FI120979B - Paperi- tai kartonkikoneen rainanmuodostusosa - Google Patents

Description

Paperi- tai kartonkikoneen rainanmuodostusosa

Keksinnön kohteena on paperi- tai kartonkikoneen kaksiviirainen rainanmuodos-5 tusosa, joka käsittää yksiviiraisen alkuvedenpoisto-osuuden ja kaksiviiravyöhyk-keen, jossa on yläviirasilmukan puolella kaarevalla kannella varustettu vedenpois-tolaatikko, joka ohjaa yläviiran kosketukseen alaviiralla olevan kuitumassakerrok-sen kanssa. Vedenpoistolaatikon yhteydessä on ensimmäinen vedenpoistovyöhy-ke, jossa vedenpoistolaatikon kansi on muotoiltu niin, että se saa aikaan pulsee-10 raamatonta vedenpoistoa viirojen välissä olevasta kuitumassasta, ja sitä välittömästi seuraava toinen vedenpoistovyöhyke, jossa vedenpoistolaatikon kansi muodostuu poikittaisista vedenpoistolistoista, jotka saavat aikaan pulseeraavaa vedenpoistoa viirojen välissä olevasta kuitumassasta.

15 Esivedenpoistolla varustetussa kaksiviiraformerissa kuitumassa syötetään perälaa-tikosta alaviiralle, jossa siitä poistetaan vettä alaspäin, minkä jälkeen se johdetaan kaksiviiravyöhykkeeseen, jossa siitä poistetaan vettä sekä alaviiran läpi alaspäin että yläviiran läpi ylöspäin. Kaksiviiravyöhykkeen alussa yläviira tuodaan kosketukseen alaviiralla olevan kuitumassakerroksen kanssa. Yläviira voidaan ohjata 20 kuitumassakerroksen päälle avoimella pinnalla varustetun muodostustelan avulla. Vedenpoisto muodostustelalla on olennaisesti pulseeraamatonta, mutta muodostustelan jättöpuolella syntyy voimakas alipainepulssi, joka voi pahimmassa tapauksessa rikkoa rainan. Tunnetaan myös ratkaisuja, joissa yläviira ohjataan rintate-lalta suoraan pulseeraavaan vedenpoisto vyöhykkeeseen niin, että yläviira on tu-25 kematon kohdatessaan kuitumassakerroksen pinnan. Tällaisessa tapauksessa yläpuolisen vedenpoiston säädettävyys on heikko.

Pulseeraava vedenpoisto saadaan aikaan vedenpoistolistoilla, jotka on sovitettu tukemaan viiroja niiden kulkusuuntaan nähden poikittaisina. Kun vedenpoistolis-30 toja on vain toisen viirasilmukan puolella, ulompana oleva viira on vapaa joustamaan viirojen välissä olevan kuitumassakerroksen paksuuden muuttuessa ja ve- 2 denpoistolistojen synnyttämien painepulssien suuruus pysyy olennaisesti vakiona paperin tai kartongin neliömassan muuttuessa. Vaihtoehtoisesti vedenpoistolistoja voi olla molempien viirasilmukoiden puolella, jolloin painepulssien ja vedenpoiston suunta vuorottelee. Jotta painepulssien suuruus saataisiin pysymään vakiona, 5 toisen puolen vedenpoistolistat ovat yleensä säädettäväsi kuormitettavia, jolloin niistä käytetään nimitystä kuormituslistat.

