FI120914B - Palkkirakenne ja palkkimoduuli - Google Patents

Description

Palkkirakenne ja palkkimoduuli Keksinnön kohde 5 Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu rainamaisten tuotteiden, kuten esim. paperi- ja kartonkikoneissa rainanvalvonnassa ja/tai vianilmaisussa käytettävään modulaariseen hiilikuitukomposiittipalkkirakenteeseen.

Keksintö kohdistuu lisäksi palkkirakenteessa käytettävään hiilikuitukomposiit-10 tipalkkimoduuliin.

Keksinnön taustaa

Paperi- ja kartonkikoneissa muodostetaan jatkuvasti koneen läpi kulkevaa 15 rainamaista materiaalia, kuten paperia tai kartonkia. Paperikoneissa kulkevaa rainaa tulee valvoa, jotta mahdolliset viat paperi- tai kartonkirainassa löydettäisiin ja saavutettaisiin laadukas lopputuote. Useimmiten rainanvalvonnassa rainan toisella puolella on valonlähde ja toisella kamera, joista kumpikin laite on suunnilleen kahvipaketin kokoinen ja kiinnitetty palkkeihin, jotka kulkevat 20 rainan ylä- ja alapuolella. Paperi- ja kartonkikoneiden yhteydessä käytetään erilaisia palkkeja ja palkkirakenteita kannattelemaan näitä rainanvalvontavä-lineitä.

Nykyiset paperirainat ovat leveydeltään jopa 12 metrisiä, joten rainanvalvon-25 nassa käytettävien palkkien tai kiskojen tulee olla pituudeltaan ainakin tämän pituisia ulottuakseen koko rainan yli. Juuri palkkien pituus asettaa suurimmat haasteet rainanvalvonnassa käytettäville palkille, koska jopa yli 12 metriset palkit vaativat valmistuksen, varastoinnin, kuljetuksen ja muun käsittelyn yhteydessä erikoisjärjestelyjä. Tämän lisäksi palkit täytyy valmistaa sovellus-30 kohtaisesti oikean pituisiksi ja rakenteiden vioittuessa ne täytyy vaihtaa kokonaan. Nykyisin rainanvalvontapalkit on tyypillisesti valmistettu esimerkiksi alumiinista, hiilikuidusta tai teräksestä.

Rainanvalvontapalkkien sijaan eräänä toisena vaihtoehtona voidaan käyttää 35 rainanvalvontakiskoja, mutta kiskojen käyttö asettaa omat ongelmansa esim. kameroiden ja valojen puuttuva suojaus ja pölyyntyminen.

2

Keksinnön lyhyt yhteenveto

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada ratkaisu edellä mainittujen palkkirakenteiden epäkohtiin ja esitellä uudenlainen palkkira-5 kenne. Keksinnön mukaiselle palkkirakenteelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Palkkirakenne muodostetaan ainakin kahdesta profiililtaan yksiosaisesta hiilikuitukompo-siittipalkkimoduulista, joiden pituussuuntaisella sivulla on asennusaukko esim. sensorille kuten kameralle tai säteilylähteelle kuten valaisimelle, ja jot-10 ka palkkimoduulit on järjestetty kiinnitettäviksi pituussuunnassa peräkkäin kiinnityselimillä, jolloin kukin palkkimoduuli muodostaa osan yhtenäisestä palkkirakenteesta. Keksintö kohdistuu lisäksi palkkimoduuliin, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen vaatimuksen 13 tunnusmerkki-osassa. Moduuli on valmistettu hiilikuitukomposiittimateriaalista ja sitä käyte-15 tään palkkirakenteessa ainakin yhden toisen palkkimoduulin kanssa kiinnityselimillä pituussuunnassa peräkkäin kiinnitettynä, ja jonka palkkimoduulin yksi pituussuuntainen sivu käsittää asennusaukon ainakin yhdelle toiminnalliselle elimelle, esim. sensorille kuten kameralle tai säteilylähteelle kuten valaisimelle.

20

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Hiilikuitukomposiittipalkit ovat kevyempiä ja helpommin käsiteltäviä, koska hiilikuituisten palkkien massat ovat pieniä metallisten palkkien massoihin verrattuna. Lisäksi hiilikuitukomposiitti on massaansa nähden terästä jäy-25 kempää, mikä pitkissä palkkirakenteissa on edullinen ominaisuus palkin taipumisen välttämiseksi. Palkkimoduulien kuljettaminen on pitkän palkin kuljettamista helpompaa, koska moduulien kuljettaminen onnistuu pienemmillä kuljetusvälineillä, eikä niiden varastoiminen vaadi pitkää varastotilaa, vaan varastointi onnistuu huomattavasti pienemmissä tiloissa. Keksinnön mukai-30 nen kotelomainen profiili on myös melko umpinainen ja asennusaukkoon, kohtiin joissa ei ole toiminnallisia elimiä, asennettujen peitelevyjen avulla olennaisesti täysin umpinainen, jolloin voidaan mm. estää toiminnallisten elinten pölyyntyminen ja kosteudenpääsyn näihin laitteisiin.

