FI119333B - Menetelmä paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä ja paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon lamelli - Google Patents

Description

119333

Menetelmä paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä ja paperi- tai kar-tonkikoneen perälaatikon lamelli 5

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä.

10 Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 2 johdanto-osan mukainen paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon lamelli.

Tekniikan tasosta tunnetusti perälaatikoiden huulikanavissa on käytetty lamelleja eli lamelleja, joiden tarkoituksena on lisääntyneen turbulenssituoton ansiosta ma-15 daltaa paperi- tai kartonkirainan vetolujuussuhdetta. Lainehien eli kiilojen avulla myös pienennetään syntyneen turbulenssin skaalaa, koska lainehien välityksellä aikaansaadaan: pieni kanavakorkeus, koska huulikanava jaetaan kerroksiin pystysuunnassa; lisääntynyt rajakerrosturbulenssi, koska lamehit lisäävät seinämäpinta- ·»* • · · '·* ' alaa; ja ohut jättöpää, koska aikaansaadaan pieni pinta-alamuutos lamellinkäijen ] 20 yli ja pienet lamellin jättöpään aiheuttamat pyörteet; ja lisäksi lainehien avulla • t · I* " estetään turbulenssigeneraattorin eri riveistä tulevien virtausten sekoittuminen.

• * *·*/ Perälaatikoissa käytettävät lamehit värähtelevät käytössä jonkin verran perälaa- • · · • · · tikkovirtauksen seurauksena tietyissä olosuhteissa. Eräänä ongelmana lamellitek- • · • · nilkkaa käytettäessä on se, että lamellin värähtely muodostaa seisovan aallon la-25 mellin käijelle, mikä aiheuttaa rainaan hyvin säännöllistä poikittais- eli CD- • " suunnassa lukkiutunutta vanaisuutta, joka ilmenee paperi- ja kartonkirainan vai- • · • · · miissa rakenteessa esimerkiksi neliömassa- tai kuituorientaatiojuovikkuutena • · · huonontaen siten tuotteen loppukäyttöominaisuuksia. Syntyvän ilmiön voimak- • * * · *1* kuus riippuu lainehien rakenteesta ja ajoparametreista. Vanainen / juovikas raken- ·· t • · · ‘ ·* 30 ne rainassa kytkeytyy suoraan vesimittauksissa havaittuun poikittaissuuntaiseen « • · · *· jaksollisuuteen keskinopeusprofiilissa. Tämän taas on osoitettu johtuvan virtaus- 2 119333 rakenne vuorovaikutuksesta, jossa turbulenssi ja jaksollinen pyörteen irtoaminen lamellin jättöreunalta synnyttää sopivissa olosuhteissa herätteen, joka saa rakenteen värähtelemään. Syntyvän värähtelymoodin vaikutuksesta virtauksen irtoaminen edelleen voimistuu tietyissä poikittaissuuntaisissa positioissa ja vaimenee 5 toisissa, mistä johtuen lamellin jälkeen syntyy sekundaarivirtausrakenne, joka muodostaa vanoja kuituvirtauksessa.

Tätä ongelmaa ei ole pystytty tekniikan tasosta tunnetuilla ratkaisuilla tyydyttävästi ratkaisemaan vaan on jouduttu tekemään kompromissi lopputuotteen vanai-10 suuden ja jonkun muun ominaisuuden välillä, jolloin tätä ominaisuutta ei ole pystytty parantamaan niin paljon kuin periaatteessa olisi ollut mahdollista. Ongelmaa on pyritty ratkaisemaan muun muassa siten, että lamelleihin on tehty rakenteellisia muutoksia, esimerkiksi on siirrytty jäykempään kiilamaiseen rakenteeseen. Lisäksi on otettu käyttöön erikoismateriaaleja kuten titaani ja hiilikuitu. Ilmiötä ei 15 kuitenkaan ole saatu kokonaan poistettua ja muun muassa hiilikuitulamellin on todettu värähtelevän suurissa nopeuksissa voimakkaasti aiheuttaen ongelmia kui-turainan laadussa.

• · · • · · *·* * Lisäksi ongelmaa on pyritty ratkaisemaan käyttämällä passiivista tai aktiivista [ ' 20 vaimennusta. Eräs tunnettu jäqestely passiivisen vaimennuksen toteuttamiseksi on • · " visko-elastisen kalvon laminointi lamellin pintaan, mikä on mittausten perusteella • · · ***.· osoittautunut voimakkaasti sekundaari virtausrakennetta vähentäväksi vanassa.

• · • * ·

Eräänä epäkohtana tässä jäijestelyssä on kuitenkin se, että tällöin vaimennusmate- • · naali on alttiina prosessiolosuhteille, jolloin käytettävälle pinnoitteelle tulee lisä- .. 25 vaatimuksia. Aktiivisen vaimennuksen jäljestäminen lamellin yhteyteen on puo- • ·· lestaan melko monimutkaista ja kallista.

