FI121016B - Kuiturainakoneen kuivatussylinterin käyttölaite - Google Patents

Description

Kuiturainakoneen kuivatussylinterin käyttölaite

Keksinnön kohteena on kuiturainakoneen kuivatussylinterin käyttölaite, joka kä-5 sittää - rungon, johon on sovitettu laakeripesä sylinterin kannattamiseksi pyöriväs-ti akselistaan, käyttövaihteen sylinterin pyörittämiseen tarvittavan käyttövoiman siirtämiseksi sylinterin akselille, joka käyttö vaihde käsittää hammasvaihteiston 10 ja vaihdekotelon, johon hammasvaihteisto on laakeroitu, ja - rungon yhteyteen järjestetyt välineet höyrynsyöttö- ja/tai lauhteenpoisto-putken kiinnittämiseksi sylinterin laakeripesään.

Kuiturainakoneella tarkoitetaan tässä yhteydessä paperi-, kartonki-, pehmopaperi-15 tai sellunkuivauskonetta.

FI-patenttijulkaisusta 62575 tunnetaan paperikoneen kuivatussylinteriryhmän mekaaninen käyttölaite, joka käsittää joukon hammaspyöriä, jotka muodostavat hammasvälityksen. Käyttömoottorin käyttämä akseli pyörittää ensimmäistä ham-20 maspyörää, joka puolestaan käyttää sylinterin akselille kiinnitettyä toista hammaspyörää joko suoraan tai sivuhammaspyörien välityksellä. Hammasvälityksen hammaspyörät on sovitettu kuivatusosan sivulla olevan kotelon sisään. Samaan koteloon on laakeroitu sekä hammaspyörien akselit että käytettävän sylinterin akseli. Tällaista ratkaisua, jossa käyttölaitteen kotelo muodostaa koneen rungon, 25 johon sylinteri ja hammaspyörät on laakeroitu, nimitetään käyttökoteloksi.

FI-patenttijulkaisusta 98474 tunnetaan sylinteriryhmän käyttövaihde, joka käsittää kotelorungon, johon tuodaan pyörityskäyttö vaihteiston ulkopuolelta akselin kautta. Akselia pyörittämällä käytetään suoraan tai välillisesti hammaspyörää ja edel-30 leen kahta siihen rynnössä olevaa hammaspyörää, joilla siirretään käyttö vaihteiston molemmille sivuille ja edelleen sylintereille. Vaihteiston kotelorunko on tuettu 2 kiinteästi perustukseen, jolloin vaihteiston painosta johtuva kuormitus siirtyy perustukseen kotelorungon kautta. Kahta sylinteriä käytetään siten, että sylinterien akselien ja vaihteiston välillä on uiva kytkentä, joka sallii sylinterien akseleille tietyt kulmamuutokset. Näin sylintereistä vaihteistoon tai vaihteistosta sylinterei-5 hin ei siirry akselien suuntavirheiden aiheuttamia vääntöjä. Sylintereiden akselit ovat kannatetut erikseen perustukseen tuettuihin laakeripukkeihin.

FI-patenttijulkaisusta 115980 tunnetaan paperikoneen sylinterin käyttölaite, johon kuuluu kotelorunko, kotelorunkoon ja sen laakerikanteen asennetut laakerit sylin-10 terin kannattamiseksi pyörivästi akselistaan sekä yksi- tai useampiportainen vaihteisto kotelorunkoon asennettuna. Akselia käyttävä ja sen suhteen keskeisesti asetettu päähammaspyörä on pyörivästi laakeroitu kotelorunkoon. Akselin ja pää-hammaspyörän välille on kytketty hammaskytkin akselin kulmamuutosten eliminoimiseksi päähammaspyörän suhteen. Hammaskytkimeen kuuluu akselille 15 kiinteästi asennettu hammaskytkimen ulkohammasosa. Päähammaspyörä laake-reineen on asennettu kotelorungon laakerikanteen. Tällaista kompaktia käyttölaitetta nimitetään DRG-vaihteeksi.

