FI124588B - Menetelmä ja järjestely paperikoneen kuivatusosassa paperirainan kuivaamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja järjestely paperikoneen kuivatusosassa paperirainan kuivaamiseksi 5 Keksinnön kohde

Keksinnön kohteena on oheisten itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osien mukainen menetelmä ja järjestely paperikoneen kuivatusosassa paperirainan kuivaamiseksi.

10

Keksinnön tausta

Tavallisesti paperi- tai kartonkikoneessa liikkuva paperiraina muodostetaan liikkuvan tukikudoksen eli viiran päälle. Paperirainaa 15 kuivatetaan asteittain kuljetettaessa sitä paperikoneen läpi kuivatuksen tapahtuessa pääasiassa paperikoneen kuivatusosassa. Kuivatusosan tehtävänä on poistaa paperirainasta vettä haihduttamalla.

Paperikoneen kuivatusosassa kuivatettava paperiraina kuljetetaan 20 lämmitettyjen kuivatussylintereiden ylitse. Kuivatussylintereiden haihdutustehoa rajoittaa päällä oleva viira, joka estää vesihöyryn kulkemista lävitseen.

Lisäksi käytettäessä erityisen korkean lämpötilan sylinteripintoja 25 paperirainan kuivaamiseen, ongelmaksi muodostuu paperirainaa sylinteripintaa vasten painavan tukikudoksen reunojen lämpötilan ^ kesto. Tukikudoksen reunat, jotka ovat paperirainan ulkopuolella, ™ ylikuumenevat helposti, josta aiheutuu tukikudoksen reunojen kunnon § heikentymistä ja näin ollen tukikudoksen käyttöikä lyhenee, g 30 i Paperirainan kuivatuksessa voidaan käyttää myös puhalluskuivausta, “ jossa kuumaa ilmaa puhalletaan suurella nopeudella paperirainaa S kohden. Puhallusilman lämmittäminen vaatii lämmityslaitteistot !£ puhallushuuvan yhteyteen ja paksun eristyksen laitteen pintaan, jotta § 35 lämpöä ei hukata tarpeettomasti. Tällaiset laitteistot ovat rakenteeltaan monimutkaisia ja raskaita sekä kustannuksiltaan kalliita.

2

Tekniikan tason mukaisia ratkaisuja on kuvattu julkaisuissa WO 9848108, US 5799409 ja US 6189233.

Keksinnön kuvaus 5

Nyt esitettävän keksinnön tarkoituksena on vähentää tai jopa kokonaan poistaa edellä mainittuja tunnetussa tekniikan tasossa ilmeneviä ongelmia.

10 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä ja järjestely paperirainan kuivaamiseksi, joka mahdollistaa paperikoneen kuivatusosan toiminnan tehostamisen sekä paperirainan tehokkaamman kuivaamisen tukikudoksen jäähdytystä ja veden poistoa parantamalla.

15

Edellä esitettyjen tarkoituksien toteuttamiseksi keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.

20 Muissa, epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja.

Tyypillisessä keksinnön mukaisessa menetelmässä paperirainan kuivaamiseksi paperirainaa kuivataan ainakin yhdellä kuivainyksiköliä, 25 jossa - tukikudoksen päälle muodostettu kuivatettava paperiraina kuljetetaan ^ lämmitetyn kuivatussylinterin pinnan ylitse, jolloin paperirainan ™ ensimmäinen pinta on vasten kuivatussylinterin pintaa ja paperirainan § toinen pinta on vasten tukikudoksen ensimmäistä pintaa, ja g 30 tukikudoksen toista pintaa kohden puhalletaan ilmaa, x ja jossa menetelmässä ilman puhaltamiseen käytetään “ puhallushuuvaa, joka käsittää puhallusvälineiden muodostaman j» puhalluspinnan, jossa on puhallusaukkoja, joista puhallettava ilma !£ johdetaan kohti tukikudoksen pintaa, ja puhallushuuva käsittää myös ^ 35 ilman poistovälineet ilman poistamiseksi kuivainyksiköstä, ja kuivatussylinterin pinta lämmitetään 130 - 200 °C:een lämpötilaan ja puhallettavan ilman lämpötila on korkeintaan noin 70 °C.

