan pinnalle.

Syöttökammio 12, tasauskammio 13 sekä suutinrako 30 ovat kaikki koneis- ,· >, tettu paksuun, suutinosan muodostavaan teräslevyyn ja vieläpä niin, että ne : ’ , 20 ovat järjestetty peräkkäin suutinraon pituussuunnassa L ja ne kaikki rajoittu- * * · .’.*.’.1 vat kokonaan kahden peräkkäisen suutinosan väliseen rajapintaan. Tällaisella : rakenteella on useita eri haittoja niin laitteen toiminnan kuin valmistuksenkin kannalta.

* · · * * * · 25 Kuvioon 2 on merkitty myös ns. suuttimen tukematon korkeus H. Sillä on ; v. suuttimen syöttömäärän tasaisuuden kannalta olennainen merkitys. Tukema- · ·. ton korkeus H ulottuu tämän tyyppisessä suutinyksikön rakenteessa syöttö- kammion 12 alareunasta suutinraon 30 ulkoreunaan 31 asti. Syöttökammion :!. ’ alareuna on siis ylin mahdollinen tukipiste eli korkeus H vastaa matkaa, jonka 30 osalta vierekkäin olevat suutinosat eivät tukeudu toisiinsa. Tyypillisessä suu-.: tinyksikössä korkeuden H arvo on noin 75 mm.

6 114726 Tällä alueella suutinraon 30 leveys on riippuvainen sekä suutinosien pintojen muodosta ja pinnan tasaisuudesta että suutinosissa tapahtuvista lämpölaajenemisista, joita päällystepastan mukanaan tuomista lämpökuormista johtuvat lämpötilaerot aiheuttavat. Tällainen konstruktio aiheuttaa erityisesti pal-5 kin koon kasvaessa suuret valmistustekniset tarkkuusvaatimukset.

Päällysteaineen syöttömäärä vaihtelee melko lineaarisesti raon leveyden funktiona tyypillisesti käytettävillä raon leveyksillä. Jos tavoitteena on esimerkiksi sallia päällysteprofiilissa maksimissaan yhden prosentin vaihtelu 10 päällysteen määrässä, tulee leveydeltään suunnassa D 0,5 mm olevan raon tarkkuuden olla 0,005 mm. Tällöin kuvion 2 mukaisessa rakenteessa, jonka kokonaiskorkeus h on tässä tapauksessa 120 mm, tulee tukipinnan tasomaisuuden olla 0,002^(120 - 75)/75 mm = 0,003 mm, joka siis tarkoittaa tässä pinnan maksimipoikkeamaa kuvitellusta virheettömästä tasopinnasta.

15

Toisaalta myös kappaleiden koon kasvaminen isoksi päällysteaineen syöttö-määrän ja pää I lysteprofi i I i n leveyden kasvaessa vaikeuttaa mm. lämpökuor-mien hallintaa. Kappaleet muodostuvat myös hyvin raskaiksi ja asettavat tu-ennalle vaatimuksia. Tunnetun tekniikan mukaisten suutinpalkkien maksimi-20 leveys on luokkaa 4,5 m.

• · • > · • ti · : ; Kuviossa 3 on esitetty eräs keksinnönmukaisesti muodostettu suutinyksikkö, • · :.: : jossa syöttökammiot 12 on järjestetty kokonaisuudessaan suutinyksiköiden « » k : / sisälle. Päällysteaine syötetään nyt syöttökammiosta 12 olennaisesti sivu- : ,: 25 suunnassa D suoraan tasauskammioon 13 ja sieltä edelleen suutinrakoon 30 sen ulottuvuussuunnassa L. Näin edellä mainittu suutinosan tukematon korkeus H pienenee olennaisesti ja alentaa suutinosan pinnoille asetettavia val-mistusteknisiä tarkkuusvaatimuksia. Kuvion 3 mukaisessa rakenteessa tuke-maton korkeus on vain 37 mm eli 50% lyhyempi kuin tyypillisissä, kuviossa 2 30 esitetyssä nykytekniikan mukaisessa ratkaisussa. Jos siis edelleen tavoitellaan päällysteprofiilissa maksimissaan yhden prosentin vaihtelua päällysteen mää-'. rässä, tulee tukipinnan tasomaisuuden olla 0,005*(120 - 37)/37 mm = 7 114726 0,011 mm. Tarkkuusvaatimus on tunnetun tekniikan mukaisessa ratkaisussa siis miltei nelinkertainen keksinnönmukaiseen ratkaisuun nähden.

