FI120654B - Menetelmä paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä ja paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon lamelli - Google Patents

Description

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

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

10 Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 6 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. Lamellien avulla myös pienennetään syntyneen turbulenssin skaalaa, koska lamellien välityksellä aikaansaadaan: pieni kanavakorkeus, koska huulikanava jaetaan kerroksiin pystysuunnassa; lisääntynyt rajakerrosturbulenssi, koska lame Uit lisäävät seinämäpinta-alaa; ja ohut jättöpää, koska aikaansaadaan pieni pinta-alamuutos lamellinkärjen yli ja 20 pienet lamellin jättöpään aiheuttamat pyörteet; ja lisäksi lamellien avulla estetään turbulenssigeneraattorin eri riveistä tulevien virtausten sekoittuminen. Perälaati-koissa käytettävät lamellit värähtelevät käytössä jonkin verran perälaatikkovirta-uksen seurauksena tietyissä olosuhteissa. Eräänä ongelmana lamellitekniikkaa käytettäessä on se, että lamellin värähtely muodostaa seisovan aallon lamellin 25 kärjelle, mikä aiheuttaa rainaan hyvin säännöllistä poikittais- eli CD-suunnassa lukkiutunutta vanaisuutta, joka ilmenee paperi- ja kartonkirainan valmiissa rakenteessa esimerkiksi neliömassa- tai kuituorientaatiojuovikkuutena huonontaen siten tuotteen loppukäyttöominaisuuksia. Syntyvän ilmiön voimakkuus riippuu lamellien rakenteesta ja ajoparametreista. Vanainen / juovikas rakenne rainassa kytkey-30 tyy suoraan vesimittauksissa havaittuun poikittaissuuntaiseen jaksollisuuteen kes-kinopeusprofiilissa. Tämän taas on osoitettu johtuvan virtausrakenne vuorovaiku- 2 tuksesta, jossa turbulenssi ja jaksollinen pyörteen irtoaminen lamellin jättöreunal-ta synnyttää sopivissa olosuhteissa herätteen, joka saa rakenteen värähtelemään. Syntyvän värähtelymoodin vaikutuksesta virtauksen irtoaminen edelleen voimistuu tietyissä poikittaissuuntaisissa positioissa ja vaimenee toisissa, mistä johtuen 5 lamellin jälkeen syntyy sekundaarivirtausrakenne, joka muodostaa vanoja kuitu-virtauksessa.

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 j ärj estely passiivisen vaimennuksen toteuttamiseksi on visko-elastisen kalvon laminointi lamellin pintaan, mikä on mittausten perusteella osoittautunut voimakkaasti sekundaarivirtausrakennetta vähentäväksi vanassa. Eräänä epäkohtana tässä järjestelyssä on kuitenkin se, että tällöin vaimennusmate-riaali on alttiina prosessiolosuhteille, jolloin käytettävälle pinnoitteelle tulee lisä-25 vaatimuksia. Aktiivisen vaimennuksen jäljestäminen lamellin yhteyteen on puolestaan melko monimutkaista ja kallista.

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

5 Tekniikan tason osalta voidaan viitata WO- hakemusjulkaisuun 03/062527, jossa on esitetty paperikoneen perälaatikon yhteydessä käytettävä järjestely massavirta-uksen ohjaamiseksi kalvomatriisin välityksellä syöttämällä kalvo matriisiin jänni-tesignaali, jonka taajuutta/amplitudia säädetään. Kalvomatriisin välityksellä aikaansaadaan massavirtaukseen turbulenssia tai värähtelyä, joka värähtely vaimen-10 taa massavirtauksen painevaihtelua. Tämä tunnettu järjestely on ongelmallinen siinä suhteessa, että kalvomatriisi kuluu massasuspensiovirtauksen vaikutuksesta ja järjestely on monimutkainen ja kallis.

Tekniikan tason osalta voidaan viitata myös DE- hakemusjulkaisuun 10249820, 15 jossa on esitetty paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä käytettävä järjestely, jossa kuitumassasuspension kuituorientaatioon vaikuttamiseksi huuli-kanavan alueelle on järjestetty ainakin yksi geometriamuutos. Epäkohtana tässä tunnetussa järjestelyssä on kuitenkin se, että tämä ei estä lamellin kärjen värähtelyä.

20

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

25 Edellä esitettyjen ja myöhemmin esille tulevien päämäärien saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle perälaatikon lamellille on puolestaan pääasiallisesti tun-30 nusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.

4

Keksinnön mukaisesti paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä lamellin värähtelyä ja sen seurauksena syntyvä aaltoilu vaimennetaan järjestämällä lamellin yhteyteen passiivinen vaimennus, jossa lamellin sisäpuolella käytetään vä-liainekerrosta, joka vaimentaa kärjen värähtelyä. Keksinnön yhteydessä lamellin 5 rakenne edullisen sovelluksen mukaan toteutetaan siten, että siinä on värähtely-energiaa absorboiva osuus ja lisäksi edullisen lisätunnuspiirteen mukaisesti myös muu haitallista värähtelymoodia estävä rakenne, joka on laminoitu tai muuten asennettu lamellin rakenteen sisään eikä se sen vuoksi ole alttiina prosessiolosuh-teille.