3

Tyypillinen keksinnön mukainen järjestely paperikoneen kuivatusosassa paperirainan kuivaamiseksi käsittää ainakin - lämmitetyn kuivatussylinterin, jonka ylitse tukikudoksen päälle 5 muodostettu kuivatettava paperiraina kuljetetaan, jolloin paperirainan ensimmäinen pinta on vasten kuivatussylinterin pintaa ja paperirainan toinen pinta on vasten tukikudoksen ensimmäistä pintaa, - puhallusvälineet, jotka on järjestetty puhaltamaan ilmaa tukikudoksen toista pintaa kohden, 10 - ilman puhaltamiseen käytetyn puhallushuuvan, joka käsittää puhallusvälineiden muodostaman puhalluspinnan, jossa on puhallusaukkoja, joista puhallettava ilma johdetaan kohti tukikudoksen pintaa, ja joka puhallushuuva käsittää myös ilman poistovälineet ilman poistamiseksi kuivainyksiköstä, ja 15 - ainakin yhden kuivatussylinterin lämmitysvälineen, joka on järjestetty lämmittämään kuivatussylinterin pinta 130-200 °C:een lämpötilaan, ja jossa järjestelyssä puhallusvälineet on järjestetty puhaltamaan ilmaa, jonka lämpötila on korkeintaan noin 70 °C.

20 Tässä hakemuksessa kuvatut suoritusmuodot ja edut koskevat soveltuvin osin niin keksinnön mukaista menetelmää kuin järjestelyä paperikoneen kuivatusosassa, vaikka sitä ei aina erikseen mainitakaan.

25 Tässä tekstissä paperikone voi tarkoittaa erilaisia paperikoneita kuin myös kartonkikoneita ja muita vastaavia koneita.

™ Keksinnön mukainen menetelmä ja järjestely mahdollistavat § tukikudoksen eli viiran jäähdyttämisen ja tuulettamisen samanaikaisesti g 30 kun tukikudoksen päälle muodostettu paperiraina kuljetetaan korkean i lämpötilan kuivatussylinterin ylitse. Näin veden poistoa tukikudoksesta saadaan parannettua eikä tukikudos rajoita kuivatussylinterin S haihdutustehoa.

r-·

LO

§ 35 Keksinnön mukaisessa menetelmässä paperirainaa kuivataan paperikoneen kuivatusosassa ainakin yhdellä kuivainyksiköllä, jossa yhdistetään korkean lämpötilan kuivatussylinteri samaan 4 kuivatusvaiheeseen ilman puhalluksen kanssa siten, että puhallettavan ilman lämpötila on huomattavasti alhaisempi kuin kuivatussylinterin pintalämpötila.

5 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelyllä saadaan paperirainan kuivausta huomattavasti tehostettua kuivainyksikköön järjestetyn puhalluksen avulla, vaikka puhalluksen avulla ei tuodakaan paperirainan kuivatuksen kannalta oleellisesti lisää lämpöä kohteeseen. Keksinnön mukaisessa järjestelyssä ainakin yksi 10 kuivatussylinteri on sijoitettu puhallushuuvan alle. Tällainen järjestely sopii erityisesti korkean lämpötilan sylinterille, jonka pintalämpötila on niin korkea että sen kuivatusteholle ei ole haittaa viileämmän ilman puhalluksesta. Viileän ilman puhallus laskee paperirainaan kontaktissa olevan tukikudoksen eli viiran lämpötilaa, jolloin viira samalla tuulettuu 15 ja veden poisto tehostuu, joka mahdollistaa edelleen veden lisähaihdutuksen paperirainasta.

Lisäksi keksinnön mukaisella menetelmällä paperirainan ja sylinteripinnan lämpötilaero saadaan pysymään korkeana ja näin 20 paperirainan kuivatusnopeutta saadaan myös tehostettua.

Korkean lämpötilan sylinterillä tarkoitetaan tässä hakemuksessa lämmitettyä kuivatussylinteriä, jonka pinnan lämpötila on vähintään noin 130 °C. Kuivatussylinterin pinnan lämpötila on tyypillisesti 130 °C 25 - 200 °C, vielä tyypillisemmin 140 °C - 180 °C, ja tyypillisimmin noin 160 °C. Edellä kuvattua korkean lämpötilan sylinteriä voidaan kutsua ^ myös suurtehosylinteriksi.

δ c\i § Keksinnön mukaisessa menetelmässä paperiraina on muodostettu i g 30 tukikudoksen päälle, joka tukikudos painaa paperirainaa x kuivatussylinterin pintaa vasten. Näin tukikudoksen ensimmäinen pinta

CC

“ on vasten kuivatettavan paperirainan toista pintaa ja paperirainan S ensimmäinen pinta asettuu vasten kuivatussylinterin pintaa.

!£ Tukikudoksen toiselle puolelle on järjestetty ilman puhallus, jolloin § 35 ilmaa puhalletaan kohden tukikudoksen toista pintaa, joka ei ole kontaktissa paperirainaan, oleellisesti samanaikaisesti kun paperiraina kuljetetaan kuivatussylinterin aktiivisen kuivatuspinnan ylitse.

