FI122110B - Menetelmä paperi- tai kartonkikonelinjassa - Google Patents

Description

Menetelmä paperi- tai kartonkikonelinjassa

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä.

5

Tekniikan tasosta tunnetaan jäqestelyjä, joissa rainan reuna-alueille järjestettävillä elimillä, esim. hihnoilla, imulla ja/tai puhalluksilla pyritään pitämään rainan reunasta kiinni siten, että rainan kuivuessa aiheutuva poikittaissuuntainen kutistumavaikutus saadaan eliminoitua. Tällaisia jäqestelyjä on esitetty SE-patenttijulkaisussa 440518, 10 462171, 468217, 517689 sekä kansainvälisessä hakemusjulkaisussa WO 90/14467.

Nämä tunnetut järjestelyt ovat melko monimutkaisia ja eräänä ongelmana niissä on, että niissä voimavaikutus ulottuu koko rainan poikkisuuntaiselle matkalle, jolloin niiden välityksellä ei rainan poikkisuuntaista kutistumaprofiilia pystytä hallitsemaan kohdistetusti. Tekniikan tason mukaisilla järjestelyillä vaikutus on siten koko 15 kutistumatasoa alentava samalla kun pyritään suoristamaan profiilit.

Toisaalta tekniikan tason osalta voidaan viitata poikkiprotiilin mittaukseen ja säätöön, sekä kutistumaprotiilin ja venymäprotiilin tai rainan kireyden mittaus- ja säätöratkaisuihin, joita on kuvattu mm. seuraavissa julkaisuissa: FI 990271, FI 20 992849, US 6200422, FI 20020068, US 5943906 ja US 6343240. Ongelmana näissä tunnetuissa ratkaisuissa on se, että näiden tunnettujen menetelmien avulla ei pystytä muokkaamaan paperin muodonmuutosta (kutistuma/venymäprofiilia) riittävästi. ° Toisaalta myös kutistumaprofiilin vaihtelu huonontaa useiden säätöjen tulosta, joten i o jo tästä syystä olisi voitava pitää sekä venymäpro tiili että kutistumapro fiili o 25 mahdollisimman vakiona siten, että säätöjen käyttämät prosessimallit ja todellinen c mittaustulos vastaisivat toisiaan. Tällöin säädöstä saadaan paras suorituskyky.

m oo o WO-hakemusjulkaisussa 97/49863 on esitetty menetelmä ja laite, jossa rainaa o kuivataan ja jäähdytetään kuljettamalla raina puhalluslaitteen kaarevan kehän yli,

CM

2 josta puhalluslaitteesta rainaan kohdistetaan puhalluksia tukivyöhykkeen kannatusvyöhykkeen aikaansaamiseksi ja jossa kostea poistoilma kannatusvyöhykkeestä imetään puhalluslaitteen sisäpuolelle ja jossa puhalluslaitteen kumpaankin päähän on järjestetty reunatuet rainan ja sitä tukevan tukiviiran reunojen 5 kannattamiseksi ja jossa rainaa levitetään poikittaissuunnalla suuntaamalla reunatuet avautuvaan kulmaan rainan kulkusuuntaan nähden. WO-julkaisusta tunnetussa laitteistossa raina on kiinnitetty reunoilta erityisten imulla varustettujen reunapyörien avulla ja rainan keskialue kuivataan alapuolella olevien kiinteiden foilisuuttimien avulla. Tällainen laitteisto sijoitettuna kuivatusosan alkuun mahdollistaa radan 10 märkälevityksen, joka tapahtuu tilan päädyssä olevien imulla varustettujen pyörien avulla. Pyörät imevät radan kiinni ja pyörien ulospäin suunnatun harituksen avulla voidaan rataa levittää. Ongelmana tässä tunnetussa ratkaisussa on se, että kontaktiton kannatusvyöhyke ei salli levityksen kohdistamista. Tässä julkaisussa ei myöskään ole esitetty järjestelyä rainan reunatuen aiheuttaman vaikutuksen hallitsemiseksi tai 15 ohjaamiseksi. Keksinnön päämääränä onkin saada aikaan parannus tähän järjestelyyn ja kehittää sitä edelleen, jolloin edellä mainitut epäkohdat saadaan poistettua.

Koko paperin ja kartongin valmistuksen historian ajan ongelmana ovat olleet rainan reuna-alueet, joissa poikittaissuuntaiset kutistuma- ja jäykkyysominaisuudet ovat 20 olleet huonommat kuin rainan keskiosassa. Ongelma on korostunut erityisesti yksiviiravientisillä kuivatusosilla ja tulee olemaan merkittävä tekijä valmistettaessa i- kuivatusosia nopeisiin koneisiin, joissa em. laatuominaisuuksien poikkiprofiilien ° tasaisuus on merkittävä etu.

ώ o o 25 Eräs ongelma-alue paperin valmistuksessa on siten reunojen hallinta.

c Yksiviiravientisten kuivatusosien yleistyessä keskialueen poikittaissuuntaiset

Lf) kutistuma- ja materiaaliominaisuudet on saatu varsin tasaisiksi, jonka ansiosta raina oo o on reuna-alueita lukuun ottamatta varsin tasalaatuista. Tietyissä tapauksissa reuna- ^r o alueelle keskittyvät voimakkaat laatuominaisuus- ja kuivatus-kutistumamuutokset

(M

3 saattavat olla niinkin suuria, että paperiominaisuuksista tulee niin heikkoja, että rainan reuna-alueilta ei tule myyntikelpoista tuotetta eli tämä voi johtaa pituusleikkauksessa reunoista leikattujen asiakasrullien hylkäämiseen.

5 Eräs ongelma tekniikan tasosta tunnetuissa järjestelyissä käytettäessä CD-säätöä kutistuman hallinnassa on se, että kutistuman vaihtelu sotkee säätötoimenpiteet. Tältä osin voidaan viitata esimerkiksi väitöskirjaan John Shakespeare: Identification and Control of Cross-machine Profiles in Paper Machines: A Functional Penalty Approach, Tampere University of Technology publications 352, 2001 (ISBN 952-15-10 0719-5, ISSN 0356-4940).

Tekniikan tasosta tunnetusti erityisesti yksiviiravientisissä paperikoneen kuivatusosissa rainassa ilmenee keskiosaltaan tasainen kutistumaprofiili poikittaissuunnassa, joka kasvaa voimakkaasti reuna-alueilla. Jyrkkä kutistumaprofiili 15 reunoilla aiheuttaa sen, että esim. kartongin tapauksessa reunoja ei ole mahdollista käyttää jatkojalostuksessa, vaan reunat useimmiten leikataan pois. Tämä aiheuttaa tuotantotappioita ja heikentää koneen tehokkuutta.

Eräänä ongelmana tekniikan tasosta tunnetuissa ratkaisuissa on rainan 20 kuituorientaation suhteuttaminen ajettavuuteen. Ajettavuudeltaan edullisinta on sellainen raina, jossa kuituorientaatio on konesuuntainen, jolloin kuituorientaation jakaumaellipsi on hyvin soikea konesuunnassa. Toisaalta mittapysyvyyden cu varmistamiseksi vaaditaan lisää poikkisuuntaista kuituorientaatiota, jolloin i o jakaumaellipsi tulee siten pyöreämmäksi. Erilaiset paperilajit edellyttävät erilaista 0 25 jakaumaellipsiä: esim. säkkipaperilta edellytetään hyvää lujuutta kaikkiin suuntiin, 1 hienopaperilta edellytetään hyvää mittapysyvyyttä ja sanomalehtipaperilta hyvää lo ajettavuutta, jolloin tarvitaan erilainen kuituorientaatio. Konesuunnassa soikea oo o kuituorientaation jakaumaellipsi merkitsee suurempaa poikkisuuntaista kutistumaa, o o cu 4 koska rainan poikkisuunnassa on vähemmän kuituja, jotka estäisivät kyseiseen suuntaan tapahtuvaa kutistumista.