• * • · ® ·· · • * · *..* Ongelman aiheuttajaan eli lamellin resonanssiin vaikuttaa myös lamelligeometri- • · • · "V an ja lamellin materiaalin lisäksi lamellin ympärillä vaikuttava virtaustila. Tätä ·· · * · • .* 30 kautta ei kuitenkaan ongelmaa voida myöskään ratkaista, koska käytännössä vir- • · • · · • ·· • · 3 119333 taustilan muuttaminen niin paljon, että lamellin resonanssi häviäisi, on rajoitettua, koska samalla lopputuotteen ominaisuudet muuttuisivat liikaa.

5 Tekniikan tason osalta voidaan viitata US-patentti julkaisuun 4,566,945, jossa on esitetty paperikoneen perälaatikon huulikanavaan jäljestetty itseasemoituva lamel-li, joka on konesuunnassa jäykempi virtauksen tulopuolella ja poikkisuunnassa jäykempi virtauksen jättöpuolella. Lamelli on valmistettu edullisesti useista toisiinsa laminoiduista kerroksista. Tämä tunnettu järjestely on ongelmallinen siinä 10 suhteessa, että lamellin kärki on tylppä, mikä synnyttää voimakkaan turbulenssin, joka heijastuu valmistettavaan rainaan.

Keksinnön päämääränä on saada aikaan menetelmä paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä ja perälaatikon lamelli, joissa lamellin värähtelyyn liitty-15 vät ongelmat on eliminoitu tai ainakin minimoitu.

Edellä esitettyjen ja myöhemmin esille tulevien päämäärien saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esi- ♦ · · • · · *·* * tetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

20 • * • · · / / Keksinnön mukaiselle lamellille on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, • · · • » · ’ * *. * mitä on esitetty patenttivaatimuksen 2 tunnusmerkkiosassa.

• · · ♦ · · • · · • · · • · • ·

Keksinnön mukaisesti paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä lamellin ..t 25 värähtelyä vaimennetaan ainakin minimoimalla virtauksen irtoaminen lamellilta • »· ,···. siten, että lamellin käijen paksuus sovitetaan ohueksi, alle 0,5 mm, edullisesti alle • · • · · 0,1 mm, ja lamellin pinnalle sovitetaan ainakin yksi kaareva pinta, jonka kääre- • · · • · *,,· van osan pituus on vähintään 10 kertaa suurempi kuin lamellin käijen paksuus, • · • · *" Tällöin paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon lamellin värähtely ja sen seurauk- • i » * * * ϊ ·* 30 sena syntyvät häiriöt virtauskentässä saadaan vaimennettua, koska lamellin kärki • · • · t *· *: on muotoiltu siten, että rakenteen värähtelyn herätteen eli säännöllisen pyörteen 4 119333 irtoamisen syntyminen on estetty ja samalla lamellin kärki on riittävän jäykkä vastustamaan virtauksen aiheuttamia muodonmuutoksia kärjen alueella. Lamellin kärki ohennetaan sellaiselta matkalta, etteivät lamellin jäykkyysominaisuudet tai rakenne kärsi eli sopivimmin lamelli ohennetaan mahdollisimman lyhyellä mat-5 kalla kuitenkin siten, että virtauksen irtoaminen hallitaan.

Keksinnön mukaisesti käytetään lamellin käijen alueelle sijoitettua erillistä kärki-kappaletta.

10 Keksintöä voidaan soveltaa erityyppisten lamelli-/kiilarakenteiden yhteydessä esimerkiksi saranoitujen ja kiinteästi kiinnitettyjen lamellirakenteiden mukaan. Edullisesti lamelli/kiila on muodoltaan virtaussuunnassa kapeneva.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa 15 esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei ole tarkoitus kuitenkaan mitenkään ahtaasti rajoittaa.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti eräs perälaatikkorakenne, jonka yhteydessä «·· • · · **" * keksintö on sovellettavissa.

20 • · • · · ,* / Kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti eräs sovellus.

• · · • · · · • · · • · · lii Kuviossa 3 on esitetty kaaviollisesti eräs keksinnön sovellus.

