FI117602B - Menetelmä ja laitteisto kaasun poistamiseksi päällystysaineesta - Google Patents

Description

! 117602

Menetelmä ja laitteisto kaasun poistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto kaasun poistamiseksi päällystysai-neesta. Menetelmässä päällystysaine syötetään alipainesäiliön sisällä olevan, olen-5 naisesti pystysuuntaisen akselin ympäri pyörivän rummun pohjaosan alueeseen, jolloin rummun pyörimisliike aikaansaa päällystysaineen kohoamisen pitkin rummun sisäseinämää ja poistumisen rummun yläreunasta ohuena kalvona alipainesäiliön sisäseinää vasten, josta päällystysaine valuu alaspäin. Laitteistoon kuuluu säiliö, johon on liitetty välineet alipaineen järjestämiseksi säiliöön, säiliön sisäpuolelle, pys-10 tysuuntaisen akselin ympäri pyöriväksi järjestetty rumpu, välineet päällystysaineen syöttämiseksi rummun sisäpuolelle, ja välineet päällystysaineen poistamiseksi säiliöstä

Prosessiteollisuudessa kaasujen, kuten ilman, sekoittuminen prosessissa käytettäviin 15 nesteisiin ja seoksiin aiheuttaa tyypillisesti paljon ongelmia. Erityisesti paperin tai vastaavan rainamateriaalin päällystyksessä päällystysaineessa oleva kaasu ja kaasu- kuplat aiheuttavat päällystettäessä paperin pintaan epätasaisuutta ja jopa kohtia, joissa ei ole päällystettä lainkaan. Ongelma on joillakin päällysteaineilla suurempi kuin toisilla, mutta ongelma korostuu erityisesti sellaisilla päällysteaineilla, jotka ke- 20 räävät enemmän kaasua kuin toiset. Esimerkiksi talkkia sisältävät päällysteaineet .*··. sisältävät tyypillisesti paljon kaasua talkin ominaisuuksien seurauksena.

• · · • · · • · · • · : Lisäksi ongelman merkittävyyteen vaikuttaa käytettävä päällystysprosessi.

• * : Esimerkiksi verhopäällystyksessä päällysteen kaasupitoisuus voi olla korkeintaan 0- • · · • » · t : .·. 25 0,25 tilavuusprosenttia. Muussa tapauksessa päällysteeseen sitoutunut kaasu saat- φ « · · .·*·. taa aiheuttaa päällystämättömiä kohtia päällystettävään aineeseen, kuten esimer- * · · kiksi paperiin tai kartonkiin.

• · · • · · • · · .··*. Monikerrosverhopäällystyksessä kaasunpoiston merkitys kasvaa entisestään. Tällöin • · • · * *. 30 jos päällystyskerroksia on esimerkiksi kolme tai neljä, on jokaisen kerroksen aikaan- • · ·

Xl saamisessa käytettävästä päällysteestä poistettava kaasu mahdollisimman tarkasti.

# · • · • · » « Päällysteaineeseen sekoittuneen ja liuenneen kaasun poistamiseksi on kehitetty ali-paineilmanpoistimia, joiden eräs tunnettu toteutustapa on esitetty kuviossa 1. Lait 2 117602 teeseen kuuluu alipainesäiliön sisään järjestetty pyörivä rumpu, jonka sisään pääl-lystysaine johdetaan, jolloin päällystysaine nousee keskipakovoiman vaikutuksesta ylöspäin pitkin rummun sisäseinämää ja poistuu rummusta ohuena kalvona törmäten alipainesäiliön seinämää vasten.

5

Tunnetun tekniikan tason mukaisten alipaineilmanpoistimien ongelmana on niiden riittämätön ilmanpoistotehokkuus erityisesti korkean viskositeetin omaavilla aineilla.

