FI126105B

FI126105B - Fraktiointi- tai lajitinlaite

Info

Publication number: FI126105B
Application number: FI20041333A
Authority: FI
Inventors: Gerd Reisner; Heribert Löw; Helmuth Gabl
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2016-06-30
Also published as: DE102004047949B4; DE102004047949B9; ATA16242003A; FI20041333A0; CA2482396C; DE102004047949A1; AT412788B; CA2482396A1; US20050098481A1; FI20041333A

Description

FRAKTIOINTI-TAI LAJITINLAITE

Esillä oleva keksintö koskee fraktiointi- tai lajitinlaitetta, jossa on fraktiointi- tai lajitinrakenne ja tuenta fraktiointi- tai lajitinrakenteen asentamiseksi jäykälle konealustalle.

Perinteisesti fraktiointi- tai lajitinrakenteet on tuettu mekaanisin menetelmin siten, että tuenta on rakenteellisesti jäykin mahdollinen. Tuennan voidaan siis katsoa olevan jäykkä suhteessa kyseiseen fraktiointi- ja lajitinrakenteeseen, mikä aiheuttaa huomattavaa ylimääräistä jännitystä fraktiointi- tai lajitinrakenteen tuentapisteiden ympäristöön silloin, kun rakenteeseen kohdistuu voimia. Nämä ylisuuret jännitykset tapahtuvat usein kovassa teollisessa käytössä ja aiheutuvat esimerkiksi epätasapainossa olevien pyörivien osien synnyttämästä tärinästä tai täristyksestä yms. Tällainen ylimääräinen jännitys voi olennaisesti lyhentää fraktiointi- tai lajitinrakenteen käyttöikää.

Kuvio 1 esittää perinteistä sihtikorin 1 tuentaa, joka on käytössä massa- ja paperiteollisuudessa, sekä sihtikorin 1 käytön aikaisia jännityksiä, jotka on esitetty jännityskäyrinä 4 sihtikorin pituudelta. Sihtikori 1 on hitsattu konealustaan 2 (ks hitsauskohdat 3). Hitsauskohdat 3 muodostavat jäykän (myötäämättömän) tuennan. Konealusta 2 voi olla myös välikappale, joka itsessään on kiinnitetty jäykällä liitoksella johonkin tukeen. Jännityskäyrä 2 esittää sihtikorin 1 tuentaan kohdistuvia olennaisia ylimääräisiä jännityksiä.

Esillä oleva keksintö tarjoaa ratkaisun edellä kuvattuihin tekniikan tason ongelmiin. Ratkaisussa on edellä mainittua fraktiointi- tai lajitinlaitetta edelleen kehitetty siten, että tuenta, jonka avulla tämä fraktiointi- tai lajitinlaite on asennettu jäykälle konealustalle, on joustavampi kuin itse fraktiointi- tai lajitinlaite.

Termillä “joustavuus” tarkoitetaan tässä yhteydessä kuormituskohdan siirtymistä voiman kohdistuessa siihen. Mitä suurempi joustavuus, sitä enemmän kuormituskohta siirtyy ennalta annetulla voimalla. Joustavuus on riippuvainen käytetyn materiaalin E-moduulista eli kimmokertoimesta ja geometriasta. Kuormituskohdan siirtymä on luonteeltaan palautuva, toisin sanoin mainituille kyseiseen tarkoitukseen suunnitelluille konekomponenteille ei tapahdu pysyvää muodonmuutosta, koska tämä on otettu huomioon suunnittelussa sopivilla materiaalivalinnoilla ja osien asianmukaisella mitoituksella. Kun kuormitusta ei ole, laitteisto palaa alkuperäiseen tilaansa.

Keksinnön mukaisten toimenpiteiden ansiosta jännitys etenee mainitussa fraktiointi-tai lajitinlaitteessa paljon tasaisemmin kuin käytettäessä tekniikan tason mukaista tuentaa. Keksinnön etuja on esitetty kuviossa 2, joka esittää kuvion 1 sihtikoria 1 keksinnön mukaisella tuennalla, jossa sihtikori 1 on tuettu konealustaan 2 joustavalla tukielementillä 5. Tukielementti 5 on joustavampi kuin sihtikori 1, minkä ansiosta jännitys etenee tasaisemmin, kuten jännityskäyrä 4’ osoittaa. Tämä käyrä 4’ osoittaa, että tuentakohtiin ei kohdistu mitään ylimääräistä jännitystä, vaan jännitys etenee tasaisesti sihtikorin 1 koko pituudella.

