FI57141B - Anordning foer stabilisering av banans fria drag i pappersmaskiner - Google Patents

Description

ItSiiFI Γ1 . kuulutusjulkaisu 571^1

Wa (11) utlAggningsskiiift d ' 1 41 1 ^ ^ (51) ic*.ik?/int.a.3 D 21 F 5/04- SUOMI—FINLAND (2i) ρ»*««**ιι*λ·ιμι·—p»«*tenetai«i* 782776 (22) Hakmnitpllvl—AmBknlngidai 11.09.78 ^ ^ (23) AlkupiM—Giltifh«t*dt| 11.09.78 (41) Tullut |ulklMlul — Blhrit ofUntllg

Patentti- ja rekisterihallitus /44) NihtivSkripanon jt kuul^illuiaun pvm. —

Patent· och raglsteratyralssn AnaBkan utlagd och utl.*kr»ftan publicarad 29.02.80 (32)(33)(31) Pyydetty atuolkaut—Begird prlorltee (71) Valmet Oy, Punanotkonkatu 2, 00130 Helsinki 13, Suomi-Finland(FI) (72) Vesa Koponen, Turku, Charles Stengärd, Turku, Suomi-Finland(FI) (7*0 Forssen & Salomaa 0y (5U) Laite rainan vapaiden välien stabiloimiseksi paperikoneissa -

Anordning för stabilisering av banans fria drag i pappersmaskiner

Keksinnön kohteena on laite rainan vapaiden, ilman kudoksen tukea olevien välien stabiI oi miseksi paperikoneissa rainan ryppyyntymis- ja katkeamisvaaran vähentämistä varten, etenkin monisyIinterikuivattimen syI interirivien välisillä rainan vapailla väleillä, jossa laitteessa on rainan tuntumaan sovitettuja, aiipaineperiaatteella toimivia ja kantopinnan omaavia suutinelimiä ja Jossa laitteessa on yksi tai useampia sellaisia mainittuja suutinelimiä, Joissa on olennaisesti rengasmainen suutinrako.

Paperin monisyIinterikuivattimi I Ia, joissa on useita kymmeniä, esim. 30 kuiva-tussyMnteriä, raina yleensä puristetaan sylinteripintaa vasten kuivatuskudok-sen (huopa tai viira) avulla. Paperin kuivattimen sylinterit ovat tavallisesti kahdessa rivissä lomittain ja raina kulkee yläsylintereiden ylitse ja alasy-lintereiden alitse niin, että syIinteririvien välille jää rainan vapaa ja tuke-maton juoksu. Rainan puristaa yläsylinterejä vastaan ylähuopa (viira) Ja ala-sylinterejä vastaan alahuopa (viira). Huovan kuljettamiseksi sylinteriltä toiselle on näiden välissä ohjausteloja.

Kuivatushuovan (viiran) tehtävänä on parantaa rainan ja sylinterin välistä kosketusta, estää paperia rypistymästä Ja poimuuntumasta, absorboida kosteutta Tainasta, sallia höyryvirran kulku lävitseen ja tukea rainaa.

57141

Monisyl inter!kuivattiin!ssa kunkin sylinterin kohdalla oleva syIinteripinta, sitä kiertävä raina Ja kohdalla oleva huopatelan ympäri kulkeva huopa rajoittavat tilan, jota myöhemmin nimitetään "taskuksi", joka aiheuttaa huonon tuu-lettuvuutensa ja ahtautensa takia yhä valkeammin ratkaistavissa olevia pulmia nykyaikaisten suurtuotantonneiden työleveyden ja -nopeuden jatkuvasti kasvaessa.

Monisylinter!kuivattimen eri osien Jo useita kymmeniä vuosia vakiintuneen si-joitusgeometrian ovat määränneet tunnetun laiseksi lähinnä tilakysymykset niin, että tarvittavat laitteet, kuten ohjaustelat, kaavarit, mainitun taskun tuule-tusputket Ja vastaavat laitteet saadaan mahtumaan asianmukaisille paikoilleen.

