FI121398B - Kone materiaalirainan valmistamiseksi - Google Patents

Description

Kone materiaalirainan valmistamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen materiaalirainan, erityisesti paperi- tai kartonkirainan, valmistus-5 ta varten tarkoitettu kone.

US-patenttijulkaisun 5 291 666 perusteella tunnetaan tällainen kone. Se käsittää kuivatusryhmällä varustetun kuivatusosan, jonka sisään on asetettu ainakin yksi kuumennettu kuivatussylinteri. Raina on asetettu kuivatusviiran ja metallihihnan väliin ja se johdetaan yhdessä niiden kanssa kulkemaan kuivatus-10 sylinterin ympäri. Haitallista tällaisessa kuivatusjärjestelyssä on se, että kuivatus-viira ei ota riittävässä määrin vastaan rainasta tulevaa nestettä, jolloin kuivatus-ryhmän tai vastaavasti kuivatusosan vedenpoistotehokkuus vähenee. Tämä merkitsee sitä, että usein on käytettävä ylimääräisiä ja/tai laajennettuja kuivatus-ryhmiä. Tämä johtaa koneen lisääntyneeseen rakennepituuteen, jolloin sen val-15 mistuskustannukset selvästi nousevat.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten saada aikaan kone, jonka kuivatusosalla saman rakennepituuden yhteydessä on lisääntynyt kuivatus- ja vedenpoistoteho.

Tämä tarkoitus saavutetaan koneen avulla, jolla on patenttivaatimuk-20 sessa 1 mainitut tunnusmerkilliset ominaisuudet. Tämä kone on tunnettu siitä, että kuumennetun kuivatussylinterin ympäri kiertävä metallihihna ja/tai materiaalirainan ja metallihihnan väliin asetettu kuivatusviira on voimakkaasti esijännitetty ja että metallihihnaan on liitetty jäähdytyslaite. Metallihihnan ja/tai kuivatusviiran voimakkaan esijännityksen ansiosta kohtisuorasti materiaalirainan pintaan vai-25 kuttaa pysyviä puristusvoimia, jotka puristavat materiaalirainan kuivatussylinterin kehää vasten. Tämä johtaa lisääntyneeseen lämmönsiirtoon sekä kuivatussylin-teristä materiaalirainaan että myös materiaalirainan sisällä, jolloin materiaalirai-naan sitoutuneen nesteen poistonopeus lisääntyy. Koska metallihihnaa samanaikaisesti jäähdytetään jäähdytyslaitteen välityksellä, syntyy lämpötilan pudotus 30 kuumennetusta kuivatussylinteristä metallihihnan suunnassa, jolloin sekä läm-pövirtaus lisääntyy ja myös höyrynä materiaalirainasta tulevan nesteen poisto-määrää voidaan säätää. Neste tulee ulos siis sopivimmin materiaalirainan kuiva-tusviiraa päin olevalta sivulta. Neste törmää välittömästi tultuaan ulos materiaalirainasta kondensaattina kuivatusviiraan, joka ottaa sen vastaan. Tätä tilannetta 35 auttaa lisäksi se, että suhteellisen kylmää metallihihnaa vasten oleva kuivatusviira jäähtyy tämän hihnan vaikutuksesta, joka siis luovuttaa osan vastaanottamas- 2 taan tai säilyttämästään lämmöstä. Kuivatusosalla on sangen suuri vedenpoisto-teho sekä suuret kuivumisnopeudet, joten muita tai suurempia kuivatusryhmiä ei tarvita.

Erikoisen edullinen on koneen sovellusmuoto, joka on tunnettu siitä, 5 että metallihihna jäähdytetään jäähdytyslaitteen avulla alueella, jossa metallihih-na asetetaan kulkemaan kuivatussylinterin ympäri. Tällä tavoin muodostuu erityisen suuri lämpötilapudotus kuumennetusta kuivatussylinteristä jäähdytettyyn metallihihnaan asti, mikä johtaa erityisen suureen lämpövirtaukseen ja siten myös lisääntyneeseen kuivatusnopeuteen.

10 Suositeltava on myös koneen sovellusmuoto, joka on tunnettu siitä, että jäähdytyslaite on tehty imu-, puhallus- tai imupuhalluslaatikkona. Tällä tavoin voidaan jäähdytysaineena käyttää ilmaa, joka yhtäältä voidaan imeä ilmaiseksi ympäristöstä ja jota varten ei toisaalta tarvita mitään suljettua ja kallista jäähdytyskierrätystä.

