FI119884B - Menetelmä ja laitteisto rainan kostutuksessa - Google Patents

Description

Menetelmä ja laitteisto rainan kostutuksessa

Keksintö kohdistuu menetelmään rainan kostutuksessa, joka on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyä tyyppiä. Keksintö 5 kohdistuu myös laitteistoon rainan kostutuksessa, joka on oheisen patenttivaatimuksen 10 johdanto-osassa esitettyä tyyppiä.

Paperin valmistuksessa paperi kuivataan käsittelykelpoiseksi rainaksi kuivatusosalla, minkä jälkeen sille voidaan suorittaa kalanterointi ja rul-10 laus. Kuivatusosalla rainan kosteuspitoisuus laskee tyypillisesti n. 60 p-% tasolta alle 10 p-% olevalle tasolle. Vaikka paperinvalmistusprosessissa poistetaankin vettä jatkuvasti ensin viiraosalla massasuspensios-ta ja puristusosalla ja kuivatusosalla massan muodostamasta kuiturai-nasta, on laatutavoitteiden johdosta tarpeellista myös kostuttaa rainaa 15 sopivissa kohdissa. Kostutuksella voidaan tasata eri kuivausvaiheissa syntyneitä poikkisuuntaisia kosteusprofiileja, joilla voi olla haitallinen vaikutus rainan ajettavuuteen ja/tai laatuominaisuuksiin. Uudelleenkos-tutuksessa saadulla kosteuspitoisuuden yleisellä nousulla on myös edullisia vaikutuksia. Kostutettaessa rainaa vesi purkaa kuitujen välisiä 20 sidoksia ja tunkeutuu kuituihin. Samalla purkautuvat rainaan kuivatuksessa mahdollisesti jääneet jähmettyneet jännitykset (frozen-in stresses). On yleistä suorittaa uudelleenkostutus juuri kuivatusosalla. Kuten edellä mainittiin, kostutus voidaan samalla suorittaa profiloidusti poikki-suuntaiseen kosteusprofiiliin vaikuttamiseksi, ja tätä varten on kehitetty 25 esim. poikkisuunnassa vyöhykkeisiin jaettuja kostutuslaitteita. Uudel-leenkostutusta ja sen vaikutuksia pääasiassa käyristymisen estämiseksi on selostettu useissa patenttijulkaisuissa, mm. US-patenttijulkaisussa 5,557,860, jossa kostutus suoritetaan kuivatusosan loppupäässä yksi-viiravientiryhmän alasylinterillä kulkevaan rainaan ja US-patenttijulkai-30 sussa 5,416,980, jossa on esitetty eri mahdollisuuksia sijoittaa höyry-laatikoita kuivatussylinteriryhmiin, kuten yksiviiravientiryhmien välissä olevien ohjaustelojen kohdalle, yksiviiravientiryhmän imusylinterin kohdalle tai kaksiviiravientiryhmän vapaan rainajuoksun kohdalle. Kostutus kuivatusosan loppupäässä viimeisen yksiviiravientiryhmän alasylinterin 35 kohdalla on esitetty myös EP-hakemusjulkaisussa 726353. Kuivavanojen vähentämiseen tarkoitettuja, kuivatusosalle sijoitettuja profiloivia kostutuslaitteita on esitetty mm. US-patentissa 4,378,639.

2

Uudelleenkostutuksessa paperin dimensiot pyrkivät muuttumaan. Paperikoneella vetojännityksen alaisena raina pyrkii tällöin leviämään pääsääntöisesti poikkisuunnassa. Leviämistä edistävät voimat ovat usein varsin suuria. Pääsääntöisesti voimat eivät kuitenkaan ole suu-5 ruudeltaan niin mittavia, että ne voittaisivat useita metrejä leveän rainan leviämistä teloilla estävät kitkavoimat. Näin ollen rainan leviäminen tapahtuu vain paikallisesti. Seurauksena voi pahimmassa tapauksessa olla vanainen ja raitainen ja krymppaantunut raina. Tällaisen rainan ka-lanterointi kuivatusosan jälkeen on-line-kalanteroinnissa tuottaa suurel-10 la todennäköisyydellä hylkyä.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa em. epäkohdat. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tun-15 nusmerkkiosassa. Tämän mukaan rainaan kohdistetaan uudelleenkos-tutuksen yhteydessä levittävä vaikutus. Levittävä vaikutus, joka saa aikaan rainan leviämisen poikkisuunnassa, kohdistetaan edullisimmin mekaanisesti laitteella, joka on kontaktissa paperirainaan, esimerkiksi yhdellä tai useammalla levitystelalla. Levitys voidaan suorittaa joko juuri 20 ennen kostutusta, kostutuksen jälkeen tai ennen ja jälkeen kostutuksen.

