FI119632B - Menetelmä ja laite paperirainan rullaimessa - Google Patents

Description

Ί)

Menetelmä ja laite paperirainan rullaimessa ' 5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä paperirainan rullaimessa.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 7 johdanto-osan mukainen laite paperirainan rullaimessa.

10 EP-patenttijulkaisussa 0369977 on esitetty menetelmä ja laite paperirainan rullaimessa, jossa rulla muodostetaan rullausakselin ympärille ja/tai kantotelojen tai kantohihnojen varaan, ja jossa menetelmässä ja laitteessa käytetään rullaussylinte- /? riä, j oka muodostaa rullausnipin tehtävän rullan kanssa. Rullaussylinterin keskiak-15 selin ympärillä pyörivän sylinterivaipan taipumaa säädetään kuormituslaitteella, esimerkiksi hydraulilaitteella, ja taipuman säädön avulla rullausnipin viivapaineen jakaumaa aksiaalisuunnassa hallitaan, esimerkiksi pidetään olennaisesti tasaisena.

Kuviossa 4 on esitetty suoritusmuoto, jossa rullaussylinterin akselin ja vaipan ;, r! välinen tila on jaettu tiivisteillä kahteen osatilaan. Muodostuvaa rainarullaa vasten 20 olevaan osatilaan tuodaan paineväliaine, jonka painetta voidaan säätää. Paineväli-aineella säädetään rullausnipin viivapainetta siten, että saavutetaan tasainen viiva-kuorma rullauksen eri vaiheissa.

EP-patenttijulkaisussa 0912435 on esitetty menetelmä ja rullain materiaaliradan 25 jatkuvaksi rullaamiseksi. Rullain käsittää siirrettävän rullaussylinterin, jolla muodostetaan rullausnippi, ja jossa esitetyssä menetelmässä rullausnipin viivakuormaa säädetään liikkuvalla rullaussylinterillä. Viitejulkaisussa esitetyssä järjestelyssä j rullaussylinteri liikkuu vaakatasossa tai kulmassa. Rullaussylinterinä käytetään esimerkiksi taipumakompensoitua rullaussylinteriä.

30 2 Ί Λ 'ä j DE patenttijulkaisussa 4418549 on esitetty bombeerattava tela, joka edullisesti muodostaa nipin toisen telan kanssa. Tela käsittää akselin, jonka päissä on akseli-tapit, joiden välityksellä tela laakeroidaan pyörivästi laakeripukkeihin. Telan päädyissä on akselitappeihin tukeutuvat päätyosat, joiden varaan telan vaippa on tuet-5 tu. Telan jäähdytettävä vaippa muodostuu kahdesta sylinteriholkista, jotka on tuettu toisiinsa telan päätyosien ja päätyosien välillä olevien portaiden välityksellä.

Telan vaippa siis pyörii akselin mukana. Vaipan sisemmän sylinteriholkin ja akselin välissä on tila, johon voidaan johtaa väliaine telan vaipan jäähdyttämiseksi tai ' vaipan bombeeraamiseksi. Kyseisessä tilassa olevan väliaineen painetta voidaan 10 säätää säätämällä tilan tilavuutta päätyosista tilaan ulottuvien useiden kierteisten tappien välityksellä. Kiertämällä tappeja siten, että ne tukeutuvat syvemmälle tilaan, saadaan tilan tilavuutta pienennettyä, jolloin tilassa olevan väliaineen paine kasvaa ja päinvastoin. Vaipan sisemmän sylinteriholkin radiaalisuuntainen paksuus voi vaihdella telan aksiaalisuunnassa esim. siten, että sisempi sylinteriholkki 15 on paksumpi telan päissä ja ohuempi telan keskellä. Tällaisella vaihtelevalla vaipan paksuusprofiililla voidaan vaikuttaa vaipan bombeerauksen muotoon. Julkaisussa on esitetty sovellusesimerkki, jossa tela muodostaa nipin toisen telan kanssa ja tähän nippin johdetaan sulaa muovia, josta kalanteroidaan muovikalvoa. λ 20 Tekniikan tasosta tunnetuissa sovelluksissa käytettäessä rullaimen rullaussylinte-rinä taipumakompensoitua rullaussylinteriä on pyritty aikaansaamaan tasai-nen/haluttu nippivoimaprofiili mllaimella ja päästä eroon epäkeskeisen nippi-kuorman aiheuttamista ongelmista. Lisäksi on pyritty ratkaisemaan ongelmia liittyen paperin profiiliin poikittaissuunnassa sekä paperirainan mukana kulkevan 25 ilman aiheuttamiin ongelmiin rullan muodostumisessa. Edellä kuvatuilla tekniikan ; tasosta tunnetuilla ratkaisuilla ei ole kuitenkaan onnistuttu täysin eliminoimaan edellä kuvattuja rullausongelmia. Lisäksi tekniikan tasosta tunnetusti rullaimen yhteydessä ongelmia saattaa aiheutua nippivoimaan esimerkiksi johdekitkojen muutoksista, joita ei voida havaita esimerkiksi hydraulisylinterien painemittauk-30 sista eikä voima-antureilta.