Kun paperikoneiden nopeudet ovat viimeaikoina nousseet Jopa yli 1000 m/min, kuivatusosalla tapahtuneet katkot ovat muodostuneet paperikoneen kokonalskäyt-tövarmuutta rajoittavaksi pullonkaulaksi ja tuotannon kasvattamisen jarruksi.

Paperikoneen nopeuksien kasvaessa on mm. edellä esitetyistä syistä kuivatusosan rakenteeseen kiinnitettävä entistä suurempaa huomiota.

Eräänä rainan nopeuksien kasvaessa ilmenneenä vaikeutena, joka liittyy edellä mainittuihin ilmavirtauksiin, on rainan lepatus sen sylinteririvien välisen kulun vapaalla osalla. Lepatus aiheuttaa rainan rynkkyyntymistä ja Jopa rainan katkoja. Tämän keksinnön tarkoituksena onkin edellä mainitun epäkohdan poistaminen.

Rainan katkot ja rynkkyyntymiset mainituilla vapailla väleillään johtuvat pääasiallisesti siitä, että kuivatusosan alkupäässä rainalla on pieni lujuus sen suuresta kosteuspitoisuudesta johtuen. Rainan lujuus kasvaa sitä mukaa kuin raina kuivattimessa asteittain saavuttaa suuremman kuivapitoisuuden. Toisena kyseiseen epäkohtaan vaikuttavana tekijänä on märän paperin pieni jäykkyys, joka aiheuttaa sen, että vapaalla välillä tapahtuvan lepatuksen Iiikeamplitudl tulee suureksi indusoituneiden ilmavirtojen johdosta, mikä on omiaan lisäämään rynkkyjen muodostusta ja rainan katkeamisvaaraa. Yhtenä tärkeänä syynä on vielä se, että kuivatusosan alkupäässä ei tapahdu oleellista rainan kutistumista, koska tällöin poistetaan kuitujen väleissä olevaa vapaata vettä, joten raina ei itse kiristä itseään kuten tapahtuu kuivatusosan loppupäässä.

Eräs syy rainan vapaiden välien lepatukseen on se, että liikkuva raina Ja pyörivän sylinterin vapaa pinta mainitussa taskussa indusoi mukaansa ilmavirtauksen, joka pakkautuu sylinterin vapaan pinnan ja rainan yhtymäkohdan lä- 3 57141 heIsyydessä olevalle kiilamaiselle alueelle ja täten aiheuttaa pyörteisiä ilmavirtauksia ja rainan lepatusta.

Ennestään tunnetusti on rainan vapaiden välien lepatuksesta aiheutuva katkea-misvaaraa pyritty pienentämään järjestämällä rainan vapaat välit monisylinteri-kuivattimen alkuosassa lyhyemmäksi kuin vapaat välit muualla monisyI interi-kuivattimella, joiden viimemainittujen vapaiden välien pituus on valittu lähinnä silmälläpitäen monisyIinterikuivattimen haihdutustehon optimointia. Tältä osin viitataan hakijan suomalaiseen patenttiin n:o 45 585 (vast. USA-patentti n:o 4.075.768). Vaikka vapaiden välien lyhentämisellä on päästy hyviin tuloksiin, niin kokonaan sillä ei ole voitu lepatusongelmaa välttää eikä ole voitu kokonaan välttää monisylinterikuivatti men ominaishaihdutustehon pienenemistä.

On myös esitetty erilaisia täysin suljettuja rainanvientijärjestelyjä ja tältä osalta viitataan USA-patenttiin n:o 3 506 I39 sekä hakijan F(-patenttihakemukseen n:o 76I953. Näissä tunnetuissa rainanvientijärjestelmissä vapaita välejä ei esiinny monisylinterikuivatti men ylä- ja alarivien välisillä juoksuilla, koska raina on näiltä osin erityisen kudoksen tukemana. Epäkohtana kuitenkin on se, että toisella syIi nter i rivi I Iä, siis sillä syIinteririviIlä, joka on sijoitettu tuklkudoksen ulkopuolelle, raina joutuu kyseisen tukikudoksen eristämäksi sylinterin pinnasta, mikä ei voi olla vaikuttamatta kuivatustehoon ja täten joudutaankin pitempään kuivatusosaan.