Tämä aiheutuu siitä, että korkeaviskoosisten päällystysaineiden sisältämät pienet ilmakuplat eivät pääse edes erittäin suuren alipaineen eli alhaisen absoluuttisen pai-10 neen vallitessa kasvamaan niin suuriksi, että ne saataisiin rikottua tai että ne erot- >.

tuisivat oman nousunopeutensa ansiosta. Tätä ongelmaa on pyritty poistamaan kasvattamalla alipainetta, mutta tämän seurauksena päällystysaineessa käytettävä liuotin, esimerkiksi vesi, höyrystyy erittäin helposti, jolloin päällystysaineen laatu siten heikkenee esimerkiksi päällystysaineen liuottimen höyrystymisestä seuraavan kuiva-15 ainepitoisuuden nousun seurauksena. Toisena keinona käytetään sekoitusaikojen kasvattamista, mutta tällöin ilmanpoistolaitteiden toimintakapasiteetti jää liian alhaiseksi, jolloin laitteita joudutaan hankkimaan aiempaa enemmän. Lisäksi jos tunnettujen ilmanpoistolaitteiden erottamiskapasiteettia kasvatetaan laitteiden kokoa suurentamalla, kasvaa laitteiden koko liian suureksi ja valmistuskustannukset nou-20 sevat merkittävästi.

• · · · .·)·. Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän tarkoituksena on ai- • · · • · .·. · kaansaada parannettu alipainetoiminen kaasunerotteluratkaisu, jonka avulla päällys- • ♦ · • · : .·. tysaineen sisältämää kaasua saadaan poistettua aiempaa paremmin.

• · · : 25 Keksinnön päämäärien toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tun- • · m « « · « .···. nusomaista se, että menetelmässä päällystysaine on järjestetty nousemaan portait- • · · taisesti rummun seinämää pitkin siten, että päällystysaine muodostaa ohuen hun- . tumaisen kalvon ainakin kahdessa eri porrastasossa, jolloin päällystysaineessa ole- • · · • t» .··*. vat kaasukuplat hajoavat ja siirtyvät pois päällystysaineesta. Keksinnön mukaiselle * * • * · ·. 30 laitteistolle on puolestaan tunnusomaista se, että rummun sisäpinta on muotoiltu • · · porrastetuksi käsittäen ainakin kaksi porrastasoa siten, että pyörimisliikkeen vaiku- * · tuksesta ylöspäin kohoava päällystysaine muodostaa mainituissa ainakin kahdessa porrastasossa kulloinkin ohuen huntumaisen kalvon.

····*: • * 3 117602

Eräässä edullisessa esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä alipainesäili-öön järjestetään noin 1 kPa -15 kPa:n absoluuttinen paine. Jos kammioon jäljestetään alhaisempi absoluuttinen paine, niin mm. päällystysaineen sisältämän liuottimen höyrystymispiste alenee ja on vaarana, että päällystysaineen laatu heikkenee 5 kaasun poiston seurauksena.

Toisaalta, jos kammioon järjestetään suurempi absoluuttinen paine, niin se ei välttämättä riitä päällystysaineen sisältämien kaasukuplien kasvattamiseen alipaineen avulla. Erittäin edullisesti alipainesäiliöön järjestetään noin 3 kPa-15 kPa:n abso-10 luuttinen paine. Käytettävän absoluuttisen paineen alarajan nostamisella varmistetaan vielä paremmin se, että päällystysaine ei pääse höyrystymään kaasun poiston aikana.

Rummun yläreunasta poistuvan viimeisen huntumaisen kalvon paksuus säädetään 15 keksinnön mukaisessa menetelmässä edullisesti olemaan enintään halutun päällys-tyskerroksen paksuinen. Kalvon paksuutta voidaan ohjata esim. ohjaamalla rummun pyörimisnopeutta ja/tai rumpuun syötettävän päällystysaineen määrää.

Keksinnön mukaisessa laitteistossa mainittujen ainakin kahden porrastason välinen 20 säteittäinen etäisyys on sopivasti alueessa 20 mm - 200 mm, sopivammin alueessa 40 mm -120 mm ja mainittujen ainakin kahden peräkkäisen porrastason välinen • » *;··* korkeusero on sopivasti alueessa 20 mm -150 mm, sopivammin alueessa 40 mm - • ·*· *·*·' 100 mm. Rummun halkaisijan suhde sen korkeuteen on edullisesti alueessa 1:1 - · « *· "* 10:1, edullisemmin alueessa 1:1-5:1.

