FI61735C

FI61735C - Foerfarande i samband med papperstillverkning

Info

Publication number: FI61735C
Application number: FI810812A
Authority: FI
Inventors: Antti Lehtinen
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1982-09-10
Also published as: CA1170486A; SE448556B; SE8201584L; US4391672A; DE3208002A1; FI61735B

Description

61735

Menetelmä paperinvalmistuksen yhteydessä Förfarande i samband med papperstillverkning

Keksinnön kohteena on menetelmä paperinvalmistuksessa siinä käytetyn kudoksen, kuten huovan tai valmistettavan paperi- tai kartonkirainan käsittelemiseksi, etenkin huovankunnostuksen tehostamiseksi, paperi-tai kartonkirainan vedenpoiston edistämiseksi tai muiden vastaavien 5 tarkoitusten toteuttamiseksi, jossa menetelmässä käytetään ultraääniantureita tai vastaavia audiotaajuisia antureita tai anturisarjoja, jotka on sovitettu käsiteltävän kohteen tuntuinaan ja jossa menetelmässä käytetään käsiteltävän kohteen ja antureiden välillä kytkentänestettä, jona on joko erityinen vaikutuskohteeseen tuotu kytkentäneste, sopi-10 vimmin vesi tai paperi- tai kartonkirainasta poistettava vesi.

On ennestään tunnettua käyttää paperinvalmistuksen yhteydessä suurtaajuisia, esim. ultraäänitaajuisia pitkittäisiä värähtelyjä. Tässä suhteessa viitataan esimerkkeinä seuraavaan patenttikirjallisuuteen: 15 CH-PS 395 723, DE-PS 88A A57, 9A3 029, 1 185 A68 ja 1 957 A69, FR-patentti 1 A23 781 sekä US-patentit 3 688 527, 3 829 328 ja A 191 611.

Tekniikan tason osalta viitataan artikkeliin "Paper Trade Journal" / 20 tammikuu 15, 1977, sivut 23-26.

Lisäksi viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 802180, jossa esitettyjä menetelmiä tässä keksinnössä on tarkoitus kehittää edelleen.

25 Edellä esitetyistä julkaisuista esillä olevaa keksintöä lähemmin sivuava tekniikan taso on esitetty mainituissa kolmessa US-patentissa sekä em. lehtiartikkelissa. Tämän tekniikan tason mukaisesti paperikoneen märkäpuristimen huovan puhdistuksen tehostamiseksi käytetään huovan tuntumaan sovitettua puhdistuspäätä, jossa on ultraäänivärähtelyjen 30 vahvistin, joka toimii pitkittäisten värähtelyjen säteilijänä. Puh- distuspään vastakkaisella puolella on passiivinen akustinen heijastin. Ennen puhdistuspäätä sen puolelle on sovitettu laitteet, joilla tuodaan 2 61735 huovan pinnalle nestettä, joka voi toimia sekä puhdistusnesteenä että ultraäänivärähtelyjen kytkentänesteenä.

Tämän tunnetun tekniikan mukaisesti käytetään hyväksi puhdistuspään 5 ja akustisen heijastamen välistä resonanssia siten, että puhdistuspään ja akustisen heijastimen keskinäinen etäisyys, siis sen välin suuruus, jonka kautta puhdistettava huopa tai muu kudos kulkee, viritetään akustisen värähtelyn aallonpituuden puoliaallon (1/2) tai sen monikerran (n · -j·) mittaiseksi. Tällä tavoin saadaan syntymään reso-10 nanssi, jossa passiivisesta akustisesta heijastimesta heijastuva aalto on samanvaiheinen tulevan aallon kanssa. Täten pyritään saamaan puhdistettavaan kohteeseen riittävän suuren intensiteetin omaava ultraäänikenttä, jolla epäpuhtauksia, kuten kuituja irrotetaan huovasta tai vastaavasta.

