FI122600B - Virtausputki kuiturainakoneen perälaatikon turbulenssigeneraattoria varten ja menetelmä virtausputken valmistamiseksi kuiturainakoneen perälaatikon turbulenssigeneraattoria varten sekä kuiturainakoneen perälaatikon turbulenssigeneraattori - Google Patents

Description

VIRTAUSPUTKI KUITURAINAKONEEN PERÄLAATIKON TURBULENSSIGENERAATTORIA VARTEN JA MENETELMÄ VIRTAUSPUTKEN VALMISTAMISEKSI KUITURAINAKONEEN PERÄLAATIKON TURBULENSSIGENERAATTORIA VARTEN SEKÄ KUITURAINAKONEEN PERÄLAATIKON TURBULENSSIGENERAATTORI

5

Keksinnön kohteena on virtausputki kuiturainakoneen perälaatikon turbulenssigeneraattoria varten, johon virtausputkeen kuuluu kaksi perättäistä virtausosaa, joiden virtauspoikkipinta-alat ovat erisuuria stepin muodostamiseksi. Keksinnön kohteena on 10 myös menetelmä virtausputken valmistamiseksi kuiturainakoneen perälaatikon turbulenssigeneraattoria varten sekä kuiturainakoneen perälaatikon turbulenssigeneraattori.

Suomalaisessa patentissa numero 110700 esitetään virtausputken 15 rakennetta. Virtausputkia käytetään kuiturainakoneen perälaati-kossa putkipatterin muodostamiseen. Virtausputkeen kuuluu kaksi perättäistä virtausosaa, joiden virtauspoikkipinta-alat ovat erisuuria stepin muodostamiseksi. Stepin ansiosta massavirtaus irtoaa virtausputken seinämistä, mikä hajottaa tehokkaasti 20 flokkeja ja aiheuttaa virtaukseen turbulenssia. Mainitussa patentissa kukin virtausputki muodostuu kahdesta erillisestä virtausosasta, jotka liitetään toisiinsa esimerkiksi hitsaamalla. Ensimmäinen virtausosa on ympyräputkea toisen virtausosan ollessa hydromuovattu kappale. Virtausosat liitetään toisiinsa 25 väliholkin välityksellä. Käytännössä ensimmäisen virtausosan päähän sen ympärille hitsataan edellä mainittu väliholkki, minkä ^ jälkeen väliholkin otsapinta sorvataan, jotta liitos saadaan ^ tasaiseksi virtauspinnan puolelta. Tämän jälkeen hoikin päälle C\l ? asetetaan hydromuovattu toinen virtausosa, joka hitsataan kiinni ° 30 hoikkiin.

x cc

CL

o Tunnettu virtausputki sisältää monia vaativia valmistusvaiheita.

co S Ensinnäkin on kaksi erillistä hitsausvaihetta. Lisäksi liitoksen

CD

o oltava ehdottoman välyksetön, mikä vaatii sorvauksen. Vir-

CM

35 tausosat on myös tarkasti aseteltava ja soviteltava ennen liittämistä, jotta valmiista virtausputkesta saadaan varmasti suora. Toisin sanoen tunnettu virtausputki on työläs valmistaa 2 ja virtausputkista tulee helposti epätasalaatuisia, mikä vaikuttaa epäedullisesti perälaatikon toimintaan ja siten lopputuotteen laatuun. Useista työvaiheista aiheutuu myös korkeat valmistuskustannukset ja käytön aikana virtausputkiin kertyy epäpuh-5 tauksia. Lisäksi valmistuksessa on käytettävä painetasoon nähden tarpeettoman vahvaa putkea lähinnä sorvauksen takia. Tämäkin lisää turbulenssigeneraattorin massaa ja materiaalikustannuksia.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kuiturainakoneen perälaa-10 tikon turbulenssigeneraattoria varten uudenlainen virtausputki, joka on entistä yksinkertaisempi valmistaa ja jonka rakenne saadaan varmasti tasalaatuiseksi. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uudenlainen menetelmä kuiturainakoneen perä-laatikon turbulenssigeneraattoria varten tarkoitetun virtausput-15 ken valmistamiseksi, joka menetelmä on entistä nopeampi ja aikaisempaa helpompi. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada uudenlainen kuiturainakoneen perälaatikon turbulenssi-generaattori, jossa massavirtauksen virtausnopeus ja turbulent-tisuus ovat entistä tasaisemmat. Tämän keksinnön mukaisen 20 virtausputken ja turbulenssigeneraattorin tunnusomaiset piirteet ovat, että virtausputki steppeineen on yhdestä yhtenäisestä putkiaihiosta valmistettu kappale. Vastaavasti keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ovat, että virtausputki steppeineen muodostetaan yhdestä yhtenäisestä putkiaihiosta. 25 Keksinnön mukainen virtausputki on helppo valmistaa esimerkiksi hydromuovauksella. Hydromuovauksen jälkeen riittää virtausputken ^ päiden siistiminen. Virtausosien välinen steppi muodostuu

CM

? hydromuovauksessa hetkessä ollen siten kerralla valmis. Hydro- i^.