35 Eräänä erityisenä etuna on se, että keksinnön mukaista palkkia voidaan tarvittaessa helposti lyhentää tai pidentää moduuleja poistamalla, lisäämällä tai 3 vaihtamalla jolloin samaa palkkia voidaan soveltaa eri koneisiin ja muille rai-nanleveyksille. Etua saavutetaan myös sillä, että palkkirakenteen yksittäinen palkkimoduuli voidaan tarvittaessa vaihtaa esim. palkkimoduulin rikkoutuessa tai palkkirakennetta kierrätettäessä toiseen rainanvalvontakohteeseen. Näis-5 sä tapauksissa koko palkkirakennetta ei tarvitse uusia, vaan esim. yksi moduuli.

Lisäksi tulee erityisesti huomioida se, että palkkirakenteessa käytettävien palkkimoduulien täytyy olla tarkoitukseen sopivia ja riittävän kevyitä. Palkki-10 rakenne, joka kootaan esim. alumiinisista palkkimoduuleista, ei edullisesti sovellu käytettäväksi rainanvalvonnassa, koska suuremman massansa vuoksi alumiinimoduulit tarvitsevat huomattavasti vahvemman tukirakenteen liitoskohdissa. Alumiinin hiilikuitukomposiittia suuremman painon vuoksi moduulien liitoskohdista ei tule riittävän kestäviä, vaan rakenne saattaa esim. 15 taipua näistä kohdista. Kotelomaiset hiilikuitukomposiittipalkkimoduulit voidaan valmistaa esim. ekstruusiolla profiililtaan yksiosaisiksi, toisin kuin metallista valmistetut kotelopalkit, jotka ovat profiililtaan vähintään kaksiosaisia eli koostuvat ainakin kahdesta osasta. Komposiittien erinomainen korroosion-kesto, väsymislujuus, korkea ominaistaajuus sekä hyvä värähtelyjen vaimen-20 nusominaisuus ja lämmöneristyskyky mahdollistavat rakenteita joilla saavutetaan metalleihin verrattuna oleellisesti parempia suoritusarvoja. Hiilikuitu-komposiitit säilyttävät hyvin jäykkyytensä ja lujuutensa ja niillä on erityisen pieni venymä kuorman alla.

25 Piirustusten kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin piirustuksiin, joissa 30 kuva 1 esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen hiili- kuitukomposiittipalkkimoduulista, ja kuva 2 esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen toteu tusmuodon hiilikuitukomposiittipalkkimoduulin poikkileik-35 kausprofiilista, ja 4 kuva 3 esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen kiinnitysmenetelmän palkkimoduulien asentamiseksi pituussuunnassa peräkkäin palkkirakenteeksi, ja 5 kuva 4 esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen toteutus-muodon, jossa kaksi palkkimoduulia on yhdistetty toiminnallisia elimiä käsittäväksi palkkirakenteeksi, ja kuva 5 esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen toteutus-10 muodon palkkimoduulien asennuksesta palkkirakenteeksi.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin käyttämällä esimerkkinä ku-15 vassa 1 esitetyn toteutusmuodon mukaista hiilikuitukomposiittista palkkimoduulia. Kuvassa 1 on palkkimoduulin runko 10, jonka poikkileikkausprofiili on yksiosainen ja vakio koko rungon 10 pituudelta. Palkkimoduulin rungon 10 yhteen pituussuuntaiseen sivuun muodostetaan aukko 12 edullisesti jo silloin, kun runkoa valmistetaan ekstruusiolla. Toisaalta voidaan todeta, että aukko 20 12 voi muodostua rungon valmistuksen yhteyteen ilman, että aukkoa 12 tar vitsee erikseen tehdä palkkirunkoon 10. Tätä aukkoa 12 voidaan käyttää asennusaukkona ainakin yhdelle rainanvalvontaan soveltuvalle toiminnalliselle elimelle, esim. kameralle tai valaisimelle. Lisäksi, koska palkkimoduulin runko 10 on kotelomainen ja sisältä ontto eli rungon 10 sisään muodostuu 25 sola 11, voidaan ainakin yksi toiminnallinen elin asentaa asennusaukosta 12 solaan 11 ja suunnata asennusaukon 12 kautta rainaan päin.