Olennaista keksinnön mukaisessa suutinosan konstruktiossa on myös se, että 5 koko suutinyksikkö pysyy koossa sellaisenaan ilman erillistä ulkopuolista tu-entaa. Kaikki suutinyksikön muodostavat osat voidaan edullisesti hitsata toisiinsa kiinni kokonaisuudessaan ennen asennusta itse päällystinlaitteeseen, jos syöttökammio 12 muodostetaan kokonaan kiinteäksi. Jos esimerkiksi syöttökammion alaseinämä on järjestetty liikkuvaksi, voidaan suutinosan ala-10 osan muodostavien osien 42 väliin järjestää tiivisteet (ei esitetty) Suutinosan yläosat 40 puolestaan voidaan esimerkiksi kuvion 3 mukaisen suutinyksikön tapauksessa edullisesti kiinnittää toisiinsa hitsaamalla. Suutinosat voidaan edullisesti kiristää toisiansa vasten suutinyksiköksi pulttien 41 avulla. Pohjaosan 43 kiinnitys on toteutettavissa edullisesti myös ruuvikiinnityksellä (ei 15 esitetty).

Uudesta rakenteesta on ennen kaikkea se etu, että tukematon korkeus pysyy muuttumattomana kammion koosta riippumatta. Keksinnönmukainen ratkai- . , su mahdollistaa myös huomattavasti isomman kammion valmistamisen sa- ♦ · 20 moilla ulkomitoilla ja päällysteaineen virtausnopeuksilla ja helpottaa samalla • · ; päällysteaineen virtausprofiilin hallintaa. Esimerkiksi kuvion 2 mukaisen syöt- * C 1 I · tökammion poikkipinta-ala 1330 mm2. Jos puolestaan kuvion 3 mukainen

» I I

suutinyksikön konstruktio muodostetaan yhtä korkeaksi (tässä 120 mm), • · · saadaan syöttökammion poikkipinta-alaksi 2325 mm2 eli 75 % suurempi kuin • » 25 kuvion 2 mukaisessa konstruktiossa.

• · » i · · ·*..;* Kuvion 3 mukaiseen rakenteeseen on myös erityisen helppo valmistaa tila 17 » · ‘ ' jäähdytysväliainetta varten syöttökammion 12 ylä- ja alapuolelle, jos lämpöti-

« * I

:, · lavaihtelut suutinrakenteissa muodostuvat liian suuriksi. Jäähdytysväliaineena :,,30 voidaan käyttää edullisesti esimerkiksi vettä. Kuvioissa 4 on puolestaan esi-. · . tetty eräs keksinnönmukainen suutinosan ratkaisu, jossa suutinosan pituus- ,,., j suunnassa ulottuva tila 17 ympäröi syöttökammiota ylhäältä ja alhaalta sekä 8 114726 tasauskammioon 13 nähden vastakkaiselta sivulta. Tilan 17 avulla voidaan tasata päällystysaineesta (ja muusta) aiheutuneiden lämpökuormien johdosta syntyneitä lämpötilaeroja. Ainevahvuudet ovat rakenteessa joka tapauksessa hyvin tasavahvoja ja päällystysaine lämmittää tai jäähdyttää hyvin laajalta 5 alueelta, joten lämpötilaeroista johtuvat muodonmuutokset jäävät tekniikan tason mukaiseen ratkaisuun verrattuna pieniksi.

Keksinnön erään lisänäkökannan mukaisesti syöttökammio 12 on muodostettu pituussuunnassaan suppenevaksi syötettävän aineen sisäänmenopäästä 10 kohti vastakkaista päätä, ja että ainakin yksi syöttökammion seinämistä on säädettävissä syöttökammion suppeneman säätämiseksi halutuksi. Erityisen edullisesti voidaan järjestää säädettäväksi syöttökammion 12 alaseinä. Ratkaisun avulla helpotetaan edelleen päällystysaineen virtausnopeuksien optimointia ja se mahdollistaa näin suutinraon 30 uiostuloaukosta 31 ulosvirtaa-15 van päällystysaineen aineen profiilin muodostumisen entistä tasaisemmaksi.