Tekniikan tasosta tunnetut ongelmat liittyen profiilin hallintaan yhdistettynä reunojen 5 kuivatuskutistumaan tulevat korostumaan kasvavien konenopeuksien ja käytettyjen suurempien konesuuntaisten vetojen myötä, sillä rainan reunoilla on heikompi kyky vastustaa nopeuden myötä kasvavia voimavaikutuksia, jolloin ne venyvät ja siksi rainaa on kiristettävä konesuunnassa sen löysimpien kohtien mukaisesti, vaikka vedot vaikuttavat haitallisesti paperin laatuominaisuuksiin. Nopeuksien kasvaessa on 10 ensimmäisiä kuivatusryhmiä jouduttu lyhentämään, jotta kuivatuksen alun varsin märkään rainaan saadaan konesuuntaista vetoa ajamalla jälkimmäisiä kuivatusryhmiä aina edellistä nopeammin.

Eräänä keksinnön tavoitteena on paperi- tai kartonkirainan kulkusuuntaan nähden 15 poikkisuuntaisten ominaisuuksien sekä laatuprofiilien hallitseminen ja niiden korjaamiseksi aiheutetun rainan kulkusuuntaan nähden poikittaisen voimavaikutuksen ohjaaminen kokonaistilanne huomioon ottaen.

Keksinnön eräänä päämääränä on aikaansaada menetelmä paperin poikkisuuntaisien 20 laatuprofiilien hallitsemiseksi ja ohjaamiseksi yhdistettynä reunojen kuivatuskutistuman hallintaan.

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

x cc

CL

Keksinnön mukaisessa menetelmässä paperin poikkisuuntaisia dimensioita oo o muutetaan/säädetään hallitusti halutunlaiseksi. Keksinnön perusperiaatteena on, että § radan poikkisuuntainen dimensio levityksen jälkeen on suurempi kuin ennen levitystä

CM

5 suorittavaa voimavaikutuslaitetta, edullisesti telaa ja laitetta edeltävän juuri kiinnipitoalueen kohdalla rainan keskilinjan erottama jompikumpi puolikas on siis pienempi kuin jompikumpi telan jälkeinen puolikas keskilinjan jatkuessa samansuuntaisena läpi voimavaikutuslaitteen levitysprosessin.

5

Keksinnön mukainen menetelmä liitetään edullisesti myös märän pään toimilaitteisiin ja erään edullisen sovelluksen mukaan rainan edetessä märästä päästä kuivaan päähän käytetään rainan hallintamenetelmässä sekä kuivaan päähän että märkään päähän sijoitettuja laitteita. Märässä päässä voidaan käyttää poikkiprofiilinhallinnan 10 toimilaitteita, esimerkiksi laimennusperälaatikon laimennusveden säätöön käytettyä järjestelmää keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä. Märän pään toimilaitteen muutos aikaansaa prosessiin muutoksen, jonka vaikutus havaitaan rainan muutoksena. Toimilaitteen muutoksen vaikutus rainasta mitattuun profiiliin on prosessin säädön kannalta tärkeä, koska säätö, erityisesti poikkiprofiilin säätö tai 15 optimointi käyttää tätä vaikutusta kuvaavia vastemalleja. Esimerkiksi laimennusperälaatikon laimennusventtiilien avulla hallitaan neliöpainon poikkiprofiilia sinänsä tunnetulla tavalla. Keksinnön yhteydessä on erityisesti huomioitavaa, että toimilaitteen avulla on muodostettavissa herätesignaali, jonka avulla rainan levenemistä ja kutistumista hallitaan. Tällaisen herätesignaalin käyttö 20 on sinänsä tunnettua, samoin sen aiheuttaman muutoksen havaitseminen ja kutistumaprofiilin määrääminen ja toimilaitteiden kohdistaminen mittausprofiiliin. i- Tällä tavoin rainasta voidaan poistaa sinänsä tunnettu leveysosuus, koska rainan cm reunan laatuominaisuudet eivät riitä jatkokäsittelyyn.

ώ o o 25 Keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä voidaan käyttää myös märän pään c mittausta, jolla mitataan profiili ennen levitystelaa. Tällöin levitystelan jälkeen LO suoritetaan toinen mittaus, muuttuneen profiilin selvittämiseksi, oo oo o st o o

CM

6

Keksinnön mukaisessa levityslaitteessa rainaa pidetään keksinnössä kuvatulla tavalla kiinni ainakin keskeltä pito laitteella, mutta haluttaessa myös muualta joko koko ajan tai ohjauksen määräämällä tavalla. Pitolaitteen yhteydessä on rainan vasenta reunaa levittävä laite, joka pitää kiinni rainan vasemmasta reunasta keksinnön mukaisesti 5 levityksen aikaansaamiseksi. Levityksen pituus määrätään joko käsin tai keksinnön ohjausjärjestelmän antaman optimointiohjeen perusteella. Samoin käytettävä levityskulma (haritus) on jo aikaisemmin määrätty tai sitä ohjataan käsin tai optimointilaitteen toimesta. Pitolaitteeseen on kiinnitetty myös rainan oikeata reunaa levittävä laite, joka toimii vastaavalla tavalla kuin vasemmalla levittävä laite.

10 Tyypillisesti raina kutistuu ennen kuivaan päähän sijoitettua kuivan pään mittauslaitteistoa, jolloin keksinnön yhteydessä aikaansaatavalla levityksellä pyritään eliminoimaan kutistumisen vaikutus eli kutistumaprofiili pyritään saamaan suoraksi tai ainakin hyväksi havaittuun muotoon. Kuivan pään mittalaitteistolla mitataan paperin ominaisuuksia, kuten neliöpaino, kosteus jne. Rainan mittaus voidaan 15 suorittaa myös välittömästi levityslaitteen jälkeen, jolloin levitystä voidaan ohjata myös tähän mittaukseen perustuen. Levityksen ohjearvo voi tällöin tulla kuivan pään ohjauslaitteelta joko operaattorin asettelemana tai automaattisen ohjaustoimenpiteen, esim. takaisinkytketyn säädön tai optimoinnin määräämänä.

20 On myös mahdollista käyttää molempia mittauksia samanaikaisesti ja painottaa sinänsä tunnetulla tavalla mittauksia, esim. siten, että heti levityksen jälkeisellä ·- mittauksella suojellaan rainaa liian voimakkaalta paikalliselta levitykseltä ja sallitaan cu lopullisen kutistuma/levitysprofiilin poiketa optimaalisesta. Tämän tyyppinen ohjaus o voidaan toteuttaa sinänsä tunnetulla teknologialla tai esim. operaattorin tekemänä o 25 päättelynä.