Tänä päivänä kuivatusosan yleisimpiä käyttölaitteita ovat edellä kuvatut käyttöko-20 telot ja DRG-vaihteet, joissa kummassakin on yhdistetty samaan kotelorunkoon välineet sylinterin tai telan akselin kannattamiseksi ja välineet sylinterin tai telan pyörittämiseksi. Kummallakin tunnetulla käyttölaitteella voidaan samanaikaisesti käyttää yhtä tai kahta samaan ryhmään kuuluvaa kuivatussylinteriä tai telaa. Käyt-tökotelossa hammasvälityksen hammaspyörät ja sylintereiden akselit on laakeroi-25 tu runkokoteloon, joka puolestaan on tuettu perustukseen. Esitettyjen käyttö kotelo iden soveltaminen nykyaikaisille nopeille paperikoneille on haastavaa, koska hammaskosketus ei pysy suorassa. Nopeita koneita varten on kehitetty DRG-vaihteet, jotka ovat kompakteja käyttövaihdckokonaisuuksia. DRG-vaihde on kytketty sylinterin akseliin erityisellä hammaspyöräkytkennällä, joka tekee mah-30 dolliseksi suuret ajonopeudet ja vähentää samalla melua ja värähtelytasoa. DRG- 3 vaihteiden suurimpia epäkohtia on niiden kallis hinta ja lisäksi ne tarvitsevat erillisen rungoston tuentaan.

Yksiviiraisen kuivatusosan kääntöteloilla käytetään käyttö kotelo iden ja DRG-5 vaihteiden ohella myös tappivaihteita. Tappivaihteella (shaft mounted gear unit) tarkoitetaan käytettävän telan käyttöakselille kiinnitettyä vaihdetta, jota ei ole kiinnitetty koneen runkoon pulteilla tai vastaavilla. Tappivaihteessa käyttöakselin pää on asennettu vaihteen toisioakselin poraukseen, jolloin käyttöakseli kannattaa koko vaihteen painon ja ottaa vastaan vaihteeseen vaikuttavat muut ulkoiset voi-10 mat paitsi sen momentin, joka pyrkii pyörittämään vaihdetta mainitun käyttöakselin ympäri. Tämän viimeksi mainitun voiman ottaa vastaan momenttituki, joka muodostaa vaihteen kiinteän ankkurointi- eli kiintopisteen.

Tunnetuissa imutelan käyttövaihdesove 1 luksissa tappivaihde ja laakeripesä on 15 liitetty koteloistaan kiinteästi yhteen, jolloin akselin taipumien takia on käytettävä kuormitettavia tiivisteitä, joita joudutaan aika ajoin huoltamaan ja vaihtamaan.

Tunnetuissa ratkaisuissa tappivaihde sijoitetaan yleensä telan akselin päähän siten, että telaa kannattava runko jää käyttövaihteen ja telan väliin. Tällainen ratkaisu ei 20 sellaisenaan sovellu ainakaan sellaisille sylintereille, joissa on molemminpuolinen lauhteenpoisto seisovalla sifonilla.

Sylinteripinnan kuumentamiseen käytettävä höyry syötetään sylinteriin höyryn-syöttöputken kautta ja höyryn lauhtuessa syntyvä lauhde poistetaan sylinteristä 25 lauhteenpoistoputken kautta. Seisovat sifoniputket tarvitsevat tukemista sylinterin ulkopuolelta. Höyrynsyöttö- ja lauhteenpoistoputkien liitännät sylinteriin on tuettava riittävän jäykästi, jotta vältytään huomattavilta värähtelyriskeiltä. Samasta syystä höyrynsyöttö- ja lauhteenpoistoputkien tukematon pituus tulisi pitää mahdollisimman lyhyenä. Höyrynsyöttö- ja lauhteenpoistoputkien kiinnittäminen tap-30 pivaihteeseen ei ole suositeltavaa suuren värähtelyriskin takia. Muun muassa näistä syistä ja koska värähtelyt voisivat rikkoa höyrynsyöttö-ja lauhteenpoistoputket 4 tekniikan tason mukaisella laakeripesän ulkopuolelle sijoitetulla tappivaihteella, alan ammattimies ei ole aikaisemmin edes harkinnut tappivaihteen käyttöä kuiva-tussylinterin käyttövaihteena.