25 • * : Keksinnön mukaisessa laitteistossa on rummun ulkopintaan edullisesti järjestetty * · · siivekkeet, joilla saadaan kohdistettua alipainesäiliössä olevan päällystysaineen pintaan haluttu painevaikutus, joka vähentää tai poistaa kokonaan astian pohjalle * · : mahdollisesti muodostuvan vaahdon, joka aiheutuu pastan kiehumisesta alhaisessa • * « 30 paineessa.

• * · • · »·· .*··. Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän suurimpana etuna on • · · . sen tehokkuus, jolloin saadaan nopeasti ja tarkasti poistettua päällysteaineen sisäl- • ♦ · *;./ tämää kaasua suuresta määrästä päällysteainetta.

* · * · * · · 4 117602

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 5 Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti erästä tunnetun tekniikan mukaista alipaineil-manpoistinta,

Kuvio 2 esittää erästä keksinnönmukaista laitteistoa kaavamaisena periaatekuvana, ja 10

Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti erästä keksinnön mukaisen laitteiston edelleen kehitelmää.

15 Kuviossa 1 on kaaviomaisesti esitetty eräs tunnetun tekniikan mukainen alipainetoi-minen laite kaasun, tyypillisesti ilman poistamiseksi päällysteaineesta. Kuviossa esitetyn mukaisesti järjestelmä käsittää tiiviin alipainesäiliön 1, jonka sisäpuolelle on järjestetty moottorin 2 pyörittämä rumpu 3. Kaasua sisältävä päällystysaine syötetään rummun sisäpuolelle putken 4 kautta. Säiliö on yhdistetty alipainelähteeseen 5 20 alipaineputkella 6. Rummun pyöriessä päällystysaine nousee keskipainovoiman vaikutuksesta ylöspäin pitkin rummun sisäseinämää ja iinkoutuu rummun yläreunasta **·.*’ tangentin suuntaisesti ohuena kalvona törmäten alipainesäiliön seinämää vasten, • · *.v jota pitkin se valuu alaspäin poistuen säiliön pohjaosasta poistoaukon 7 kautta.

*.**: Kalvon mukana tullut ilmakupla hajoaa ja syntynyt ilma poistuu alipaineputken kaut- * · : 25 ta alipainelähteen yhteydessä olevan ilmanerottimen kautta.

• · * * · • · · *·· « * · · .

Kuviossa 2 on esitetty keksinnönmukaisen laitteiston eräs toteutustapa kaaviollisena periaatekuvana. Laitteistoon kuuluu alipainesäiliön 1 sisäpuolelle järjestetty pyörivä • · · rumpu 3, jota käytetään moottorilla 2. Rummun sisäpinta on muodostettu porraste- 30 tuksi käsittäen esitetyssä suoritusmuodossa kolme porrastasoa 10,11,12 siten, että * . pyörimisliikkeen vaikutuksesta ylöspäin kohoava päällystysaine muodostaa maini- • · · * * · .···. tuissa porrastasossa kulloinkin ohuen huntumaisen kalvon. Viimeisestä portaasta • · poistuessaan pastafllmi ohjataan rummun yläreunasta alipainesäiliön sisäseinämään • · · / ja sitä pitkin edelleen säiliön alaosaan siirrettäväksi käyttökohteeseen poistoaukon 7 • · • · * * · s 117602 kautta. Säiliön 1 yläosan alueeseen on edullisesti järjestetty elimet 20 syntyvän hun-tumaisen kalvon kuvaamiseksi, jolloin huntumaisen kalvon säilyessä ehjänä ei pastassa ole enää ilmakuplia jäljellä. Kuvantamiselimien 20 tuottamaa kuvainformaatio-ta voidaan käyttää kaasunpoistolaitteen toimintaparametrien ohjaamiseen.