Vedenpoistolistojen ja kuormituslistojen käyttö tehostaa vedenpoistoa ja parantaa rainan formaatiota, sillä painepulssit synnyttävät kuitumassakerroksessa leikkaus-10 voimia, jotka rikkovat jo muodostuneita flokkeja. Toisaalta painepulssit ja veden-poistosuunnan vuorottelu alentavat retentiota hieno- ja täyteaineiden huuhtoutuessa veden mukana pois rainan pintakerroksien läheisyydestä. Voimakkaat paine-pulssit lisäävät kuitujen orientoitumista ja sitä kautta suurentavat paperin kone- ja poikkisuuntien välistä lujuuseroa. Listavedenpoisto myös lisää viirojen kulumista. 15 Kuormituslistojen käyttöä rajoittaa viirojen välissä olevan kuitumassakerroksen paksuus ja suuret paksuusvaihtelut, minkä vuoksi kuormituslistoja ei aina voida käyttää. Kuormituslistat heikentävät tyypillisesti puhkaisu- ja palstautumislujuutta, jotka ovat tietyille kartonkilaaduille erittäin tärkeitä. Lujuuden maksimoimiseksi listat halutaan toisinaan jättää pois tai siirtää myöhempään vaiheeseen.

20

Julkaisun WO 2004018768 kuviossa 7 on esitetty eräs tekniikan tason mukainen ratkaisu, jossa kaksiviiravyöhykkeen alussa on yläviirasilmukan puolella imulaa-tikko, jonka yhteydessä on vähintään kaksi peräkkäistä vedenpoistovyöhykettä. Ensimmäisen vedenpoistovyöhykkeen muodostaa muodostuskenkä, jolla on kaa-25 reva kansi, jota vasten yläviira on kannatettu alaviiran ollessa muodostuskengän alueella tukematon. Muodostuskengällä on olennaisesti avoin pinta ja kenkään järjestetyn alipaineen vaikutuksesta se saa aikaan olennaisesti pulseeraamattoman vedenpoiston viirojen välissä olevasta kuitumassasta. Toisen vedenpoistovyöhykkeen muodostavat yläviiran puolella olevat poikittaiset vedenpoistolistat, jotka on 30 tuettu viirojen välissä olevaa kuitumassaa vasten, yhdessä alaviiran puolella olevien vedenpoistolistojen kanssa, joita voidaan säädettävästi kuormittaa viirojen vä- 3

Iissä olevaa kuitumassaa vasten kiinteiden vedenpoisto listojen väliin jäävien rakojen kohdalla pulseeraavan vedenpoiston aikaansaamiseksi kuitumassasta toisessa vedenpoistovyöhykkeessä.

5 Kun kaksiviiravyöhyke alkaa pulseeraamattomalla vedenpoistolla, retentio saadaan säilymään hyvänä, koska kuitumassakerroksen pinnalle muodostuva kuitu-verkosto pidättää hyvin hieno- ja täyteainetta seuraavissa vedenpoistovaiheissa, joissa vedenpoistopaine on pulseeraava. Kun valmistetaan suuren neliömassan omaavaa kartonkia tai käytetään hitaasti suotautuvia massoja, kaksiviiravyöhyk-10 keen alussa oleva pulseeraamaton muodostuskenkä ei aina kykene poistamaan kuitumassasta niin paljon vettä, että raina heti muodostuskengän jälkeen olisi ilman riskejä siirrettävissä vedenpoistolistojen ja kuormituslistojen väliin. Jos kui-tumassakerros on liian paksu tai sen sakeus liian alhainen, vaarana on, että raina ei kestä kuormituslista-alueen voimakasta pulseerausta vaan rikkoontuu.

15

On havaittu, että pulseeraamattoman muodostuskengän alipainetta kasvattamalla voidaan vedenpoistokapasiteettia kasvattaa vain tiettyyn rajaan asti, minkä jälkeen vedenpoistokapasiteetti alkaa laskea alipaineen kasvusta huolimatta. Vedenpoiston huononeminen johtuu todennäköisesti siitä, että alipaineen kasvaessa kuitu-20 massakerroksen viiraa vasten oleva pinta tiivistyy niin, että vedenpoisto pintakerroksen läpi vaikeutuu. Tämän vuoksi alipaineen vaikutus pitäisi välillä keskeyttää, jolloin kuitumassakerroksen paksuus osittain palautuu ja sen pinnan huokosraken-ne avautuu. Jo suhteellisen kevyet painepulssit riittävät avaamaan kuituverkoston pintarakenteen niin, että vedenpoisto pääsee jatkumaan.