x cc

CL

LO Lisäksi voidaan mitata rainan leveys sekä märän pään toimilaitteen muodostaman oo o herätesignaalin vaikutusta. Keksinnön yhteyteen voidaan sijoittaa myös yksittäisiä "M- o ohjauslaitteita, jotka ohjaavat itse käsittelevää laitteistoa ylemmän tason 7 ohjausjärjestelmän määräämällä tavalla. Tällainen yksittäinen ohjauslaite voi olla myös laitteeseen sisään rakennettu toiminto. Keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä voidaan käyttää myös muita rainan poikkisuuntaan liittyviä säätölaitteita ja ohjauksia, esimerkiksi neliöpainon poikkiprofiilin säätöä, joka tehdään kuivatuksen 5 jälkeisen neliöpainomittauksen perusteella ohjaamalla joko perälaatikon huuliprofiilia, esimerkiksi huulen avaumaa poikkisuunnassa, tai laimennussuhdetta ja sitä kautta laimennusventtiilejä ohjaamalla. Tämä voidaan tunnetusti tehdä myös ennen kuivatusosaa olevaan neliöpainomittaukseen perustuen tai molempien avulla sinänsä tunnetulla tavalla. Tässä yhteydessä voidaan käyttää myös kosteuden tai 10 kireyden säätöä tai näiden yhdistelmää. Keksinnön mukaisesti kutistumaprofiilia, neliöpainoprofiilia, kosteusprofiilia, kireysprofiilia ja yhdessä tai joitakin kolmesta viimeksi mainitusta yhdessä kutistumaprofiilin kanssa voidaan ohjata käyttämällä sinänsä tunnettujen profiilien säätömenetelmiä. Erityisen keskeistä keksinnön kannalta on kireys- ja kutistumaprofiilin yhteissäätö ja/tai optimointi. Keksinnön 15 yhteydessä käytetään myös ohjelmistoa, joka aikaansaa kutistuman määrittelyyn tarvittavan herätesignaalin sinänsä tunnetulla tavalla. Keksinnön yhteydessä on uutta ja keksinnöllistä muun muassa tämän herätesignaalin käyttö kutistuman ohjauksessa. Keksinnön yhteydessä käytetään myös ohjelmistoa, joka laskee rainan todetun kutistumaprofiilin käyttäen hyväkseen märän pään toimilaitteen herätesignaalia ja 20 märän pään mittauslaitteistoa tuottamaa mittaustietoa, ainakin levitystietoa, ja kuivan pään mittauksen levitystietoa ja herätesignaalin vaikutusta mittausprofiilissa. Näin keksinnön yhteydessä muodostetaan kohdistettu mittausprofiili, josta levityksen ja cm kutistuman vaikutus on eliminoitu märän pään toimilaitetta ohjaavalle säädölle, joka i cp edullisesti pyritään tekemään mahdollisimman nopeaksi. Toinen keskeinen keksinnön o 25 yhteydessä käytettävä signaali on kutistumaprofiilin laskeminen, jossa c kutistumaprofiili käsittää sekä levityslaitteiston vaikutuksen että kuivatuskutistuman to vaikutuksen, jossa yhteydessä keksinnön mukaisesti samanaikaisesti ohjataan oo o kutistumaprofiilia ja käytetään kutistumaprofiilia mittausprofiilien kohdistamiseen.

o Keksinnön yhteydessä olennaista on myös toimilaitteella aikaansaatava optimointi, c\j 8 joka sinänsä muodostuu tunnetuista osatekijöistä. Tässä yhteydessä käytetään sinänsä tunnettuja takaisin kytkettyjä säätömenetelmiä tai kustannusfunktioon perustuvia optimointeja tai sumeaan säätöön perustuvia päättelysääntöjä/laskentoja tai neuro verkkomalleihin perustuvia ohjaussäätöjä. Keksinnön mukaisesti 5 poikkisuuntaisen profiilin korjaus tehdään joko kerran optimoiden tai segventiaalisesti. Paperin rakenteen ja käyttäytymisen fysikaaliset mallit ovat sinänsä tunnettuja tai prosessikokeilla määritettäviä yksinkertaistettuja malleja ja tarvittava matematiikka on myös sinänsä tunnettua. Tyypillisesti ohjaus tehdään hitaammin kuin CD-suuntainen säätö, mutta keksinnön mukainen järjestely mahdollistaa myös 10 nopean säädön.

Keksinnön mukaisen menetelmän edullisessa sovelluksessa seurataan rainan todellista levenemää, jotta levityksen mahdollisen luiston ja haluttujen optimiolosuhteiden määrittäminen saadaan sopeutettua eri ajotilanteissa. Edullisen 15 sovelluksen mukaan mitataan rainan leveyttä ennen ja jälkeen voimavaikutusta sopivalla järjestelyllä esimerkiksi laserilla viereisten telojen alapinnalta molemmista reunoista, jotta saadaan selville rainan todellinen leveneminen eri poikkipositioissa ja rainan paikan muutokset. Näin saadaan todennettua halutun levityksen tapahtuneen ainakin toiseen reunaan päin keskilinjasta. Eräiden edullisten lisäpiirteiden mukaisesti 20 voidaan mittaus toteuttaa myös telan yläpinnalta kameratekniikalla tai seurata mahdollisen imutelan reikäkuvion muutoksia infrapunan välityksellä tai i- viiramarkkeerauksella jne. Keksinnön yhteydessä käytettävä mittaraami voidaan cm sijoittaa esimerkiksi kuivatusosan jälkeen ja normaalista neliömassa- ja i o tuhkaprofiilimittauksista sekä kuivatusosalta saaduista mittaustuloksista voidaan o 25 selvittää, onko keksinnön mukaisessa menetelmässä levitys tapahtunut halutulla

En tavalla ja edelleen säätää levitystä haluttuun suuntaan. Näin keksinnön mukaisessa ^ menetelmässä tarvittaessa on mahdollisuus seurata laatuprofiilin haluttuja muutoksia oo o esim. kimmomodulia ja/tai vetojäykkyyttä, poikittaissuuntaista venymää. Venymää sr § voidaan tarkkailla esimerkiksi viiramarkkeerauksen kuvion muutoksesta kuivatusosan

CM

9 jälkeen. Keksinnön mukaisessa järjestelyssä edullisia laatuprofiileja voidaan saada aikaan jo vähäisellä levityksellä, mutta sopivalla, ajasta riippuvalla levitysimpulssilla. Keksinnössä laatuprofiilien ja säätöprofiilien parannus tapahtuu erityisesti rainan reuna-alueilla, jolloin kyseisten mitattujen profiilien kohdistaminen rainaan paranee 5 pienemmän kutistuman takia.

Kun keksintöä soveltamalla rainan kutistumaprofiili saadaan yhtenäiseksi, toimilaitteen kohdistaminen mittaukseen muodostuu helpommaksi ja tarkemmaksi (mapping). Näin toimilaitteiden vaikutus koneen eri kohdissa tulee samankaltaiseksi. 10 Saavutetut parannukset paperikoneen poikkisuuntaisessa säädössä ovat mm. seuraavia. Prosessin karakterisointiin tarvitaan vähemmän parametrejä, prosessin identifiointi tulee helpommaksi, nopeammaksi ja tarkemmaksi, monimutkaisuus vähenee säätöjen analysoinnissa ja ongelmaratkaisussa, joten prosessia on parempi säätää.

15

Keksintö mahdollistaa tasaisemman, paremmin vetoa kestävän rainan ja siten nopeuden noston ja vähemmän katkoja. Toisaalta tasaisemmat rainan ominaisuudet takaavat tasalaatuisemman paperin ja siten paremmin hyödynnettävän paperin, jolloin asiakkaan mieltämä paperin laatu paranee.

20

Keksintö mahdollistaa myös tuotannon nousun, koska pystytään nopeuden nostoon, -1- jolloin saavutetaan suurempi tuotanto ja tasalaatuisempaa paperia koko rainan o w leveydeltä.

CD

o o 25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä aikaansaadaan rainan reunoista alkaen g haluttuun rainan poikkipositioon kohdistettu halutunsuuruinen poikittaissuuntainen LO voimavaikutus esim. levitys, jolloin rainan ominaisuuksia modifioidaan ainakin oo o yhdellä voimavaikutuksen aiheuttavalla laitteella. Lisäksi rainan reunaosien väliin voi o jäädä alue, johon ei kohdisteta voimavaikutuksia.

10

Keksinnön edullisen lisätunnuspiirteen mukaisesti säädetään levityksen määrää eli levityselimien, edullisesti pitopyörien, haritusta synkronoidusti molempia reunoja tai tarvittaessa itsenäisesti molemmilta puolin.