10

Keksinnön edullisen sovelluksen mukaisesti värähtelyenergiaa absorboiva vä-liainekerros, edullisesti visko-elastinen kerros laminoidaan lamellin sisäpuolelle. Vaimentavana materiaalina käytetään esimerkiksi kevlaria, joka sopii laminoita-vaksi lamellin sisäpuolelle ja jolla on vaimentavia ominaisuuksia ja joka on la- 15 minoitävissä hiilikuiturakenteen sisään. Lisäksi voidaan käyttää esimerkiksi lämpöä kestävää kumia. Edullisesti lamellin ytimen valmistamisen vaimentavasta materiaalista lisäksi vaimennusmateriaali ulotetaan lamellin koko pituudelle lamellin kärkeen asti.

20 Keksinnön erään edullisen lisätunnuspiirteen mukaisesti muokataan lamellin kärjen rakennetta siten, että seisovaa aaltoa kärjen lähelle ei synny tai ainakin sen suuruus on minimoitu ja että haitallista värähtelymoodia ei synny mahdollisesta virtauksesta tulevasta herätteestä huolimatta. Tällöin käqen materiaali on poikit-taissuunnassa epähomogeenista, jolloin materiaaliominaisuudet, esimerkiksi jäyk- 25 kyys, käqessä on jäqestetty epähomogeenisiksi. Tällöin vaimentava materiaali laminoidaan poikittaissuunnassa epähomogeenisen rakenteen muodostavaksi rakenteen sisälle, esimerkiksi laminoimalla lamellin kärkeen erillisiä lisäkappaleita eli inserttejä. Rakenne määritetään käytetyn materiaalin ja homogeenisessa käqessä syntyvän värähtelymoodin mukaan.

30 5

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

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

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti eräs perälaatikkorakenne, jonka yhteydessä 10 keksintö on sovellettavissa.

Kuviossa 2 on esitetty kaavio llisesti eräs keksinnön sovellus.

Kuviossa 3 on esitetty kaavio llisesti eräs toinen keksinnön sovellus.

15

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 johdetaan virtaus edelleen turbulenssigeneraattoriin 14 ja sen turbulenssiputkien kautta 20 huulikanavaan 15 ja edelleen muodostusviiralle (ei esitetty). Kuvion 1 mukaisesti jakotukista 11 massavirta johdetaan sisäänmenolevyn 11A kautta pillistöön 12. Si-säänmenolevyn 1 IA jälkeen on jakolevy 19. Sekä sisäänmenolevy 11A että jakolevy 19 käsittävät pysty- ja vaakariveissä olevat kanavat 22. Jakolevyn 19 kanavat 22 yhdistyvät pillistön 12 vastaavissa asemissa oleviin kanaviin 23. Massavirran sekaan 25 johdetaan laimennusvirtaus, joka on edullisesti puhdasta tai kuitupitoista vettä, laimennusnesteen jakotukista 20 kanavan 24 välityksellä sisäänmenolevyn 1 IA kanavan kautta paperikoneen/kartonkikoneen perälaatikon eri leveysasemissa oleville venttiileille 25 rainan neliöpainon säätämiseksi. Kultakin venttiililtä 25 on laimennusvirtaus johdettavissa jako levyssä 19 olevaan kanavaan 22. Massavirta johdetaan 30 edelleen välikammioon 13. Välikammiosta 13 massavirta johdetaan turbulenssigeneraattoriin 14 ja edelleen perälaatikon huulikanavaan 15. Perälaatikon 10 huuli- 6 kanava 15 käsittää lamellit/kiilat 16, jotka ulottuvat perälaatikon 10 huulikanavan 15 leveydelle. Keksinnön mukaisesti lamellit 16 käsittävät lamellin 16 sisälle jäljestetyn värähtelyenergiaa absorboivan väliainekerroksen 30, joka ulottuu edullisesti lamellin 16 koko virtaussuuntaiselle pituudelle aina lamellin kärkeen asti ja joka siis absorboi 5 värähtelyenergiaa ja siten vähentää rakenteen värähtelyä.

Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön sovellusesimerkki, jossa on esitetty perälaatikon 10 huulikanavassa 15 sijaitseva lamelli 16, jonka yhteyteen on järjestetty esimerkiksi laminoimalla keksinnön mukaisesti lamellin 16 värähtelyjen vaimen-10 tamiseksi lamellin 16 sisälle väliainekerros 30, esimerkiksi visko-elastinen kalvo, joka käsittää ainakin yhden kerroksen. Väliainekerros 30 ulottuu olennaisesti lamellin 16 virtaussuuntaiselle pituudelle, edullisesti koko pituudelle lamellin 16 kärkeen asti. Väliainekerros 30 on sijoitettu sekä lamellin 16 yläpinnan 31 että alapinnan 32 pintakerroksen alle ja se on materiaaliltaan esimerkiksi kevlaria tai 15 lämpöä kestävää kumia.