25

Keksinnön päämääränä on ratkaista edellä kuvatut tunnettuun tekniikkaan liittyvät ongelmat.

Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus-30 merkkiosassa.

4

Kaksiviiravyöhykkeen alussa on sinänsä tunnettuun tapaan ensimmäinen veden-poistovyöhyke, joka saa aikaan pulseeraamatonta vedenpoistoa, ja toinen veden-poistovyöhyke, joka saa aikaan pulseeraavaa vedenpoistoa. Uudessa ratkaisussa toinen vedenpoisto vyöhyke on konstruoitu niin, että vedenpoisto listoja on vain 5 yläviirasilmukan puolella alaviiran ollessa kuormituslistoista vapaa, jolloin alavii-ran asema voi automaattisesti muuttua viirojen välissä olevan kuitumassakerrok-sen paksuuden muuttuessa. Lisäksi vedenpoistolaatikon jälkeen ennen siirtoimu-laatikkoa on alaviiran puolella kaarevalla kannella varustettu muodostuskenkä, joka lisää vedenpoistoa alaviiran läpi.

10

Kun vain yläviira on tuettu vedenpoistolistoja vasten ja alaviira on kuormituslistoista vapaa, toinen vedenpoistovyöhyke saa aikaan vain varovaista pulseerausta, joka riittää avaamaan kuituverkoston pintarakennetta niin, että vedenpoisto pääsee jatkumaan siinäkin tapauksessa, että rainan pinta on edellisessä vedenpoisto-15 vyöhykkeessä päässyt haitallisessa määrin tiivistymään

Eräässä keksinnön suoritusmuodossa vedenpoistolaatikko käsittää kolme imu-kammiota, joista myös viimeinen eli kolmas imukammio on vapaa alaviiran puolella olevista kuormituslistoista. Viimeisen imukammion kohdalla listaväli kone-20 suunnassa on pieni, jolloin voidaan käyttää suhteellisen korkeaa alipainetta. Näin saadaan aikaan suuri vedenpoistopaine ilman, että viirat erkanevat toisistaan.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa yksiviirainen alkuvedenpoisto-osuus alkaa rintapöydällä, joka käsittää ensimmäisen vedenpoistovyöhykkeen, jolla ve-25 denpoisto alkaa, ja toisen vedenpoistovyöhykkeen, joka saa aikaan pulseeraavaa vedenpoistoa.

Alkuvedenpoisto-osuus voi olla hyvin lyhyt, jolloin kaksiviiravyöhyke alkaa heti rintapöydän jälkeen. Vaihtoehtoisesti alkuvedenpoisto-osuus voi olla pitempi, 30 jolloin se käsittää yhden tai useampia vedenpoistoelementtejä sijoitettuina alavii-rasilmukan puolelle rintapöydän jälkeen ennen kaksi viiravyöhykkeen alkua.

5

Keksinnön mukainen rainanmuodostusosa soveltuu erityisesti kartongin ja paksujen paperilaatujen valmistukseen. Se soveltuu myös monikerroskartonkien valmistukseen.

5

Koska yläviirayksikössä on riittävästi vedenpoistokapasiteettia, voidaan tasoviira-osuuden pituus valita siten, että ylöspäin ja alaspäin poistuvien vesimäärien suhde on 50/50. Tällöin rainan kerrospuhtaus on hyvä, koska vettä ei tarvitse välttämättä poistaa kuin yhteen suuntaan kustakin kerroksesta.

10

Seuraavaksi keksintöä selostetaan viittaamalla oheisten piirustusten kuvioihin, joiden esittämiin suoritusmuotoihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

15 Kuvio 1 esittää sivukuvana osan keksinnön mukaisesta rainanmuodostusosasta.

Kuvio 2 esittää vedenpoiston kehittymistä pulseeraamattomassa muodostusken-gässä käytetyn alipaineen funktiona.