Kostutus voi tapahtua kuivatusosalla tai kuivatuksen jälkeen ennen on-line-kalanterointia.

25 Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa. Laitteistossa on kostutinlaitteen lisäksi rainan levityslaite.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin pii-30 rustuksiin, joissa kuva 1 esittää kaavamaisesti keksinnön periaatetta, kuva 2 esittää kaavamaisesti kuivatusosan sisällä tapahtuvaa kos- 35 tutusta, kuva 3 esittää kostutusta kuivatusryhmien välissä, ja 3 kuva 4 esittää kostutusta kuivatusryhmän sisällä.

Kuvassa 1 on esitetty kaavamaisesti keksinnön periaate. Uudelleenkos-tutus suoritetaan tiettyyn kuiva-aineeseen kuivatulle rainalle W ennen 5 kalanterointia. Uudelleenkostutuksesta käytetään jäljempänä lyhyyden vuoksi myös nimitystä kostutus. Kostutuksen yhteydessä rainaan aiheutetaan sitä levittävä vaikutus (nuoli L). Uudelleenkostutus suoritetaan edullisesti profiloidusti, jolloin tasataan rainassa havaittua kosteusprofii-lia, sopivimmin on-line-kosteusprofiilimittauksen tai muun on-line-mit-10 tauksen tietojen pohjalta, jotka korreloivat ennaltamäärätyllä tavalla kosteusprofiilitietojen kanssa.

Kuvassa 2 on esitetty kaaviona se, miten uudelleenkostutus voidaan suorittaa kuivauksen yhteydessä. Raina kuivataan alkukuivatuksessa 15 tiettyyn kuiva-ainepitoisuuteen, tämän jälkeen suoritetaan uudelleenkostutus ja sen yhteydessä levitys kuten edellä on mainittu, ja tämän jälkeen rainalle suoritetaan vielä jälkikuivatus, minkä jälkeen raina ka-lanteroidaan. Alkukuivatusta ja jälkikuivatusta ei tule tässä käsittää tiettyä kuivatusastetta tarkoittaviksi vakiintuneiksi termeiksi, vaan ne ku-20 vaavat lähinnä sitä, että uudelleenkostutus ja rainan levitys voidaan suorittaa kesken kuivatusprosessin järjestämällä laitteet sopivaan kohtaan kuivatusosalle.

Kuvassa 3 on esitetty tarkemmin yksi käytännön tapa paperikoneen 25 monisylinterikuivatusosalla. Tässä on sivukuvantona kaksi kuivatus-ryhmää D1 ja D2, jotka voivat olla esimerkiksi kuivatusosan lopussa olevia yksiviiravientiryhmiä, joissa raina W kulkee mutkitellen yläsylin-terien 3 ja alasylinterien 4 välillä. Ryhmissä D1 ja D2 alasylinterit 4 voivat olla lisäksi kuumentamattomia, imulla varustettuja imusylintereitä ja 30 vain yläsylinterit 3 ovat kuumennettuja. Kuivatusryhmissä raina W kulkee kuivatusviiran 5 tukemana niin, että yläsylinterien 3 kohdalla se on kuivatusviiran ja sylinterin vaipan välissä ja alasylinterien 4 kohdalla se kiertää kuivatusviiran päällä uloimpana. Kuivatusryhmien D1, D2 välissä raina W on viety vapaana juoksuna kostutinlaitteen 1 ohi, joka ku-35 vassa 3 levittää rainan alapintaan edullisesti profiloidusti vettä siten, että rainan kosteuspitoisuus nousee. Kostutinlaite 1 voi toimia jollain tunnetulla periaatteella, eli se voi olla spray-kostutin, aplikointitela tai höyrylaatikko.

4

Raina kulkee kuivatusryhmien välillä kahden levitystelan 2 kautta, joista rainan kulkusuunnassa edellinen sijaitsee ennen kostutinlaitetta 1 ja jälkimmäinen kostutinlaitteen 1 jälkeen. Levitystelat voivat olla tunnettu-5 ja poikittain rainan kulkusuuntaan nähden sijaitsevia lievästi kaareutuvia pyöriviä telarakenteita, jotka ovat kontaktissa paperirainan pintaan ja joita käytetään mm. paperirainan kiinnirullaimissa levittämään rullaus-sylinterille tuleva raina. Raina siirtyy reunaa kohti kaarevan telan aiheuttaman kitkavoiman suuntaan. Kuten kuvasta 3 näkyy, levitystelat 10 2 ohjaavat rainan kostutinlaitteen 1 ohi, eli raina kulkee suorana levitys- telojen välillä ja tällä osuudella on kostutuskohta, jossa kostutin laitteesta 1 tuleva kostutusvesi osuu rainaan. Levitystelojen välillä on mahdollista käyttää lisäteloja, jotka ohjaavat rainan kulkua. Samoin on mahdollista, että kostutuskohdassa raina on toiselta puolelta jotain pintaa, 15 esim. pyörivää telaa vasten, ja levitystela 2 ohjaa rainan tälle pinnalle ja tältä pinnalta raina ohjautuu toiselle levitystelalle 2.