3 i

Tekniikan tasosta tunnetaan myös rullaimia, joissa mllaussylinterin vaipan ulkopinnalle on sorvattu bombeeraus. Näissä sovelluksissa on kuitenkin ongelmana se, että bombeeraus toimii toivotulla tavalla ainoastaan tietyllä muodostuvan rullan halkaisijalla ja nippikuormatasolla. Yleensä tekniikan tasosta tunnetuilla bombee-5 rauksilla saavutetaan ideaalinen muodostuvan rullan pohja, mutta suuremmilla rullan halkaisijoilla tekniikan tasosta tunnetut bombeeraukset eivät ole riittävät.

Muodostuvan rullan halkaisijan kasvaessa tulee bombeerauksen olla sellainen, ettei paperirainan mukana kulkeutuva ilma johdu muodostuvan rullan sisälle ja samalla ilmanpoiston rullan sisältä tulee olla toimiva. Bombeeraus mahdollistaa 10 tekniikan tasosta tunnetuissa ratkaisuissa nipin taipuman kompensoinnin tietyllä vakiolla nippikuormalla. Bombeerauksen oikeata arvoa on pyritty selvittämään laskemalla käyttäen hyväksi monen erityyppisiä parametreja, mutta riittävän hyvää nipin muotoa, esim. suoruutta on erittäin vaikea saada aikaan koko tarvittavalle viivakuorma-alueelle rullan halkaisi] an muuttuessa.

15

Esillä olevan keksinnön päämääränä on kehittää rullaussylinteriä siten, että edellä kuvatut tekniikan tasosta tunnettujen ratkaisujen epäkohdat ja ongelmat on eliminoitu tai ainakin minimoitu.

20 Lisäksi keksinnön eräänä päämääränä on kehittää rullaussylinteriä siten, että sen käyttösovellukset ovat tekniikan tasosta tunnettuja ratkaisuja monipuolisempia ja varmatoimisempia.

Keksinnön eräänä päämääränä on myös aikaansaada taipumasäädettävä rullaussy-25 linteri, jolla mllaussylinterin bombeeraukseen liittyvät tekniikan tasosta tunnettujen ratkaisujen ongelmat saadaan eliminoitua tai ainakin minimoitua.

Edellä esitettyjen myöhemmin esille tulevien päämäärien saavuttamiseksi on kek- ? sinnön mukaiselle menetelmälle pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty 30 patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

4

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen yhteydessä käytettävän rullaussylin-5 terin vaippa on edullisesti komposiittimateriaalia, esimerkiksi lasikuitua tai hiili-kuitua, jolloin saavutetaan etua valmistuskustannuksissa, koska valmistusprosessi on yksinkertainen ja nopea sekä valmistusraaka-aineet ovat edullisia. Lisäksi rullannen toiminta on herkempää kuin tekniikan tasosta tunnetuissa rullaimissa, koska komposiittivappainen taipumasäädettävä tela on kevyempi, jolloin siihen vai-10 kuttaa pienempi kitka ja se on herkempi erityisesti käytettäessä pieniä voimia esim. alle 1 kN/m. Käytettäessä taipumasäädettävän telan vaippamateriaalina komposiittimateriaalia saadaan pienillä kuormituspaineilla riittävä vaipan liike rullausnippiin tarvittavan nippivoiman aikaansaamiseksi.