15

Jo tässä yhteydessä korostetaan, että tämä keksintö ei ole mitenkään rajoitettu ultraäänitaajuuksiin, vaan keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää myös kuuloalueella olevia äänitaajuuksia, joiden taajuus on riittävän korkea, esim. useita kHz tarkoitettujen vaiku-20 tusten saavuttamisen kannalta.

Edellä mainitussa hakijan FI-patenttihakemuksessa 802180 on esitetty ultraäänen ja verraten suuritaajuisen kuuloalueella olevien pitkittäisten äänivärähtelyjen käyttö useissa eri tehtävissä paperinvalmis-25 tusprosessissa. Em. patenttihakemuksessa onkin esitetty, että paperinvalmistusprosessissa ultraääntä tai verraten korkeataajuisia kuuloalueella olevia värähtelyjä käytetään hyväksi paperikoneen vedenpoistoelimissä, paperimassanjauhimessa, paperimassan sekoitus-pumpussa, paperikoneen imulaatikossa ja/tai puristinosan telassa tai 30 vastaavassa, kohdistamalla edellä mainittujen laitteisiin kuuluvien osien välityksellä paperirainaan tai massasuspension kuituihin intensiivinen korkeataajuinen äänikenttä paperirainasta poistuvan veden tai massasuspension veden toimiessa äänitaajuisia värähtelyjä johtavana kytkentänesteenä. Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on vie-35 lä laajentaa edellä esitettyjä käyttötarkoituksia lisäämällä niihin 3 61 735 korkeataajuisten värähtelyjen käyttö paperikoneen huopien tai vastaavien kudosten puhdistuksessa. Viimemainitussa tehtävässä keksinnön erityistarkoituksena on parantaa edellä mainitussa kolmessa US-patentissa ja mainitussa lehtiartikkelissa esitettyjä menetelmiä ja 5 laitteita ja poistaa niissä käytännössä ilmenneitä epäkohtia, joista epäkohdista on ollut pahimpia se, että äänivärähtelyjen vaikutusaluetta huovan tai rainan kudossuunnassa ei passiivista heijastinta käytettäessä ole ollut mahdollista kohdistaa tarkasti haluttuun kohtaan. Tällainen kohdistus on kuitenkin käytännössä erittäin tarpeellinen 10 esim. haluttaessa kohdistaa erityisen voimakas äänivärähtelyvaikutus kudosten pintaosiin tai rainan paksuussuunnassa tiettyihin osiin esim. rainan täyteainejakautuman hallitsemiseksi.

Kovien esineiden, esim. metallia tai muovia olevien esineiden puhdis-15 tuksessa on ultraäänen käyttö osoittautunut erittäin tehokkaaksi, mutta joustavien ja huokoisten aineiden käsittelyssä ja puhdistuksessa ultraäänen avulla ei aina ole päästy toivottuihin tuloksiin. Tämä on johtunut pääasiallisesti näiden aineiden kimmoisuudesta ja joustavuudesta, mistä on ollut seurauksena se, että puhdistettavaan tai käsi-20 teltävään materiaaliin ei ole saatu ultraäänellä indusoiduksi riittävän suuren amplitudin omaavia värähtelyjä.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, 25 että mainitut äänianturit tai anturisarjat on sovitettu käsiteltävän kohteen molemmille vastakkaisille puolille vastakkain, että mainittuihin eri antureihin syötetään pitkittäisiä äänivärähtely-30 jä joko samalla taajuudella tai eri taajuuksilla ja että syötettäessä eri puolilla käsittelykohdetta olevia antureita tai anturisarjoja samalla taajuudella muutetaan eri antureille syötettyjen värähtelyjen vaihesiirtoa tai eri taajuuksia käytettäessä muutetaan taajuuseroa siten, että käsiteltävässä kohteessa saadaan aikaan sellainen väräh-35 telyjen yhdistelmäkenttä, jonka tehokkain alue kohdistetaan vaikuttamaan käsittelykohteen halutulla alueella tai alueilla mainitun vaihe-eron ja/tai taajuuseron säädöllä tai asetuksella.