5

Porrastasot voidaan muodostaa esim. kuvion 2 mukaisesti peräkkäisistä koverapoh-jaisista osuuksista, joiden etureuna 10a, 11a, 12a määrittää porrastason korkeusaseman eli syntyvän ohuen huntumaisen kalvon korkeusaseman. Tehokkaan kaa-sunpoiston aikaansaamiseksi ja laitteiston kompaktin mitoituksen kannalta peräk-10 käisten porrastasojen välinen korkeusero on edullisesti alueessa 20 mm - 150 mm, edullisemmin alueessa 40 mm - 100 mm. Porrastasojen välinen säteittäinen etäisyys eli syntyvän hunnun leveys on edullisesti alueessa 20 mm - 200 mm, edullisemmin alueessa 40 mm - 120 mm.

15 Keksinnön mukainen ratkaisu tehostaa kaasunpoistoa pastasta ja lisää kapasiteettia.

Ratkaisu mahdollistaa myös prosessin aikaisen seurannan ja laitteen toimintaparametrien ohjaamisen tämän seurannan perusteella. Toimintaparametreja ovat mm. rummun 3 pyörimisnopeus, alipainetaso säiliössä 1, säiliön 1 pohjalla olevan nestepinnan korkeus, johon vaikuttaa rumpuun syötettävän pastan syöttönopeus ja kaa-20 sunpoistokäsitellyn, säiliöstä pois johdettavan pastan poistumisnopeus.

«M * · • * • · « Päallystyspastan useampiportainen hunnutus tehostaa ilmanpoistoa, jolloin on mah- • « .·. : dollista käyttää korkeampaa absoluuttisen painetason alarajaa kuin aiemmissa rat- t · : .·. kaisuissa, jolloin vältetään pastan laadun heikkeneminen, mikä voisi olla seuraukse- * · · * : 25 na liian alhaisen painetason aiheuttamasta pastan joidenkin ainesosien mahdollises- φ * * · .··*. ta haihtumisesta.

• « • · · . Kuviossa 3 on esitetty keksinnönmukaisen laitteiston eräs edelleen kehitelmä, jossa • « · .***. rummun 3 ulkopinnalle on muodostettu siivekkeet 13. Siivekkeet on muotoiltu si- • · * *. 30 ten, että ne suuntaavat ilmavirran alaspäin kohti astian pohjaa, jolloin paine nousee * * · "* siivekkeiden alapuolella. Paineen suuruutta voidaan lisätä suurentamalla siivekkei- • * **;* den lukumäärää, kokoa ja kulmaa sekä lisäämällä rummun pyörimisnopeutta. Pai- neen nouseminen laskee painetta siivekkeiden yläpuolella tehostaen ilmanpoistoa ja lisäksi siivekkeiden aiheuttama ilmavirta edesauttaa vaahdossa olevien kaasukuplien 6 117602 hajoamista. Siivekkeet on sijoitettava symmetrisesti siten, etteivät ne aiheuta epätasapainoa pyörivään rumpuun. Kuvion 3 mukainen suoritusmuoto voidaan toteuttaa myös tunnetun tekniikan mukaisen alipainepoistolaitteen yhteydessä ilman esillä olevan keksinnön mukaista moniportaista huntumaisen kalvon muodostusta.

5 *·» • · • · • 1 · * · ♦ ·· • 1 · • · • · • · · ·#·.'.· • · • 1 * · 1 • · · ♦ · 1 · ♦ · • · 1 ·1· • · · · • « • · • 9 • · 1 • 1 • · 1 • · · • · · ·#···...