Kuten yllä esitetystä käy ilmi, keksintö vähentää ylimääräistä jännitystä fraktiointi- tai lajitinrakenteen tuennan läheisyydessä, tai jopa poistaa ylimääräisen jännityksen kokonaan. Sen ansiosta laitteiston käyttöikä pitenee, tai voidaan käyttää fraktiointi-tai lajitinrakenteen mitoituksessa vähemmän vankkaa toteutusta, jolloin saadaan olennaisia kustannussäästöjä. Kustannussäästö syntyy sekä käytettävistä materiaaleista että pienentyvistä tuotannon työkustannuksista.

Fraktiointi- tai lajitinrakenne voi edullisesti käsittää massa- ja paperiteollisuudessa käytettäviä sihtikoreja, fraktiointikoreja, samoin kuin kaarisihtejä, tasosihtejä, kaltevia sihtejä, aallotettuja sihtipintoja jne.

Kuten jo kerrottiin kuvion 2 yhteydessä, tuennan suurempi joustavuus fraktiointi- tai lajitinrakenteeseen nähden voidaan toteuttaa käyttämällä tuennassa joustavia tukielementtejä.

Keksinnön eräässä edullisessa toteutusmuodossa tukielementit on valmistettu materiaaleista, joiden E-moduuli on pienempi kuin fraktiointi- tai lajitinrakenteen materiaalin. Joustavien materiaalien, esim. polymeerien, erityisesti kumin, käyttö tukielementteihin on edullista. Fraktiointi- tai lajitinrakenne on suurelta osin valmistettu metallista, erityistesti ruostumattomasta teräksestä, E-moduuliarvojen vaihdellessa välillä 190000 - 210000 MPa.

Keksinnön eräässä valmistuksen kannalta edullisessa toteutusmuodossa, joka on omiaan myös helpottamaan asentamista, tukielementit on edullisesti muotoiltu täsmäämään fraktiointi- tai lajitinrakenteen kanssa sopivalla tavalla siten, että ne varmuuslukittuvat konealustan tukielementtiin. Samalla nämä tukielimet voivat toimia myös tiiviste-elementteinä, erityisesti jos ne on valmistettu kumista tai vastaavasta materiaalista. Tukielimet voidaan myös liittää erillisiin tiiviste-elementteihin.

Eräässä vaihtoehtoisessa toteutusmuodossa tukielementit on suunniteltu jousielementeiksi, jolloin jousielementit voidaan valmistaa samasta materiaalista kuin fraktiointi- tai lajitinrakenne. Jousielementit voidaan myös suunnitella tiivistyselimiksi tai yhdistää tiivistyselimiin.

Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin toteutusmuotojen esimerkkien avulla. Kuviot esittävät seuraavaa:

Kuvio 1: Perinteisesti tuetun sihtikorin pituusleikkaus ja sihtikoriin kohdistuvat jännitykset;

Kuvio 2: Keksinnön mukaisesti tuetun sihtikorin pituusleikkaus ja sihtikoriin kohdistuvat jännitykset;

Kuvio 3: Perinteisesti tuetun tankotyyppisen sihtikorin osittainen poikkileikkaus;

Kuvio 4: Keksinnön mukaisesti tuetun tankotyyppisen sihtikorin osittainen poikkileikkaus;

Kuvio 5: Yksityiskohta keksinnön mukaisesta tankotyyppisestä sihtikorista;

Kuvio 6: Osakuva keksinnön mukaisesta tankotyyppisestä sihtikorista keksinnön mukaisella tuennalla;

Kuvio 7: Osakuva keksinnön mukaisesta tankotyyppisestä sihtikorista eräällä toisella keksinnön mukaisella tuennalla;

Kuvio 8: Lisätoteutus tankotyyppisestä sihtikorista keksinnön mukaisella tuennalla;

Kuvio 9: Kaavio jännityksen etenemisestä tankotyyppisessä sihtikorissa kuvion 3 mukaisella perinteisellä tuennalla; ja

Kuvio 10: Kaavio jännityksen etenemisestä tankotyyppisessä sihtikorissa kuviossa 4 esitetyllä keksinnön mukaisella tuennalla.