61735 4

Keksinnön eräänä olennaisena etuna on se, että kun keksinnön mukaisesti käytetään kahta vastakkain sijoitettua äänianturia, sopivimmin ultraäänianturia, joiden välistä käsiteltävä kohde, kuten kunnostettava huopa tai käsiteltävä paperiraina kulkee, vähenee anturien vai-5 kutuspinnan ja kytkentänesteen välinen rajapintakitka ratkaisevassa määrin, mikä tekee keksinnön mukaisen menetelmän olennaisesti edullisemmaksi kuin käytettäessä passiivisia heijastimia, joissa esiintyy erittäin suuri rajapintakitka, mikä saattaa eräissä tapauksissa, etenkin kun kyseessä on paperiraina, tehdä kyseessä olevan resonanssimene-10 telmän käytön täysin mahdottomaksi.

Kun keksinnön mukaisesti kohdistetaan ultraäänivärähtelyjä tai riittävän korkean taajuuden omaavia audiovärähtelyjä käsiteltävään kohteeseen, voidaan näiden eri värähtelylähteistä tulevien värähtelyjen 15 yhteiskentän tehokkain alue kohdistaa juuri tiettyyn paikkaan käsiteltävässä kohteessa. Tällä tavoin saadaan aikaan aikaisempia menetelmiä ja laitteita olennaisesti suuremmat värähtelyjen intensiteetit. Joissakin tapauksissa keksinnön menetelmän vaikutusta tehostaa vaikutusken-tän maksimialueella ilmenevä kavitaatio- ja implosioilmiöt, jotka mou-20 karoivat esim. epäpuhtauspartikkeleita irti puhdistettavasta kohteesta.

Toisaalta keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan paperi- tai karton-kirainan kuidukon ja siinä olevan nesteen viskoottisia- ja pintajänni-tysominaisuuksia olennaisesti muuttaa vedenpoiston tehostamiseksi tai 25 kuidukon ja täyteaineiden keskinäisen suotautumisvastuksen hallitsemiseksi esim. silloin kun keksinnön menetelmällä pyritään saamaan aikaan tasainen täyteainejakautuma tai sellainen täyteainejakautuma, jossa sopivat täyteaineet ovat rikastuneet rainan pinnan läheisyyteen.

30 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin kaaviollisiin toteutusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintö ei mitenkään ahtaasti ole rajoitettu.

35 Kuvio 1 esittää lohkokaaviota sellaisesta keksinnön mukaisesta menetelmästä, jossa käytetään yhtä kiinteää ultraäänitaajuutta ja vaihe-siirtotekniikkaa.

5 61735

Kuvio 2 esittää sellaista keksinnön sovellutusta, jossa käytetään kahta diskreettiä taajuutta.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti käsiteltävä kohde F kulkee kahden vastak-5 kaisen ultraäänianturin 10A ja 10B välistä. Ultraäänianturit 10A ja 10B ovat esim. pietsosähköisiä tai hydrauliseen pulsaatioon perustuvia antureita ja näitä antureita on esim. useita rinnakkain käsiteltävän kohteen F, esim. huovan tai rainan, poikkisuunnassa sen koko leveydellä.

10 Käsiteltävänä kohteena F voi myös olla viira tai kudoksen kannatuksessa oleva paperi- tai kartonkiraina.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti käsiteltävän kohteen F yläpinnan Fq ja 15 alapinnan F yhteydessä on kytkentänesteen W kerrokset, jotka aikaan-saavat riittävän akustisen kytkennän käsiteltävän kohteen F ja antureiden 10A ja 10B välille. Kytkentänesteenä W voi olla paperirainan yhteydessä oleva vesi siinä tapauksessa, että raina ei ole vielä huo-pautunut tai kytkentänesteenä käytetään erityistä nestettä, luonnol-20 lisimmin vettä, jota suihkutetaan antureiden 10A ja 10B yhteyteen.

