FI124683B

FI124683B - Menetelmä seulasylinterin valmistamiseksi

Info

Publication number: FI124683B
Application number: FI20106029A
Authority: FI
Inventors: Aku Asikainen; Christophe Hayart
Original assignee: Aikawa Fiber Technologies Trust
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2014-12-15
Also published as: KR101750904B1; US20130319932A1; KR20130132423A; CN103298997A; EP2625333A1; FI20106029A; CN103298997B; EP2625333B1; WO2012045911A1; BR112013007579B1; FI20106029L; FI20106029A0; US9290886B2; CA2811636A1; JP2013543439A; CA2811636C; JP5951617B2; BR112013007579A2

Description

MENETELMÄ SEULASYLINTERIN VALMISTAMISEKSI

[001] Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä seulasylinterin valmistamiseksi, joka seulasylinteri soveltuu erityisesti massan- ja 5 paperinvalmistusteollisuuden selluloosamassan tai kuitususpensioiden, tai muiden vastaavien suspensioiden, seulomiseksi, suodattamiseksi, fraktioimiseksi tai lajittelemiseksi. Esillä oleva keksintö koskee vielä erityisemmin sen tyyppisiä lajittelu- tai suodatinlaitteita, jotka käsittävät joukon lyhyen välimatkan päähän toisistaan sijoitettuja samansuuntaisia seulalankoja, joka joukko seulalankoja 10 muodostaa seulottavaa massaa tai kuitususpensiota kohti olevan lajittelu- tai suodatuspinnan vierekkäisten lankojen muodostaessa välillensä lajitinaukot, joiden kautta massan tai kuitususpension akseptiosa pääsee virtaamaan.

[002] Ensimmäisissä markkinoille ilmestyneissä lankaseuloissa seulalangat oli 15 hitsattu tukisauvoihin tai kierretty sauvojen ympärille. Eräs tällaiseen rakenteeseen liittyvä ongelma on seulalankojen sijoittaminen tukisauvoille siten, että niiden etäisyydet, eli vierekkäisten lankojen väliset lajitteluraot, jakautuvat olennaisesti tasavälein koko seulontapinnalla. Tämä ongelma ratkaistiin seuraavan sukupolven lankaseuloilla työstämällä tai muuten järjestämällä koloja määrätyin välein 20 tukisauvojen sille pinnalle, johon langat oli tarkoitus kiinnittää. Kiinnittämällä seulalangat koloihin lankojen välinen etäisyys saadaan siten halutuksi.

[003] Esimerkiksi julkaisussa EP-A1- 0 929 714 esitetään lajittelulaite, jossa seulalangat on kiinnitetty lankojen alavirran puolella poikittain ulottuviin, kiinteissä 25 tukielementeissä, i.e. tukirenkaissa tai tukitangoissa, oleviin koloihin.

't δ

(M

> [004] Tunnetuissa tämän tyyppisissä lajittelulaitteissa seulalankojen tukina toimivat ^ tukielementit muodostetaan kiinteistä tangoista, jotka ovat poikkileikkaukseltaan ^ pääasiassa suorakaiteenmuotoisia, mutta joskus pyöreitä tai pyöristettyjä, ja jotka

X

a. 30 on tavallisimmin sijoitettu kohtisuorasti seulalankoihin nähden. Edellä mainitussa g> julkaisussa EP-A1-0 929 714 esitetään kuitenkin lankaseula, jossa tukirenkaalla on o g erityisrakenne, toisin sanoen se on U-tanko, johon seulalangat kiinnitetään o muodonmuutoksen avulla tukitankoon poikittain työstettyihin koloihin.

C\J

2 [005] Seulalangat kiinnitetään yleensä tukitankoihin hitsausprosessin avulla, joka aiheuttaa lukuisia epäkohtia, kuten muuttuvuusvääntymää, lämpöerojännityksiä ja purseita. Hitsauksen synnyttämä lämpö aiheuttaa usein lankojen vääntymistä ja 5 muutoksia lajitteluaukon leveydessä vierekkäisten lankojen välillä. Tämän vuoksi on vaikea saada täysin tasamittaisia lajitteluaukkoja, ja näin ollen seulan suorituskyky kärsii. Nykyisin, kun lajitteluaukkojen haluttu leveys voi olla niinkin pieni kuin 0.1 mm, tai jopa vielä pienempi, vain minimaaliset vääntymät (jos nekään) ovat hyväksyttävissä.

10 [006] Lämpöerojännitykset ja purseet voivat myös aiheuttaa toimintahäiriön johtuen lajittelulaitteeseen kohdistuvasta kuormituksesta käyttäjän prosessissa. Tällainen kuormitus voi olla joko jatkuvaa kuormitusta tai jaksottaista kuormitusta, jolloin väsymisilmiö aiheuttaa häiriön. Purseisiin voi myös tarttua suspension kuituja, 15 joka johtaa vähitellen seulan tai suodattimen tukkeutumiseen, tai toisiinsa takertuvien ns. kuitusäikeiden muodostumiseen, jotka ovat hyvin haitallisia käyttäjän prosessissa.