USA-patentista n:o 3 650 043 ennestään tunnetaan sellainen rainan stabilisaattori, joka perustuu foi I(tyyppisten alipainoisten puhallussuutinelinten käyttöön. Mainitusta patentista ennestään tunnetut koko rainan leveydelle ulottuvat suu-tinelimet eivät kuitenkaan ole edullisia ja soveliaita sijoitettavaksi monisy-I inter(kuivattimen edellä mainittuihin ahtaisiin taskuihin, joihin on pakko saada mahtumaan muita elimiä. Jos tällaisia leveitä suutinelimiä pyrittäisiin sijoittamaan kyseisiin taskuihin, niin ilmenisi suuria vaikeuksia esim. rainan katkojen yhteydessä syntyvän hylyn taskuista poistamisessa. Epäkohtana on myös ollut näiden tunnettujen suuttimien huono sidontakyky.

Edellä mainittuasylinter in pinnan yhteydessä olevat le kiilamaiselle alueelle indusoituvan ilmavirtauksen aiheuttamaa epäkohtaa on pyritty vähentämään mm. kui — vatushuopien Johtotelojen sijoitusta totunnaisesta keskeisestä sijoituksesta muuttamalla. Tästä on esimerkkinä USA-patentti n:o 3 355 8I6. Tälläkään mennet-telyllä ei lepatusta ole voitu olennaisesti vähentää.

On ennestään tunnettua sijoittaa olennaisesti mainittujen vapaiden välien puoli- 4 57141 väliin vapaasti pyöriviä johtoteloja, jotka poikkeuttavat rainaa vapaalla kulullaan Jossakin määrin. USA-patenttijulkaisusta n:o 3 875 682 tunnetaan myös ennestään sellaisia mainittuja Johtoteloja, jotka on sijoitettu vain rainan reuna-alueille. Näilläkään ratkaisuilla ei ole voitu lepatusiImlötä poistaa eikä siitä Johtuvaa rainan katkeamisvaaraa välttää. Epäkohtana näissä laitteissa on ollut mm. se, että ne venyttävät rainaa, koska ne eivät perustu kosketukset-tomaan kannatukseen Ja jos tällaiset kannatus laitteet sijoitetaan vain rainan reuna-alueille, kuten em. USA-patentissa on ehdotettu, niin rainan mainittu venyttäminen kohdistuu epätasaisesti rainan leveydelle.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen rainan lepatusta ja katkeamisvaaraa ehkäisevä stabilointilaite, joka on rakenteeltaan yksinkertainen ja joka erityisesti soveltuu sijoitettavaksi monisylinterikuivatti men mainittuihin taskuihin. Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen laite, joka on tarvittaessa nopeasti siirrettävissä pois paikaltaan ja takaisin toiminta-asentoonsa esim. mainittujen taskujen puhdistuksen yhteydessä.

Edellä esitettyihin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainittua rengasmaista suutinrakoa ympäröi kantopinta, jonka yhteyteen johdetaan suuttimesta tuleva stabiloiva väliaine olennaisesti säteettä!seksi ulospäin suuntautuvaksi virtauskentäksi, ja että mainittuja suutinelimiä on sijoitettu yksi tai useampia rinnakkain Ja/tai peräkkäin stabiloitavan rainan vapaan välin molemmille reuna-alueille.

Keksinnön lähtöoivalIuksena on ollut se, että rainan reuna-alueet ovat ns. reunaefektin Johdosta murtumiselle alttiimpia kuin rainan keskiosat. Tällöin sijoittamalla rainaa stabiloivat erityiset kantosuutinelimet rainan reuna-alueille saadaan murtumiselle alttiimman rainan reuna-alueet, samalla raina myös koko leveydeltään tietyssä määrin, stabiloiduksi. Lisäksi saadaan se erityinen etu, että suutinelimet saadaan nopeasti pois paikaltaan siirrettäviksi ja muutkin laitteet saadaan vaikeuksitta mahtumaan kyseisiin taskuihin.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen sovellutusesimerkkiin.

