FI69151C - Foerfarande foer reglering av temperaturen av manteln av en vas som anvaends vid framstaellning av papper eller naogon nann banformig produkt samt vals som tillaempar foerfarande it ynnerhet en kalandervals - Google Patents

Description

Menetelmä paperin tai muun rainamaisen tuotteen 691 51 valmistuksessa käytetyn telan vaipan lämpötilan säätämiseksi sekä menetelmää soveltava tela, etenkin kalanteritela Förfarande för regiering av temperaturen av manteli) av en vals som används vid framställning av papper eller nagon annan banformig produkt samt vals som tillämpar förfarandet, i synnerhet en kalandervals

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin tai muun rainamaisen tuotteen valmistuksessa käytetyn telan vaipan lämpötilatason ja/tai aksiaali-suuntaisen lämpötilaprofiilin säätämiseksi, jossa menetelmässä käytetään lämmönsiirtonestettä.

5

Lisäksi keksinnön kohteena on keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä käytettävä tela, etenkin lämmitettävä kalanteritela, joka käsittää sylinterimäisen vaipan, joka on päädyistään laakeroitu pyöriväksi ja jonka vaipan sisällä on kiinteä akseli, jonka yhteyteen on järjestetty 10 laitteet joilla telan vaippaa lämmitetään, ja jossa telassa on järjeste lyt, joilla saadaan aikaan telan vaipan sisäpinnalle lämmönsiirtoon telalle osallistuva nestekerros.

On ennestään tunnettua lämmittää paperikoneen teloja esim. kalanteri-15 teloja syöttämällä sen akselissa olevan yhteen kautta lämmitysvettä telan vaipan sisälle ja poistamalla vettä telan vastakkaisella akselilla olevan yhteen kautta. Tällöin saadaan telalle syötetyksi lämpömäärä Q = m λ c x = m c(ts-tu) 20 missä m = lämmitysväliaineen massavlrta, c = lämmitysväliaineen ominais-lämpö, ts = tulonesteen lämpötila ja tu = poistonesteen lämpötila. Käytettäessä vettä väliaineena on t maksimaalisesti noin 120°C. Jos ts on s suurempi kuin noin 120 C, joudutaan käyttämään öljyä, jonka ominais-25 2 691 51 lämpö c on kuitenkin pienempi kuin vedellä. Epäkohtana edellä esitetyssä tunnetussa lämmitystavassa on se, että kalanterin tela joudutaan mitoittamaan ja rakentamaan paineastiaksi. Lämmityksen kannalta epäkohtana on se, että lämpötilaerosta Λ t johtuen telan toinen puoli on kuumempi 5 kuin toinen. Mitä tehokkaampaa lämmitykseen pyritään sitä suurempaa Λ t:tä on käytettävä, mutta samalla myös em. telan päiden lämpötilaero kasvaa. Epäkohtana edellä mainitussa tunnetussa lämmitysjärjestelyssä on myös se, että sillä ei ole mahdollista säätää telan lämpötilaprofiilia.

10 Keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan vielä julkaisuun DE-OS 29 02 955, hakija Escher Wyss AG, Sveitsi. Tästä julkaisussa on esitetty taipumakompensoidun telan yhteydessä käytetty telan lämmitys-laite, joka käsittää telan kiinteän akselin ja pyörivän tela vaipan väliseen tilaan sovitettuja suihkulaitteita, joiden kautta tela vaippaan 15 kohdistetaan lämmönsiirtonesteen suihkuja.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaan saada uusi menetelmä ja laite paperin valmistuksessa käytetyn telan vaipan, etenkin kalenteri telan lämpötilan säätämiseksi sekä menetelmään soveltava uusi tela, jossa 20 ei esiinny edellä esitettyjä epäkohtia ja joka mahdollistaa telan vaipan aksiaalisuuntaisen lämpötilaprofiilin tarkan säädön.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi, keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että 25 lämmÖnsiirtonesteestä muodostetaan telan vaipan sisäpinnalle sopivan vahvuinen kerros vaipan pyöriessä syntyvien keskipakovoimien vaikutuksella, että lämmönsiirtonesteen mainittu kerros on jaettu toisistaan eristettyihin rengasmaisiin lohkoihin, ja että kuhunkin mainittuun lohkoon on järjestetty nestekerroksen lämpötilaan vaikuttavat elimet.