5 Keksinnön yhteydessä voimavaikutus aikaansaadaan edullisen sovelluksen mukaisesti levityselimillä. Erään edullisen sovellusesimerkin mukaisesti voimavaikutus aikaansaadaan imutelan kaulalle laakeroitujen itsenäisesti käytettyjen pitopyörien levitysvaikutuksen avulla sekä säädettävien imullisten pitopyörien imuvaikutusalueella, vaikutusajalla, harituskulmalla ja vyöhykkeellisen 10 imu/puhallustelan avulla, jolloin voimavaikutus kohdistuu telan imuvyöhykkeeseen asti. Pitopyörät voivat olla myös käytöttömästi telan akselille nivelöidyt. Vielä erään edullisen lisätunnuspiirteen mukaisesti pitopyörien harituskulma on säädettävissä molempiin suuntiin samanaikaisesti ja yhtä paljon tai tarvittaessa erikseen. Pitopyörien levitys on mahdollista järjestää mekaanisesti/hydraulisesti/pneu-15 maattisesti/sähköisellä toimilaitteella erikseen tai samanaikaisesti.

Keksinnön edullisen lisätunnuspiirteen mukaisesti ovat pitopyörät myös siirrettävissä trimmin eli rainan leveyden mukaan haluttuun asemaan. Keksinnön edullisen lisätunnuspiirteen mukaisesti on mahdollista käyttää myös pitopyörien keskinäistä 20 nopeuseroa, jolloin voidaan ehkäistä rainan vekittymistä ja edistää rainan ajettavuutta telan avulla.

cu Erään edullisen lisätunnuspiirteen mukaisesti voidaan imutelan imuvyöhykkeet o varustaa puhallusmahdollisuudella voimavaikutuksen säätämiseksi vyöhykkeittäin o 25 sekä poikki- että konesuunnassa. Keksinnön yhteydessä vaikutetaan haluttuun rainan c poikkisuuntaiseen dimensioon myös säätäen imutelan imusektoreiden imun LO voimakkuutta synkronoidusti molempia reunoja koskien tai tarvittaessa itsenäisesti oo § kummaltakin reunalta. Tässä yhteydessä edullisen piirteen mukaisesti voidaan myös § säätää telan keskiosan imualueen leveyttä ja/tai pituutta esim. poikittaisvyöhykkeiden

CM

11 määrää ja/tai imualueen sijaintia rainan keskilinjan suhteen. Tässä yhteydessä edullisesti samalla säädetään imun voimakkuutta ja tarvittaessa poikittaisvyöhykkeittäin. Näin keksinnön yhteydessä säätyy reunoista aikaansaatu levitys halutulle rainan leveydelle säädettävällä levitysnopeudella synkronoidusti 5 molempia reunoja tai tarvittaessa itsenäisesti molemmin puolin.

Keksinnön erään lisätunnuspiirteen mukaisesti pitopyörien vaikutusalueet muodostuvat erillistä imusektoreista, joita on ainakin kaksi ja jotka ovat itsenäisesti ohjattavissa. Tällöin voidaan levittää jatkuvasti aina haluttuun sektoriin asti. Jaksotus 10 voidaan toteuttaa myös siten, että jaksotetaan esim. kaksi sektoria levitystä ja sitten yksi sektori imutta eli levityksettä ja edelleen kaksi sektoria levitystä ja lopuksi voi olla jälleen imuttomia sektoreita.

Keksinnön yhteydessä käytettävän voimavaikutuslaitteen vaikutusaika muodostuu 15 koneen ajonopeudesta, käytettävistä telan mitoista ja edellä mainittujen sektoreiden välityksellä.

Keksinnön edullisen sovelluksen mukaisesti suoritetaan rainan levitys optimaalisella poikittaissuuntaisella levitysnopeudella sekä levitysmäärällä siten, että rainan 20 poikkisuuntaisten materiaaliominaisuuksien profiili on halutunlainen, tyypillisesti mahdollisimman tasainen.

o cm Keksinnön mukaisella järjestelyllä käytetään edullisesti levitysaikaa 0-5 s, co ...

o sopivimmin 0,1-2 s koneen ajonopeuden ollessa 100-2500 m/min.

en ° 25 Voimavaikutuslaitteella aikaansaatava levitysmäärä on edullisesti 0-5 %, sopivimmin x £ 0,2-3,0 % rainan leveydestä.

LO

oo oo o o o C\l 12

Keksinnön mukaisella edullisella järjestelyllä levityksen voimavaikutus vaikuttaa voimakkaimmin halutulle alueella, jolloin kutistuma- tai CD-jäykkyysprotiili saadaan halutunlaiseksi. Haluttaessa keksintöä voidaan myös käyttää esimerkiksi CD-jäykkyyden kokonaistason nostamiseen.

5

Keksinnön edullisen piirteen mukaisesti hallitaan rainan haluttujen poikittaissuuntaisten osa-alueiden, erityisesti reunaosien poikittaissuuntaista jäykkyyttä kohdistamalla niihin levitys rainan kuiva-ainepitoisuuden ollessa 15-95 %, sopivimmin 30-75 %. Tämä yhdistettynä rainan reunaosien hallintaan antaa 10 erinomaisen valmiuden hallita kuivatuksen aikaisia/jälkeisiä rainan haluttujen poikittaissuuntaisten osa-alueiden, erityisesti reunaosien ominaisuuksia. Keksinnön yhteydessä voidaan myös käyttää vaihtoehtoisena, edullisena lisäsovelluksena rainan oikaisua ja samalla lievää levitystä kostutuksen ja/tai päällystyksen yhteydessä esimerkiksi jälkikäsittelyn alueella.

15

Keksintöä voidaan käyttää rainan oikaisun yhteydessä esimerkiksi pintaliimausyksikön jälkeen, mikäli reunat voidaan jättää liimaamatta tai päällystämättä.

20 Keksinnön mukainen menetelmä antaa etua myös painatus- ja jatkokäsittelyprosesseille ajettavuuden paranemisesta johtuen. Kun venymäprofiilista ^ tulee yhtenäisempi, tulee painotuotteestakin dimensioiltaan vähemmän muuttuva, o ^ josta saadaan etuna mm. parempi painojälki, vähemmän rynkkyjä jne.

ώ o i O) ° 25 Keksinnön mukaisilla järjestelyillä kuitenkin aikaansaadaan laatuprofiilien haluttujen £ poikkisuuntaisten kohtien, erityisesti reunojen epälineaarisuuksien hallinta esim.

g oikaisu. Keksinnön mukaisella järjestelmällä aikaansaadaan parannuksia / vaikutetaan o poikittaissuunnan ominaisuuksiin huonontamatta pituussuuntaisia rainan o o

(M

13 ominaisuuksia, koska rainan poikkisuuntainen levitys edellä esitetyllä kuiva-ainealueella parantaa ja tasoittaa esimerkiksi: kimmomodulia, CD-jäykkyyttä, sileyttä, formaatiota välillisesti ja absorptioprofiilia.

5 Keksinnön mukaisella laitteistolla saavutetaan myös merkittäviä lujuus- ja laatuparannuksia, koska konesuunnasta poikkeavia kuituja suoristetaan ilman merkittävää palautumaa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa rainan ominaisuuksien 10 muuttamiseksi reunasta alkaen kohdistetaan haluttuun rainan poikkipositioon asti halutunsuuruinen levitys ja rainan ominaisuuksien modifiointi ainakin yhdellä voimavaikutuksen aiheuttavalla laitteella. Keksinnön mukaisesti parantamalla rainan laatuprofiileja voidaan saavuttaa säästöjä raaka-aineen käytössä ja/tai lisätään paperin ajettavuuspotentiaalia paperin ominaisuuksien kärsimättä.