[007] Nyt kun kolojen käyttäminen tukisauvoissa, -tangoissa tai -renkaissa 20 varmistaa, että vierekkäisten seulalankojen välinen etäisyys on olennaisesti vakio, seuraava ratkaistava ongelma on keksiä kuinka seulalangat voitaisiin kiinnittää tukisauvoihin tai -tankoihin siten, että hitsaamalla tapahtuva kiinnitys ei tuottaisi lisäongelmia. Hitsaaminen on ollut luotettava ja yksinkertainen tapa kiinnittää seulalangat tukisauvojen - tai tankojen koloihin siten, että langat eivät pääse 25 liikkumaan kolossa. Koska hitsaus on kuitenkin taipuvainen synnyttämään jo edellä 't g lueteltuja lisäongelmia, on hitsausta korvaamaan testattu nk. avaimenreikäkoloa.

c\j

Avaimenreikäkolo tai -aukko työstetään joko kokonaan tukielementin, tai -renkaan ^ tai -tangon sisäpuolelle tai se työstetään siten, että avaimenreikä on auki tukielementin, tai -renkaan tai -tangon yhdeltä sivulta. Molemmissa tapauksissa

X

£ 30 lanka kykenee liikkumaan kolossa ainoastaan pituussuuntaisen akselinsa g> suunnassa. Toisin sanoen avaimenreikä joko kiristää langan olennaisen tiukasti tai § .......angan liukua avaimenakaan langan pituussuuntaisen akselin suunnassa.

δ Näin ollen on selvää, että avaimenreikä estää seulalankaa liikkumasta lajittelun

CVJ

3 aikana syntyvien painepulssien suunnassa, eli olennaisesti seulalankoihin nähden kohtisuorassa suunnassa.

[008] Esimerkiksi US-patenteissa 5,090,721 ja 5,094,360 esitetään seulalankojen 5 kiinnittämistä tietynlaisen avaimenreiän poikkileikkauksen avulla tukitangossa oleviin koloihin, joilla on sama avaimenreiän muoto. Seulalangat viedään koloihin tukitankojen ollessa suoria, ei siis taipuneita. Taivuttamalla tukitangot tukirenkaiksi seulalangat lukittuvat koloihin. Tämä rakenne ei kuitenkaan ehkä ole riittävän luotettava pitkällä tähtäimellä ja avaimenreikäkiinnitystä yhdessä 10 lukitusominaisuuden kanssa onkin paranneltu muutamilla teollisuudessa paremmin tunnetuilla ratkaisuilla. Toisin sanoen liimaamista, juottamista, hitsaamista jne. on esitetty varmistamaan avaimenreikäkiinnitystä.

[009] Mm. edellä mainituista vaikeuksista on usein tuloksena lajittelun heikko laatu 15 tai seulasylinterin mekaaninen heikkous tai korkeat valmistuskustannukset (esim.

avaimenreikäkiinnitys edellyttää hyvin tarkkaa avaimenreikäkolon mitoitusta).

[010] Edellä esitettyihin ongelmiin on esitetty ratkaisua julkaisussa WO-A2-2006008332, jossa seulalankojen kiinnitystä niiden tukirenkaissa oleviin 20 avaimenreikäkoloihin on parannettu kuumentamalla tukirenkaita niiden toiselta sivupinnalta (tukirenkaan olennaisesti radiaalisesti ulottuva taso) sen jälkeen kun seulalangat on viety koloihin, eli seulasylinterin kokoamisen jälkeen.

Kuumentamisen tarkoituksena on taivuttaa tukirenkaat siten, että niiden sivupinnat kääntyvät alkuperäisestä asemastaan radiaalitasossa hieman kartiomaiseen tasoon. 25 Kun tätä tukirenkaan taivutusta suoritetaan, tukirenkaissa olevien 't g avaimenreikäkolojen akselit muuttavat samanaikaisesti suuntaansa seulasylinterin c\j akselin kanssa samansuuntaisesta suunnasta sekä myös seulalangan suunnasta ^ hieman kaltevaan suuntaan siten, että tukirenkaan kolojen reunat ’pureutuvat’ seulalankojen sivupintoihin ja varmistavat seulalankojen kunnollisen kiinnittymisen £ 30 koloihin.

en

CVJ

o g [011] Vaikka edellä esitetty tunnetun tekniikan mukainen kiinnitysmenetelmä on o osoittautunut selväksi parannukseksi aiempiin tunnetun tekniikan mukaisiin 4 kiinnitysmenetelmiin, jotka ovat edellyttäneet hitsausta, liimausta, juottamista tai muita lisäkiinnitysmenetelmiä varmistamaan seulalangan liikkumattomuus tukirenkaassa olevassa kolossaan, on edellä kuvatulla kiristysmenetelmällä myös omat pienet heikkoutensa. Ensinnäkin aina kun kolon akselin ja syvennykseen 5 asennetun seulalangan pituusakselin suunnat eivät ole tarkalleen samat, seulalangan ja kolon pintojen välille muodostuu pieni rako. Tällaisella raolla on taipumus kerätä yksi tai useampia kuituja sisäänsä, jonka seurauksena saattaa muodostua kuitusäie, joka ajoittain irtoaa raosta ja kulkeutuessaan mahdollisesti paperinvalmistusviiralle, heikentää lopputuotteen laatua. Toiseksi tukirenkaan 10 sivupinnan kuumentaminen on haastava tehtävä sikäli, että se tulisi tehdä niin, että kuumentamisen vaikutukset ovat samat kauttaaltaan kussakin tukirenkaassa kuten myös jokaisessa tukirenkaassa. Lisäksi seulalankojen kuumentamista tulisi välttää, toisin sanoen vaikka tukirenkaan sivupintaa kuumennetaan, kuumennuksen ei tulisi ulottua seulalankojen alueelle.

15 [012] Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen minimoida edellä mainitut epäkohdat ja aikaansaada parannettu seulasylinteri ja parannettu menetelmä sen valmistamiseksi.