• · • · · - ♦ · · ♦ ·· »·· • · · • · • · ··· • · • · · • · · • a aa • a • · • · ·

Claims (17)

117602

1. Menetelmä kaasun poistamiseksi päällystysaineesta, jossa menetelmässä päällystysaine syötetään alipainesäiliön (1) sisällä olevan, olennaisesti pystysuuntaisen ak- 5 selin ympäri pyörivän rummun (3) pohjaosan alueeseen, jolloin rummun pyörimisliike aikaansaa päällystysaineen kohoamisen pitkin rummun sisäseinämää ja poistumisen rummun yläreunasta ohuena kalvona alipainesäiliön (1) sisäseinää vasten, josta päällystysaine valuu alaspäin, tunnettu siitä, että menetelmässä päällystysaine on järjestetty nousemaan portaittaisesti rummun seinämää pitkin siten, että päällystys-10 aine muodostaa ohuen huntumaisen kalvon ainakin kahdessa eri porrastasossa (10, 11,12), jolloin päällystysaineessa olevat kaasukuplat hajoavat ja/tai siirtyvät pois päällystysaineesta johdettavaksi edelleen ulos säiliöstä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen 15 ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen säteittäinen etäisyys on alueessa 20 mm - 200 mm.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen säteittäinen etäisyys on 20 alueessa 40 mm - 120 mm.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • · \*V että mainittujen ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen korke- • · usero on alueessa 20 mm - 150 mm. : 25

• · :.· · 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että mainittujen • · · ·...: ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen korkeusero on alueessa 40 mm-100 mm. • * • · · * · · * · · · :* **: 30

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, . j·, että rummusta (3) poistuvan viimeisen huntumaisen kalvon paksuus säädetään • · · .··*. olemaan enintään halutun päällystyskerroksen paksuinen. • · • · · ··#.-• ·♦ • · 1 • φ • · * · ♦ 117602

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alipainesäiliöön (1) jäljestetään noin 1 kPa -15 kPa:n absoluuttinen paine.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alipainesäiliöön 5 (1) järjestetään noin 3 kPa -15 kPa:n absoluuttinen paine.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasunpoiston jälkeen päällystysaine johdetaan säiliöstä (1) verhopäällystyslait-teeseen. 10

10. Laitteisto kaasun poistamiseksi päällystysaineesta, johon laitteistoon kuuluu: - säiliö (1), johon on liitetty välineet (5,6) alipaineen järjestämiseksi säiliöön, - säiliön sisäpuolelle, pystysuuntaisen akselin ympäri pyöriväksi jäljestetty rumpu, - välineet (4) päällystysaineen syöttämiseksi rummun (3) sisäpuolelle, ja 15. välineet (7) päällystysaineen poistamiseksi säiliöstä, tunnettu siitä, että rummun sisäpinta on muotoiltu porrastetuksi käsittäen ainakin kaksi porrastasoa (10,11,12) siten, että pyörimisliikkeen vaikutuksesta ylöspäin kohoava päällystysaine muodostaa mainituissa ainakin kahdessa porrastasossa(10,ll,12) kulloinkin ohuen huntu-maisen kalvon. 20

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säiliöön (1) on • · jäljestetty noin 1 kPa -15 kPa:n absoluuttinen paine. t 1 · • · 1 • · • · f f I

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säiliöön (1) on * · · :··1 : 25 jäljestetty noin 3 kPa -15 kPa:n absoluuttinen paine. * · • « · * 1 · ·1· 1 ***·.,

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittujen ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen säteittäinen etäisyys on * · : alueessa 20 mm - 200 mm. 30 .

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittujen f t · ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen säteittäinen etäisyys on • alueessa 40 mm -120 mm. « · • « · * · · ' · 1 • 1 • ♦ * · · 117602

15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 10 -14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittujen ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen korkeusero on alueessa 20 mm -150 mm.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittujen ainakin kahden peräkkäisen porrastason (10,11,12) välinen korkeusero on alueessa 40 mm - 100 mm.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 10-16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 10 rummun (3) ulkopinnalle on järjestetty siivekkeet (13) aikaansaamaan painevaikutus alipainesäiliössä (1) olevan paällystysaineen pintaan rummun pyöriessä. ···''' * * • · * · * · * * * -• · ♦ • · * · • · · • · · * · * · • * * · · • * · * • · * · · • · · ··? • * · • * · • · • · * • ® * ···* * * * • · * * * * · • · » • · · • · · • · · • · * · « · · « * • # · * · t·· • * • · • * · 10 1 1 7602