15

Keksinnön eräänä etuna saavutetaan se, että etenkin reuna-alueiden kuituorientaation jakaumaellipsin kautta syntyvää kimmomoduliellipsiä voidaan keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella muokata ympyrämäisemmäksi. Huolimatta voimakkaasti konesuuntaisesta orientaatiosta voidaan lisätä poikittaissuuntaista jäykkyyttä, jolloin 20 voidaan paperi- tai kartonkikoneen alkuosalla ajaa rainaa, jonka kuituorientaatio on voimakkaasti konesuuntaista ja myöhemmin muokata poikkisuuntainen jäykkyys halutunlaiseksi.

δ

<M

i

CD

o Keksintö mahdollistaa myös levitysprosessin kytkennän esimerkiksi s/v-suhteeseen, o 25 joka kuvaa huulisuihkun ja viiran nopeuseroa eli kuitujen tyssäämistä viiraan tai g viiran vetoa kuituihin nähden, ja formaation riippuvuuteen, jolloin voidaan käyttää to suurempaa s/v-suhdetta ja saavuttaa siten samalla parempi formaatio. Keksinnöllä o heikennetään siten epäedullisten rakenneominaisuuksien syntymistä ja katkaistaan o toiminnallisia riippuvuuksia.

14

Keksinnöllä saavutetaan useita merkittäviä etuja. Parantamalla rainan laatuprofiileja laite auttaa paperin valmistajaa säästämään raaka-aineen käytössä ja/tai lisäämään ajettavuuspotentiaalia paperin ominaisuuksien kärsimättä. Keksinnön mukainen järjestely mahdollistaa sen, että konesuunta/poikkisuuntalujuussuhdetta voidaan 5 pienentää eli kasvattaa poikkisuuntaista lujuusominaisuutta. Lisäksi rainaa voidaan ajaa viiraosalla korkeammalla s/v-suhteella, jolloin konesuuntainen lujuus/ajettavuus paranee. Edelleen paperin laatu eli rainan formaatio paranee ajettaessa suuremmalla s/v-suhteella. Lisäksi kutistumaprofiili poikittaissuunnassa paranee merkittävästi.

10 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisen piirustuksen kuvioihin viitaten, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti rajoittaa.

Kuviossa 1 on esitetty eräs tekniikan tasosta tunnettu ratkaisu.

15

Kuviossa 2 on esitetty kaavallisesti keksinnön yhteydessä käytettävä tela.

Kuviossa 3 on esitetty kaavallisesti keksinnön yhteydessä käytettävä tela pituussuuntaisena poikkileikkauksena.

20

Kuviossa 4 on esitetty kaavallisesti päätykuvanto keksinnön mukaisesta telasta. cm Kuviossa 5 on esitetty kaavallisesti eräs järjestely keksinnön mukaisen menetelmän i o toteuttamiseksi paperikoneessa, g 25 c Kuviossa 6 on kaavallisesti esitetty suihkuviirasuhdetta verrattuna pituus- lo /poikittaissuuntaiseen vetolujuussuhteeseen.

oo oo o sr o o

CM

15

Kuvioissa 7 A ja 7B on esitetty kaaviollinen esimerkki eräästä kutistumaprofiilista (FIG. 7B) tekniikan tason mukaisen kuivatusosan (FIG. 7A) jälkeen.

Kuviossa 8 on esitetty kaavallisesti keksinnön mukaista lähestymistapaa kutistumaan 5 eliminoimiseksi.

Kuviossa 9 on esitetty kaavallisesti keksinnön mukaista kutistuman eliminointia.

Kuviossa 10 on esitetty kaaviollisena esityksenä rainan eteneminen märästä päästä 10 kuivaan päähän paperinvalmistuksessa ja rainan hallintaan liittyvät laitteet keksinnön erään sovelluksen mukaisesti.

Kuviossa 1 esitetty tekniikan tasoa kuvaava laite on rumpu 10’ tai vastaava. Rummun 10’ sisälle johdetaan kuivaavaa kaasua P’jn, joka puhalletaan rummun vaippaan 15 varustetuista rekistä kuivattavan rainamaisen materiaalin W esim. paperirainan pintaan. Tässä tekniikan tasosta tunnetussa järjestelyssä raina johdetaan puhallusrummun 10’ tai vastaavan kehän yli. Menetelmässä kuivattavaa rainaa tuetaan reuna-alueilta puhallusrummun 10’ kumpaankin päähän puhallusrummusta erilleen sijoitetun pyörivän reunatuen 22’ välityksellä ja menetelmässä 20 kannatusvyöhyke tiivistetään rainan menosuuntaan reunatukien 22’ kehä- ja/tai kitkapintojen välityksellä. Puhallusrumpu 10’ on sovitettu kiinteästi paikoilleen i- tukirakenteiden 23’ välityksellä. Nuolella P’out osoitetusti poistetaan cm kannatusvyöhykkeestä poistoilma ja nuolilla P’a on osoitettu reunatukien alueelle i o järjestettyä alipainevaikutusta. Reunatuet 22’ pyörivät akselin 27’ ympärillä ja o 25 samalla tiivistävät ilmajärjestelmän. Rainan päänvientiä varten on toisen pään c reunatuen 22’ yhteyteen järjestetty ura 22U’ päänvientiköysiä varten. Akselin 27’

Ln kautta on järjestetty imu P’a, jonka välityksellä reunatukien 22’ aikaansaamaa rainan oo o pitoa lisätään.

sr o o

CM

16

Kuvioissa 2-4 on toisiaan vastaavista osista käytetty samoja viitemerkintöjä.

Kuviossa 2 esitetyssä keksinnön eräässä edullisessa sovellusesimerkissä keksinnön mukainen laite 10 käsittää rainan W reuna-alueille vaikuttavat voimavaikutuksen 5 aikaansaavat levityselimet 20A, 20B. Kuten kuviosta käy ilmi levitysvaikutuksen aikaansaamiseksi levityselimet 20A, 20B käännetään avautuvaan kulmaan rainan W kulkusuuntaan S nähden, jolloin rainan W reuna-alueille kohdistetaan haluttu levitysvaikutus. Levitysvaikutukseen kohdistettua rainan W reuna-aluetta on merkitty viitenumerolla WS. Levityselimet 20A ja 20B käsittävät käytöt 25 sekä 10 asemointiyhteet 14A, 14B, joihin välitetään harituksen aikaansaava voima ja joiden avulla hallitaan levityksen määrää.

Kuviossa 3 esitetyn mukaisesti on laitteessa 10 pyörivä tai kiinteä rumpu 13 periaatteellisella imuvyöhykkeiden 11 A, 11B, 11C, 11D alueella, joka rumpu 13 on 15 kiinnitetty akseleihin 12 A, 12B kummastakin päästä. Kuvatussa järjestelyssä voidaan järjestää tarvittaessa eri suuret imut kaikkiin poikkisuuntaisiin vyöhykkeisiin 11A,

1 IB, 11C ja 1 ID, mutta yleisempi ajomalli voi olla järjestää keskivyöhykkeisiin 1 IA

ja 1 IB vastaavat imut ja reunavyöhykkeisiin llCja 11D vähäiset imut tai ei imuja ollenkaan tai jopa puhallusta tarvittaessa. Luonnollisesti pito voidaan järjestää vain 20 yhdelläkin valitulla vyöhykkeellä. Levityselimet eli pitopyörät 20A, 20B on laakeroitu laakeripesään 27 ja niillä aikaansaadaan paikallinen voimavaikutus

·- levityksen välityksellä, kun ne käännetään kulmaan rainan W kulkusuuntaan S

o cm nähden. Levityselimet 20A, 20B on varustettu kääntömekanismein 28A, 28B, joiden co cp välityksellä niiden avautumiskulmaa voidaan säätää halutuksi levitysvaikutuksen o 25 aikaansaamiseksi halutulle rainan poikkisuuntaiselle alueelle reunoista alkaen, g Lisäksi kuviosta nähdään mekanismien 28A, 28B sekä niiden akselin puoleisten g sisempien vastinpintojen 28AA, 28BB muodostuvan kaarevista toroidipinnoista.

o Kyseiset kaarevat vastinpinnat on muodostettu tässä sovelluksessa tilankäytöltään o o C\1 17 edullisiin rengasmaisiin kappaleisiin katsottaessa akselin suunnassa. Lisäksi nämä sisemmät vastinpinnat 28AA, 28BB on kannakoitu akseleista 12A, 12B erillään runkorakenteisiin. Vastaavasti ohjauspinnat voidaan muodostaa poikkipinnaltaan kaareviin, särmällisiin kehän muodostaviin kappaleisiin, jotka muodostuvat yhdestä 5 tai useammasta kappaleesta kääntömekanismin muodostamiseksi.