° muovauksen muotti määrittää tarkasti virtausputken ja erityises- x £ 30 ti stepin muodon. Tällöin virtausputkesta muodostuu tasalaatui- o nen. Lisäksi valmis virtausputki on taatusti suora ja siitä

CO

tr) puuttuvat saumat täysin.

CD

O

O

CM

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla 35 oheisiin erästä keksinnön sovellusta kuvaaviin piirroksiin, joissa 3

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisia virtausputkia sisältävän kuiturainakoneen perälaatikon,

Kuva 2a esittää keksinnön mukaisen virtausputken putkiaihion, Kuva 2b esittää keksinnön mukaisen virtausputken valmiina, 5 Kuva 2c esittää osan keksinnön mukaisesta virtausputkesta halkileikkauksen sekä poikkileikkauksen kolmesta eri kohdasta.

Kuvassa 1 esitetään periaatteellisesti perälaatikko 10. Kui-10 tususpensio johdetaan jakotukista 11 pillistön 12 kautta väli-kammioon 13. Välikammiota 13 seuraa turbulenssigeneraattori 14, joka muodostuu useista virtausputkista 17. Turbulenssigeneraat-torista 14 kuitususpensio etenee huulikanavaan 15 ja siitä edelleen muodostusviiralle (ei esitetty). Tässä huulikanavassa 15 on lisäksi lamellit 16. Pillistössä jakotukista tulevat mahdolliset painevaihtelut tasaantuvat ja tasauskammiossa pillistön virtaukset yhtyvät homogeeniseksi virtaukseksi. Turbulenssi-generaattorissa kuitususpension sakeusprofiilin tasaantuu ja mahdolliset kuitususpensioon muodostuneet flokit hajoavat. 20 Flokkeja hajotetaan aiheuttamalla virtaukseen leikkausvoimia ja turbulenssia. Turbulenssi on riittävä pitämään kuidut erillään ja hajottamaan flokkeja haittaamatta kuitenkaan rainanmuodostus-ta viiralla. Turbulenssigeneraattoria seuraa huulikanava, jossa kuitususpension virtausnopeus kiihtyy kuiturainakoneen no-25 peuteen. Huulikanava on mitoitettu niin, että turbulenssiin generaattorissa synnytetty turbulenssi ehtii vaimentua rainan- o ^ muodostukseen sopivalle tasolle ennen huuliaukkoa.

CM

cp I'-- ° Virtausputki on siis tarkoitettu kuiturainakoneen perälaatikon £ 30 turbulenssigeneraattoria varten. Kuvassa 2b esitetään valmis o virtausputki 17, johon kuuluu kaksi perättäistä virtausosaa 18

CO

S ja 19. Virtausosien keskinäiset virtauspoikkipinta-alat ovat

CD

o erisuuret, jolloin saadaan muodostettua haluttu steppi 20.

CM

Keksinnön mukaan virtausputki 17 steppeineen 20 on yhdestä 35 yhtenäisestä putkiaihiosta 21 valmistettu kappale. Edullisesti virtausputki 17 on muodostettu hydromuovaamalla. Tällainen 4 kappale on taatusti suora ja siitä puutuvat saumat kokonaan. Kappale on myös mitta- ja muototarkka. Putkiaihio 21 esitetään kuvassa 2a, jossa kuitususpension virtaussuuntaa esitetään nuolella. Lisäksi keksinnön mukainen virtausputki voidaan 5 valmistaa entistä ohuempiseinämäisestä putkiaihiosta. Yleisesti sanottuna virtausputken 17 seinämävahvuus on alle 2 mm, mikä myös helpottaa hydromuovausta.

Virtausputken valmistuksessa käytetään ruostumatonta terästä 10 vaativien käyttöolosuhteiden takia. Edullisesti käytetään duplex-terästä, joka muotoutuu ruostumatonta terästä helpommin ja lisäksi aikaansaadaan suurempia muovautumia ja venymiä putkiaihioon. Ruostumaton duplex-teräs on korroosionkestävää, erittäin lujaa ja se sisältää vain vähän nikkeliä. Materiaalin 15 lujuuden ja sitkeyden ansiosta sitä voidaan käyttää ohuempina paksuuksina. Lisäksi duplex-teräs on myös yleensä ruostumatonta-terästä halvempaa.