20 Kuvio 3 esittää sivukuvana osan rainanmuodostusosasta, jonka lyhyt alkuveden-poisto-osuus käsittää rintapöydän, joka on varustettu imulla.

Kuviossa 1 esitetty rainanmuodostusosa käsittää alaviirasilmukan 11, joka muodostaa yksiviiraisen alkuvedenpoisto-osuuden, ja yläviirasilmukan 21, joka yhdes-25 sä alaviiran 11 kanssa rajaa kaksiviiravyöhykkeen, jonka jälkeen raina seuraa ala-viiraa 11. Kuitumassa syötetään perälaatikosta 10 rintatelan 12 yli alaviiran 11 tasoviiraosuudelle, jossa siitä poistetaan vettä alaviiran 11 alapuolelle sijoitettujen vedenpoistoelementtien avulla (ei esitetty). Yläviira 21 muodostaa silmukan, jonka kulkua johtotelat 22 ohjaavat. Yläviirasilmukan 21 sisäpuolella on vedenpois-30 tolaatikko 23, joka ohjaa yläviiran 21 kuitumassakerroksen päälle. Tässä vaihees- 6 sa kuitumassakerroksen yläpinta on vielä suhteellisen laimeata sulppua kun taas sen alapinta on huopautunut kuituverkostoksi alaviiraa 11 vasten.

Vedenpoistolaatikko 23 on varustettu kaarevalla kannella ja se käsittää kolme 5 peräkkäistä imukammiota 24, 25, 26, joissa edullisesti on erilaiset alipaineet. Imukammioiden 24, 25, 26 vaikutuksesta vedenpoistolaatikon 23 yhteyteen muodostuu vähintään kaksi peräkkäistä vedenpoisto vyöhykettä ZBi ja ZBn, joista ensimmäinen on pulseeraamaton ja toinen on pulseeraava. Ensimmäinen imukam-mio 24 on varustettu kansirakenteella 27, joka saa aikaan pulseeraamattoman ve-10 denpoiston viirojen 11, 21 välissä olevasta kuitumassasta. Kannessa 27 on suuri avoin pinta-ala ja ensimmäinen vedenpoisto vyöhyke ZBi on kannen aukkojen välityksellä yhteydessä imukammiossa 24 vallitsevaan alipaineeseen. Kannen 27 rakenteelle on ominaista, että siinä on vältetty koneen poikkisuuntaisia, yhtenäisiä ja pitkänomaisia rakoja, jotka saisivat aikaan pulseeraavan vedenpoistopaineen. 15 Pulseeraamattoman vedenpoiston aikaansaavia kansirakenteita on kuvattu esimerkiksi julkaisuissa US 6 372 091 ja WO 2004018768.

Toisen ja kolmannen imukammion 25, 26 kohdalla vedenpoistolaatikon 23 kansi muodostuu konesuuntaan nähden poikittaisista vedenpoistolistoista 28, jotka tu-20 kevät yläviiraa 21. Listojen 28 väliin jää raot, joiden kautta toinen vedenpoisto-vyöhyke ZBn on yhteydessä imukammioissa 25, 26 vallitsevaan alipaineeseen. Alaviirasilmukan 11 puolella ei ole minkäänlaisia alaviiran 11 kulkua rajoittavia tai ohjaavia listoja, minkä vuoksi alaviira 11 pystyy joustavasti liikkumaan korkeussuunnassa. Tällöin viirojen 11 ja 21 välinen etäisyys on suoraan riippuvainen 25 niiden välissä olevan kuitumassakerroksen paksuudesta. Vedenpoistolistat 28 saavat aikaan vain varovaisia painepulsseja, joiden suuruus on olennaisesti vakio riippumatta siitä, mikä on viirojen 11 ja 21 välissä olevan kuitumassakerroksen paksuus. Ratkaisu soveltuu erinomaisesti paksujen kartonkilaatujen valmistukseen. Kolmannen imukammion 26 kohdalla vedenpoistolistat 28 ovat tiheämmäs-30 sä ja alipaine suurempi kuin toisen imukammion 25 kohdalla.