Kuvan 3 kuivatusryhmät D1, D2 voivat olla myös kaksiviiravientiryhmiä, joissa sekä yläsylintereillä 3 että alasylintereillä 4 on oma kuivatusviira, 20 joka painaa kuivattavan rainan vastaavan sylinteririvin kuivatussylinte-rien vaippoja vasten ja näiden ryhmien välillä raina viedään viiroista vapaana juoksuna levitystelojen 2 kautta. On myös mahdollista, että rainan kulkusuunnassa edellinen kuivatusryhmä D1 on yksiviiravienti-ryhmä ja jälkimmäinen, D2, on kaksiviiravientiryhmä.

25

Kuvassa 4 on esitetty tapa suorittaa uudelleenkostutus kuivatusosan kuivatusryhmän sisällä. Yläsylinterin 3 ja alasylinterin 4 väliselle osuudelle on sijoitettu levitystela 2, joka levittää yläsylinteriltä 3 alasylinterille 4 kulkevaa rainaa edellä mainitulla tavalla. Alasylinterin 4 ympäri kulke-30 valle rainalle suoritetaan uudelleenkostutus kostutinlaitteella 1, joka on edullisesti profiloiva kostutinlaite ja voi olla jotain edellä mainittua tyyppiä. Takaisin alasylinteriltä 4 yläsylinterille 3 kulkeva raina kulkee jälleen levitystelan 2 kautta. Kuten kuvasta 4 näkyy, levitystelat 2 on sijoitettu alasylinterin 4 ympäri viedyn rainasilmukan sisäpuolelle. Kuvan 4 35 kuivatusryhmä on kaksiviiravientiryhmä, jossa ylempää ja alempaa kui-vatusviiraa 5 ohjataan vastaavan sylinteririvin sylinterien välillä viiran-johtoteloilla 6. Kuten kuvasta näkyy, kostutuslaite 1 on sijoitettu kohtaan, jossa kuivatusviira 5 on sylinterillä 4 kulkevan rainan W päällä 5 ja vesi pääsee rainaan rakenteeltaan avonaisen viiran 5 läpi. Toisaalta kostutuslaite voidaan sijoittaa myös kohtaan, jossa se on suorassa kostutusyhteydessä rainaan W, esimerkiksi ensimmäisen levitystelan 2 jälkeen ennen kuin viira 5 tulee rainan W päälle alasylinterin 4 pinnalla.

5

Levitystelojen 2 aikaansaama levitysvaikutus on edullisesti säädettävissä, ja tarvittava levitystarve voidaan arvioida rainan dynaamisen kos-teuslaajeneman perusteella. Levitysvaikutusta voidaan säätää telan 2 kaareutumisen avulla tai kaaren suuntaamisen avulla. Rainalla on 10 sopiva peittokulma levitystelalla 2 levitysvaikutuksen aikaansamiseksi, ja levitystelan kaaren suunta (kaaren taso) muodostaa pienen terävän kulman tai nollakulman telalle tulevan rainajuoksun ja telalta lähtevän rainajuoksun välisen kulman puolittajan kanssa. Levitystelalla tarkoitetaan tässä yhteydessä myös rakennetta, joka tunnetulla tavalla 15 muodostuu rainan poikkisuunnassa vierekkäisistä osateloista.

Keksintöä ei ole edellä rajoitettu ainoastaan kuvissa esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Uudelleenkostutus voidaan 20 suorittaa ennen kalanterointia rainaan, joka on kulkenut koko kuivatus-osan läpi, jolloin kostutinlaite 1 ja levitystelat 2 tai vastaavat sijoitetaan kuivatusosan ja on-line-kalanterin väliselle alueelle, jolloin rainan vienti voi periaatteeltaan olla esim. kuvan 3 mukainen, eli raina kulkee suorana kahden levitystelan 2 ohjaamana.