20 [013] Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten myös aikaansaada helposti valmistettava ja asennettava seulasylinteri ilman lämmön aiheuttamaa seulalankojen vääntymistä.

[014] Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada parannettu, luja 25 seulasylinteri, jossa on täsmälliset ja yhdenmukaiset lajitteluaukot, eli lajitteluraot.

δ

CvJ

[015] Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten edelleen aikaansaada ^ parannettu menetelmä seulasylinterin valmistamiseksi siten, että siinä on yhtenäiset lajitteluaukot, eli sopivat mittapoikkeamat, jolloin hyvinkin kapeitten rakojen £ 30 valmistus on mahdollista.

O)

CNJ

o g [016] Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada parannettu o seulasylinteri, jossa on minimaalisesti pursetta tai muita ulospäin työntyviä 5 elementtejä, jotka aiheuttavat kuitujen kerääntymistä tukisauvojen ylävirran puoleisille sivupinnoille.

[017] Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on vielä lisäksi aikaansaada 5 parannettu seulasylinteri, jossa on kolon alueella minimaalisesti seulalangan ja tukitangon välisiä rakoja tai välyksiä lisäämässä kuitujen kerääntymistä flokeiksi seulalaitteen aksepteissa.

[018] Esillä olevan keksinnön vielä eräänä tarkoituksena on lisäksi aikaansaada 10 parannettu seulasylinteri, jossa seulalangat on kiinnitetty tukitankojen koloihin pelkästään kiristämällä, eli ilman hitsausta tai juottamista.

[019] Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan tukielementit ovat yksittäisten, toisistaan aksiaalisen välimatkan päähän järjestettyjen renkaiden 15 muodossa. Ainakin yksi tukirengas lämpökäsitellään seulalankojen asennuksen jälkeen siten, että sen halkaisija pienenee, jolloin se puristaa seulalangat tukirenkaassa oleviin aukkoihin/koloihin.

[020] Menetelmälle seulasylinterin valmistamiseksi, joka seulasylinteri 20 muodostetaan ainakin joukosta seulalankoja, joiden välissä on lajittelurako, ja olennaisesti ympyrämäisistä tukirenkaista, joilla tukirenkailla on ensimmäinen kehäalue, joka on varustettu aukoilla/koloilla, joihin mainitut seulalangat asennetaan, ja toinen kehäalue vastapäätä mainittua ensimmäistä kehäaluetta, tunnusomaista on, että 25 a) ainakin yhtä mainituista tukirenkaista kuumennetaan sen toiselta 't g kehäalueelta seulasylinterin kokoamisen jälkeen tukirenkaan c\j tasaiseksi lämpölaajentamiseksi, ja ^ b) annetaan mainitun ainakin yhden tukirenkaan jäähtyä sen halkaisijan pienentämiseksi, jolloin tukirengas kiristää seulalangat mainittuihin

X

£ 30 aukkoihin/koloihin.

en

CVJ

o co o δ

CVJ

6 [021] Keksinnön muut tunnusomaiset piirteet selviävät liitteenä olevista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista.

[022] Seuraavassa menetelmää seulasylinterin valmistamiseksi selostetaan 5 yksityiskohtaisemmin viitaten liitteenä oleviin piirustuksiin, joista kuviossa 1 esitetään kaavamaisesti tunnetun tekniikan mukainen lankaseulasylinteri, kuviossa 2 esitetään kaavamaisesti tunnetun tekniikan mukaisiin tukielementteihin järjestettyjen, esim. työstettyjen, avaimenreikien eri suoritusmuotoja, 10 kuvioissa 3 ja 4 esitetään esillä olevan keksinnön mukaisen tukielementin ja seulalangan yhdistelmän eräs edullinen suoritusmuoto, ja kuviossa 5 on jonkin verran lähempää esitettynä esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen tukirengas.

15 [023] Kuviossa 1 on esitetty hyvin kaavamaisella ja yksinkertaistetulla tavalla tunnetun tekniikan mukainen kiilalankaseulasylinteri 1, eli seulalankoja ja tukirengasta ei ole piirretty mittakaavassa eikä seularaon koko tai seulalankojen lukumäärä viittaa mihinkään olemassa olevaan seularumpuun tai seulasylinteriin. Kuvion 1 seulasylinteri on esitetty radiaalisena poikkileikkauksena yhden sen 20 tukirenkaista yläpuolelta. Lisäksi seulasylinterin päätyrenkaita tai ylä- ja alarenkaita ei ole esitetty. Tunnetun tekniikan mukainen seulasylinteri 1 on valmistettu olennaisesti aksiaalisesti suunnatuista seulalangoista 10, nk. kiilalangoista (alun perin langan poikkileikkaus muistutti kiilaa ja useimmiten edelleenkin muistuttaa sitä), jotka kiinnitetään toisaalta tukielementteihin 20 ja toisaalta aksiaalisista 25 päistään joko suoraan tai aksiaalisesti uloimman/-pien tukirenkaan/-iden välityksellä 't g seulasylinterin vastakkaisissa päissä sijaitseviin päätyrenkaisiin. Useimmiten c\j kiilalankaseulasylinteri on kuvion 1 mukaista nk. ulosvirtaustyyppiä. Tämä tarkoittaa, ^ että akseptivirta lankojen välisten lajittelurakojen läpi tapahtuu seulasylinterin sisältä sen ulkopuolelle. Tämän toiminnon mahdollistamiseksi seulalangat on yleensä