15 Lisäksi keksinnön sellainen sovellusmuoto on edullinen, jossa metalli- hihnan ja/tai kuivatusviiran esijännitystä voidaan säätää siten, että saadaan aikaan suuruudeltaan noin 10-100 kPa oleva pintapaine.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jonka ainoa kuvio esittää leikkausta kuivatusosasta, joka 20 muodostaa siirtymäkohdan kahden kuivatusryhmän välillä.

Seuraavassa selostettua konetta voidaan yleensä käyttää materiaali-rainan valmistamiseen. Tällöin lähdetään esimerkiksi siitä, että kysymys on pa-perirainan valmistusta varten tarkoitetusta koneesta.

Piirustuskuvio esittää kaavamaisena sivukuvantona osaa kuivatus-25 osalla 3 varustetusta paperinvalmistuskoneesta 1. Kuivatusosa 3 käsittää vähintään yhden, tässä sovellusmuodossa kaksi kuivatusryhmää 5 ja 7, joista tässä yhteydessä on esitetty vain kuivatusryhmän 5 viimeinen kuivatussylinteri 9 ja kuivatusryhmän 7 ensimmäinen kuivatussylinteri 11.

Kuivatusryhmä 5 on varustettu metallihihnalla 13, joka on ohjaustelo-30 jen 15 - 21 välityksellä johdettu päättymättömäksi silmukaksi siten, että nojaa kuivatussylinteriä 9 vasten lähes 180° kulma-alueen välityksellä. Ohjaustelaan 15 on myös johdettu huopana esitetty kuivatusviira 23, joka kulkee metallihihnan 13 ympäri, joka myös lepää kuivatussylinterillä 9. Kuivatusviira 23 johdetaan sen poistuttua kuivatussylinteristä 9 ohjaustelan 17 ja lisäohjaustelan 25 välityksellä 35 takaisin kuivatusryhmän 5 alkuun tai ohjaustelaan 15.

3 Päättymättömän metallihihnan 13 muodostaman silmukan sisään on asetettu pääasiassa imupuhalluslaatikoksi muodostettu jäähdytyslaite 27. Jäähdytyslaitteen 27 avulla metallihihna 13 jäähdytetään alueella, jossa se johdetaan ulos kuivatussylinterin 9 ympärille.

5 Paperiraina 29 otetaan siirtymäalueella 35 ohjaustelojen 31 ja 33 väli tyksellä pois kuivatussylinteristä 9 ja johdetaan kuivatusryhmän 7 kuivatussylin-terille 11 siten, että paperiraina 29 kuivataan vuoroittaisella tavalla. Ohjaustelalle 33 johdetaan tällöin kuivatusviira 23'ja metallihihna 13' yhdessä paperirainan 29 kanssa, jolloin nämä osat kiertävät yhdessä kuivatussylinterin 11 kanssa. Kuiva-10 tusryhmän 7 rakenne on peilikuva kuivatusryhmästä 5, jolloin kuivatusryhmä 7 voi myös olla varustettuna metallihihnaa varten tarkoitetulla jäähdytyslaitteella.

Paperiraina 29 johdetaan kulkemaan ohjaustelan 15 alueella yhdessä kuivatusviiran 23 ja metallihihnan kanssa kuumennetulle kuivatussylinterille 9, jolloin kuivatusviira 23 on asetettu paperirainan 29 ja metallihihnan 13 väliin. 15 Kuivatusviiran ja/tai metallihihnan korkean esijännityksen johdosta paperiraina 29 tulee puristetuksi kuivatussylinterin 9 kehää vasten, jolloin tämä - samoin kuin puristussiteessä - tulee tiivistetyksi ja lämmönsiirto paperirainan sisällä sekä kuivatussylinteristä lähtien lisääntyy jäähdytyslaitteen suunnassa. Lisäksi lämmönsiirto paranee kuumennetusta kuivatussylinteristä 9 jäähdytyslaitteen 27 20 jäähdyttämän metallihihnan 13 suunnassa tapahtuvan suuren lämpöhäviön johdosta. Lämpöhäviön suunnassa paperirainasta höyrynä tuleva neste törmää kondensaattina kuivatusviiraan 23, joka vastaanottaa sen. Tällä tavoin saavutetaan paperirainan 29 paras mahdollinen vedenpoisto sekä nesteen poisto kuiva-tusalueelta. Paperirainasta 29 poistetaan vesi ja se kuivatetaan peilikuvana ole-25 vassa kuivatusryhmässä identtisellä tavalla, jolloin tässä yhteydessä voidaan viitata edellä olevaan sovellusmuotoon.