15 Keksinnön mukaisesti taipumasäädettävä rullaussylinteri toteutetaan siten, että rullaussylinterissä on yksi vyöhyke koko vaipan alueella. Näin voidaan pullistuman (bombeeraus) säädettävyys aikaansaada tekemällä, esim. sorvaamalla sisäpuolelta vaippa valmistuksen yhteydessä koneen poikkisuunnassa paksuusprofii-liltaan halutuksi. Tällöin voidaan käyttää tavanomaista ohuempaa vaippaa tai 20 komposiittivaippaa, jolloin voidaan pienellä paineella aikaansaada vaippaan pullistuma (bombeeraus). Tällainen sylinteri soveltuu hyvin käytettäväksi rullaimien rullaussylinterisovellusten lisäksi paperi- ja päällystyskoneiden nippiteloina, esimerkiksi puristimella, kalanterilla, päällystysasemien yhteydessä jne. Tällainen rullaussylinteri on valmistuskustannuksiltaan edullinen, koska taipumansäädössä 25 ei tarvita erillisiä kuormituskenkiä, vaan vaipan eri paksuudella saadaan haluttu

profhlimuoto paineen funktiona. Vaipan pullistusta säädetään paineen määrää I

säätämällä, jolloin poikkisuuntainen profiili syntyy vaipan ominaisuuksista eli $ valmistuksen yhteydessä määritetyn vaipan paksuusprofnlien mukaiseksi; edulli- - simmin käytetään ohutta tai komposiittimateriaalista valmistettua vaippaa, johon 30 jo pienellä paineella, esimerkiksi alle 10 bar, saadaan aikaan riittävä pullistuma (bombeeraus). Näin saadaan aikaan rakenteeltaan yksinkertainen säädettävä rul- ! .¾ ji 5 ·' ϋ * laussylinteri/nippitela taipuman ja nipin suoruuden hallinnan kannalta. Tällaista ; rullaussylinteriä voidaan erityisen hyvin käyttää uusinnan yhteydessä, jolloin modernisoitavassa kohteessa oleva normaali taipumasäädettävä sylineri korvataan keksinnön mukaisella sylinterillä, jossa sisäpuolisen paineen avulla bombeerataan, 5 esim. paksuudeltaan reuna-alueilta paksumpi, vaippa haluttuun muotoon.

Keksinnössä säädetään rullaimen rullaussylinterin nippivoimaprofiili optimaaliseksi kussakin rullaimen toimintavaiheessa esimerkiksi siten, että päänviennin aikana käytetään suoraa nippivoimaprofiilia ja rullauksen aikana suoraa tai keski-10 painoitteista nippivoimaprofiilia.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisen piirustuksen kuvioihin viitaten, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus ' mitenkään ahtaasti rajoittaa.

15

Kuviossa 1 on esitetty kaavallisesti rullaussylinterin bombeeraus.

Kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti vaipan deformaatio vaipan pituussuunnassa vaipan paksuudesta riippuen eräillä lähtöarvoilla.

20

Kuvion 1 mukaisesti rullaussylinteri 10 muodostetaan yksivyöhykkeiseksi siten, että sen sisäpuolinen tila 13 on paineistettavissa, mitä osoitetaan nuolella P. Halutun bombeerauksen B aikaansaamiseksi rullaussylinterin 10 telavaippa 12 valmistusvaiheessa muodostetaan paksuusprofiilistaan sellaiseksi, että vaipan 12 pullis-25 tuma (bombeeraus) B paineistustilanteessa on haluttu. Vaipan 12 seinämän paksuus voi vaihdella esim. siten, että vaippa 12 on reuna-alueilta paksumpi ja keski- · alueelta kapeampi, jolloin saadaan aikaan pullistuma eli bombeeraus B ulospäin ,; keskialueella, kuten kuviossa esitetty. Pullistuman muoto määräytyy vaippaan 12 valmistusvaiheessa tehdyn muodon perusteella vakiomuotoon ja sisäpuolisen tilan 30 13 painetason perusteella säädettävästi.