5 Keksinnön päämääränä on saada aikaan uusi ja entistä edullisempi käyttölaite erityisesti sellaisille kuivatussylintereille, joissa on molemminpuolinen lauhteen-poisto seisovilla Siioneilla.

Keksinnön mukaiselle käyttölaitteelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty pa-10 tenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisessa käyttölaitteessa käyttövaihteena on tappivaihde, joka on asennettu sylinterin akselille kohdassa, joka sijaitsee sylinterin päädyn ja rungon välissä. Tappivaihde on tuettu perustukseen ainoastaan momenttituen välityksellä. 15 Lisäksi vaihdekotelo ja laakeripesä on kytketty toisiinsa tavalla, joka sallii käyttö-vaihteen vähäiset kulmamuutokset runkoon nähden.

Edullisesti vaihdeko telon ja laakeripesän väliin jäävä rako on tiivistetty joustavalla tiivisteellä, joka sallii käyttövaihteen vähäiset kulmamuutokset runkoon näh-20 den. Tällainen tiiviste voi olla esimerkiksi sopivasti mitoitettu o-rengastiiviste, joka tekee mahdolliseksi tarvittavan ’’elämisvaran”.

Höyrynsyöttö- ja lauhteenpoistoputkien tukematonta pituutta voidaan lyhentää liittämällä vaihdekotelo ja laakeripesä peräkkäin siten, että niiden välissä ei ole 25 väliseinää, jolloin niillä on yhteinen öljykammio. Tällöin sylinterin laakerin paikka säilyy olennaisesti entisellään, kun akseli ei järjestelyssä pitene nykyisestä.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa sylinteri on laakeroitu runkoon ja sen kautta perustukseen, ja käyttövaihde on runkolinjan sisäpuolella akselin varassa, jolloin 30 sylinterin liikkeet rungon suhteen eivät vaikuta mitenkään vaihteen toimintaan. Moottori on kytketty vaihteeseen nivelakselin välityksellä. Momenttituki tarvitaan 5 ainoastaan varmistamaan, että vaihdekotelo ei lähde pyörimään päähammaspyö-rän mukana. Siten runko ja sylinteri saavat elää lämpötilojen vaihtuessa ja niiden aseman vähäiset muutokset eivät vaikuta mitenkään vaihteen toimintaan.

5 Käytettävän akselin kannatukseen asennettava tappivaihde on teknisesti yksinkertainen ja hinnaltaan edullinen vaihdetyyppi, joka soveltuu myös suurille nopeuksille ja sallii esimerkiksi linjausvirheestä tai perustuksen painumisesta aiheutuvia kulmavirheitä. Tappivaihde on kevyempi ja kooltaan pienempi kuin DRG-vaihde ja sitä on helpompi käsitellä esimerkiksi vaihdettaessa. Vaihteessa käytettävät isot 10 laakerit ovat kooltaan pienempiä ja niiden hinta ja saatavuus on parempi kuin DRG-vaihteella. Sylinterin laakerien vaihto on helppoa, kun laakeripesä on akselilla uloimpana.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan tappivaihteiden käyttöaluetta kuitu-15 rainakoneella laajentaa ulottumaan kuivatussylintereihin, jolloin käyttöratkaisu on yhtenäinen läpi koko kuivatusosan, käyttöpisteiden sijoittelulle saadaan enemmän vapauksia ja viiran kireyttä voidaan hallita helpommin koneen suunnassa tappi-vaihteiden joustavalla sijoittelulla. Tasaisempi viiran kireys näkyy myös parempana ajettavuutena.

20

Seuraavaksi keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustusten kuvioihin, joiden esimerkkeihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus ahtaasti rajoittaa.

25 Kuvio 1 on sivukuva tekniikan tason mukaisella käyttölaitteella varustetusta kui-vatussylinteristä.

Kuvio 2 on aksonometrinen kuva sylinterin käyttöpuolen päädystä, joka on varustettu keksinnön mukaisella käyttölaitteella.