Tästä on etuja etenkin tilanteissa, joissa syöttömäärät voivat vaihdella hyvin paljon. Tämä on tilanne erityisesti, kun halutaan päällystää sekä monikerros-tekniikalla että yksikerrostekniikalla.

a i a • · ' · · · * 20 Edelleen erään edullisen suoritusmuodon mukaan suutinraosta ulosvirtaavan • a • · | päällystysaineen profiilin säätö on automatisoitu, jolloin voidaan suorittaa poikittaissuuntainen profilointi myös ajon aikana, mikä ei ole mahdollista ny- • · · kyisissä tunnetuissa ratkaisuissa.

• * · • * • » * · 25 Keksinnön mukaista konstruktiota voidaan soveltaa lisäksi myös yleisemmin ... erilaisten kuitupitoisten tai muiden nesteiden tai pastojen levittämiseen tar- koitetuissa levityslaitteissa paperi-/kartonki- tai sellukoneympäristössä kuten • ’ esimerkiksi paperikoneen perälaatikossa. Keksinnön mukaista rakennetta voi- • · ’ ’ daan myös ajatella käytettävän kuiturainan teräpäällystyksessä ns. jet- ;** 30 applikoinnin syötön yhteydessä.

«» * I » lii

Claims (10)

9 114726

1. Paperi-/kartonkirainan päällystyslaite, jossa on suutinyksikkö (1), joka sisältää ainakin kaksi vierekkäistä suutinosaa, jossa suutinyksikössä on ainakin 5 yksi pääIlystyslaitteen pituussuunnassa (W) ulottuva syöttökammio (12), johon päällystysaine johdetaan syöttöelimillä (4), johon suutinyksikköön on muodostettu ainakin yksi, suutinosien väliseen rajapintaan rajoittuva, syöttö-kammioon virtausyhteydessä oleva tasauskammio (13), joka ulottuu samoin päällystyslaitteen pituussuunnassa (W), ja johon suutinyksikköön kuuluu 10 mainitun ainakin yhden tasauskammion (13) kautta mainittuun ainakin yhteen syöttökammioon (12) virtausyhteydessä oleva suutinosien välinen suu-tinrako (30), joka myös ulottuu päällystyslaitteen pituussuunnassa (W), ja johon päällystysaine johdetaan syöttökammiosta tasauskammion kautta suu-tinraon koko leveydelle ja syötetään edelleen ulos suutinraon (30) ulostulo-15 aukosta (31), tunnettu siitä, että syöttökammio (12) on muodostettu kokonaisuudessaan yhden suutinosan sisälle suutinrakoon (30) ja tasauskammi-oon (13) nähden olennaisesti sivuun siirretysti, ja että päällystysaineen syöttö syöttökammiosta (12) tasauskammioon (13) tapahtuu suutinosan sisälle ... _ muodostetun virtausyhteyden kautta. 20

• ♦ » · ’ ! 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystyslaite, tunnettu siitä, että syöt- tökammio (12) on muodostettu pituussuunnassaan suppenevaksi syötettävän aineen sisäänmenopäästä kohti vastakkaista päätä, ja että ainakin yksi syöt-tökammion (12) seinämistä on säädettävissä syöttökammion suppeneman 25 säätämiseksi halutuksi.

• *. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen päällystyslaite, tunnettu siitä, että syöt tökammion (12) alaseinämä on säädettävissä syöttökammion suppeneman !.. säätämiseksi halutuksi. 30 » · > » ' t I | ίο 114726

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystyslaite, tunnettu siitä, että syöt-tökammion yhteyteen on järjestetty tila (17) jäähdytysväliainetta varten.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen päällystyslaite, tunnettu siitä, että syöt-5 tökammio on muodostettu taitetusta levymäisestä jäykästä kappaleesta ja tila jäähdytysväliainetta varten on muodostettu sen yhteyteen (kuvio 4).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen päällystyslaite, tunnettu siitä, laite on tasolta syöttävä päällystyslaite. 10

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen päällystyslaite, tunnettu siitä, laite on raosta syöttävä päällystyslaite.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen laitteen käyttö verhopäällys-15 tyksessä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen laitteen käyttö jet- päällystyksessä. * · : ·. 20

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen järjestelyn käyttö perälaati- • » ., .: kossa massan syöttämiseksi viiralle. • « • · I « t > I • t • · » » · • S * · 114726 n