7

Vedenpoistolaatikon 23 jälkeen seuraa vielä alaviirasilmukan 11 puolelle sijoitettu muodostuskenkä 16, jolla on kaareva listakansi, sekä kaksi imulaatikkoa 17, joiden tehtävänä on paitsi poistaa rainasta vettä myös varmistaa, että raina kaksi vii-ravyöhykkeen jälkeen seuraa alaviiraa 11.

5

Kuvio 2 havainnollistaa vedenpoiston kehittymistä pulseeraamattoman vedenpois-tovyöhykkeen ZBi alueella imukammion 24 alipaineen funktiona. Ylempi käyrä esittää tavoiteltua vedenpoistoa ja alempi käyrä esittää todellisen vedenpoiston silloin, kun valmistetaan rainaa vaikeasti suotautuvista massoista tai suurella ne-10 liömassalla. Kuvasta nähdään, että imun kasvaessa vedenpoisto ei aina kasva odo tetulla tavalla, vaan tietyn maksimiarvon jälkeen vedenpoisto alkaa vähentyä (vi-noviivoitettu alue). Tämä johtuu siitä, että rainan pinta tiivistyy alipaineen vaikutuksesta, jolloin vedenpoisto tiiviin pintakerroksen läpi vaikeutuu. Kuituverkoston tiivistymistä voidaan vähentää kohdistamalla siihen painepulsseja, jotka on saatu 15 aikaan vedenpoisto listoilla. Tämän saavuttamiseksi on keksinnön mukaisessa rai-nanmuodostusyksikössä jäljestetty pulseeraamattoman vedenpoisto vyöhykkeen perään pulseeraava vedenpoistovyöhyke, jossa kuitumassakerroksen paksuutta ei rajoiteta kuormituslistojen avulla.

20 Kuvio 3 esittää vaihtoehtoisen ratkaisun, jossa kaksiviiravyöhykettä edeltää hyvin lyhyt alkuvedenpoisto-osuus. Alkuvedenpoisto tapahtuu rintapöydällä 13, joka on varustettu alipaineella ja joka käsittää kaksi peräkkäistä vedenpoistovyöhykettä ZAi ja ZAii. Vedenpoisto alkaa ensimmäisen vedenpoisto vyöhykkeen ZAi alueella ja jatkuu toisessa vedenpoistovyöhykkeessä ZAn, jossa rintapöydän 13 kannen 25 muodostavat konesuuntaan nähden poikittaiset vedenpoistolistat 15, jotka saavat aikaan pulseeraavan vedenpoiston alaviiralla 11 olevasta kuitumassasta.

Vedenpoistolaatikko 23 vastaa edellä kuvion 1 yhteydessä selostettua vedenpoisto laatikkoa 23, käsittäen ensimmäisen pulseeraamattoman vedenpoistovyöhyk-30 keen ZBi ja toisen pulseeraavan vedenpoisto vyöhykkeen ZBn, joka edelleen jakaantuu kahteen osaan, joissa on erilaiset alipaineet ja listatiheydet.

8 Päämääränä on luoda jo vedenpoiston alkuvaiheessa rainan kummallekin pinnalle hyvä suodattava kuitukerros, joka päästää veden lävitseen mutta pidättää hieno- ja täyteaineen. Kuitumassakerroksen tullessa kaksiviiravyöhykkeeseen sen alapinta 5 on jo huopautunut kuituverkostoksi, kun taas yläpinnalla on yhä laimeata kui-tusulppua. Kaksiviiravyöhykkeen ensimmäinen vedenpoisto vyöhyke ZBi poistaa vettä tehokkaasti, jolloin yläviiran 21 vastaiselle kuitumassakerroksen pinnalle huopautuu kuituverkosta. Ensimmäisessä imukammiossa 24 voidaan käyttää suhteellisen heikkoa alipainetta, esimerkiksi 1-15 kPa. Alipaine toisessa imukammi- 10 ossa 25 on edullisesti 5-15 kPa ja sen kohdalla vedenpoistolistat 28 ovat vielä suhteellisen harvassa. Alipaine kolmannessa imukammiossa 26 on suuruusluokkaa 20-25 kPa ja vedenpoistolistat 28 on sijoitettu tiheämmin välein kuin toisen imukammion 25 kohdalla.