30

Keksinnön menetelmässä käytetylle telalle, etenkin kalanteritelalle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainitun nestekerroksen jakamiseksi eri lohkoihin on telan vaipan sisälle kiinnitetty rengasmaiset väliseinät, jotka jakavat telan vaipan sisäpinnan sen aksiaalisuunnassa 35 erillisiin lohkoihin, sopivimmin tasavälein, ja että kuhunkin mainittuun lohkoon on sijoitettu mainitun nestekerroksen lämpötilaan vaikuttavat elimet.

Il 3 691 51

Keksintö voidaan toteuttaa esim. siten, että kussakin lohkossa olevia läimnönsiirtonestekerroksia kierrätetään nesteen lämpötilan säätöä varten. Tämä kierrätys tapahtuu tuomalla nestettä kuhunkin lohkoon erikseen ja ottamalla kustakin lohkosta esim. "seisovan siepon" periaatteella nes-5 tettä poistokiertoon. Toinen vaihtoehtoinen keksinnön toteutustapa on se, että kussakin lohkossa olevaan lämmönsiirtonestekerrokseen kohdistetaan stationäärisillä 1ämmityselementeillä säädettävä lämmitysvaikutus ja tällöin mainittu nestekerros toimii yksinomaan lämmönsiirtoväliaineena ja sitä kierrätetään vain hyvin vähäisessä määrin siinä tarkoituksessa, ^0 että eri lohkoissa olevat nestemäärät pysyvät vakiollisena.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutus-esimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole tarkoitus rajoit- 15 taa·

Kuvio 1 esittää keskeisenä aksiaalisena leikkauksena keksinnön mukaista menetelmää soveltavan telan ensimmäistä toteutusesimerkkiä.

20 Kuvio 2 esittää kuviota 1 vastaavalla tavalla keksinnön mukaisen telan 2 toteutusesimerkkiä.

Kuvio 3 esittää leikkausta III - III kuviossa 1.

25 Kuvio 4 esittää leikkausta IV - IV kuviossa 2.

Kuvio 5 esittää kaaviollisesti ja osittain lohkokaaviona keksinnön mukaisen lämmitysmenetelmän yhteydessä käytettyä säätöjärjestelmää, jolla telan vaipan lämpötilaprofiilia voidaan säätää.

30

Kuviossa 1 esitetty tela on esim. paperin kalenterin lämmitetty tela, jonka vaipan 10 sileän ulkopinnan 10' lämpötilataso ja mahdollisesti myös lämpötilaprofiili telan aksiaalisuunnassa K - K on järjestetty keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitejärjestelyillä säädettäväksi.

35 Telaan kuuluu sylinterimäinen vaippa 10, johon on ruuvein 11 kiinnitetty päädyt 12. Tela on päädyistään 12 laakeroitu laakeripesiin 14 laakerien 16 välityksellä. Telassa on kiinteä sisäakseli 17, jonka päissä 25 on 4 691 51 rengastiivisteet 15. Tiivisteet 15 tiivistävät akselin 17 päät 25 pääty-osien 12 rengasosan sisäpintaa vasten. Kiinteän sisäakselin 17 yhteyteen on järjestetty putkimainen kaukalo-osa 19, jonka muoto selviää kuviosta 3.

5 Telan vaipan 10 sisäpinnalle on sovitettu rengasmaiset väliseinät 13, joita on telan aksiaalisuunnassa sopivimmin tasajaolla. Väliseinät 13 jakavat vaipan 10 sisäpinnan akselin suunnassa useaan vierekkäiseen lohkoon. Väliseiniä 13 tukevat ja kiinnittävät toisiinsa ja paikalleen listat 24, joita kuvion 3 mukaisesti on neljä kappaletta vaipan 10 sisäpin-10 nalla tasajaolla.