Kuviossa 4 on esitetty kaaviollinen päätykuvanto keksinnön mukaisesta laitteesta, josta käy ilmi, että pitopyöriin eli levityselimiin 20A, 20B on muodostettu sektoreihin Z\...Z% jaetut imulaatikot, joissa jokaisessa on oma imuyhde 291.. .29s, jolloin rainan 10 reunasta voidaan pitää kiinni alipaineella aiheutettaessa rainaan poikkisuuntainen voimavaikutus. Tällaisten sektoroitujen Z\...Z% päätykappaleiden 20A, 20B urat kuviossa 2 esitetyistä kehänsuuntaisista poiketen akselin 12A; 12B suuntaiset tai kulmassa akseliin nähden siten, että viereisten sektorien Z\...Z§ imulaatikoiden imut eivät vaikuta kehän suunnassa viereisten sektorien alueella urien kautta. Kuviossa 2 15 esitetyt kehän suuntaiset urat sopivat esimerkiksi sovellukseen, jossa ei ole erillisiä imusektoreita. Pitoimun kohdistamiseen päätykappaleesta rainaan voidaan urituksen lisänä tai itsenäisesti käyttää myös soveltaen tekniikan tasosta tunnettuja ratkaisuja imutelan porauksesta eli varustaa päätykappale poratuilla rekillä, jotka eivät välttämättä avaudu pinnan uriin, mutta voivat olla esimerkiksi senkattu. 20 Sovellettaessa poikittaisia uria tai etenkin imureikiä päästään myös parempaan imutehoon, kun imu ei karkaa uria myöten.

o . .

c\i Kuvioissa 2-4 esitetyssä keksinnön eräässä sovelluksessa rainan W reunoista alkaen i

CD

o haluttuun rainan poikkipositioon kohdistetaan halutun suuruinen poikittaissuuntainen o 25 voimavaikutus levityselimillä 20A, 20B, jolloin rainan ominaisuuksia saadaan g modifioitua. Rainan W reunaosien WS väliin voi jäädä alue, johon ei kohdistu

LO voimavaikutuksia. Levityselimet on sopivimmin akseloitu akseleille 12A, 12B

oo o itsenäisesti käytöillä 25A, 25B käytetyiksi, jolloin voimavaikutusta säädetään o o

CM

18 imuvaikutusalueella, vaikutusajalla, harituskulmalla ja vyöhykkeellisen imu-/puhallustelan 10 avulla, johon voimavaikutus kohdistuu telan imuvyöhykkeeseen asti. Pitopyörät 20A, 20B voivat olla myös käytöttömästi nivelöityjä nivelien 28A, 28B välityksellä akselille 27. Haluttaessa imutelan 10 imuvyöhykkeet 13 voidaan 5 varustaa puhallusmahdollisuudella voimavaikutusten säätämiseksi. Rainan W pito levityselimien 20A, 20B alueella on toteutettu kitkavoimien välityksellä. Harituskulma eli levityselimien avautumiskulma on mahdollista säätää molempiin suuntiin samanaikaisesti tai erikseen haluttu määrä ja on mahdollista toteuttaa mekaanisesti, hydraulisesti, pneumaattisesti tai sähköisellä toimilaitteella.

10

Kuvion 5 mukaisesti paperikoneen PK yhteyteen on järjestetty hallinta- ja ohjausjärjestelmä 80, jolla voidaan ottaa huomioon voimavaikutuksen aikaansaaminen rainan reuna-alueelle. Järjestelmällä 80 aikaansaadaan parannettu levitysohjaus ja jännitys-/pituusohjaus. Edellä kuvioissa 2^1 esitetyn mukainen tela 15 on sijoitettu kuivatusosalle esim. positioihin 85A, 85B ja sitä ohjataan mittaustulosten perusteella ja rheologimallin reunaohjauksen ja telan ohjauksen välityksellä. Kuvioon 5 on merkitty höyrylaatikko 81, kosteuden mittauspisteet 82A, 82B ja rainan jännityksen mittauspiste 84. Mittaustulokset käsitellään haluttaessa optimointiyksikössä 87 ja ohjaustiedot 88A kireydestä, kimmomodulista ja pituudesta 20 välitetään telan 85A, 85B ohjausyksiköille ja ohjaustiedot 88B kosteudesta välitetään päällepuhalluskuivatuksen ohjaukseen 83 sekä höyrylaatikon ohjaukseen 81 ja ohjaustiedot 88C peruspainosta välitetään perälaatikon ohjaukseen 86.

δ

(M

i

CD

o Kuvion 6 mukaisesti on Y-akselille merkitty MD/CD- eli o> o 25 pituussuuntainen/poikittaissuuntainen vetolujuussuhde ja β-formaatio käyrällä β ja

X

£ vetolujuussuhdetta käyrällä a. Vaaka-akselilla on suihkuviirasuhde eli S/V-suhde.

g Kuten kuviosta 6 käy ilmi, kun keksinnön mukainen tela on asennettu kohdassa 1 Ο poikittaissuuntainen lujuus kasvaa, jolloin pituussuuntainen/poikittaissuuntainen o o

CM

19 suhde pienenee. Koska CD-lujuus on korkeampi, voidaan suihkuviirasuhdetta kasvattaa, jolloin päästään samaan vetolujuussuhteeseen kuin pisteessä A aiemmin, mutta konesuuntainen lujuus ja ajettavuus on parantunut suuremmasta orientoitumisesta johtuen ja formaatio parantunut (pienentynyt). X-akselille on 5 kohtaan Xi merkitty lähtötilanne tietyllä suihkuviirasuhteella saadaan vetolujuussuhde A ja formaatio B. Kun keksinnön mukainen tela on asennettu, saadaan kohdassa X2 lopputilanne, jolloin samalla pituus-/poikittaissuuntaisella vetolujuussuhteella A saadaan korkeampi pituussuuntainen lujuus eli parempi ajettavuus paperikoneissa, jolloin ajettavuus on myös parempi painokoneessa ja 10 parempi laatu eli β-formaatio pisteessä B’. Keksintö mahdollistaa säätöalueet vedoille, suihkuviirasuhteille jne., jotka tulevat laajemmiksi sallien joustavamman lopputuotteen ominaisuuksien ja raaka-aineiden valinnat.