Kuvion 1 mukaisesti käytetään äänitaajuus- tai ultraäänigeneraattoria 20, jonka kautta syötetään taajuus f toisen yhteen 23 kautta suoraan anturille 10A ja toisen yhteen 24 kautta sinänsä tunnetuilla vaihe-25 siirtolaitteille 30, joiden avulla saadaan aikaan vaihesiirto Δψ .

Näin vaihesiirretty ultraäänisignaali syötetään yhteen 25 kautta ultraäänianturille 10B.

Ultraäänianturien 10A ja 10B vaikutuspintojen keskinäinen etäisyys H

30 voidaan valita sellaiseksi, että anturien 10A ja 10B välille syntyy resonanssi ja seisova aalto. Tämä toteutuu silloin kun H = n · j , c missä λ = ψ , c = äänen nopeus kyseisessä väliaineessa. Säätämällä *-o yksikön 30 avulla vaihesiirtoa ΔΨ voidaan säätää myös sitä kohtaa A^, jossa ilmenee kahden seisovan aallon kohtausmaksimi. Resonanssimaksi-35 min A^ kohta voidaan vaihesiirtoa Δ/säätämällä sijoittaa mihin tahansa kohtaan antureiden 10A ja 10B välillä H ja täten juuri haluttuun kohtaan käsiteltävän kohteen F pintojen Fn ja F välille. Toisaalta U 1j 6 61735 edellä mainittu resonanssivaatimus H = n · ^ ei käytettäessä keksinnön mukaisesti kahta vastakkaista aktiivista ultraäänianturia 10A ja 10B, ole kovin kriittinen, mikä on käytännössä tärkeä etu. Kahden aallon maksimin syntymistä voidaan havainnollistaa toteamalla että, 5 jos vaihesiirrolla ΔΫ = ääniallot lähtevät etenemään antureista 10A ja 10B yhtä aikaa, kohtaavat nämä aallot toisensa antureiden välin H puolimatkassa. Vaihtelemalla vaihesiirtoa saadaan aaltojen kohtaamispaikka eli kohtausmaksimi sovitetuksi mihin tahansa kohtaan, esim. käsiteltävän huovan F tiheimpään ja vaikeimmin puhdistettavaan 10 kohtaan.

Kuvion 2 mukaisesti käytetään ultraäänigeneraattoria 21, josta saadaan kaksi erillistä taajuutta ja f^, jotka syötetään kumpikin oman yhteensä 22A ja 22B kautta omille ultraääniantureilleen 10A ja 10B.

15

Mainittujen diskreettien taajuuksien ja f2 erotus Af =

Valitsemalla tämä Af sopivasti saadaan kahden aallon yhteinen maksimi A2 pyyhkäisemään taajuudella Af käsittelykohdetta F sen paksuussuun-nassa H. Vastaava pyyhkäisyvaikutus voidaan saada vaihesiirtoa A-f* 20 vaihtelemalla.

Keksinnön mukaisesti käytetään sopivimmin ultraäänitaajuisia värähtelyjä. Tunnetustihan ultraäänien taajuus on korkeampi kuin kuulokynnyksen yläraja, joka on n. 15-20 kHz. Joissakin tapauksissa voidaan myös 25 käyttää kuuloalueella olevia äänitaajuisia värähtelyjä, esim. värähtelyjä, joiden taajuus on kHz luokkaa.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää erityisen edullisesti paperikoneen puristimen huovan kunnostuksessa. Eräs edullinen kek-30 sinnön käyttökohde on se, että keksinnön mukaisesti kohdistetaan värähtelyjä esim. viiran päällä olevaan paperirainaan sen päältä ja viiran alta siinä vaiheessa, kun raina ei ole vielä huopautunut ja siinä on vapaata vettä, joka toimii viiratelojen kytkentänesteenä. Tällöin voidaan keksinnön mukaisella värähtelykäsittelyllä vaikuttaa 35 esim. rainan täyteainejakautumaan sovittamalla resonanssimaksimi ApÄ2 juuri tiettyyn kohtaan käsiteltävän rainan paksuussuunnassa.