’ , -j * - ,’i 6 . ί

Kuvion 2 mukaisesti vaippa 12 deformoituu vaipan 12 paksuuden ollessa muotoiltu kuviossa 2A esitetyllä tavalla käyrän 21 mukaisesti. Vertailun vuoksi käyräs-tössä on esitetty tilanne myös silloin, kun on kysymyksessä tasapaksu vaippa, mitä on merkitty käyrällä 22. Kuvion esimerkissä on X-akselilla vaipan pituus-5 suunta vaipan reunasta vaipan keskikohtaan ja pystyakselilla Y vaipan deformaatio. Kuvion esimerkkikäyrät 21, 22 on kuvattu tilanteessa käytettäessä sisäpuolisena paineena 10 bar painetta.

Keksinnön edullisen sovelluksen mukaisesti telavaippa 12 on komposiittimateri-10 aalia, esim. paksuudeltaan 20 - 50 mm, jolloin telavaipan paino on kevyt, koska komposiittimateriaalien tiheys (esim. hiilikuitu n. 1550 kg/m2, lasikuitu 2000 kg/m2) on pieni verrattuna teräksen tiheyteen (n. 7800 kg/m3).

Keksintöä on edellä selostettu vain eräisiin sen edullisiin sovelluksiin viitaten, 15 joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti rajoittaa.

Claims (9)

1. Menetelmä paperirainan rullaimessa, jossa menetelmässä muodostetaan raina-rulla (11) rullausakselin ympärille ja/tai kanto telojen tai kantohihnojen varaan, 5 käytetään rullaussylinteriä (10), joka muodostaa rullausnipin (N) tehtävän rullan (11) kanssa, jonka rullaussylinterin (10) keskiakselin ja keskiakselin ympärillä pyörivän telavaipan (12) väliseen tilaan johdetaan paineväliaine (P), jolla muodostetaan säädettävä kuormitus rullausnipissä (N) vaikuttavaan nippivoimaan ja/tai nippivoimaprofiiliin, tunnettu siitä, että muodostetaan telavaipan (12) radiaa-10 lisuuntainen paksuusprofiili vaihtelevaksi rullaussylinterin (10) aksiaalisuunnassa, jolloin telavaippaan (12) muodostuu bombeeraus (B), jonka muoto riippuu mainitusta paksuusprofiilista ja kulloisestakin paineväliaineen paineesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään ral-15 laussylinteriä (10), jonka telavaipan (12) deformaatio telavaipan (12) aksiaa- lisuuntaisella alueella on telavaipan (12) radiaalisuunnassa 0,006-0,010 mm käytettäessä vaipan sisäpuolisena paineena 10 bar painetta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään 20 rullaussylinteriä (10), jonka telavaippa (12) on valmistettu komposiittimateriaalista.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rullaussylinteriä (10) säädetään nippivoimaprofiililtaan optimaaliseksi rullaimen 25 toimintavaiheen mukaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rullauksen alussa suoritettavan rainan päänviennin aikana nippivoimaprofiili säädetään suoraksi. 30 4'. '* 8 I- · i

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rullauksen aikana nippiprofiili säädetään suoraksi ja/tai keskipainotteiseksi.

7. Laite paperirainan rullaimessa, jossa rullaimessa rainarulla (11) muodostetaan * 5 rullausakselin ympärille ja/tai kantotelojen tai kantohihnojen varaan, ja joka laite käsittää rullaussylinterin (10), joka muodostaa rullausnipin (N) tehtävän rullan (11) kanssa, j a j oka rullaussylinteri (10) käsittää keskiakselin ympärille j äij estetyn pyörivän telavaipan (12), jolloin keskiakselin ja telavaipan (12) väliseen tilaan on johdettu paineväliaine (P), jolla säädetään rullausnipissä (N) vaikuttavaa nippi-10 voimaa ja/tai nippivoimaprofiilia, tunnettu siitä, että telavaipan (12) radiaalisuun- i täinen paksuusprofiili vaihtelee rullaussylinterin (10) aksiaalisuunnassa, jolloin telavaippaan (12) muodostuu bombeeraus (B), jonka muoto riippuu mainitusta paksuusprofhlista ja kulloisestakin paineväliaineen paineesta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että rullaussylinterin (10) ·: telavaipan (12) deformaatio telavaipan (12) aksiaalisuuntaisella alueella on tela-vaipan (12) radiaalisuunnassa 0,006-0,010 mm käytettäessä vaipan sisäpuolisena . paineena 10 bar painetta. '>'Ji

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että rullaussylinterin (10) telavaippa (12) on valmistettu komposiittimateriaalista. 9