Kuivatussylinteriä vasten nojaavan paperirainan puristamisen aiheuttama tiivistyminen johtaa lisääntyneen nesteenpoiston ja lämmönsiirron ohella myös paperirainan ominaisuuksien tasoittumiseen, siis rainan laadulliseen para-30 nemiseen. Laadunparannusta tapahtuu edelleen paperirainan kuivuessa sen nojatessa kuivatussylinteriä vasten, koska tällöin rainan vapaa kutistuminen tulee estetyksi. Paperirainaan vaikuttavaa pintapainetta voidaan metallihihnan ja/tai kuivatusviiran esijännityksen avulla säätää, jolloin sen suuruudeksi tulee noin 10 - 100 kPa:ta, mikä vastaa moninkertaisesti tekniikan tason mukaisesti 35 tunnettua pintapainetta, joka on suuruudeltaan vain 2-4 kPa:ta.

4

Kuivatussylinteri 9 ja 11 voidaan kuumentaa höyryn avulla ja sen pinnalla esiintyvät lämpötilat ovat 150 - 300 °C. Imupuhalluslaatikkona muodostettu jäähdytyslaite 27 kohdistaa metallihihnaan ilmavirran, jonka lämpötila on alhaisempi kuin kuivatussylinterin pinnalla vallitseva lämpötila. Tämän ilmavirran läm-5 pötila on noin 100 - 200 °C.

Korkean paineen ja korkean lämpötilan vaikutuksen alaisena paperi-raina saa sangen hyvät lujuusominaisuudet, jotka perustuvat paperissa sen pehmentämistä varten olevaan ligniiniin ja hemiselluloosaan sekä lisääntyneisiin kuituliitäntäkohtiin.

10 Kuivatusryhmän 5 kuivatussylinteri 9 on tässä yhteydessä vain esi merkin vuoksi varustettu suuremmalla läpimitalla kuin kuivatusryhmän 7 kuivatussylinteri 11. Kuivatussylinterien 9 ja 11 läpimitta voi olla sama ja suuruudeltaan 1,5 - 5,0 m, jolloin kuivatussylinterillä on sopivimmin 2,2 m läpimitta.

Kaiken tämän perusteella on selvää, että rainan korkean pintapai-15 neen johdosta suuren lämpöhäviön muodostamisen ja rainasta lähtevän nesteen optimoidun poistamisen avulla - suositeltavassa poistosuunnassa tarkasteltuna - jälkikytketyn kuivatusviiran välityksellä saadaan aikaan kuivatusosa, jolla on suuri vedenpoistoteho ja korkeat kuivatusarvot ja -nopeudet. Eräs tällainen tehokas kuivatusosa on sangen lyhyt tavanomaisiin kuivatusosiin verrattuna, jol-20 loin materiaalirainan valmistamista varten tarkoitetun koneen kokonaispituus myös vähenee.

Claims (4)

1. Materiaalirainan, erityisesti paperi- tai kartonkirainan, valmistusta varten tarkoitettu kone, käsittäen kuivatusosan (3), joka sisältää vähintään yh- 5 den kuivatusryhmän (5, 7), joka on varustettu ainakin yhdellä kuivatussylinterillä (9), johon materiaaliraina yhdessä kuivatusviiran (23) ja metallihihnan (13) kanssa luikertelevasti johdetaan, tunnettu siitä, että kuivatussylinterin (9) ympäri kiertävä metallihihna (13) ja/tai materiaalirainan (paperirainan (29)) ja metallihihnan (13) väliin asetettu kuivatusviira (23) on niin voimakkaasti esijännitetty, että 10 saavutetaan 10-100 kPa:n suuruinen pintapaine, että metallihihnaan (13) on liitetty jäähdytyslaite (27), että kuivatussylinterin (9) halkaisija on 1,5 - 2,5 m, ja että kuivatussylinterin (9) lämpötila on 150 - 300 °C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kone, tunnettu siitä, että jäähdytyslaite (27) jäähdyttää metallihihnan (13) alueella, jossa metallihihna (13) 15 on johdettu kuivatussylinterin (9) yli.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kone, tunnettu siitä, että jäähdytyslaite (27) on muodostettu imu-, puhallus- tai imupuhalluslaatikkona.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että metallihihnan (13) ja/tai kuivatusviiran (23) esijännitys on sää- 20 dettävissä.