Kuvio 3 on poikkileikkauskuva keksinnön mukaisesta käyttölaitteesta.

30 6

Kuvio 3A esittää suurennettuna kuvion 3 yksityiskohdan A.

Kuvio 4 on esimerkki perinteisten käyttölaitteiden sijoituksesta yksiviiraisella 5 kuivatusosalla.

Kuvio 5 on esimerkki keksinnön mukaisten käyttölaitteiden sijoituksesta yksiviiraisella kuivatusosalla.

10 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti perinteinen DRG-vaihteella 19 varustettu kuivatussylinteri 10, jossa on molemminpuolinen lauhteenpoisto seisovilla Siioneilla. Sylinteri 10 käsittää sylinterimäisen metallivaipan 11 ja kaksi päätyä 12a, 12b, joista kumpikin on varustettu ontolla akselilla. Kumpaankin päätyyn 12a, 12b liittyvät akselit on tuettu perustukseen rungon 16a, 16b ja siinä olevan laake-15 ripesän välityksellä. Käyttöpuolen päädyssä 12a akseli on varustettu höyrynsyöt-töputkella 14, jonka kautta vaipan 11 sisään johdetaan lämmityshöyryä. Kummankin päädyn 12a, 12b akseli on varustettu lauhteenpoistoputkella 15a, 15b, jonka kautta sylinterin 10 sisältä poistetaan sifonien keräämää lauhdetta.

20 Koneen käyttöpuolella on käyttövaihde 19, joka siirtää sylinterin 10 pyörittämiseen tarvittavan voiman käyttömoottorista (ei esitetty) sylinterin 10 akselille. Käyttövaihde 19 on tässä sijoitettu tekniikan tasosta tunnettuun tapaan akselin päähän rungon 16a ulkopuolelle, jolloin höyrynsyöttöputki 14 ja lauhteenpoisto-putki 15a on liitetty käyttö vaihteen 19 perään. Käyttö vaihteena on niin kutsuttu 25 DRG-vaihde, joka on asennettu rungon varaan, ja se käyttää sylinterin 10 akselia hammasholkin välityksellä.

Kuvion 1 mukainen ratkaisu on toimiva, tuettuja värähtelytön, mutta se on kallis eikä vastaavaa ratkaisua käytetä muualla paperikoneessa. Sifoniin yhteydessä ole-30 van lauhteenpoistoputken 15a kiinnittäminen käyttö vaihteen 19 perään ei ole hyvä ratkaisu, koska se kasvattaa tuentapisteen etäisyyttä sifonista, jolloin tärinä ja vä- 7 rähtely voivat aiheuttaa häiriöitä sifonin toiminnassa tai jopa rikkoa sen suuremmissa nopeuksissa ja sitä kautta vaikuttaa lämmönsiirtoon sylinterin vaipan 11 läpi ja sylinterin 10 kuivatustehoon.

5 Kuviossa 2 on esitetty aksonometrisesti osa kuivatussylinteristä 10, joka on varustettu keksinnön mukaisella käyttölaitteella. Käyttölaite käsittää rungon 16, jonka välityksellä sylinterin 10 akseli on kannatettu perustukseen, ja käyttövaihtccn 18, joka on sijoitettu rungon 16 ja sylinterin 10 päätylaipan 12 väliin. Käyttövaihteena 18 on tappivaihde, joka on kannatettu sylinterin 10 akselille. Tappivaihde sinänsä 10 tunnettuun tapaan kytketty perustukseen momenttituen (ei esitetty) välityksellä. Käyttövaihteen 18 vaihdekotelosta pistää ulos käyttötappi 21, joka on yhdistettävissä käyttömoottoriin (ei esitetty). Runko 16 on varustettu kannatusrenkaalla 22, joihin on kiinnitettävissä höyrynsyöttöputki 14 lämmityshöyryn johtamiseksi sylinterin 10 sisään ja lauhteenpoistoputki 15 lauhteen poistamiseksi sylinterin 10 15 sisältä.