Kuvio I esittää kaaviollisena sivukuvana keksinnön sovellutusta paperin monisy-Iinterikuivattimen syI Interirl vien välisillä rainan vapailla väleillä.

5 57141

Kuvio 2 esittää yksityiskohtaa kuviosta I, nimittäin keksinnön mukaisesti käytettyjen suutinelimien tarkempaa rakennetta keskeisenä pysty leikkauksena.

Kuvio 3 esittää kaavioi Iisesti keksinnön mukaisen suut in laitteen sijoitusta rai-nan vapaan välin reunan tuntumaan nähtynä suutinelinten kantopinnan puolelta kuvioon 2 nähden kohtisuorasta suunnasta.

Kuviosta I näkyy monisylinterikuivatti men kolme höyryllä lämmitettyä kuivatus-sylinteriä, nimittäin ylärivin sylinterit I0 ja II sekä alarivin sylinteri I2. Raina W kulkee polveillen yläsyIinteririviItä alasyIinteririvi I le niin, että rainan W juoksussa on vapaat välit, joita kuviossa I on merkitty viittein Wp| ja Wp2« Rainaa W puristetaan sylinterien I0 ja II pintaa vasten ylähuovalla I6 tai vastaavalla viiralla. Yläsylinterien I0 ja II lomassa on huopaa I6 ohjaava Johtotela I3. Vastaavasti alahuopa I7 kuuluu myös monisylinterikuivat-timeen. Alahuopaa I7 ohjaavat johtotelat I4 ja I5. Kuivatushuovat I6 ja I7 parantavat rainan W ja sylinterien I0,II,I2 välistä kosketusta, estävät rainaa W rypistymästä Ja poimuuntumasta, absorboivat kosteutta rainasta W. Huovat I6,I7, sylinterien I0,II,I2 vapaat pinnat sekä rainan vapaat vedot Wp rajoittavat monisylinterikuivattimeen vain päistään avoimia taskuja PI,P2,P3 jne. Näiden taskujen yhteydessä olevat tuuletusputket ja kaapimet on Jätetty tähän keksintöön kuulumattomina esittämättä.

Kuviossa I on yläsylinterien pyörimissuuntaa merkitty nuolella A. Kuviosta I näkyy luonnollisesti vain osa paperikoneen monisyI interikuivattimen kuivatus-sylintereistä, joita voi olla esim. 30 tai enemmänkin.

Keksinnön mukaisesti on yläsyIinterirIvin ja a IasyIinteririvin vapaille rainan W vedoille Wp|,Wp2 jne. on sovitettu kuvioista 2 ja 3 tarkemmin selviävällä tavalla suuttimet 20a,20b,20c;20a’,20b',20c’ stabiloimaan rainan W reunaa lepatusta vastaan. Suutinelimi in 20 johtavat iImantuloputket 30;30’, jotka on putkilla 3I yhdistetty puhaltimeen (ei esitetty).

Suutinelimet 20, Joita on yksi tai useampi peräkkäin - kuvioiden I ja 3 mukaisesti kolme - samaan iI mantu loputkeen 30 liitettyinä, on sijoitettu nuolen F suuntaan liikkuvan rainan reunan WRR tuntumaan.

Keskiakselinsa suhteen ympyräsymmetrisessä kuvion 2 esittämässä suutinelimessä 20 on kantopinta 2I, jonka ulkoreunassa on ulospäin taivutettu särmä 22. Osan 2I rajoittaman kantoalueen keskellä on aukko ja kantoalue liittyy kaarevuussäteen R

6 57141 omaavan rengaspinnan välityksellä suutinelimen 20 kaasunsyöttöputkeen 23. Suu-tinelimen 20 kantopinta 2I on kartiomainen niin, että sen nousukulma ©C on so-pivimmin välillä I°-I0°. Kantopintaa rajoittavan lautasmaisen osan sisäreunan kaarevuussäde R on sopivimmin useita kertoja suurempi kuin sen ulkoreunan kaarevuussäde r.