5

Keksinnön mukaisessa menetelmässä tukikudosta kohden puhallettavan ilman lämpötila on korkeintaan noin 70 °C. Puhallettavan ilman lämpötila on tyypillisesti 0-60 °C, ja vielä tyypillisemmin 15-50 5 °C, toisinaan 15 - 30 °C.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä edullisessa suoritusmuodossa tukikudosta kohden puhallettavaa ilmaa ei erikseen lämmitetä eli puhallusilma on oleellisesti lämmittämätöntä ilmaa.

10

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa puhallusilmana käytetään konesalin ilmaa, joka on lämpötilaltaan sopivaa ns. viileän puhalluksen aikaansaamiseksi. Eräässä keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuodossa puhallusilmaa voidaan kuitenkin 15 jäähdyttää, koska mitä viileämpää ilmaa tukikudosta eli viiraa kohden puhalletaan, sitä paremmin viiraa saadaan jäähdytettyä ja tuuletettua, ja näin ollen paperin kuivattamista saadaan tehostettua.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelyn eräässä 20 suoritusmuodossa puhallusilmana ilmana voidaan käyttää ulkoilmaa. Puhallettavan ilman lämpötilan tulee kuitenkin olla vähintään 0 °C, joten ulkoilman ollessa viileämpää, tai muuten kanavistossa tapahtuvan kondensoimisen estämiseksi, järjestelyyn tulee lisätä ilman lämmitysvälineet ennen ilman puhaltamista kohden paperirainaa.

25

Keksinnön mukaisessa menetelmässä puhallusilman kosteuden tulee olla riittävän alhainen, jotta puhallusilman mukana ei tuoda lisää vettä oj tukikudokseen. Puhallusilman absoluuttisen kosteuden tulee olla g tyypillisesti alle 50 g H20/kg kuivaa ilmaa.

8 30 x Käytettäessä puhallusilmana konesalin ilmaa, on sen suhteellinen “ kosteus yleensä riittävän alhainen. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa co puhallusilmana käytettävästä konesalin ilmasta ei siis tyypillisesti !£ tarvitse poistaa kosteutta ennen kun se johdetaan käytettäväksi g 35 puhallusilmana. Konesalin ilma voidaan siis johtaa suoraan puhallusvälineisiin, sen kulkematta kuivatuslaitteiden läpi.

6 Käytettäessä konesalin ilmaa puhallusilmana, siitä ei myöskään tyypillisesti tarvitse erikseen poistaa epäpuhtauksia. Konesalin ilma voidaan siis johtaa suoraan puhallusvälineisiin, sen kulkematta puhdistuslaitteiden läpi.

5

Tarvittaessa keksinnön mukainen järjestely voi käsittää välineet kosteuden ja/tai epäpuhtauksien poistamiseksi puhallusilmasta, esimerkiksi kun puhallusilmana käytetään ulkoilmaa.

10 Keksinnön mukaisessa menetelmässä ilman puhaltamiseen käytetään edullisesti puhallushuuvaa, joka käsittää puhallusvälineiden muodostaman puhalluspinnan, jossa on puhallusaukkoja, joista puhallettava ilma johdetaan kohti tukikudoksen pintaa. Tällainen puhallushuuva on edullisesti suutinhuuva. Puhallushuuvaan kuuluu 15 yleensä myös ilman poistovälineet ilman poistamiseksi kuivainyksiköstä. Ilman poistovälineet voivat esimerkiksi olla puhalluspintaan järjestettyjä imuaukkoja, joiden kautta ilmaa imetään pois kuivainyksiköstä.

20 Keksinnön mukaisessa kuivainyksikössä puhallushuuva on tyypillisesti järjestetty kuivatussylinterin yläpuolelle ympäröimään kuivatussylinterin aktiivista kuivatuspintaa. Puhallus on kuitenkin voitu järjestää myös muulla tavoin kuivatussylinterin aktiivisen kuivatuspinnan yhteyteen. Puhallusilma johdetaan lähelle kuivatettavan paperin pintaa, 25 tyypillisesti noin 10-50 mm päähän paperirainan pinnasta.

^ Keksinnön mukainen viileä puhallus sekä viilentää viiraa että ™ kondensoi rainasta haihtuvaa vettä siihen, jolloin höyryn tilavuus g vetenä putoaa murto-osaan. Kosteus voidaan imeä puhallushuuvaan g 30 talteen vedenpoistovälineiden avulla ja poistaa ilmastointijärjestelmän x kautta.