Kuvassa 2 on esitetty erään toteutusmuodon mukaisen hiilikuitukomposiitti-palkkimoduulin rungon 10 poikkileikkaus. Rungon ainakin kaksi särmää 21 30 ovat poikkileikkausprofiililtaan kaarevia ja särmien 21 yhteyteen on muodostettu rungon 10 sisäpuolelle solaan 11 keskikohtaan päin kohoavat seinämät eli tuet 22, jotta kiinnityselimille, joita tarvitaan palkkimoduulien peräkkäin asentamisessa, saadaan muodostettua riittävän isot kiinnityspinta-alat rungon 10 särmiin. Rungon 10 asennusaukkoon 12 nähden kohtisuorassa olevat 35 sivut 23 voivat edullisesti olla lievästi kaarevat, koska kaarevaa muotoa käyttämällä rakenne säilyttää muotonsa paremmin.

5

Kuvassa 3 on esitetty erään toteutusmuodon mukaisen mukainen kahden hii-likuitukomposiittipalkkimoduulin liitoskohta 30. Palkkimoduulirungot 31 ja 32 asennetaan pituussuunnassa peräkkäin ja kiinnitetään toisiinsa särmistä. Lii-5 toskohdassa 30 runkojen 31 ja 32 särmiin voidaan kiinnittää, esimerkiksi liimaamalla, kiinnityselimet 33, jotka on valmistettu palkkimoduulirunkojen 31 ja 32 pyöreisiin särmiin sekä runkojen 31 ja 32 sisäpuolelle jokaiseen särmään kiinnityspinnan kasvattamiseksi muodostettuihin tukiin kiinnitettäviksi. Kiinnityselimet 33 käsittävät kiinnityselimen läpi ulottuvan ontelon 34, joka osoittaa 10 runkoon kiinnitettynä liitoskohtaan 30 päin. Liitosta 30 muodostettaessa rungon 32 kiinnityselimet 33 asetetaan vastakkain toisen rungon 31 vastaavassa särmässä olevan kiinnityselimen kanssa, niin että molempien runkojen kiinni-tyselinten 33 ontelot 34 ovat vastakkain ja niin, että palkkimoduulirunkojen 31 ja 32 asennusaukot ovat samaan suuntaan muodostuvassa palkki rakentees-15 sa. Palkkirakenteen liitosta kiinnitettäessä palkkimoduulirunkojen 31 ja 32 vastakkaiset ontelot 34 asennetaan yhteen onteloiden 34 sisään asennettavalla liitoselimellä 35. Liitoselin 35 voi olla tappimainen elin, esim. pultti, jonka toiseen päähän on muodostettu halkaisijaltaan kiinnityselimen 33 ontelon 34 halkaisijaa isompi kanta, niin että liitoselin 35 ei työnny runkoon 32 asenne-20 tun kiinnityselimen 33 ontelon 34 läpi kokonaan, vaan ainoastaan liitoselimen 35 kantaan asti. Liitoselimen 35 kantaan nähden vastakkainen pää asennetaan rungon 31 vastaavaan kohtaan kiinnitetyn kiinnityselimen 33 ontelon 34 läpi kokonaan ja kiinnitetään ontelon 35 toisesta päästä paikalleen esim. mutterilla tai vastaavalla. Kiinnityselimet 33 voidaan valmistaa esim. lasikuitu-25 komposiitista ja liitoselin esim. teräksestä.

Kuvan 4 erään toteutusmuodon mukainen hiilikuitukomposiittirakenne 40 on kaksiosainen eli koostuu kahdesta moduulista 41 ja 42. Rakenteen 40 moduulit 41 ja 42 on kiinnitetty toisiinsa kuvassa 3 esitetyllä menetelmällä. Täl-30 laiset särmiin sijoitetut kiinnityselimet mahdollistavat kotelomaisen ja yhtenäisen rakenteen koko palkkirakenteelle 40, myös sauman 43 kohdalla, jonka seurauksena kameroita 44 voidaan sijoittaa koko palkkirakenteen 40 pituudelle, myös sauman 43 kohtaan. Asennusaukon päälle, palkkirakenteen 40 niihin kohtiin missä ei ole kameroita 44 esim. kameroiden 44 väliin on edul-35 lista sijoittaa peitelevy 45, joka estää pölyn, lian ja kosteuden pääsyn rakenteen 40 sisälle ja rakenteessa oleviin kameroihin 44 tai johtoihin. Lisäksi pei- 6 televyt 45 suojaavat kameroita 44 mahdollisilta kolhuilta. Peitelevyt 45 on edullista suunnitella siten, että ne sopivat asennusaukkoon 12 niin, että asennusaukossa 12 olevista kameroista 44 näkyy vain välttämätön, esim. vain objektiivi, ja peitelevyt 45 sulkevat asennusaukon 12 muuten. Asennuk-5 sen jälkeen sekä kameroiden 44 että peitelevyjen 45 paikkaa voidaan tarvittaessa muuttaa. Myös rakenteen 40 päät on edullista sulkea peitelevyillä tai vastaavilla, jotka suojaavat rakenteen 40 sisällä olevaa laitteistoa, mutta mahdollistavat esim. johtojen kulun rakenteen päiden kautta.