• · * · ·*· ;*t 25 Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti perälaatikko 10, joka käsittää massanjakotu- • * ,···, kin 11, jonka jälkeen massasuspension virtaussuunnassa on pillistö 12, joka käsittää • · ··· virtausputket, joista virtaus johdetaan välikammioon 13. Välikammiosta 13 johde- • » « * * taan virtaus edelleen turbulenssigeneraattoriin 14 ja sen turbulenssiputkien kautta • · • · huulikanavaan 15 ja edelleen muodostusviiralle (ei esitetty). Kuvion 1 mukaisesti t · · • · · * ·* 30 jakotukista 11 massavirta johdetaan sisäänmenolevyn 11A kautta pillistÖÖn 12. Si- • · • · · *· " säänmenolevyn 1 IA jälkeen on jakolevy 19. Sekä sisääiunenolevy 1 IA että jakolevy 5 119333 19 käsittävät pysty- ja vaakariveissä olevat kanavat 21, 22, jotka ovat yhteydessä toisiinsa haarakanavien (ei esitetty) välityksellä. Jakolevyn 19 kanavat 22 yhdistyvät pillistön 12 vastaavissa asemissa oleviin kanaviin 23. Massavirran sekaan johdetaan laimennusvirtaus, joka on edullisesti puhdasta tai kuitupitoista vettä, laimennusnes-5 teen jakotukista 20 kanavan 24 välityksellä sisäänmenolevyn 1 IA kanavan kautta paperikoneen/kartonldkoneen perälaatikon eri leveysasemissa oleville venttiileille 25 rainan neliöpainon säätämiseksi. Kultakin venttiililtä 25 on laimennusvirtaus johdettavissa jakolevyssä 19 olevaan kanavaan 22. Massavirta johdetaan edelleen väli-kammioon 13. Välikammiosta 13 massavirta johdetaan turbulenssigeneraattoriin 14 10 ja edelleen perälaatikon huulikanavaan 15. Perälaatikon 10 huulikanava 15 käsittää lamellit/kiilat 16, jotka ulottuvat perälaatikon 10 huulikanavan 15 leveydelle. Keksinnön mukaisesti lamellien kärjet ovat ohuita ja niiden paksuus D on alle 0,5mm ja lamellin pinta käsittää kaarevan pinnan, kaarevan osuuden, joka on edullisesti sijoitettu lamellin kärkialueelle, jolloin lamellin kärki on muotoiltu siten, että jaksollista 15 virtauksen irtoamista ei synny.

Kuviossa 2 on esitetty eräs esimerkki, jossa on esitetty perälaatikon 10 huulikana-vassa 15 sijaitseva lamelli 16, jonka kärki on ohut eli sen paksuus D on alle 0,5 • · · *·* * mm ja kärkialue on kaareva, jonka kaarevan osan pituus on vähintään 10 kertaa 20 suurempi kuin lamellin kärjen 18 paksuus D. Kuviossa esitetyssä sovelluksessa • · · I* '· lamellin kärki on toteutettu siten, että lamellin kärkialue 17 ohennetaan loppua * · · kohti jyrkentyen mahdollisimman lähellä kärkeä 18 eli lamellin kärkialueella 17 • · · * * * *" siten, että lamellin paksuuden konesuuntaisessa derivaatassa ei ole epäjatkuvuus- • · • · kohtaa esimerkiksi viisteen alkamisen vuoksi ja että pinnan suuntaisen tangentin 25 ja virtauksen välinen kulma ei ylitä 10 astetta. Tällöin rajakerrosvirtaus ei irtoa φ · *...t lamellin 16 pinnalta ennen kuin aivan lamellin 26 kärjellä 18. Lisäämällä kärki- • · alueen 17 kaarevuussädettä edellä esitetyt seikat huomioon ottaen lamellin aina- • · · :tt| kin toisella pinnalla tai molemmilla pinnoilla jatkuvasti kärkeä kohti ei lamellin t · " käijelle jää tylppää jättöreunaa, joka aiheuttaisi ylä- ja alapinnan rajakerrokset eri • i « : .* 30 pisteissä. Lamellin 16 pinnan kaareva osuus on sijoitettu edullisesti lamellin kär- • · • · · 1 *: keen. Lamellin 16 pinnan kaarevan osuuden kaarevuussäde R on edullisesti vähin- 6 119333 tään 100 kertaa suurempi kuin lamellin kärjen paksuus. Lamellin 16 pinnan kaarevalla osuudella lamellin pinnan suuntaisen tangentin ja virtauksen välinen kulma on pienempi kuin 10 astetta. Edullisesti lamellin paksuus P ennen kaarevan osan alkamista on korkeintaan 1,5 mm.