7 61735

Voidaan myös täten edistää rainan irtoamista viirasta tai vedenpoistoa rainasta.

Hydrauliseen pulsaatioon perustuvat anturit ovat keksinnön sovellutuk-5 sissa sikäli edullisia, että niiden taajuutta voidaan portaattomasti säätää, mikä ei ole mahdollista pietzosähköisissä antureissa. Em. taajuuden portaattomalla säädöllä voidaan anturiparit 10A ja 10B virittää resonanssiin käsittelykohteen paksuudesta H riippumatta.

10 Joissakin tapauksissa voidaan keksinnön mukaisesti sovitettuja antureita tai anturisarjoja järjestää kaksi tai useampia peräkkäin rainan tai kudoksen tai muun käsiteltävän kohteen kulkusuunnassa. Näiden peräkkäisten antureiden tai anturisarjojen keskinäinen etäisyys voidaan mitoittaa edellä esitetyn resonanssiehdon mukaisesti. Lisäksi näissä 15 peräkkäisissä antureissa tai anturisarjoissa voidaan käyttää edellä esitettyjä vaihe-ero- tai taajuuserotekniikkaa tarkoituksena keskittää useista eri lähteistä kohdistetun värähtelykentän maksimaalinen alue sopivalle, ja tarvittaessa säädettävissä olevalle kohtaa käsiteltävässä kohteessa.

20

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä esitetyistä sovellutusesimerkeistä.

Claims

61735 8 1. Menetelmä paperinvalmistuksessa siinä käytetyn kudoksen, kuten huovan, tai valmistettavan paperi- tai kartonkirainan käsittelemiseksi, etenkin huovankunnostuksen tehostamiseksi, paperi- tai kartonkirainan vedenpoiston edistämiseksi tai muiden vastaavien tarkoitusten 5 toteuttamiseksi, jossa menetelmässä käytetään ultraääniantureita tai vastaavia audiotaajuisia antureita (ΙΟΑ,ΙΟΒ) tai anturisarjoja, jotka on sovitettu käsiteltävän kohteen (F) tuntumaan ja jossa menetelmässä käytetään käsiteltävän kohteen ja antureiden (ΙΟΑ,ΙΟΒ) välillä kytken-tänestettä, jona on joko erityinen vaikutuskohteeseen tuotu kytkentä-10 neste, sopivimmin vesi tai paperi- tai kartonkirainasta poistettava vesi, tunnettu siitä, että mainitut anturit (ΙΟΑ,ΙΟΒ) tai anturisarjat on sovitettu käsiteltävän kohteen (F) molemmille vastakkaisille puolille vastakkain, 15 että mainittuihin eri antureihin (ΙΟΑ,ΙΟΒ) syötetään pitkittäisiä ääni-värähtelyjä joko samalla taajuudella (fQ) tai eri taajuuksilla (fp^) ja että syötettäessä eri puolilla käsittelykohdetta (F) olevia antureita (ΙΟΑ,ΙΟΒ) tai anturisarjoja samalla taajuudella (fQ) muutetaan 20 eri antureille syötettyjen värähtelyjen vaihesiirtoa (Δ"Ρ) tai eri taajuuksia (f^jf^) käytettäessä muutetaan taajuuseroa (Af = siten, että käsiteltävässä kohteessa (F) saadaan aikaan sellainen värähtelyjen yhdistelmäkenttä, jonka tehokkain alue (Α^,Α^) kohdistetaan vaikuttamaan käsittelykohteen halutulla alueella tai alueilla 25 mainitun vaihe-eron (Δ'Ρ ) ja/tai taajuuseron (Af) säädöllä tai asetuksella. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen vastakkaisten antureiden (ΙΟΑ,ΙΟΒ) tai vastaavien 30 anturisarjojen vaikutuspintojen keskinäinen etäisyys (H) olennaisesti täyttää seuraavan resonanssiehdon: H = n · — , missä n = kokonaisluku, λ = £ , c = äänen nopeus käsittelykohteessa (F), f = värähtelyjen taajuus. 9 61735 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään kahta vastakkain olevaa ultra-ääniantureiden (ΙΟΑ,ΙΟΒ) sarjaa, jotka ulottuvat käsiteltävän kohteen (F) kuten paperikoneen huovan tai muun kudoksen tai paperi- tai 5 kartonkirainan kulkusuuntaan nähden poikittaissuunnassa käsiteltävän kohteen (F) koko leveydelle. 4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukaisen menetelmän käyttö, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään paperikoneen huo- 10 van kunnostuksen tehostamiseen. 5. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukaisen menetelmän käyttö, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään paperi- tai kartonkirainan täyteainejakautuman hallinnassa. 15 6. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukaisen menetelmän käyttö, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään vedenpoiston tehostamiseksi paperi- tai kartonkirainalta. 7. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukaisen menetelmän käyttö, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään edistämään ja tehostamaan paperi- tai kartonkirainan irtoamista sitä kannattavasta kudoksesta kuten viirasta tai huovasta. 10 61 735