Aloittakaamme kuviosta 3, joka esittää massa- ja paperiteollisuuden lajittimissa käytössä olevaa fraktiointi- tai lajitinrakennetta tankotyyppisen sihtikorin muodossa. Tankotyyppinen sihtikori käsittää suuren määrän ruostumattomasta teräksestä valmistettuja tankoja 6a, jotka on hitsattu (kohta 6c) rinnakkain laipparenkaaksi muotoillun renkaan 6b kehän ympärille. Tämä laipparengas 6b on liitetty pulteilla 8 välirenkaaseen 7, joka välirengas puolestaan on liitetty pulteilla 9 konealustana toimivaan kotelolaippaan 10, joka on osa lajittimen vaippaa 11. Laipparenkaan 6b tarkoitus on tukea tankoja 6a, jolloin tankojen tuenta on katsottava myötäämättömäksi eli jäykäksi hitsaussauman 6c vuoksi. Myös ruuvin istutus välirenkaalla 7 varustetun laipparenkaan 6b ja kotelolaipan 10 välissä on jäykkä tuenta. Tankotyyppisessä sihtikorissa käytön aikana esiintyviä jännityksiä on kuvattu kuvion 9 kaaviossa, joka esittää tankojen 6a jännitykset MPa:na tankojen koko pituudelta metreinä alkaen hitsauspisteestä 6c (=0,0 mm). Kuviosta näkyy selvästi, että hitsauskohtaan osuva 55 MPa:n suuruinen jännitys on enemmän kuin monta kertaa suurempi kuin keskimääräinen jännitys, mikä tietenkin lyhentää sihtikorin käyttöikää tai edellyttää erittäin vankkaa ja niin ollen kallista sihtikoritoteutusta.

Kuvio 4 esittää kuvion 3 tankotyyppisen sihtikorin keksinnön mukaisesti toteutettuna. Tämä eroaa kuvion 3 toteutusmuodosta siinä, että tankoja 6a ei ole laipoitettu suoraan laipparenkaaseen, vaan ne on valettu jostain polymeeristä, esim. kautsusta, valmistettuun rengasmaiseen tukielementtiin 12. Tämä tukielementti 12 puolestaan on sovitettu laipparenkaan 6b’ rengasmaiseen syvennykseen ja se toimii samalla tiivisterenkaana. Laipparengas 6b’ puolestaan on sovitettu välirenkaaseen 7 sinänsä tunnetulla tavalla (tai pultattu renkaaseen pultein, joita ei näy kuvassa). Välirengas 7 muodostaa jäykän liitoksen vaipan 11 kotelolaippaan 10 pulttien 9 avulla. Kuvion 10 kaavio, joka kuvaa tämän keksinnön mukaisen toteutuksen tankojen 6a jännityksiä tankojen metrimääräisen pituuden funktiona, osoittaa heti, kuinka paljon etua saavutetaan keksinnön mukaisella tankojen joustavalla tuennalla tässä tankotyyppisessä sihtikorissa sen vuoksi, että tuentapisteisiin eli tukielementtiin 12 valettujen tankojen päihin kohdistuvat jännitykset eivät ole juurikaan suurempia kuin muulle tankojen pituusmitalle kohdistuvat. Tämän seurauksena keksinnön mukaisen tankotyyppisen sihtikorin käyttöikä on olennaisesti pitempi kuin ennalta tunnettujen tankotyyppisten sihtikorien.

Eräässä keksinnön mukaisessa toteutusmuodossa sihtikorit voidaan hitsata laipparenkaalle - kuten ennalta tunnetussa toteutusmuodossa - mutta tämä laipparengas voidaan myös liittää välirenkaaseen tai konealustaan joustavan tukielementin välityksellä. Vielä eräs mainitsemisen arvoinen seikka on, että sihtikori voi muodostua reikälevyistä erillisten tankojen sijasta, jolloin näiden levyjen reunat ovat tukielementtien sisällä.

Kuviossa 5 on esitetty suurennettuna kuvana lajitinrakenne, joka koostuu polymeeristä valmistettuun tukitankoon 12 valetuista sihtikoritangoista 6a. Tankoihin 6a kohdistuvat poikittaisvoimat Pi poikkeutuvat joustavan tukitangon 12 ansiosta ja välittyvät konealustaan.

Kuvio 6 esittää kuvion 5 lajitinrakennetta tukevan laipparenkaan 13 erästä toteutusvaihtoehtoa. Tätä laipparengasta 13 kiertää ura 13a, joka on mitoitettu siten, että tukitanko 12 pysyy siinä muodostaen tiivistyksen. Koska tukitankoa 12 voidaan puristaa kokoon, renkaan ympäri kulkevan uran 13a leveys on hiukan pienempi kuin tukitangon, niin että muodostuu puristussovite, mikä takaa tiiveyden.

Kuvio 7 esittää erilaista laipparengasta 14 kuvion 5 lajitinrakenteen tuentaan. Tässä laipparenkaassa 14 on sen kehällä syvennys 14a, joka pitää sisällään tukitangon 12. Tukitanko 12 on puristettu syvennystä 14a vasten peitelevyllä 17, joka on pultattu 18 laipparenkaaseen 14 siten, että tukitanko 12 puristuu laipparengasta 14 vasten muodostaen tiivistyksen.