Kuviossa 3 on esitetty yksityiskohtaisemmin keksinnön mukainen käyttölaite. Ontto akseli 13 on kannatettu perustukseen rungon 16 välityksellä, johon on sijoitettu laakeripesä 23 ja kannatuslaakerit 17. Akseli 13 on kiinnitettävissä kuviossa 20 2 esitettyyn sylinterin päätyyn 12 kiinnitysruuvien 24 avulla, jotka kulkevat akse liin 13 kuuluvan olakkeen 25 läpi. Käyttövaihde 18 käsittää päähammaspyörän 26 ja käyttöhammaspyörän 28, jotka on sijoitettu vaihdekotelon 20 sisään. Pääham-maspyörä 26 on sovitettu akselin 13 varaan ja kiristetty olakkeen 25 ja laakeripe-sän 23 väliin. Päähammaspyörää 26 ympäröi vaihdekotelo 20, johon päähammas-25 pyörä 26 on kannatettu laakereiden 27 välityksellä. Päähammaspyörän 26 yläpuolella näkyy osa käyttötappiin 21 kytketystä hammaspyörästä 28, jonka välityksellä käyttövoima tuodaan päähammaspyörään 26 ja akselille 13. Laakeripesän 23 perään on liitetty kannatusrengas 22, johon voidaan kiinnittää kuviossa 2 esitetyt höyrynsyöttöputki 14 ja lauhteenpoistoputki 15.

30 8

Kuviossa 3A on esitetty suurennettuna kuvion 3 yksityiskohta A, josta käy tarkemmin ilmi vaihdekotelon 20 ja laakeripesän 23 välinen kytkentä. Yaihdekoteloa 20 ja laakeripesää 23 ei ole kiinnitetty jäykästi toisiinsa. Ne on asennettu peräkkäin akselille 13 ja niiden välinen pyörimätön liitos on tiivistetty o-5 rengastiivisteellä 29. Vaihdekotelon 20 ja laakeripesän 23 vastakkain tulevien pintojen väliin jää pieni rako, joka sallii vaihdekotelon 20 ja siihen laakeroidun hammaspyörän 26 vähäiset kulmamuutokset rungon 16 suhteen. Vaihdekotelon 20 sylinterin puoleinen reuna on tiivistetty akselin 13 suhteen ensimmäisellä sok-kelotiivisteellä 34 ja laakeripesän 23 sylinteristä ulospäin suuntautuva reuna on 10 tiivistetty akselin 13 suhteen toisella sokkelotiivisteellä 35. Tällöin pyörivien ja pyörimättömien kappaleiden väliseen tiivistykseen tarvittava tiivistemäärä puolittuu erillisiin koteloihin verrattuna. Sokkelotiivistys on edullinen ja huoltovapaa ratkaisu pyörivän akselin 13 ja pyörimättömän kappaleen 23, 27 väliseen tiivistykseen.

15

Tilan säästämiseksi vaihdekotelo 20 ja laakeripesä 23 on liitetty toisiinsa ilman välissä olevaa seinää, jolloin vaihdekotelon 20 ja laakeripesän 23 öljykammiot ovat yhteydessä toisiinsa. Rakenne on hyvin kompakti ja sallii vaihdeko te lossa 20 ja laakeripesässä 23 olevien laakereiden 27, 17 kiertovoitelun samalla laakeriöljyl-20 lä. Tällöin voiteluputkien määrää voidaan vähentää ja mahdollisia vuotokohtia ulos yhdistetystä kotelorakenteesta on vähemmän.

Vaihdekotelon 20 ja laakeripesän 23 (tai rungon 16) muodostama kokonaisuus on vähintään yhtä lyhyt kuin tunnettujen käyttö vaihteiden vastaava pituus, mistä seu-25 raa, että akselin 13 läpi kulkevien höyrynsyöttö-ja lauhteenpoistoputkien pituutta ei ole tarpeen kasvattaa. Tämä vähentää höyrynsyöttö- ja lauhteenpoistoputkien värähtelyriskiä ja parantaa sitä kautta sylinterin toiminnan luotettavuutta. Höyrynsyöttö- ja lauhteenpoistoputken kiinnitysrengas 22 on kytketty suoraan koneen runkoon 16, mikä myös vähentää värähtelyltä.