10 Asennusaukkoon 12 kameroiden 44 eteen voidaan asentaa suojakalvo, jolla estää kameroiden 44 objektiivien pölyyntymistä ja on helpommin puhdistettavissa ja vaihdettavissa kuin kameroiden objektiivit. Lisäksi suojakalvo suojaa kameroiden objektiiveja esim. kolhuilta.

15 Kuvassa 5 on esitetty erään toteutusmuodon mukainen kolmesta hiilikuitu-komposiittimoduulista koostuva palkkirakenne 50 sijoitettu rainan 51 päälle siten, että asennusaukko ja asennusaukossa olevat toiminnalliset elimet on suunnattu rainaa kohti. Palkkirakenne on kestävyyden kannalta edullisinta muodostaa niin, että moduuliensaumakohta ei tule palkkirakenteen keskelle, 20 jotta voimien kuormitus jakaantuisi tasaisemmin, eikä kohdistuisi voimakkaimmillaan sauman kohtaan.

Yleensä rainan päälle sijoitettava palkkirakenne käsittää kameroita ja vastaavasti rainan alapuolelle sijoitettu ja alhaalta päin rainaan suunnattu rakenne 25 valaisimia, jotka valaisevat rainaa alapuolelta niin, että rainan päälle sijoitetut kamerat voivat kuvata valaistua rainaa rainassa olevien virheiden löytämiseksi. On kuitenkin mahdollista, että esimerkiksi rainan päälle tai alle sijoitettava rakenne käsittää sekä valaisimia että kameroita, jolloin valaisimien valo heijastuu rainasta ja mahdollistaa rainassa olevien virheiden löytämisen 30 kameroilla. Lisäksi palkkirakennetta on mahdollista käyttää rainanvalvonnan lisäksi esim. rainan vianilmaisussa ja palkkirakenteen ali tai yli kulkevan paperiradan laadunmittauksessa, vianilmaisussa ja radanvalvonnassa sekä QCS (Quality Control System) -järjestelmissä. Edelleen on mahdollista, että rungon sisäpuolelle särmiin kiinnityselimille muodostettavat kiinnityspinnat 35 voidaan muodostaa myös esim. kulmikkaiksi tai soikeiksi.

7

Nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (19)

1. Palkkirakenne (40), joka on sovitettu sijoitettavaksi rainan (51) läheisyyteen poikittaissuuntaisesti mainittuun rainaan nähden ja kannattele- 5 maan ainakin yhtä rainanvalvonnassa käytettävää toiminnallista elintä, tunnettu siitä, että palkkirakenne (40) käsittää ainakin kaksi profiililtaan yksiosaista hiilikuitukomposiittista palkkimoduulia (10), jotka käsittävät ainakin yhden sivun, joka käsittää asennusaukon (12) ainakin yhdelle toiminnalliselle elimelle, ja jotka palkkimoduulit (10) on järjestetty pituus-10 suunnassa kiinnitettäväksi peräkkäin kiinnityselimillä (33), jolloin kukin palkkimoduuli on sovitettu muodostamaan osan yhtenäisestä palkkirakenteesta (40).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että 15 asennusaukko (12) on yhtenäinen ja koko palkkimoduulin (10) mittainen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että palkkirakenne (40) on sijoitettavissa rainan (51) ylä- tai alapuolelle siten, että palkkirakenteen (40) asennusaukko (12) on sillä sivulla, joka on lä- 20 hinnä rainaa (51).

4. Jonkun patenttivaatimuksen 1-3 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että toiminnallinen elin on sensori, joka käsittää objektiivin, kuten kamera (44), joka on asennettu palkkimoduulin (10) asennusaukon (12) yhtey- 25 teen niin, että sensorin (44) objektiivi on suunnattu palkkirakenteesta (40) poispäin.