Kuvioissa 7A - 7B esitetyssä kutistumaprofiiliesimerkissä on kuvattu epälineaarinen

15 kutistumaprotiili FIG. 7B, joka on havaittu yksiviiravientiä soveltavan kuvion 7A

mukaisen kuivatusosan jälkeen. Kuviossa 7B on pystyakselilla kutistuma ja vaaka- akselilla etäisyys rainan etureunasta. Kuten kuviosta 7B käy ilmi on kutistuminen voimakkaampaa rainan reuna-alueilla. Paperin valmistuksen ja jatkojalostuksen kannalta edullisinta on, että kutistumaprofiili olisi mahdollisimman tasainen eli 20 kutistumaprofiili on lähes suora ja samassa paikassa pystyakselilla. Keksinnön päämääränä onkin muokata kutistumaprofiili halutunlaiseksi. Tavallisimmin keksinnön mukaisesti kutistumaprofiilia korjataan edullisimmin kuivatusosan alussa, o c\i koska kutistuma tapahtuu kuivatusosalla keksinnön edullisen sovelluksen mukaisesti

CD

o levitetään rainaa kutistuvilta alueilta kuivatusosan alueessa vastaavasti, o 25 g Kuviossa 8 on kuvattu kuvaaja 100 perinteinen kutistumaprofiili ja seurattu m kutistuman eliminointia pisteiden AI, A2, A3, A4 osalta. Näillä pisteillä on kutistuma 00 co o o o

CM

20 (N+y)% paikan X funktiona (eli CD-suuntaisen paikan funktiona). Keksinnön mukaisesti suoritetaan vaiheittainen venytys esimerkiksi seuraavalla tavalla:

Vaihe 1: Venytetään rainaa paikoista AI ja A2 kiinni pitäen siten, että A2 pysyy 5 paikallaan ja AI siirtyy ulospäin siten, että lopullinen kutistuma muuttuu muotoon B1 -A2, kuvaaja 101.

Vaihe 2: Venytetään rainaa paikoista B1 ja A3 kiinni pitäen siten, että A3 pysyy paikallaan ja B1 siirtyy ulospäin siten, että lopullinen kutistuma muuttuu muotoon B2 10 - A3, kuvaaja 102.

Vaihe 3: Venytetään rainaa paikoista B2 ja A4 kiinni pitäen siten, että A4 pysyy paikallaan ja B2 siirtyy ulospäin siten, että lopullinen kutistuma muuttuu muotoon B3 -A4, kuvaaja 103.

15

Kuviossa 8 on kuvattu yksi esimerkki, miten venytys voidaan tehdä keksinnön mukaisesti. Vaiheiden järjestys ja määrä, sekä reunaa lukuun ottamatta keskellä olevien paikkojen sijainti ovat vapaasti valittavissa. Edelleen on huomattava, että myös venytys vain yhdestä kohdasta voi jossakin tapauksessa riittää.

20

Kuviossa 9 on kuvattu vastaavasti radan kulku keksinnön yhteydessä käytettävän laitteiston 10 yli. Radan reuna kiinnitetään levitystelaan 10 paikassa PII, jolloin cm levitys kohdistuu radan leveyteen xl. Kun rata kulkee paikkaan P12, on kyseinen o leveys xl muuttunut levityksen ansiosta leveydeksi x2. Vastaa kuvion 8 ensimmäistä o 25 vaihetta eli AI - A2 muunnosta B1 - A2:ksi. Seuraavassa vaiheessa vapautetaan pito g P12, jolloin pito kohdistuu paikkaan P21 ja nyt levitettävä osuus on x3, joka ^ vastaavasti levenee x4:ksi rainan edettyä paikkaan P22. Tämä voidaan toistaa oo g tarvittavat määrät, kuten esim. kuviossa vielä kaksi kertaa. Kuviossa 9 levitys on M- o o

CM

21 edennyt järjestyksessä rainan reunalta lähtien. Keksinnön mukaisesti vapaasti valittavissa paperin halutun rakenteen aikaansaamiseksi.

Kuvioissa 8 ja 9 on kuvattu vaiheittaisen levityksen mahdollisuuksia vain yhdellä 5 laitteella, mutta yhtä hyvin voidaan käyttää useampaa levitystelaa ja myös jakaa vaiheita niiden kesken. Tällöin voidaan käyttää hyväksi rainan kuivumisen edistymistä laitteiden sijoituspaikkaa valittaessa, sillä paperin reunat kuivuvat yleensä hieman aikaisemmin, joten jälkimmäisellä levitystelalla voidaan tehokkaammin oikaista reunasta etäämpänä olevaa kutistumaa.

10

Kuviossa 10 on esitetty rainan eteneminen märästä päästä kuivaan päähän ja rainan hallintaan kuuluvat laitteet.

Wet End Actuators 111 ovat poikkiprofiilin hallinnan toimilaitteita, esimerkiksi 15 laimennusperälaatikon laimennusveden säätöön käytetty järjestelmä, jossa ohjattavat venttiilit tyypillisesti 60 mm välein ja jotka laitteet aikaansaavat rainaan Gaussin käyrän mukaisen muutoksen, siten, että ko. yhden toimilaitteen vaikutus ulottuu lähes 100 mm keskikohdan kummallekin puolelle. Toimilaitteiden avulla hallitaan rainan tiettyä ominaisuutta, kuten laimennusperälaatikon laimennusventtiilien avulla 20 hallitaan neliöpainon poikkiprofiilia sinänsä tunnetulla tavalla. Erityisesti tässä on huomioitava, että toimilaitteen avulla voidaan muodostaa herätesignaali, jonka avulla radan levenemistä ja kutistumista hallitaan. Tämä herätesignaalin käyttö on sinänsä g tunnettua, samoin sen aiheuttaman muutoksen havaitseminen ja kutistumaprofiilin § määrääminen ja toimilaitteiden vasteiden kohdistaminen mittausprofiiliin.

g 25 Tyypillisesti radan leviäminen ja / tai kutistuminen ennen Wet end measurement 112 laitteistoa on vähäistä. Kuitenkin radasta voidaan poistaa sinänsä tunnettu leveys,

CL

koska reunan laatuominaisuudet eivät riitä jatkokäsittelyyn.

oo oo o st o o

CM

22

Wet End Measurement 112 mittaus voi olla ennen levitystelaa 10, esimerkiksi kuivatusosan alussa oleva, sinänsä tunnettu poikkiprofiilin mittaava laitteisto. Tässä havaitaan rata ennen levitystä. Voidaan mitata koko profiili ja käyttää sitä tietoa, tai voidaan mitata vian/heräte signaalin reunojen paikat, jolloin saadaan selville radan 5 oikea leveys ennen levitystä. Radan leviäminen ja / tai kutistuminen ennen levityslaitteistoa 10 on vähäistä.

CDWS (Cross Direction Wet Straining) Roll 13 eli levityslaitteiston 10 pito laitteen eli rummun 13 avulla rataa pidetään keksinnössä kuvatulla tavalla kiinni ainakin 10 keskeltä, mutta keksinnön mukaisesti myös muualta, joko koko ajan tai ohjauksen (CDWS Optimizer 115) määräämällä tavalla.

CDWSLe (Cross Direction Wet Straining Left) 20A on levityslaitteistoa 10 vasemmalle levittävä laite, joka pitää kiinni radan vasemmasta reunasta keksinnön 15 mukaisesti. Levityksen pituus on määrätty joko käsin asettelemalla tai CDWS optimizerin 115 toimesta. Samoin levityskulma (haritus) on määrättyjä ohjattu joko käsin tai CDWS optimizerin 115 toimesta.

CDWSRi (Cross Direction Wet Straining Right) 20B on vastaavasti levityslaitteistoa 20 10 oikealle levittävä laite, jonka toimita vastaa vasemmalle levittävän laitteen 20A

toimintaa kuten edellä on kuvattu.

cu Tyypillisesti rata kutistuu ennen Dry end measurement laitteistoa. Levityksen avulla o pyritään eliminoimaan kutistumisen vaikutus, eli kutistumaprofiili pyritään saamaan o 25 suoraksi tai ainakin hyväksi havaittuun muotoon.