1. Förfarande vid papperstillverkning för behandling av en därvid använd vävnad, säsom en filt, eller en pappers- eller kartongbana som tillverkas, i synnerhet för att effektivisera filtiständsättningen, befrämja avvattningen ur pappers- eller kartongbanan eller för-5 verkliga andra liknande syften, vid vilket förfarande det används ultraljudsgivare eller liknande givare (ΙΟΑ,ΙΟΒ) eller givarserier med audiofrekvens, som är anordnade i omedelbar närhet av objektet (F) som skall behandlas och vid vilket förfarande det används en kopplings-vätska mellan objektet som skall behandlas och givarna (ΙΟΑ,ΙΟΒ), 10 vilken vätska utgörs antingen av en särskild tili verkningsstället förd kopplingsvätska, lämpligen vatten, eller av vatten som avlägsnas ur pappers- eller kartongbanan, kännetecknat därav, att nämnda givare (ΙΟΑ,ΙΟΒ) eller givarserier är anordnade mitt emot 15 varandra pä bäda motsatta sidorna av objektet (F) som skall behandlas, att tili nämnda olika givare (ΙΟΑ,ΙΟΒ) mätäs longitudinella 1judsvängningar antingen med samma frekvens (fQ) eller med olika frekvenser (^^2) och att när de pä olika sidor av behandlings- 20 objektet (F) belägna givarna (ΙΟΑ,ΙΟΒ) eller givarserierna mätäs med samma frekvens (f ) ändras de tili de olika givarna matade o svängningarnas fasförskjutning (A'f) eller när olika frekvenser (f^,f2) används ändras frekvensskillnaden (Af = f^-f2) pä sädant sätt, att i objektet (F) som skall behandlas ästadkoms ett sädant 25 kombinationsfält av svängningar, vars effektivaste omräde (A^,A2) installs att verka i ett önskat omräde eller omräden av behandlings-objektet genom regiering eller inställning av nämnda fasskillnad (Δψ) och/eller frekvensskillnad (Af). 30

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att det inbördes avständet (H) mellan verkningsytorna av nämnda motsatta givare (ΙΟΑ,ΙΟΒ) eller motsvarande givarserier väsentligen upp-fyller följande reSonansvillkor: H * n · , där n = ett helt tai, λ * -j , c = ljudets hastighet i behandlingsobjektet (F), f * sväng-35 ningarnas frekvens.