Lautasmaisen osan keskellä on tulovirtausta ohjaava elin 24, joka on lautasmal-nen niin, että sen reunassa on ulospäin suuntautuvat särmät 26, joiden kulma /¾ on esim. n. 45°. Ohjauselimen 24 keskiosa on varustettu rei'ityksellä 25, Joka on yhteydessä putken 23 sisälle sovitettuun ejektoriputkeen 27, joka ejektoi (nuoli e) keskiö!Imaa taskusta P. KeskiöiIma voidaan ottaa myös suoraan kanavan 30 virtauksesta.

Kuvioissa 2 ja 3 esitetyt suutinelimet toimivat keksinnössä seuraavasti:

Suutinelimi in 20 kannatuskaasuvirta tuodaan tulokanavien 30,3I kautta, josta kuivatuskaasuvirtaus jakautuu suutinelInten 20 putkiin 23 ja sitä kautta virtauksena a edelleen säteettäiseksi virtaukseksi b kantopinnan 2I yhteyteen.

Tämä virtaus b aiheuttaa kantopinnan 2I Ja rainan W välille rainan W vapaita vetoja wpL*Wp2 Jn®· stabiloivan sidosvaikutuksen. Säteettäin leviävä virtaus-kenttä b kääntyy suutinelimen särmän 22 jälkeen Tainasta W poispäin suuntautuvaksi virtaukseksi c täten kulkeutuen taskujen P muiden virtausten mukaan.

Kuvioissa 2 ja 3 esitetyt suuttimet 20 ovat keskiakseIinsa suhteen ympyräsymmet-risiä. Tämä ei kuitenkaan keksinnön mukaan ole mitenkään välttämätöntä, vaan voidaan käyttää myös sellaisia rengasmaisen suutinraon omaavia suuttimia, Jotka ovat keskiakseIinsa suhteen esim. elliptisesti olennaisesti symmetrisiä esim. niin, että kantopintaa 2I vastaavien ellipsin muotoisten kantopintojen pitempi halkaisija on rainan kulkusuunnan F suuntainen.

Kuvioiden I ja 3 mukaisesti on suuttimia 20 kolme peräkkäin rainan W reunasta pienellä etäisyydellä S. Keksintöä ei kuitenkaan ole mitenkään rajoitettu tällaiseen soveI Iutusmuotoon, vaan suutineliminä voi olla rainan kulkusuunnan suuntaisia useampia rivejä tai muulla sopivalla tavalla sijoitettuna. Eräissä tapauksissa voidaan tulla toimeen pelkästään yhdellä suuttimella 20. Tarvittaessa voidaan suuttimet sijoittaa rainan vapaiden välien Wp molemmille puolille vastakkain esim. niin, että rainan W eri puolella olevat suutinelimet tulevat lomittain vastakkain.

Suuttimia 20 sijoitetaan keksinnön mukaisesti monisylinter!kuivatti men ainakin alkuosalle, jossa raina W on kosteaa Ja täten vielä heikkoa ja vähäisen jäyk- 57141 kyyden omaavaa. Voidaan tarvittaessa myös menetellä niin, että suuttimia 20 sijoitetaan rainan W kaikille vapaille väleille monisylinterikuivattimessa ja muillekin rainan vapaille väleille kuin monisylinterikuivattimen ylä- ja ala-sylinteri rivin välille.

Keksinnön mukaisesti on suuttimet 20 sijoitettu rainan W molempien reunojen tuntumaan, eikä syvälle taskuihin P Ja sopivimmin ei myöskään rainan W koko leveydelle ulottumaan. Täten rainan W heikommat ja repeytymiselle ja rynkkyyntymi-selle alttiit reunaosat tulevat tehokkaasti stabiloiduiksi lepatusta vastaan ja täten saadaan rainan W katkeamisvaara olennaisesti pienennetyksi. Tällöin myös suuttimet iImanjohtoputkineen ovat nopeasti siirrettävissä pois paikaltaan, mitä havainnollistaa kuviossa 3 ilman tuloputken 31 ympärille kaavioi I isosti piirretty liukusovite 32, jonka avulla iImanjakoputket 30,30’ suuttimineen 20 ovat nuolen B suunnassa siirrettävissä pois taskuista P esim. niiden puhdistusta varten. Suuttimet 20 iImanjohtoputkineen voidaan myös sijoittaa erityisiin nivelvarsiin, joiden varassa nämä laitteet voidaan nopeasti kääntää paperikoneen sivulle ja takaisin toiminta-asentoon.