Kuviossa 3 esitetty keksinnön sovellusesimerkki vastaa olennaisilta osiltaan edellä esitettyä ja samoilla viitenumeroilla on merkitty vastaavia osia. Keksinnön tässä kuviossa esitetyssä sovelluksessa väliainekerroksen 30 materiaali on rakenteeltaan vir-20 tauksen poikkisuunnassa epähomogeeninen, jolloin lamellin 16 sisäpuolelle järjestetään, esimerkiksi laminoidaan toista, esimerkiksi jäykempää tai joustavampaa materiaalia insertteinä 35, edullisesti ainakin lamellin 16 käijen alueelle. Edullisesti väliainekerros sijaitsee lähempänä lamellin kärkeä kuin saranaosaa. Väliainekerros 30 on rakenteeltaan poikkisuunnassa epähomogeeninen ja se on toteutettu sijoittamalla 25 lamellin sisään toista materiaalia, jonka värähtelyn kannalta merkittävät materiaaliominaisuudet, kuten jäykkyys tai elastisuus, poikkeavat merkittävästi lamellimate-riaalin ominaisuuksista. Kuviossa 3 esitetyssä esimerkissä väliainekerrokseen on sijoitettu inserttejä 35 eli palasia toista materiaalia siten, että haitallisen värähtely-moodin syntyminen estyy.

30 7

Vaikka keksintöä on edellä kuvattu saranoituun lamelliin/kiilaan liittyen soveltuu keksintö käytettäväksi erityyppisten lamellirakenteiden yhteydessä myös esimerkiksi kiinteästi kiinnitettyjen lamellirakenteiden yhteydessä. Lisäksi paperi- tai kartonkikoneella tarkoitetaan myös pehmopaperikoneita.

5

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

10

Claims (10)

1. Menetelmä paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon yhteydessä, jossa menetelmässä perälaatikon (10) huulikanavassa (15) käytetään ainakin yhtä lamellia 5 (16) massasuspension turbulenssin muodostamiseksi/ylläpitämiseksi, jossa me netelmässä lamellin (16) värähtelyä ja sen seurauksena syntyvää aaltoilua vaimennetaan lamellin (16) sisälle järjestetyllä, värähtely energiaa absorboivalla väliainekerroksella (30), tunnettu siitä, että menetelmässä lamellin (16) värähtelyä vaimennetaan väliainekerroksella (30), joka on poikkisuunnassa epähomo- 10 geenistä rakenteeltaan siten, että lamellin sisään on sijoitettu insertteinä (35) toista materiaalia, jonka värähtelyn kannalta merkittävät materiaaliominaisuudet poikkeavat merkittävästi lamellimateriaalin ominaisuuksista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä 15 lamellin (16) värähtelyä vaimennetaan lamellin (16) visko-elastista kalvoa ole valla väliainekerroksella (30).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lamellin (16) värähtelyä vaimennetaan lamellin olennaiselle koko pituu- 20 delle ulottuvalla väliainekerroksella (30).

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lamellin (16) värähtelyä vaimennetaan lamellin sisäpuolisille ylä-ja alapinnalle laminoidulla visko-elastisella kalvolla (30). 25

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettävän väliainekerroksen (30) materiaali on kev-laria tai lämpöä kestävää kumia. 30

6. Paperi- tai kartonkikoneen perälaatikon lamelli, joka on sijoitettu perälaatikon (10) huulikanavaan (15), johon lamelliin (16) on järjestetty sisäpuolinen vä-liainekerros (30) lamellin (16) värähtelyn ja sen seurauksena syntyvän aaltoilun vaimentamiseksi, tunnettu siitä, että väliainekerros (30) on poikkisuun- 5 nassa epähomogeenista materiaalia siten, että lamellin sisään on sijoitettu in-sertteinä (35) toista materiaalia, jonka värähtelyn kannalta merkittävät materiaaliominaisuudet poikkeavat merkittävästi lamellimateriaalin ominaisuuksista.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen lamelli, tunnettu siitä, että väliainekerros 10 (30) on visko-elastista kalvoa.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen lamelli, tunnettu siitä, että väliainekerros (30) ulottuu lamellin virtaussuuntaiselle pituudelle aina lamellin (16) kärkeen asti. 15

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen lamelli, tunnettu siitä, että väliainekerros (30) on sijoitettu lamellin (16) sisäpuolisille ylä- ja alapinnalle.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen lamelli, tunnettu siitä, että vä-20 liainekerros (30) on kevlaria tai lämpöä kestävää kumia.