X

£ 30 kiinnitetty tukielementtien, eli tukirenkaiden, radiaalisesti sisemmälle kehälle.

g> Kuitenkin tunnetaan myös nk. sisäänvirtaustyyppisiä kiilalankaseulasylinterejä, o g jolloin rakenne on päinvastainen edellä esitettyyn nähden. Vierekkäisten o seulalankojen 10 välinen etäisyys määrittää lajitteluraot 15. Rakoleveys on yleensä 7 n. 0.1 - 0.3 mm riippuen seulasylinterin 1 käyttökohteesta. Kuitenkin joissakin erityissovelluksissa käytetään sekä pienempiä että selvästi suurempia rakoleveyksiä. Ympyrämäiset tukielementit tai tukirenkaat 20 järjestetään pitkin seulalankojen pituutta siten, että tukielementtien välinen aksiaalinen välimatka on n.

5 20 - 200 mm riippuen taas seulasylinterin 1 koosta ja käyttökohteesta.

Tukielementin korkeus tai paksuus (seulasylinterin aksiaalisuunnassa) on yleensä n.

3-10 mm ja radiaalinen leveys n. 15 mm - n. 50 mm. Mitat voivat kuitenkin myös vaihdella edellä esitetyistä joissakin erityisolosuhteissa. Seulasylinteri valmistetaan usein siten, että seulalangat 10 kiinnitetään tukitankoihin ennen seulan rullaamista 10 sylinterimäiseen muotoon, jolloin tukitangot muodostavat tukielementit tai tukirenkaat rullaamisen jälkeen. Joskus seulalangat kiinnitetään tukielementteihin sen jälkeen kun tangot on taivutettu ja hitsattu 22 ympyrämäisiksi renkaiksi, tai metallilevystä leikattuihin tukielementteihin.

15 [024] Yleinen tapa kiinnittää ja sopivasti asemoida seulalangat tukielementteihin tai tukirenkaisiin on käyttää tukielementeissä 20 poikkisuuntaisia koloja tai syvennyksiä tai aukkoja, joihin seulalangat 10 työnnetään. Kuviossa 2 on esitetty muutama vaihtoehto nk. avaimenreikä- tai lohenpyrstökolon 30 muodolle tukielementissä 20 tai tukitangossa tai tukirenkaassa. Pyöreä (yhtä hyvin soikea, 20 suorakaiteenmuotoinen, kolmiomainen tai mikä tahansa haluttu muoto) aukko tukielementissä on havainnollistaa esimerkkiä aukoista, jotka tukielementin materiaali ympäröi kokonaan. Koloilla ja aukoilla on yleensä muutamia yhteisiä piirteitä. Ensinnäkin kolo/aukko 30 työstetään tavallisesti suorassa kulmassa tankoon tai elementtiin nähden, jolloin kolon akseli on kohtisuorassa tukielementin 25 pituusakseliin nähden. Ja toiseksi, kuten piirustuksissa esitetään, avaimenreikäkolon •Ί· ς 30 (ja luonnollisesti myös aukon) perusajatuksena on kiinnittää seulalanka koloon c\j • 30 siten, seulalanka pääsee liikkumaan vain langan pituusakselin suunnassa, eli ^ suorassa kulmassa siihen radiaalitasoon nähden, jossa tukielementti sijaitsee.

C\J

^ Toisin sanoen käytetään nk. muotolukitusta. Seulalangan liike pituussuuntaisen

X

oi 30 akselinsakaan suunnassa ei luonnollisesti ole toivottu piirre, mutta sitä voidaan g) hyödyntää seulasylinterin kokoonpanossa. Toisin sanoen, jos langan kiristämistä § kolossa, siten kuin US-patenteissa 5,090,721 ja 5,094,360 esitetään, ei käytetä o lankojen koloon kiinnittämiseen, tukitangot voivat olla valmiiksi taivutettuja ja

C\J

8 hitsattuja ympyränmuotoisiksi tukirenkaiksi 20, jonka jälkeen langat työnnetään manuaalisesti, tai vasaralla pakottamalla, koloihin 30. Tässä tapauksessa kolojen 30 koon ja muodon pitäisi olla mahdollisimman lähellä seulalangan poikkileikkauksen kokoa ja muotoa. Jotta estetään lankojen liikkuminen aksiaalisuunnassaan, langat 5 voidaan tällöin hitsata, liimata tai juottaa tukirenkaaseen tai langan muotoa voidaan muuttaa koloalueella sellaiseksi, että se estää sen liikkeen. Kaikki kuvatut kiinnitysmenetelmät ovat kuitenkin monimutkaisia tai ne voivat synnyttää kuituja kerääviä purseita tai ne eivät muuten ole ihanteellisia tarkoitukseensa.

10 [025] Kuviossa 3 havainnollistetaan seulasylinterin osittainen radiaalinen poikkileikkaus suurennetussa mittakaavassa, jossa näkyy tukirengas 20, sen ensimmäinen kehäalue 24, sen toinen kehäalue 26 ja kolmen seulalangan 10 poikkileikkaus yhdessä niiden lukuisista edullisista muodoista. Seulalangat 10 on asennettu tukirenkaan ensimmäiseen kehäalueeseen 24 työstettyihin koloihin. Myös 15 kuviossa 4 on seulasylinterin osittainen, nyt aksiaalinen, poikkileikkaus, jossa näkyy seulalanka 10, tukirenkaan 20 poikkileikkaus, ja ensimmäistä kehäaluetta ja seulalankaa 10 vastapäätä oleva toinen kehäalue 26.