Keksintö voidaan toteuttaa myös niin, ettei suutinelimissä ole ilmaputkea 23 lainkaan vaan suutinelimen kantopinta on muotoiltu suoraan iImantulokanavaa 30 vastaavan kanavan tasomaiseen seinämään. Tällöin kyseiseen seinämään tehdään rengasmainen suutinrako, jonka ympärillä on ilmakanavan seinämästä muodostuva kantopintaa 21 vastaava rengasmainen osa.

Kuvion I mukaisesti on suutinelimet sijoitettu olennaisesti keskelle rainan vapaan välin Wp pituudelle. Eräissä tapauksissa saattaa kuitenkin olla edullisempi sellainen suutinelinten sijoitus, että ne sijaitsevat rainan vapailla väleillä sen kulkusuunnassa enemmän jättöreunan puolella.

Eräänä mitoitusesimerkkinä todetaan, että sellaisia ympyräsymmetrisiä suuttimia, joiden halkaisija on 120 mm, sijoitetaan kaksi kappaletta peräkkäin kahteen riviin. Tällöin tulee suutinelinten kannatusalueen ulottuvuus rainan W kulkusuunnassa F olemaan n. 300 mm, mikä merkitsee sitä, että suutinelimet 20 ulottuvat rainan kulkusuunnassa rainan vapaan välin Wp pituudelle n. 30 % matkasta jos käytetään normaaleja kuivatussyIinterejä, joiden halkaisija on n. 1,8 m ja vapaa väli n. 1,8 m pituinen.

Keksintö el mitenkään ahtaasti rajoitu edellä vain esimerkin vuoksi selostettuihin yksityiskohtiin, jotka voivat vaihdella seuraavassa esitettävien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (2)

8 57141 Patentt i vaatlmukset

1. Laite ralnan (W) vapaiden, ilman kudoksen tukea olevien välien stabiI oi mi seksi paperikoneissa rainan (W) ryppyyntymis- ja katkeamisvaaran vähentämistä varten, etenkin monissylinterikuivatti men sylinteririvien välisillä rainan (W) vapailla väleillä (Wp), jossa laitteessa on rainan tuntumaan sovitettuja, aiIpaineperi-aatteella toimivia ja kantopinnan (2I) omaavia suutinelimiä (20), Ja jossa laitteessa on yksi tai useampia sellaisia mainittuja suutinelimiä (20), joissa on olennaisesti rengasmainen suutinrako, tunnettu siitä, että mainittua rengasmaista suutinrakoa ympäröi kantopinta (2I), jonka yhteyteen johdetaan suuttimesta tuleva stabiloiva väliaine olennaisesti säteettäiseks1 ulospäin suuntautuvaksi virtauskentäksi (b), ja että mainittuja suutinelimiä (20) on sijoitettu yksi tai useampia rinnakkain ja/tai peräkkäin stabiloitavan rainan (W) vapaan välin (Wp) molemmille reuna-alueille.

2. Patenttivaatimuksen I mukainen laite, tunnettu siitä, että keskiak-selinsa suhteen sopivimmin ympyrä- tai el Iipsisymmetrisen rengasmaisen kantopinnan (21) omaavia suutinelimiä (20) on sovitettu samaan 11 mantu loputkeen (30) rainan (W) reunojen (WR) tuntumaan yhteen riviin kaksi tai useampia (20a,20b,20c; 20a’,20b';20c’) rainan (W) kulkusuunnassa (F) peräkkäin. 1 Patenttivaatimuksen I tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että suuttimen (20) kantopinnan (21) keskellä on lautasmainen virtauksen ohjaus-elin (24), Jonka reuna ohjaa kaasun virtausta mainittuun säteettäiseen virtaus-kenttään (b).