Uudenlaisen valmistustavan lisäksi keksinnön mukainen virtaus-20 putki on muotoiltu ja mitoitettu uudella tavalla. Ensinnäkin virtaussuunnassa toisen virtausosan 19 pituus on 20 - 50 %, edullisemmin 25 - 35 % virtausputken 17 kokonaispituudesta.

Toisin sanoen turbulenssi aikaansaadaan entistä nopeammin ja aikaisempaa lyhyemmällä matkalla. Stepin 20 aiheuttama leikkaus-25 voimavaikutus on äkillinen, jolloin flokit hajoavat tehokkaasti.

C\l

O

, Sinällään tavanomaisesti virtaussuunnassa toiseen virtausosaan

CM

? 19 kuuluu kaksi osaa 22 ja 23. Ensimmäisen osan 22 poikkileik- ° kaus on ympyrämäinen toisen osan 23 poikkileikkauksen ollessa x £ 30 monikulmio. Nämä poikkileikkaukset ilmenevät erityisesti kuvassa o 2c. Keksinnön mukaan osien 22 ja 23 pituudet ovat oleellisesti co ίο yhtä suuret. Tällöin stepin jälkeen toisessa virtausosassa σ> o turbulenssi ehtii ensin täydellisesti muodostua, minkä jälkeen

CM

toisessa osassa 23 virtauspoikkipinta-alan muoto muuttuu juohe-35 vasti pyöreästä monikulmioksi. Hydromuovaus perustuu putkiaihion materiaalin muovautumiseen sekä paikallisesti myös venymiseen.

5 Tällöin putkiaihiota saadaan venytettyä toisen virtausosan ja siten stepin muodostamiseksi. Keksinnön mukaan toisen virtausosan 19 ensimmäisen osan 22 halkaisija on 1,1 - 2,0, edullisemmin 1,2 - 1,5 kertaa ensimmäisen virtausosan 18 halkaisija. 5 Kyseinen halkaisijaero on kuitenkin täysin riittävä tehokkaan turbulenssin aikaansaamiseksi. Käytännössä riittää, että virtaus irtoaa virtausputken sisäpinnasta.

Hydromuovauksessa kiinteää materiaalia muotoillaan muotin ja 10 paineisen väliaineen vaikutuksella. Menetelmällä aikaansaadaan juohevia muotoja, jolloin virtausosien 18 ja 19 liittymäkohdassa on virtausputken 17 seinämässä kaksi kaarevaa taitosta 24. Keksinnön mukaan kummankin taitoksen 24 kaarevuussäde r on 0,2 -2 mm, edullisemmin 0,75 - 1,25 mm virtausputken sisäpinnalla. 15 Tällöin steppi muodostuu riittävän terävästi ilman jyrkkäreunaista liittymäkohtaa. Käytännössä varsinkin toisen taitoksen sisäpuolinen nurkka pysyy kaarevuuden ansiosta puhtaana.

Virtausputken mitoitus voi vaihdella eri sovelluksissa. Useimmi-20 ten tarvitsee valmistaa vain muutamia eri malleja, jotka soveltuvat useimmille virtausnopeuksille. Tarvittaessa ensimmäisen virtausosan 18 sisään sovitetaan holkki 25, jolla varmistetaan virtauksen jaon tasaisuus. Toisin sanoen erikokoisilla holkeilla voidaan hienosäätöä virtausputken ominaisuuksia. Edullisesti 25 holkki valmistetaan muovista. Yhdessä mitoitusesimerkissä

CM

^ virtausputki on 600 mm pitkä, jolloin ensimmäinen virtausosa on ^ 400 mm pitkä ja toinen virtausosa on 200 mm pitkä. Ensimmäisen

(M

? virtausosan sisähalkaisija on 20 mm ja toisen virtausosan l''- ° ensimmäisen osan sisähalkaisija on 24 mm.

I 30 o Keksinnön mukaan virtausputki 17 steppeineen 20 siis muodoste-

CO

ίο taan hydromuovaamalla yhdestä yhtenäisestä putkiaihiosta 21.