5. Jonkun patenttivaatimuksen 1-4 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että toiminnallinen elin on säteilylähde, kuten valaisin, joka on asen- 30 nettu palkkirakenteen (40) sisään niin, että säteilylähteen valo on kohdistettu palkkirakenteesta (40) poispäin.

6. Jonkun patenttivaatimuksen 1-5 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että toiminnallinen elin on asennettavissa mihin kohtaan palkkimo- 35 duulin (10) asennusaukkoa (12) tahansa.

7. Jonkun patenttivaatimuksen 1-6 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että palkkirakenteen (40) asennusaukkoon (12) on sovitettavissa ainakin yksi peitelevy (45).

8. Jonkun patenttivaatimuksen 1-7 mukainen palkkirakenne, tunnettu sii tä että palkkimoduuli (10) käsittää ainakin kaksi särmää, joiden poikki-leikkausprofiili on kaareva, ja että palkkimoduulien (10) sisäpuolelle jokaisen särmän yhteyteen (21) on muodostettu tuki (22) palkkimoduulien (10) peräkkäiseen kiinnitykseen tarvittavien kiinnityselinten (33) kiinnityspinnan 10 kasvattamiseksi.

9. Jonkun patenttivaatimuksen 1-8 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että, palkkimoduulien (10) runkoon kiinnitettävät kiinnityselimet (33) käsittävät ontelon (34), ja jotka palkkimoduulien (10) vastakkaiset ontelot 15 (34) on palkkirakenteen liitosta muodostettaessa asennettavissa yhteen liitoselimellä (35).

10. Jonkun patenttivaatimuksen 1-9 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että kiinnityselimet (33) kiinnitetään palkkeihin liimaamalla. 20

11. Jonkun patenttivaatimuksen 1-10 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että ainakin kaksi palkkimoduulin (10) sivua (23) ovat poikkileik-kausprofiiIiItään kaarevia.

12. Jonkun patenttivaatimuksen 1-11 mukainen palkkirakenne, tunnettu siitä että palkkimoduulien (10) asennusaukot (12) ovat palkkirakenteessa (40) samalla sivulla.

13. Palkkimoduuli (10), joka on profiililtaan yksiosainen ja on valmistettu 30 hiilikuitukomposiittimateriaalista, tunnettu siitä, että palkkimoduuli (10) on sovitettu käytettäväksi palkkirakenteessa (40), joka palkkirakenne (40) on järjestetty muodostettavaksi ainakin kahdesta pituussuunnassa kiinnitys-elimillä (33) peräkkäin toisiinsa kiinnitettävästä palkkimoduulista (10), ja jonka palkkimoduulin (10) yksi pituussuuntainen sivu käsittää asennus-35 aukon (12) ainakin yhdelle toiminnalliselle elimelle.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen palkkimoduuli, tunnettu siitä että asennusaukko (12) on yhtenäinen ja koko palkkimoduulin (10) mittainen.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen palkkimoduuli, tunnettu siitä 5 että palkkimoduulin (10) asennusaukon (12) yhteyteen asennettava toiminnallinen elin on sensori, kuten kamera (44), tai säteilylähde, kuten valaisin, ja joka toiminnallinen elin on asennettavissa mihin kohtaan palkki-moduulin (10) asennusaukkoa (12) tahansa, ja jonka toiminnallisen elimen paikka on vaihdettavissa.

16. Jonkun patenttivaatimuksen 13-15 mukainen palkkimoduuli, tunnettu siitä että palkkimoduulin (10) asennusaukkoon (12) on sovitettavissa ainakin yksi peitelevy (45), ja jonka peitelevyn (45) paikka on vaihdettavissa. 15

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen palkkimoduuli, tunnettu siitä että, palkkimoduuli (10) käsittää ainakin kaksi särmää, joiden poikkileikkaus-profiili on kaareva, ja että palkkimoduulien (10) sisäpuolelle jokaisen särmän yhteyteen (21) on muodostettu tuki (22) palkkimoduulien (10) peräk- 20 käin kiinnittämisessä käytettävien kiinnityselinten (33) kiinnityspinnan kasvattamiseksi.

18. Jonkun patenttivaatimuksen 13-17 mukainen palkkimoduuli, tunnettu siitä että ainakin kaksi palkkimoduulin (10) sivua (23) ovat poikkileikkaus- 25 profiililtaan kaarevia.

19. Jonkun patenttivaatimuksen 13-18 mukainen palkkimoduuli, tunnettu siitä että palkkimoduuli (10) on valmistettu ekstruusiolla.