X

cc

CL

lo Dry end measurement 113 mittaa paperin ominaisuuksia, kuten neliöpainon, oo o kosteuden jne. Lisäksi mittauslaite 113 mittaa radan leveyden, sekä mittaa Wet end § actuator laitteiston 111 muodostaman herätesignaalin vaikutuksen, cu 23

Actuator handler 114 laitteita on useita ja ne 114 ohjaavat itse käsiteltävää laitteistoa 10 ylemmän tason ohjausjärjestelmän määräämällä tavalla. Actuator handler 114 voi olla myös kyseiseen laitteeseen 10 sisäänrakennettu toiminto, jolloin se on näkymätön tässä esitetyssä kuvauksessa. Lisäksi on märässä päässä perälaatikon ohjauslaite, 5 actuator handler 114.

Other CD Control 116 on säätölaite neliöpainon poikkiprofiilin säätämiseksi, joka tehdään kuivatuksen jälkeisen neliöpainomittauksen perusteella ohjaamalla joko perälaatikon huuliprofiilia (huulen avaumaa CD-suunnassa) tai laimeussuhdetta ja 10 sitä kautta laimennusventtiilejä ohjaamalla. Tämä voidaan tunnetusti tehdä myös ennen kuivatusosaa olevaan neliöpainomittaukseen perustuen, tai molempien avulla sinänsä tunnetulla tavalla. Other CD control 116 voi tarkoittaa myös kosteuden tai kireyden säätöä tai näiden yhdistelmää sinänsä tunnetulla tavalla.

15 Mapping generator 117 ohjelmisto tuottaa kutistuman määrittelyyn tarvittavan herätesignaalin sinänsä tunnetulla tavalla.

Mapping calculator 118 ohjelmisto laskee radan todetun kutistumaprotiilin käyttäen hyväkseen Wet end actuatorin 111 herätesignaalia, Wet end measurement laitteiston 20 112 tuottamaa mittaustietoa, ainakin leveystietoa ja kuivanpään mittauksen leveystietoa ja herätesignaalin vaikutusta mittausprotiilissä.

° Tällä tavalla muodostetaan kohdistettu mittausprofiili (josta levityksen ja kutistuman o vaikutus on eliminoitu) wet end actuatoria ohjaavalla säädölle (Other CD control), o 25 Tämä säätö pyritään tekemään mahdollisimman nopeaksi.

X

en

CL

lq Toinen keskeinen signaali on kutistumaprofiilin laskeminen. Kutistumapro Tiili oo o sisältää sekä Levityslaitteiston vaikutuksen, että kuivatuskutistuman vaikutuksen.

sj- o o

(M

24 CDWS optimizer 115 on keksinnön mukaisen järjestelyn keskeinen ydin. Vaikka tämä osuus muodostuu sinänsä tunnetuista paloista, niin yhdistelmä muodostaa keksinnöllisen kokonaisuuden. Optimointilaitteessa 115 käytetään perinteisiä takaisinkytkettyjä säätömenetelmiä tai kustannusfunktioon perustuvia optimointeja tai 5 sumeaan säätöön perustuvia päättelysääntöjä / laskentoja tai neuro verkkomalleihin perustuvia ohjaussääntöjä, jotka menetelmät sinänsä ovat tunnettuja. CD-profiilin korjaus, tyypillisesti levitys tehdään joko kerran optimoiden tai sekventiaalisesti, kuten kuvissa 8 ja 9 on esitetty. Paperin rakenteen ja käyttäytymisen fysikaaliset mallit ovat tunnettuja tai prosessikokeilla määritettäviä yksinkertaistettuja malleja. 10 Tarvittava matematiikka on sinänsä on tunnettua. Tyypillisesti ohjaus tehdään hitaammin kuin CD-säätö, mutta keksintö mahdollistaa myös nopean säädön.

Keksintöä on edellä selostettu vain eräisiin sen edullisiin sovellusesimerkkeihin viitaten, joiden yksityiskohtiin keksintö ei ole kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti 15 rajoittaa.

δ

(M

i

CD

O

en o x cc

CL

iO

oo oo o o o

(M

Claims (16)

25

1. Menetelmä paperi- tai kartonkikonelinjassa viiraosan jälkeen, jossa rainaa (W) käsitellään, jonka vedenpoiston aikana vaikutetaan rainan leveyteen rainan (W) 5 kulkusuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa, tunnettu siitä, että menetelmässä reunasta alkaen rainan (W) haluttuun poikittaissuuntaiseen poikkipositioon asti kohdistetaan halutun suuruinen poikittaissuuntainen voimavaikutus rainan (W) ominaisuuksien modifioimiseksi ainakin yhdellä voimavaikutuksen aiheuttavalla laitteella (20A, 20B) rainan (W) kulkiessa kudoksen, kuivatusviiran tai vastaavan 10 tukemana, ja että menetelmässä voimavaikutuksen aiheuttavaa laitetta ohjataan paperi- tai kartonkikoneen antamien paperi- tai kartonkirainan mittaustulosten perusteella automaattisesti joko itsenäisesti tai yhdessä muiden laitteiden kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä 15 voimavaikutuksen aikaansaamiseksi rainaa (W) levitetään halutulta poikittaissuuntaiselta osa-alueelta levityselimellä (20A,20B).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä voimavaikutuslaitetta edeltävän kiinnipitoalueen kohdalla rainan 20 halkaisevan keskilinjan ainakin toinen puolikas on pienempi kuin vastaava voimavaikutuslaitteen jälkeinen puolikas keskilinjan jatkuessa samansuuntaisena läpi i- telan levitysprosessin. δ CM

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että o 25 menetelmässä rainaa levitetään suhteessa 0-5 %, sopivimmin 0,2-3,0 % koko rainan g leveydestä tai paikallisesti 0-10%. LO 00 00 o st o o CM 26

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1—4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä voimavaikutuksen välityksellä aikaansaadaan jäykkyyssuhteen muutos kuivasta rainasta mitattaessa ja kuivatuskutistuman tasoittuminen ja/tai neliöpainoprofiilin tasoittuminen. 5

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan ainakin yhdessä kohdassa paperi- tai kartonkikonelinjassa viiraosan j älkeen.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan rainan kuiva-ainepitoisuuden ollessa 10-95 %, sopivimmin 30-75 %.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 voimavaikutus kohdistetaan rainaan (W) paperi- tai kartonkikonelinjassa kuivatusosan alussa.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä voimavaikutus kohdistetaan rainaan (W) yhdessä tai useammassa 20 vaiheessa.

^ 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ^ menetelmässä voimavaikutuksen vaiheet toteutetaan rainan (W) reunalta lähtien CD järjestyksessä, en ° 25 X o-

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että Jo menetelmässä voimavaikutusta ohjataan yhdessä märän pään toimi- ja mittalaitteiden co o sj- o o (M 27 kanssa märän pään toimilaitteella aikaansaatavan herätesignaalin avulla rainan (W) levityksen ja/tai kutistumisen hallitsemiseksi.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 menetelmässä voimavaikutus aikaansaadaan pitäen rainaa (W) kiinni koko ajan tai optimointiohjauksen (115) antamien ohjeiden perusteella.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä rainan (W) kutistumaprofiilia, neliöpainoprofiilia, kosteusprofiilia ja 10 kireysprofiilia tai kutistumaprofiilia ja neliöpainoprofiilia tai kosteusprofiilia tai kireysprofiilia ohjataan levitystelalla ja profiilien säätömenetelmien perusteella.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä kireys- ja kutistumaprofiilia säädetään yhdessä tai optimoidaan. 15

15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä mitataan voimavaikutuksen aikaansaama leviämisprofiili ja todellinen muodonmuutosprofiili, jolloin saadaan määriteltyä kutistumaprofiili eliminoiden levityksen ja kutistuman vaikutus. 20

16. Jonkin patenttivaatimuksen 1-15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että >- menetelmässä ohjataan voimavaikutusprofiilin asetusarvoa kuivatuksen cm kutistumaprofiilin vaikutuksen eliminoimiseksi, ώ o 05 o X cc CL LO 00 00 o st o o CM 28