Kuvio 8 esittää fraktiointi- tai lajitinlaitteen erästä toteutusmuotoa, jossa tangoista 6a muodostuva lajitinrakenne on kiinnitetty jousielementtien 15 välityksellä laipparengasta 16 ympäröivään uraan 16a. Jousielementti 15 imee tankoihin 6a kohdistuvat poikittaisvoimat Pi ja kääntää ne laipparenkaaseen 16. Laipan kehää kiertävän uran 16a leveys ja syvyys on mitoitettu niin, että tangot voivat liikkua vapaasti tämän uran sisällä käytössä normaalisti esiintyvien kuormitusten puitteissa. Jousielementti 15 kannattaa valmistaa samasta materiaalista kuin tangot ja laipparengas, esim. ruostumattomasta teräksestä. Tällöinkin tuennan tiiveys voidaan taata kyseisellä jousielementillä 15 - esitetty symbolisena - joka on tiukasti sovitettu kehäuraan, tai ympäri kiertävällä tiiviillä hitsaussaumalla, joka liittää toisiinsa lajitinrakenteen ja laipparenkaan.

Kaikki keksinnön yllä mainitut toteutusmuodot ovat fraktiointi- ja lajitinlaitteita, joissa fraktiointi- tai lajitinrakenne on liitetty tuennan välityksellä jäykkään konealustaan, jolloin tuenta on joustavampi kuin fraktiointi- tai lajitinrakenne. Tuennan joustavuus varmistetaan tuki- tai jousielementein, jotka välittävät tuentavoimat ja vääntömomentit konealustaan.

Claims

Patenttivaati m u kset:

1. Fraktiointi- tai lajitinlaite, jolla on fraktiointi- tai lajitinrakenne (1, 6a) ja tuennat fraktiointi- tai lajitinrakenteen (1, 6a) asentamiseksi jäykälle konealustalle, joka fraktiointi- tai lajitinrakenne (1, 6a) on korirakenne, joka kostuu useista tangoista, joiden jokainen pääty on tuennan ympäröimä, tunnettu siitä, että tuennat, jotka käsittävät tukielementtejä (5, 12), ovat joustavampia kuin itse fraktiointi- tai lajitinrakenne (1, 6a).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen fraktiointi- tai lajitinlaite, tunnettu siitä, että tuenta käsittää joustavia tukielementtejä (5, 12).
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen fraktiointi- tai lajitinlaite, tunnettu siitä, että tukielimet (5, 12) on tehty materiaaleista, joiden kimmokerroin on pienempi kuin fraktiointi- tai lajitinrakenteen (1, 6a) materiaalin.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen fraktiointi- tai lajitinlaite, tunnettu siitä, että tukielementit (5,12) on valmistettu joustavista materiaaleista, esimerkiksi polymeereistä, erityisesti kumista.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen fraktiointi- tai lajitinlaite, tunnettu siitä, että tukielementit (5, 12) on muotoiltu sopimaan fraktiointi- tai lajitinrakenteeseen (1, 6a), jolloin tukielementit (5, 12) on edullisesti muotoiltu niin, että ne muodostavat varmistuslukituksen konealustan tuennassa.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen fraktiointi- tai lajitinlaite, tunnettu siitä, että tukielementit (5, 12) toimivat samalla tiivistyselementteinä. Patentkrav
1. Fraktionerings- eller silanordning som har en fraktionerings- eller silkonstruktion (1,6a) och är försedd med stödkonstruktioner för montering av fraktionerings- eller silkonstruktionen (1,6a) på ett styvt maskinunderlag, vilken fraktionerings- eller silkonstruktion (1, 6a) är en korgkonstruktion som består av ett flertal stänger, varje ända på vilka omges av en stödkonstruktion, kännetecknad av att stödkonstruktionerna som innefattar stödelement (5, 12) är mera eftergivande än själva fraktionerings- eller silkonstruktionen (1, 6a).
2. Fraktionerings- eller silanordning enligt patentkravet 1, kännetecknad av att stödkonstruktionen innefattar eftergivande stödelement (5, 12).
3. Fraktionerings- eller silanordning enligt patentkravet 2, kännetecknad av att stödelementen (5, 12) är tillverkade av sådana material, vilkas elasticitetsmodul är mindre än den hos materialet av fraktionerings- eller silkonstruktionen (1, 6a).
4. Fraktionerings- eller silanordning enligt patentkravet 3, kännetecknad av att stödelementen (5, 12) är tillverkade av eftergivande material, till exempel av polymerer, i synnerhet av gummi.
5. Fraktionerings- eller silanordning enligt något av patentkraven 2-4, kännetecknad av att stödelementen (5, 12) är formade så att de passar in i fraktionerings- eller silkonstruktionen (1,6a), varvid stödelementen (5,12) är företrädesvis formade så att de bildar en säkerhetsförregling i stödkonstruktionen vid maskinunderlaget.
6. Fraktionerings- eller silanordning enligt något av patentkraven 2-5, kännetecknad av att stödelementen (5, 12) fungerar samtidigt som tätningselement.