30 9

Kun käyttö vaihteen 18 ja laakeripesän 23 välinen kytkentä on joustava, sylinterin 10 liikkeet rungon 16 suhteen eivät vaikuta mitenkään hammasvaihteen 26, 28 toimintaan.

5 Kuviossa 4 on esitetty kaaviomaisesti tekniikan tason mukainen yksiviirainen kuivatusryhmä, jossa kuivatussylinterit 10 ovat ylärivissä ja kääntötelat 30 ovat alarivissä. Kiemurteleva viiva 36 kuvaa kuivatusviiran ja rainan kulkua kuivatus-ryhmän läpi, jolloin kunkin sylinterin 10 kohdalla raina tulee lähimmäksi sylinterin 10 pintaa ja kunkin kääntötelan 30 kohdalla viira tulee lähimmäksi telan 30 10 pintaa. Kuivatusryhmä on varustettu DRG-vaihteella 31, joka käyttää kahta radan kulkusuunnassa viimeisinä olevaa sylinteriä 10, ja tappivaihteella 32, joka käyttää yhtä kääntöteloista 30.

Kuviossa 5 on esitetty vastaavan kokoinen kuivatusryhmä, jossa ryhmän viimei-15 nen kuivatussylinteri 10 on varustettu keksinnön mukaisella käyttölaitteella 33 ja kaksi alarivin kääntötelaa 30 on varustettu tappivaihteella 32. Sylinterillä 10 ja kääntötelalla 30 käytettävät tappivaihteet ovat rakenteeltaan ja mitoitukseltaan erilaisia, mutta niissä voidaan käyttää samanlaisia laakereita ja niiden rungot voidaan valmistaa samasta valumallista.

20

Keksinnön mukainen ratkaisu antaa mahdollisuuden muodostaa sylinteriryhmiä, joissa eri sylintereillä on erilainen nopeus, millä voidaan puolestaan vaikuttaa viiran kireyteen.

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

Claims (4)

1. Kuiturainakoneen kuivatussylinterin (10) käyttölaite, joka käsittää - rungon (16), johon on sovitettu laakeripesä (23) sylinterin (10) kannatta- 5 miseksi akselistaan (13) perustukseen, - käyttö vaihteen (18) sylinterin (10) pyörittämiseen tarvittavan käyttövoiman siirtämiseksi sylinterin akselille (13), joka käyttövaihde käsittää hammasvaihteiston (26, 28) ja vaihdekotelon (20), johon hammasvaihteis-to (26, 28) on laakeroitu, ja 10. rungon (16) yhteyteen järjestetyt välineet (22) höyrynsyöttö- ja/tai lauh- teenpoistoputken (14, 15) kiinnittämiseksi sylinteriä (10) kannattavaan laakeripesään (23), tunnettu siitä, että - käyttövaihde (18) on tappivaihde, joka on asennettu sylinterin akselille 15 (13) kohdassa, joka sijaitsee sylinterin (10) päädyn (12) ja rungon (16) vä lissä, joka käyttövaihde (18) on tuettu perustukseen ainoastaan momentti-tuen välityksellä, ja - vaihdekotelo (20) ja laakeripesä (23) on kytketty toisiinsa siten, että niiden väliin jää rako, joka sallii käyttövaihteen (18) vähäiset kulmamuutokset 20 runkoon (16) nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttölaite, tunnettu siitä, että vaihdekotelon (20) ja laakeripesän (23) väliin jäävä rako on tiivistetty joustavalla tiivisteellä (29), joka sallii käyttövaihteen (18) vähäiset kulmamuutokset runkoon (16) näh- 25 den.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttölaite, tunnettu siitä, että vaihdekotelon (20) ja laakeripesän (23) välissä ei ole väliseinää, jolloin niiden öljykammiot ovat yhteydessä toisiinsa. 30

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen käyttölaite, tunnettu siitä, että vaihdeko telo (20) ja laakeripesä (23) on tiivistetty sylinterin akseliin (13) sokkelotiivisteillä (34, 35) ja toisiinsa o-rengastiivisteellä (29) tai vastaavalla.