CC

CL

jS Keksinnön mukaisella menetelmällä, jossa puhalletaan !£ kuivatussylinterin pintalämpötilaa viileämpää ilmaa tukikudosta kohden, § 35 pystytään estämään tukikudoksen reunojen ylikuumeneminen korkean lämpötilan kuivatussylintereiden yhteydessä.

7

Keksinnön mukaisen menetelmän vaatima laitteisto on rakenteeltaan yksinkertainen ja kustannuksiltaan edullinen, koska siinä ei tarvita puhallusilman lämmitystä eikä siihen liittyviä laitteita eikä siten paksua eristystä laitteen pinnassa. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa 5 puhallukseen käytettävää ilmaa ei erikseen tarvitse jäähdyttää, vaan konesalin ilma itsessään on riittävän viileää. Tällöin puhallushuuvan rakenne pysyy yksinkertaisena, koska keksinnön mukaiseen järjestelyyn tarvitaan ainoastaan välineet konesalin ilman johtamiseksi puhallusvälineisiin.

10

Keksinnön eräässä toisessa suoritusmuodossa laitteistoon voidaan kuitenkin lisätä puhallusilman jäähdytys. Tällöin järjestelyyn on järjestetty välineet puhallettavan ilman jäähdyttämiseksi.

15 Keksinnön mukaisessa järjestelyssä on lisäksi ainakin yhdet kuivatussylinterin lämmitysvälineet, jotka on järjestetty lämmittämään sylinterin pintaa lämmitysväliaineella, kuten höyryllä, kondensoidulla höyryllä tai ylikuumenneella höyryllä, kuumalla ilmalla, tai kuumalla öljyllä. Kuivatussylinterin pinta on edullisesti aukoton.

20

Keksinnön mukaiseen kuivainyksikköön on eräässä suoritusmuodossa järjestetty mittausvälineet puhallusilman ja kuivatussylinterin pinnan lämpötilan mittaamiseksi, ja säätövälineet kuivatussylinterin pinnan lämpötilan säätämiseksi ja/tai puhallusilman lämpötilan säätämiseksi, 25 jotta sylinteripinnan ja puhallettavan ilman lämpötilaero saadaan pysymään haluttuna ja paperirainan tehokkaan kuivatuksen kannalta ^ ennalta määritellyissä rajoissa. Tyypillisesti järjestely käsittää S säätövälineet kuivatussylinterin pinnan lämpötilan säätämiseksi, koska § tyypillisessä keksinnön mukaisessa ratkaisussa puhallusvälineiden S 30 yhteyteen ei ole järjestetty välineitä ilman lämmittämiseksi ja/tai x jäähdyttämiseksi. Kuivatussylinterin pinnan lämpötilaa voidaan säätää “ esimerkiksi muuttamalla sylinteriin syötettävän höyryn painetta.

O)

CO

!£ Paperirainan kuivatusta saadaan tehostettua, kun paperikoneen g 35 kuivatusosaan järjestetään ainakin yksi keksinnön mukainen järjestely.

Paperikoneen kuivatusosa voi käsittää muita lämmitettyjä sylinteriryhmiä ennen keksinnön mukaista järjestelyä tai järjestelyn 8 jälkeen. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mukainen kuivainyksikkö on järjestetty paperikoneen kuivatusosan alkuun.

5 Piirustusten lyhyt kuvaus

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheiseen kuvaan 1, joka esittää periaatekuvan keksinnön mukaisesta järjestelystä.

10

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen järjestely, joka käsittää korkean lämpötilan kuivatussylinterin 3 ja puhallushuuvan 4. 15 Tukikudoksen 2 päälle muodostettu paperiraina kuljetetaan kuuman sylinteripinnan ylitse samalla kun tukikudoksen 2 toiselle pinnalle puhalletaan ilmaa puhallushuuvan 4 puhallusaukkojen 4’, 4” kautta.

Keksinnön mukainen paperikoneen kuivatusosa käsittää ainakin yhden 20 edellä kuvatun järjestelyn paperirainan kuivaamiseksi. Puhallushuuva 4 voi olla järjestetty myös useamman kuivatussylinterin yhteyteen, kuten myös kuvassa esitettyjen alasylintereiden 5, 5’ yhteyteen.

Kuten kuvassa 1 on esitetty, puhallushuuva 4 on järjestetty välimatkan 25 päähän tukikudoksesta kuivatussylinterin aktiivisen kuivatuspinnan alueelle. Puhallettaessa huuvan 4 suuttimien kautta viileää ilmaa ^ kohden tukikudoksen pintaa, tukikudoksen lämpötilaa saadaan ° laskettua, jolloin viiraa saadaan tuuletettua ja mahdollistetaan § lisähaihdutus.