15 Tasoviiraosuuden pituus perälaatikon huulisuihkun osumakohdasta kaksiviiravyöhykkeen alkuun on edullisesti alle 3 metriä. Tällöin kuitumassasuspension yläpinnan sakeus on alhainen ja rainan yläpinnan ominaisuuksiin voidaan vielä tehokkaasti vaikuttaa kaksiviiravyöhykkeessä. 1

Keksinnön monet erilaiset muunnokset ovat mahdollisia seuraavaksi esitettävien patenttivaatimuksien määrittelemän suojapiirin puitteissa.

Claims (5)

9

1. Paperi- tai kartonkikoneen kaksiviirainen rainanmuodostusosa, joka käsittää yksiviiraisen alkuvedenpoisto-osuuden ja kaksiviiravyöhykkeen, jossa on ylävii-5 rasilmukan (21) puolella kaarevalla kannella varustettu vedenpoisto laatikko (23, 123), joka ohjaa yläviiran (21) kosketukseen alaviiralla (11) olevan kuitumassa-kerroksen kanssa, jonka vedenpoistolaatikon (23) yhteydessä on ensimmäinen vedenpoisto vyöhyke (ZBi), jossa vedenpoistolaatikon kansi (27) on muotoiltu niin, että se saa aikaan pulseeraamatonta vedenpoistoa viirojen (11, 21) välissä 10 olevasta kuitumassasta, ja sitä seuraava toinen vedenpoistovyöhyke (ZBn), jossa vedenpoistolaatikon kansi muodostuu poikittaisista vedenpoistolistoista (28), jotka saavat aikaan pulseeraavaa vedenpoistoa viirojen (11, 21) välissä olevasta kuitumassasta, tunnettu siitä, että toisen vedenpoistovyöhykkeen (ZBn) koko pituudella yläviira (21) on tuettu vedenpoistolistoja (28) vasten alaviiran (11) ollessa 15 tukematon, jolloin alaviira (11) on vapaa joustamaan viirojen (11,21) välissä olevan kuitumassakerroksen paksuuden muuttuessa, ja että vedenpoistolaatikon (23) jälkeen on alaviirasilmukan (11) puolella kaarevalla kannella varustettu muodos-tuskenkä (16) ennen siirtoimulaatikkoa (17). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rainanmuodostusosa, tunnettu siitä, että ve- 2 denpoistolaatikko (23) käsittää kolme imukammiota (24, 25, 26), joista ensim 3 mäinen imukammio (24) ja sen kansi (27) muodostavat ensimmäisen vedenpois 4 tovyöhykkeen (ZBi) ja toinen ja kolmas imukammio (25, 26) ja niiden kantena 5 olevat vedenpoistolistat (28) muodostavat toisen vedenpoistovyöhykkeen (ZBn). 6 7

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen rainanmuodostusosa, tunnettu siitä, että 8 yksiviiraisen alkuvedenpoisto-osuuden alussa on rintapöytä (15), joka käsittää 9 ensimmäisen vedenpoistovyöhykkeen (ZAi), jonka alueella vedenpoisto on sää dettävissä alipaineen avulla, ja toisen vedenpoistovyöhykkeen (ZAn), joka saa 11 aikaan pulseeraavaa vedenpoistoa alaviiralla (11) olevasta kuitumassasta. 10

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen rainanmuodostusosa, tunnettu siitä, että kaksi viiravyöhyke alkaa heti rintapöydän (15) jälkeen.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen rainanmuodostusosa, tunnettu siitä, että rin-5 tapöydän (15) jälkeen ennen kaksiviiravyöhykettä on ainakin yksi vedenpois- toelementti. 11