[026] Eräs edullinen, mutta ei tietenkään ainoa, tapa koota esillä olevan keksinnön 20 mukainen seulasylinteri on se, että ympyrämäisten renkaiden muodossa olevat tukielementit 20, joissa on sopivat avaimenreikä- tai lohenpyrstökolot tai vastaavat aukot ensimmäisillä kehäalueillaan, kiinnitetään jikiin. Seuraavaksi seulalangat 10 työnnetään kolojen/aukkojen 30 läpi tukirenkaille 20. Kolot tai aukot ovat edullisesti samanlaiset kaikissa renkaissa. Kun kaikki seulalangat 10 on työnnetty 25 tukirenkaiden 20 koloihin/aukkoihin 30, seulalangat kiinnitetään siten, että ne eivät •ί· 5 voi enää liikkua pituusakselinsa suuntaisesti. Tämä tapahtuu tukirenkaan 20 toista c\j kehäaluetta 26 kuumentamalla. Toisin sanoen toisen kehäalueen kuumentaminen ^ tapahtuu mahdollisimman tasaisesti siten, että tukirengas lämpölaajenee

C\J

^ olennaisesti radiaalitasossa tai olennaisesti radiaalisuunnassa, siis taipumatta.

X

oi 30 Kuumennus voidaan suorittaa joko kuumentamalla pelkästään kehäpintaa σ> (tukirenkaan radiaalisesti ulompaa tai sisempää pintaa) tai kuumentamalla S tukirenkaan vastakkaisia sivupintoja toisella kehäalueella, tai molemmilla tavoilla, o Toisella kehäpinnalla tarkoitetaan siis sekä varsinaista (useimmiten sylinterimäistä, 9 vaikka mitä tahansa muutakin muotoa, esim. pyöristettyä tai pitkittäisuritettua muotoa voidaan käyttää) kehäpintaa että tukirenkaan sivupintoja, jotka ulottuvat toiselta kehältä sisäänpäin tai ulospäin noin puolelle tukirenkaan radiaalimitasta. Vastaavalla tavalla ensimmäinen kehäalue ulottuu ensimmäiseltä kehältä noin 5 puolelle tukirenkaan radiaalimitasta. Normaalisti tukirenkaat on valmistettu ruostumattomasta teräksestä, jolloin sopiva renkaiden kuumennuslämpötila on noin 450 - 1100 celsiusastetta. Sen jälkeen kun renkaan toinen kehäalue on kuumennettu haluttuun lämpötilaan, tukirenkaan annetaan jäähtyä, edullisesti huoneenlämpötilassa, jolloin tukirengas alkaa vetäytyä radiaalitasossa (taas ilman 10 taivutusta aksiaalisuunnassa) siten, että tukirenkaan ulkokehä tai vapaa kehä vetäytyy alkuperäisen asemansa ohi. Toisin sanoen sekä tukirenkaan sisä- että ulkohalkaisijasta tulee pienempi kuin ennen kuumennusta. Syy edellä kuvattuun vaikutukseen esitetään seuraavassa. Kun tukirenkaan toista kehäaluetta kuumennetaan paikallisesti, ensimmäisen kehäalueen lämpötila pysyy olennaisesti 15 matalampana. Johtuen ensimmäisen kehäalueen matalammasta lämpötilasta, toinen kehäalue ei kykene laajenemaan niin paljon kuin lämpötilan nosto edellyttäisi, jolloin kuumennettu toinen kehäalue altistuu puristusjännitykselle, jonka seurauksena toinen kehäalue muuttaa muotoaan. Kun tukirenkaan muotoaan muuttaneen toisen kehäalueen annetaan jäähtyä (kuten koko renkaan), syntyy 20 ensiksi vetojännitys toisella kehäalueella, ja sen jälkeen syntyy puristusjännitys ensimmäisellä kehäalueella johtaen ensimmäisen kehäalueen muodonmuutokseen, josta johtuen tukirenkaan halkaisija pienenee verrattuna sen halkaisijaan ennen kuumennusta. Jännitykset pysyvät renkaassa siten, että noin puolet tukirenkaasta (30 - 70 % radiaalimitasta), eli ensimmäinen kehäalue (kehäalue, jossa on kolot 25 seulalankoja varten) altistuu puristusjännityksille ja toinen puoli (70 - 30 % £ radiaalimitasta), eli toinen kehäalue vetojännityksille. Tämän kaiken seurauksena on

CvJ

< se, että kun seulalangat työnnetään tukirenkaassa oleviin koloihinsa ennen ^ kuumennusta, tukirenkaan kokoonvetäytyminen kiristää seulalangat tiukasti koloihin.

^ Esillä olevan keksinnön mukaisen tukirenkaan kutistuma, eli tukirenkaan halkaisijan

X

£ 30 pienentyminen, on luokkaa 0.2 - 0.8 %, edullisesti yli 0.5 %, joskus jopa yli 1.0 %, g> mikä on itse asiassa myös tukirenkaassa olevan kolon tai aukon mittojen kutistuma.

§ Suoritetut kokeet ovat osoittaneet, että tällainen kutistuma riittää varmistamaan, että o δ

CvJ

10 seulalangat pysyvät tiukasti koloissaan eivätkä pääse liikkumaan mihinkään suuntaan, mukaan lukien myös niiden pituussuunta.