5

Kuviossa 3 esitetty keksinnön sovellusesimerkki vastaa olennaisilta osiltaan edellä esitettyä ja samoilla viitenumeroilla on merkitty vastaavia osia. Keksinnön tässä kuviossa esitetyssä sovelluksessa lamellin 16 kärki on valmistettu erillisestä ohuesta ja 10 kärkikappaleesta 41. Kärkikappaleen 41 pituus L on edullisesti 4-12 kertaa suurempi kuin lamellin 16 jättöreunan korkeus H. Kärkikappaleen 41 pituus L valitaan sen mukaisesti, että lamellin 16 rungolta tuleva virtaus ehtii kiinnittyä kärkikappaleen 41 pintaan, mutta ei ehdi stabiloitua rajakerrokseksi. Kärkikappaleen 41 paksuus D on hyvin pieni, edullisesti 0,1-0,3 mm. Kuvion mukaisessa sovelluksessa rajakerrosvir-15 taus irrotetaan lamellin 16 pinnasta hallitusti varmistamalla samalla, että absoluuttisesti epästabiilia virtauskenttää ei pääse syntymään. Tämä saadaan aikaan edullisesti esimerkiksi siten, että asennetaan lamellin 16 pyöristetyn jättöreunan yhteyteen kär-kikappale 41, joka toimii stabilointilevynä. Kärkikappaleen 41 pituus L on 4-12 ··* • · « *.* * kertaa suurempi kuin lamellin 16 jättöreunan korkeus H.

#··.·· * * 20 • · ♦ · ♦ ]· ]· Vaikka keksintöä on edellä kuvattu saranoituun lamelliin/kiilaan liittyen soveltuu • · ♦ *· * keksintö käytettäväksi erityyppisten lamellirakenteiden yhteydessä myös esimer- • · · l ‘; kiksi kiinteästi kiinnitetty) en lamellirakenteiden yhteydessä.

• · * * * * · ., t 25 Paperi- tai kartonkikoneella käsitetään myös pehmopaperikoneet.

• ·ι »·· • · ·* Keksintöä on edellä selostettu vain sen eräisiin edullisiin sovellusesimerkkeihin vii- ·· ♦ • · · *(>1 täten, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti · "1 rajoittaa.

·

* * · _ A

: .* 30 • · • · · • ·· • »

Claims (5)

7 119333

1. Menetelmä paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä, jossa mene-5 telmässä perälaatikon (10) huulikanavassa (15) käytetään ainakin yhtä lamellia (16) massasuspension turbulenssin muodostamiseksi/ylläpitämiseksi, jossa menetelmässä lamellin (16) värähtelyä vaimennetaan ainakin minimoimalla virtauksen irtoaminen lamellilta (16) siten, että lamellin (16) kärjen paksuus sovitetaan ohueksi, alle 0,5 mm, ja että lamellin pinnalle sovitetaan ainakin yksi 10 kaareva pinta, jonka kaarevan osan pituus on vähintään 10 kertaa suurempi kuin lamellin (16) kärjen paksuus, tunnettu siitä, että menetelmässä lamellin (16) värähtelyä vaimennetaan minimoimalla lamellin (16) efektiivinen kärki erillisellä lamellin (16) pyöristetyn jättöreunan yhteyteen sijoitetulla ohuella kärki-kappaleella (41), jonka kärkikappaleen pituus (L) on 4-12 kertaa suurempi kuin 15 lamellin (16) j ättöreunan korkeus (H).

2. Paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon lamelli, joka on sijoitettu perälaatikon (10) huulikanavaan (15), jonka lamellin (16) värähtelyn vaimentamiseksi mi- • · · • · · *·' * nimoimalla virtauksen irtoaminen lamellilta (16) lamellin (16) kärjen paksuus · · '* | ] 20 on alle 0,5 mm ja lamellin (16) pinta käsittää ainakin yhden kaarevan pinnan, • · · I* / jonka kaarevan osan pituus on vähintään 10 kertaa suurempi kuin lamellin • · · kärjen paksuus, tunnettu siitä, että lamellin (16) pinnan kaareva osuus on si- • · · • · * I" joitettu lamellin kärkialueelle (17) ja että lamellin (16) kärki on muodostettu • · • * erillisestä kappaleesta (41), j olioin kärkikappaleen (41) pituus (L) on 4-12 ker- .. # 25 taa suurempi kuin lamellin (16) j ättöreunan korkeus (H). • · • · · • · • · • · ·

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen lamelli, tunnettu siitä, että lamellin (16) pin- • * * *,.* nan kaarevan osuuden kaarevuussäde (R) on vähintään 100 kertaa suurempi • · • · *;* kuin lamellin kärjen paksuus (D). • · · • · · : .* 30 • · • · · • ·· * · 8 119333

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen lamelli, tunnettu siitä, että lamellin pinnan kaarevalla osuudella lamellin (16) pinnan suuntaisen tangentin ja virtauksen välinen kulma on pienempi kuin 10 astetta.

5 ·»« • · · • · t » • · « · • · • · « · · • ·· • t • · • · • · · ··· · • · · • · · • · · • · · • · • · • 1 ♦ • · • · • M *·· • · • · * · ·1 · • · · • · • · ··· • · • · • 1 · ·· · • · • · • · • · · • · · • · 9 119333