S 30 x Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esimerkinomaisesti esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan keksintöä on tarkoitus laajasti S soveltaa seuraavassa määriteltyjen patenttivaatimusten määrittelemän !£ keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

δ c\j

Claims (13)

1. Menetelmä paperirainan kuivaamiseksi, jossa menetelmässä paperirainaa kuivataan ainakin yhdellä kuivainyksiköllä, jossa 5 - tukikudoksen (2) päälle muodostettu kuivatettava paperiraina kuljetetaan lämmitetyn kuivatussylinterin (3) pinnan ylitse, jolloin paperirainan ensimmäinen pinta on vasten kuivatussylinterin pintaa ja paperirainan toinen pinta on vasten tukikudoksen (2) ensimmäistä pintaa, ja 10. tukikudoksen (2) toista pintaa kohden puhalletaan ilmaa, tunnettu siitä, että ilman puhaltamiseen käytetään puhallushuuvaa, joka käsittää puhallusvälineiden muodostaman puhalluspinnan, jossa on puhallusaukkoja, joista puhallettava ilma johdetaan kohti tukikudoksen 15 pintaa, ja että puhallushuuva käsittää myös ilman poistovälineet ilman poistamiseksi kuivainyksiköstä, ja että kuivatussylinterin (3) pinta lämmitetään 130 - 200 °C:een lämpötilaan ja puhallettavan ilman lämpötila on korkeintaan noin 70 °C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukikudoksen (2) toista pintaa vasten puhallettavan ilman lämpötila on 0-60 °C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että tukikudoksen (2) toista pintaa vasten puhallettavan ilman lämpötila on 15-30 °C. oj

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, g tunnettu siitä, että tukikudosta (2) kohden puhallettava ilma on i g 30 konesalin ilmaa. CC

“ 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, j» tunnettu siitä, että tukikudoksen (2) toista pintaa kohden puhallettava ^ ilma on lämmittämätöntä. c\j 00

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhallettavaa ilmaa jäähdytetään ennen sen ohjaamista kohden tukikudosta (2).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivatussylinterin (3) pinnan lämpötila on 140 °C -180 °C.

8. Järjestely paperikoneen kuivatusosassa paperirainan kuivaamiseksi, 10 joka järjestely käsittää ainakin - lämmitetyn kuivatussylinterin (3), jonka ylitse tukikudoksen (2) päälle muodostettu kuivatettava paperiraina kuljetetaan, jolloin paperirainan ensimmäinen pinta on vasten kuivatussylinterin pintaa ja paperirainan toinen pinta on vasten tukikudoksen (2) ensimmäistä pintaa, ja 15 - puhallusvälineet (4, 4’), jotka on järjestetty puhaltamaan ilmaa tukikudoksen (2) toista pintaa kohden, tunnettu siitä, että järjestely käsittää ilman puhaltamiseen käytetyn puhallushuuvan, joka käsittää puhallusvälineiden muodostaman puhalluspinnan, jossa on puhallusaukkoja, joista puhallettava ilma 20 johdetaan kohti tukikudoksen pintaa, ja että puhallushuuva käsittää myös ilman poistovälineet ilman poistamiseksi kuivainyksiköstä, ja että järjestely käsittää lisäksi ainakin yhden kuivatussylinterin (3) lämmitysvälineen, joka on järjestetty lämmittämään kuivatussylinterin (3) pinta 130 - 200 °C:een lämpötilaan, ja että puhallusvälineet (4, 4’) 25 on järjestetty puhaltamaan ilmaa, jonka lämpötila on korkeintaan noin 70 °C.

° 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestely, tunnettu, siitä että g puhallusvälineet (4, 4’) on järjestetty puhaltamaan ilmaa, jonka g 30 lämpötila on 0 - 60 °C, tyypillisesti 15-30 °C. CC

“ 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että <» järjestely käsittää välineet konesalin ilman johtamiseksi puhallusvälineisiin (4, 4’). δ r>c <M °°

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-10 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää välineet puhallettavan ilman jäähdyttämiseksi.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kuivatussylinterin (3) lämmitysvälineet on järjestetty lämmittämään kuivatussylinterin (3) pinta 140 °C - 180 °C lämpötilaan.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-12 mukainen järjestely, 10 tunnettu siitä, että järjestely käsittää mittausvälineet puhallettavan ilman ja sylinterin (3) pinnan lämpötilan mittaamiseksi, ja säätövälineet sylinteripinnan lämpötilan säätämiseksi. 't δ c\j CD O CD O X cc CL CD CO m δ c\j