[027] Tukirenkaan kuumentamiseen on useita vaihtoehtoja. Ensinnäkin 5 kuumentamiseen voidaan käyttää muutamia erilaisia kuumennusvälineitä ja toiseksi itse kuumennus voidaan suorittaa muutamalla eri tavalla. Ensinnä tukirenkaan toista kehäaluetta voidaan kuumentaa kuumennuspolttimen avulla. Polttimella kuumentamisen täsmällinen ohjaus on kuitenkin hyvin hankalaa. Toisin sanoen kuumennettavaa aluetta on vaikea säätää, kuten myös tukirenkaan lämpötilaa. 10 Joissakin tapauksissa kuumennuspoltinta voidaan kuitenkin käyttää, koska sen käyttö ei vaadi kalliita investointeja, joten se on kustannustehokas kuumennustapa.

[028] Toisena kuumennustapana voidaan mainita induktiokuumennus. Induktiokuumennusta voidaan ohjata olennaisen täsmällisesti siten, että on 15 mahdollista käyttää haluttua kuumennusmallia.

[029] Laser voidaan mainita kolmantena kuumennustapana. Laserin ohjattavuus on paljon parempi kuin aiempien kuumennusvälineiden ohjattavuus sekä alueen että lämpötilan kannalta.

20 [030] Myös perinteisempiä kuumennustapoja voidaan käyttää tukirenkaan kuumentamiseksi, kuten sähkövastusta tai yksinkertaista lämmönjohtamista.

[031] Mitä tulee tukirenkaiden kuumennuksen käyttöön seulasylinterin 25 valmistuksessa, on mahdollista käyttää useita eri tapoja. Ensinnäkin on mahdollista, 't g että jokaista seulasylinterin tukirengasta kuumennetaan samalla tavoin, jolloin kaikki c\j seulalanka-tukirengas -liitokset ovat samanlaisia. Toiseksi on myös mahdollista, ^ että kaikkia tukirenkaita ei kuumenneta samalla tavalla. On esimerkiksi mahdollista,

CVJ

että parittomia tukirenkaita laskettuna seulasylinterin päästä ei kuumenneta lainkaan

X

£ 30 tai niitä kuumennetaan vähemmän tai heikommin, eli alempaan lämpötilaan, g> käyttämällä alempaa tehoa kuin parillisissa tukirenkaissa. Näin tekemällä o g seulalangat pakotetaan aaltomaiseen muotoon, kun joka toisella tukirenkaalla on o pienempi halkaisija kuin viereisillä tukirenkailla. Luonnollisesti valinta siitä, mitkä 11 tukirenkaat kuumennetaan täydellä teholla ja mitkä alennetulla teholla, voi olla erilainenkin. Esim. yhtä rengasta voidaan kuumentaa täydellä teholla, seuraavaa alennetulla teholla, seuraava voidaan jättää kuumentamatta jne., tai yhtä rengasta täydellä teholla, seuraavaa kahta rengasta alennetulla teholla, seuraavaa rengasta 5 täydellä teholla, seuraavaa kahta alennetulla teholla jne. Lisäksi, kuten kuviosta 5 ilmenee, on myös mahdollista järjestää kuumennus etenemään tai suoritettavaksi useissa vaiheissa. Tämä voidaan toteuttaa eri tavoilla. Eräs vaihtoehto on jakaa tukirengas useisiin kulmasegmentteihin ja kuumentaa ainakin yhden segmentin toista kehäaluetta kerrallaan. Toinen vaihtoehto on jakaa tukirenkaan toinen 10 kehäalue useisiin rengasmaisiin vyöhykkeisiin ja kuumentaa ainakin yhtä vyöhykettä kerrallaan. Esimerkiksi siten, että tukirenkaan 20 vyöhykettä I (lähimpänä toisen kehän reunaa) kuumennetaan ensin tukirenkaan molemmilta puolilta haluttuun lämpötilaan (450 - 1100 celsiusastetta), renkaan 20 annetaan hetken jäähtyä, jonka jälkeen rengasta 20 kuumennetaan uudelleen, mutta nyt vyöhykkeellä II vähän 15 kauempaa tukirenkaan 20 toisen kehäalueen reunasta. Suoritetut testit ovat osoittaneet, että kuumennetun, ja jäähdytetyn, tukirenkaan 20 kutistuma tässä kaksivaihemenetelmässä on suurempi kuin renkaalla, jota kuumennetaan yhdessä vaiheessa. Huolimatta siitä, että kuumennus ulotettaisiin yksivaihevaihtoehdossa molemmille vyöhykkeille I ja II. Näin ollen on luonnollisesti mahdollista suorittaa 20 kuumennus myös useammassa kuin kahdessa vaiheessa, josta kuvion 5 vyöhyke III on esimerkkinä. Myös kuumennuksen järjestystä voidaan muuttaa. Toisin sanoen on mahdollista aloittaa kuumennus vyöhykkeistä II tai III ja sen jälkeen vyöhykettä I kohti. On myös mahdollista suorittaa kaksivaihekuumennus, tai yleisemmin monivaihekuumennus, koko toiselle kehäalueelle, jolloin toinen kehäalue 25 kuumennetaan ensin haluttuun lämpötilaan, annetaan sen sitten jäähtyä, g kuumennetaan uudelleen, ja annetaan taas jäähtyä. Kuvattu kuumennussekvenssi

CVJ

i voidaan toistaa niin monta kertaa kuin halutaan, jotta saavutetaan tukirenkaan ^ optimaalinen kutistuma. Kutistumisvaikutuksen maksimointia yhdellä tai useammalla edellä kuvatulla tavalla voidaan hyödyntää kahdella eri tavalla. Ensinnäkin £ 30 kiristysvoima, eli kitkavoima, joka estää seulalankoja liukumasta koloissaan niiden g> pituussuunnassa, voidaan maksimoida. Tai toiseksi seulalankojen asennusta § koloihinsa/aukkoihinsa voidaan helpottaa sallimalla hieman suurempi o asennustoleranssi tinkimättä kuitenkaan kitkavoimasta. Kuumennus voidaan

CVJ

12 luonnollisesti suorittaa samalla tavoin ja samanaikaisesti myös tukirenkaan vastakkaisella puolella. Toisin sanoen tukirengasta kuumennetaan sen molemmilta sivupinnoilta samanaikaisesti ja samalla teholla.