25

Levityslaitteita voi olla vain yksi, sopivalla etäisyydellä kohdasta, jossa raina kostutetaan. Ainoa levityslaite voi olla hieman ennen kostutus-kohtaa tai kostutuskohdan jälkeen. Levityslaite voi toimia tällöin rainaa W kostutin laitteelle 1 ohjaavana elimenä siten, että levityslaitteelta, 30 kuten levitystelalta 2 raina suuntautuu suoraan kostutuskohtaan. Raina voi kulkea levityslaitteelta vapaana suorana juoksuna kostutinlaitteen 1 ohi ja toiselle rainaa eteenpäin ohjaavalle elimelle, kuten telalle/sylinterille, tai se voi kulkea telalle/sylinterille, jonka kehällä rainalle suoritetaan kostutus. Raina voi myös suuntautua 35 kostutuskohdasta suoraan levityslaitteelle, jolloin se voi kulkea edeltävältä rainaa ohjaavalta elimeltä, kuten telalta/syIinteriItä, vapaana suorana juoksuna kostutinlaitteen 1 ohi ja levityslaitteelle, kuten levitystelalle 2, tai se voi kulkea levityslaitteelle telalta/sylinteriltä, jonka 6 kehällä rainalle suoritetaan kostutus. Kostutus voidaan kohdistaa rainaan myös kohdassa, jossa se kulkee itse levitystelalla 2. Tärkeää on kostutuslaitteen 1 ja rainaa levittävän laitteen yhteisvaikutus, eli raina on poikkisuunnassa tasaista ja vapaana vanoista jatkaessaan 5 matkaa kostutuksen jälkeen.

Samoin rainan levityslaitteena voidaan käyttää kontaktitonta levityslai-tetta, kuten rainan pinnan lähelle sijoitettua ilmasuihkulaitetta, jonkaa suuttimista tulevilla nopeilla ilmavirroilla on ainakin komponentti, joka 10 suuntautuu rainan poikkisuuntaan ja saa aikaan levittävän vaikutuksen.

Claims (14)

1. Menetelmä rainan kostutuksessa, jossa ainakin osittain kuivattua paperirainaa (W) kostutetaan, minkä jälkeen se on-line - 5 kalanteroidaan, tunnettu siitä, että kostutuksen yhteydessä paperirainaan (W) kohdistetaan sitä poikkisuunnassa levittävä vaikutus siten, että kostutus ja levittävä vaikutus tapahtuu kuivatuksen aikana tai kostutus ja levittävä vaikutus tapahtuu kuivatuksen jälkeen ennen on-line-kalanterointia. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levittävä vaikutus kohdistetaan rainaan mekaanisesti laitteella, joka on kontaktissa paperirainaan (W).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laite on levitystela (2).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levittävä vaikutus kohdistetaan rainaan rainan kulkusuun- 20 nassa ennen kostutuskohtaa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levittävä vaikutus kohdistetaan rainaan rainan kulkusuunnassa kostutuskohdan jälkeen. 25

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levittävä vaikutus kohdistetaan rainaan rainan kulkusuunnassa ennen kostutuskohtaa ja kostutuskohdan jälkeen.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että kostutus on profiloiva kostutus.

8. Laitteisto rainan kostutuksessa, joka käsittää kostutinlaitteen (1) ja elimet paperirainan (W) ohjaamiseksi kostutinlaitteen ohi, jolloin kostu-35 tinlaitetta (1) edeltää rainan kulkusuunnassa ainakin osa kuivatusosas-ta, joka on järjestetty kuivaamaan jatkuvatoimisesti kuivatusosan läpi kulkevaa rainaa (W), ja kuivatusosan jälkeen on on-line -kalanteri, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu rainan levityslaite, joka on δ järjestetty levittämään poikkisuunnassa rainaa (W), jolloin kostutinlaite (1) ja rainan levistyslaite/-laitteet sijaitsevat kuivatusosan sisällä, kuten kahden kuivatusryhmän (D1, D2) välissä tai kuivatusryhmän sisällä, tai kostutinlaite (1) ja rainan levityslaite/-laitteet sijaitsevat paperirainan 5 (W) kulkusuunnassa kuivatusosan jälkeen ennen kalanteria.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että levityslaite on mekaanisesti rainaa levittävä laite, joka on kontaktissa paperirainaan (W). 10

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että levityslaite on levitystela (2).

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laitteisto, 15 tunnettu siitä, että levityslaite sijaitsee rainan (W) kulkusuunnassa ennen kostutinlaitetta (1).

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että levityslaite sijaitsee rainan (W) kulkusuunnassa 20 kostutinlaitteen (1) jälkeen.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kostutinlaite (1) sijaitsee rainan (W) kulkusuunnassa kahden levityslaitteen välissä. 25

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9-13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että levityslaitteelta raina (W) suuntautuu suoraan kostutuskohtaan ja/tai kostutuskohdasta raina (W) suuntautuu suoraan levityslaitteelle. 30