CD

o Hydromuovauksessa käytetään kaksiosaista negatiivimuottia, jonka c\i muoto vastaa lopullisen virtausputken muotoa. Putkiaihio asete-35 taan muottiin, joka suljetaan varmasti. Tarvittaessa putkiaihio voi olla hieman litistetty, jotta se mahtuu muottiin. Putkiaihi- 6 on molemmat päät ulottuvat hiukan ulos muotista. Putkiaihio onkin hiukan pitempi kuin valmis virtausputki. Putkiaihion kumpaankin päähän puristetaan karat, jotka tiivistyvät sekä putkiaihioon että muottiin. Vettä väliaineena käytettäessä 5 käytetään esimerkiksi 2000 barin painetta, joka johdetaan karojen kautta putkiaihion sisään. Muutamassa sekunnissa paine puristaa putkiaihion muottia vasten. Yhdellä muotilla voidaan valmistaa halkaisijaltaan eri kokoisia virtausputkia, jos muotissa käytetään pienennysholkkeja. Lisäksi, mitä suurempi 10 putkiaihio halkaisijaltaan, sitä paremmin se muokkautuu suuremman painepinta-ala ansiosta. Lopuksi virtausputken päät tasataan, minkä jälkeen virtausputki on valmis.

Keksinnön mukainen perälaatikon turbulenssigeneraattori, jossa 15 kukin virtausputki steppeineen on yhdestä yhtenäisestä putkiai-hiosta valmistettu hydromuovattu kappale, toimii tasaisesti ja saavutettu turbulenssi on riittävä. Esimerkiksi, jos yhdeksän metriä leveässä kolmirivisessä turbulenssigeneraattorissa on yhdessä rivissä kolmen leveysmetrin matkalla sata virtausputkea, 20 on virtausputkia yli tuhat kyseisessä perälaatikossa. Tällöin keksinnön mukaisella virtausputkella saadaan merkittäviä säästöjä niin työ- kuin materiaalikustannuksissa. Samalla turbulenssi-generaattorin massa on tavanomaista pienempi. Virtausputket ovat myös tasalaatuisia ja turbulenssitaso on tasainen koko huuliau-25 kon leveydellä.

CM

O

CM

CM

cp t'-

O

X

cc

CL

O

co co

LO

CD

O

O

CM

Claims (10)

1. Virtausputki kuiturainakoneen perälaatikon (10) turbulens-sigeneraattoria (14) varten, johon virtausputkeen (17) kuuluu 5 kaksi perättäistä virtausosaa (18, 19), joiden virtaus- poikkipinta-alat ovat erisuuret stepin (20) muodostamiseksi, tunnettu siitä, että virtausputki (17) steppeineen (20) on yhdestä yhtenäisestä putkiaihiosta (21) valmistettu kappale.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtausputki, tunnettu siitä, että virtausputki (17) steppeineen (20) on hydromuovattu kappale.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen virtausputki, tunnet-15 tu siitä, että virtausputken (17) seinämävahvuus on alle 2 mm.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen virtausputki, tunnettu siitä, että virtausputki (17) on ruostumatonta terästä, edullisesti duplex-terästä. 20

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen virtausputki, tunnettu siitä, että virtaussuunnassa toiseen virtausosaan (19) kuuluu kaksi osaa (22, 23), joista ensimmäisen osan (22) poikkileikkaus on ympyrämäinen toisen osan (23) poikkileikkauksen 25 ollessa monikulmio. OJ δ (M

^ 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen virtausputki, tunnettu ^ siitä, että ensimmäisen osan (22) halkaisija on 1,1 - 2,0, ° edullisemmin 1,2 - 1,5 kertaa ensimmäisen virtausosan (18) x £ 30 halkaisija. o co co LO

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen virtausputki, o tunnettu siitä, että virtausosien (18, 19) liittymäkohdassa on CM - virtausputken (17 seinämässä kaksi kaarevaa taitosta (24), 35 joiden kaarevuussäde r on 0,2 - 2 mm, edullisemmin 0,75 - 1,25 mm.

8. Menetelmä virtausputken valmistamiseksi kuiturainakoneen perälaatikon (10) turbulenssigeneraattoria (14) varten, jossa menetelmässä virtausputkeen muodostetaan kaksi perättäistä virtausosaa (18, 19), joiden virtauspoikkipinta-alat sovitetaan 5 erisuuriksi stepin (20) muodostamiseksi, ja muodostamisessa käytetään hydromuovausta, tunnettu siitä, että virtausputki (17) steppeineen (20) muodostetaan yhdestä yhtenäisestä putkiaihiosta (21) .

9. Kuiturainakoneen perälaatikon (10) turbulenssigeneraattori (14), johon kuuluu useita virtausputkia (17), joista kuhunkin kuuluu kaksi perättäistä virtausosaa (18, 19), joiden virtauspoikkipinta-alat ovat erisuuret stepin (20) muodostamiseksi, tunnettu siitä, että virtausputki (17) steppeineen (20) 15 on yhdestä yhtenäisestä putkiaihiosta (21) valmistettu kappale.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen turbulenssigeneraattori, tunnettu siitä, että virtausputki (17) on jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen virtausputki (17). c\i δ CVJ CM O o X cc CL O CO CO LO CD O O CM