5 [032] On myös mahdollista yhdistää edellä kuvatut vaihtoehdot, joissa on useampi kuin yksi vaihe. Eli on mahdollista jakaa toisen kehäalueen kulmasegmentti radiaalisiksi vyöhykkeiksi ja sen jälkeen kuumentaa yhtä tai useampaa vyöhykettä kerrallaan ja halutussa järjestyksessä. Ja toistaa kuumennus niin monta kertaa kuin halutaan.

10 [033] Tässä vaiheessa tulee ymmärtää, että esillä oleva keksintö on sovellettavissa sekä ulosvirtausseulasylinterin että sisäänvirtausseulasylinterin valmistukseen. Itse asiassa ainoa ero on se, että välineet, joita käytetään tukirenkaan kuumentamiseen valmistettaessa sisäänvirtausseulasylinteriä, täytyy 15 sijoittaa seulasylinterin sisäpuolelle. Sen vuoksi selostuksessa puhutaan jo edellä tukirenkaan ensimmäisestä ja toisesta kehäalueesta, jossa ensimmäisessä kehäalueessa on kolot ja toinen kehäalue on se, jota kuumennetaan ensimmäistä kehäaluetta vastapäätä. Toisin sanoen sisäänvirtausseulasylinterissä ensimmäinen kehäalue on radiaalisesti ulompi kehäalue ja toinen kehäalue radiaalisesti sisempi 20 kehäalue, ja ulosvirtausseulasylinterissä ensimmäinen kehäalue on radiaalisesti sisempi kehäalue ja toinen kehäalue radiaalisesti ulompi kehäalue. Tulisi myös ymmärtää, että esillä olevan keksinnön mukaista seulasylinteriä ei tarvitse käyttää ainoastaan erillisenä seulasylinterinä, vaan myös seularummun funktionaalisena lajitteluelementtinä, jossa on seularummun vahvistettu tukivaippa, jota vasten 25 seulasylinterin tukirenkaiden toiset kehät on sijoitettu. Tällainen seularumpurakenne 5 on kuvattu tarkemmin julkaisussa US 5,200,072.

CvJ

^ [034] Kuten jo edellä on mainittu, eräs kuumennukseen liittyvä vaihtoehtoisuus on valita kuumennetaanko koko kehäaluetta vai tukirenkaan toisen kehäalueen

X

oi 30 rengasmaista vyöhykettä, vai toisen kehäalueen segmenttiä vai tukirenkaan toisen g] kehäalueen vyöhykettä. On aivan luonnollista, että induktiokuumennuksen avulla on o co mahdollista kuumentaa tukirenkaan koko toista kehäaluetta kerrallaan tai o o kuumentaa vain rengasmaista vyöhykettä (esim. I, Il tai II) tai segmenttiä kerrallaan.

13

On myös helppo ymmärtää, että tukirenkaan koko kehäalueen kuumentaminen kuumennuspolttimien avulla on tuskin mahdollista tai ainakin se on hankalaa, koska ympäristöön leviää niin suuri määrä lämpöä. Ainakin riski kuumentaa seulalankoja on korkea käytettäessä kuumennuspolttimia, joten kannattaa harkita seulalankojen 5 kunnollista eristämistä lämmöltä. Laseria taas voidaan käyttää sekä kokonaiskuumennukseen että segmentoituun kuumennukseen tarpeen mukaan.

[035] On luonnollisesti myös useita muita tapoja järjestää kuumennus. Jos käytetään kuumennuspolttimia tai vastaavasti toimivia paikallisia 10 kuumennusvälineitä, eräs edullinen tapa käsitellä tukirenkaita on sijoittaa seulasylinteri ensin rullien päälle, kun kaikki langat on työnnetty, ja asemoitu sopivasti aksiaalisuunnassa, kaikkien tukirenkaiden koloihin, tuoda kuumennusvälineet niiden kuumennusasentoon ja pyörittää sylinteriä yhden tai useamman tukirenkaan tietyn alueen kuumentamiseksi. On tietenkin mahdollista 15 kuumentaa yksi tai useampia tukirenkaita kerrallaan. Rajoittavana tekijänä on luultavasti kuumennusvälineen koko, eli tukirenkaiden ollessa olennaisen lähellä toisiaan tilaa kuumennusvälineille ei mahdollisesti ole tarpeeksi kuumentamaan kaikkia tukirenkaita samanaikaisesti. Kuumennusvälineiden hajauttaminen eri kulma-asentoihin seulasylinterin ympärille on kuitenkin varteenotettava vaihtoehto 20 ongelman ratkaisemiseksi ainakin osittain.

[036] Toisena vaihtoehtona, joka on erityisen sopiva laserin ollessa kuumennusvälineenä, on käyttää seulasylinterin akselin suuntaista tankoa, jossa on haluttu määrä laserkuumennuselementtejä sijoitettuna niin, että ne kuumentavat 25 molemmat sivupinnat halutussa määrässä tukirenkaita. Liikutettaessa tankoa 't g suhteessa seulasylinteriin radiaalissuunnassa ja/tai kehänsuunnassa muodostuu c\j tukirenkaiden pintojen haluttu kuumennusmalli ja jokainen tukirengas kuumennetaan ^ samalla tavalla, ellei joidenkin laserkuumennuselementtien kuumennusenergioita ole säädetty kutistamaan joitakin tukirenkaita epäyhdenmukaisesti.

E 30 g> [037] Mitä tulee itse kuumennukseen, sen täytyy olla lyhytaikaista jotta o g ruostumattoman teräksen ominaisuudet (lähinnä korroosionkestävyys) eivät o kuitenkaan muutu (ominaisuuksien muuttuminen kestää yleensä tunteja, kun taas 14 keksinnön mukainen kuumennus kestää vain minuutteja). Kannattaa myös harkita, tarvitsisiko seulalangat peittää jonkinlaisella lämpöeristeellä siten, etteivät ne myös tule lämpökäsitellyiksi. Tämä erityisesti tapauksessa, jossa kuumennukseen käytetään kuumennuspoltinta. Edullinen lämpösuoja on metallinauha, joka 5 asetetaan kahden vierekkäisen tukirenkaan väliin seulalankojen päälle ennen kuumennuksen aloittamista.

[038] Tulisi ymmärtää, että edellä on vain esimerkinomainen kuvaus uudesta ja keksinnöllisestä tavasta valmistaa seulasylinteri. Edellä olevaa ei tule käsittää 10 keksintöä millään tavoin rajoittavana, vaan keksinnön koko suojapiiri määritetään ainoastaan oheisissa patenttivaatimuksissa.

't δ c\j i i cm

X

cc

CL

CD

C\l

O

CO

O

δ

CM

Claims

1. Menetelmä seulasylinterin valmistamiseksi, joka seulasylinteri muodostetaan ainakin joukosta seulalankoja (10), joiden välissä on lajittelurako (15), ja olennaisesti 5 ympyrämäisistä tukirenkaista (20), joilla tukirenkailla (20) on ensimmäinen kehäalue (24), joka on varustettu aukoilla/koloilla (30), joihin mainitut seulalangat (10) asennetaan, ja toinen kehäalue (26) vastapäätä mainittua ensimmäistä kehäaluetta (24), tunnettu siitä, että a) ainakin yhtä mainituista tukirenkaista (20) kuumennetaan sen toiselta 10 kehäalueelta (26) seulasylinterin kokoamisen jälkeen tukirenkaan (20) tasaiseksi lämpölaajentamiseksi, ja b) annetaan mainitun ainakin yhden tukirenkaan (20) jäähtyä sen halkaisijan pienentämiseksi, jolloin tukirengas (20) kiristää seulalangat (10) mainittuihin aukkoihin/koloihin (30).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa a) tukirenkaan (20) toisen kehäalueen (26) lämpötilaa nostetaan tilapäisesti ja paikallisesti 450 - 1100 celsiusasteeseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen a) kuumennus suoritetaan kuumennuspolttimella, induktiokuumennuksella, vastuskuumennuksella, konduktiokuumennuksella tai laserilla. τί

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ° 25 vaiheessa a) toisen kehäalueen (26) kehäpintaa kuumennetaan. i c\i

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että x vaiheessa a) tukirenkaan (20) vastakkaisia sivupintoja sen toisella kehäalueella (26) tr “ kuumennetaan. c\j 30 o

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukirenkaan (20) toista ^ kehäaluetta (26) kuumennetaan ja jäähdytetään useissa peräkkäisissä vaiheissa.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa a) tukirenkaan (20) toinen kehäalue (26) jaetaan rengasmaisiin vyöhykkeisiin ja niitä kuumennetaan erillisissä vaiheissa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukirenkaan (20) rengasmaista vyöhykettä kuumennetaan ja rengasmaisen vyöhykkeen annetaan jäähtyä ennen toisen rengasmaisen vyöhykkeen kuumentamista.

9. Patenttivaatimuksen 4, 5, 6, 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa 10 a) tukirenkaan (20) toinen kehäalue (26) jaetaan kulmasegmentteihin ja niitä kuumennetaan erillisissä vaiheissa.

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seulasylinterin kaikkia tukirenkaita (20) kuumennetaan. 15

11. Patenttivaatimusten 1 - 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että joitakin seulasylinterin tukirenkaita (20) kuumennetaan ja jotkut jätetään kuumentamatta.

12. Patenttivaatimusten 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että joitakin 20 seulasylinterin tukirenkaita (20) kuumennetaan alennetulla teholla.

13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seulalangoille (10) asetetaan lämpösuoja ennen vaihetta a). 't

14. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ^ tukirengasta/-kaita (20) kuumennettaessa sylinteriä liikutetaan ja kuumennuselementti c\i pidetään paikoillaan. X CC

“ 15. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että g 30 tukirengasta/-kaita (20) kuumennettaessa kuumennuselementtiä liikutetaan ja sylinteri o pidetään paikoillaan. δ CVJ

16. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aukot/kolot (30) ovat sellaisia, että ne sallivat seulalankojen (10) muotolukituksen tukirenkaaseen (20).

17. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukirenkaan halkaisijaa pienennetään ainakin 0.2 %.

18. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukirenkaan halkaisijaa pienennetään ainakin 0.5 %. 10 TT δ c\j CM X X x G) CM O CO O O CM