Kuvioiden 1 ja 3 mukaisesti sisäakseliin 17 on kiinnitetty jokaista väliseinämien 13 erottamaa lohkoa varten lämmitysnesteen tuloputki 22, jonka päässä on suutin 21. Tuloputkia 22 on yksi kutakin väliseinämien 15 13 erottamaa lohkoa varten, samoin kuin suuttimia 21. Suuttimet 21 ovat esim. rakosuuttimia, jotka levittävät tuloputkista 22 virtauksen telan aksiaalisuunnassa. Suuttimet 21 on suunnattu vaipan 10 kehän suunnassa siten, että niistä virtaavan nesteen nopeuden kehän suuntainen komponentti on samansuuntainen kuin telan pyrimissuunta R ja riittävän suuri 20 nesteen pysyttämiseksi keskipakovoiman vaikutuksesta vaipan 10 sisäpin nalla 10". Lisäksi keskiakseliin 17 on kiinnitetty kuhunkin lohkoon suuttlmien 21 molemmin puolin seisovat siepot 20, jotka kaapivat poistettavan nesteen ja ohjaavat sen sisäakselin 17 kotelomaiseen tilaan 19.

25 Kuviossa 1 ja 3 on sisääntulevaa lämmitysnestettä, joka purkautuu suut timista 21, merkitty nuolin ja vastaavasti nestekerroksesta L pois-kaavittavaa nestettä on merkitty nuolin F_ (kuvio 3). Kotelotilassa 19 ^ tl olevan nesteen pintaa on merkitty S^. Vaipan 10 sisäkehällä 10 olevaa nestekerroksen pintaa on merkitty S:llä. Kotelotilasta 19 poistetaan 3Q neste imuputken 23 kautta kiertoon kuvion 4 yhteydessä myöhemmin tarkem min selostettavalla tavalla.

Tuloputket 22 ja imuputki 23 on sopivimmin järjestetty siten, että telan vaipan 10 molemmista päädyistä 12 tulee sisään yhtä monta tuloputkea 22 35 ja yksi ulosvirtausputki. Lämmitysnesteen sisäänvirtauksia on kuviossa 1

on havainnollistettu nuolin F. ja ulosvirtausta nuolella F

in J out 5 69151

Keksinnön mukaista menetelmää ja telaa käytettäessä kussakin väliseinä-mien 13 erottamassa lohkossa olevassa lämmitysnestekerroksessa L voidaan pitää asetettu lämpötilataso. Nestekerros L on lämmönvaihtoyhteydessä telan vaipan 10 sisäpintaan 10".

5

Kuvioissa 2 ja 4 on esitetty 2 keksinnön mukaisen menetelmän ja telan toinen toteutusesimerkki. Kuvioiden 2 ja 4 mukaisesti kiinteän akselin 17 ja telan vaipan 10 sisäpinnan 10" välinen tila on jaettu rengasmaisilla väliseinillä 13 edellä esitetyn mukaisesti lohkoihin, jossa kus-10 sakin lohkossa on kerros lämmönsiirtonestettä L. Kuvioiden 1 ja 3 yhtey dessä selostetun nesteen kierrätyksen asemesta on kunkin lohkoon järjestetty lämmitys- ja/tai jäähdytyselementit 29, jotka ovat joko sähkövastuksia tai lämmitys/jäähdytysnestettä sisältäviä putkikierukoita tai kierukkaryhmiä.

15

Kuvion 2 mukaisesti mainittuina elementteinä 29 on käytetty sähkövastuksia, joihin kuhunkin voidaan sähköjohtimien 30 kautta johtaa säädetty tasa- tai vaihtosähkövirta siten, että lämmitystehoa kussakin lohkossa voidaan erikseen säätää.

20

Kuvioiden 2 ja 4 esittämässä rakenteessa ei välttämättä tarvita seisovan siepon periaatteella toimivia poistoelimiä koska telan vaipan 10 lämmitys ei perustu nesteen kieroon vaan nestekerros L toimii vain lämmönsiir-toväliaineena. Kuitenkin on edullisinta järjestää kaikille lohkoille 25 yhteinen lämmönvaihtonesteen pieni kiertovirtaus, jotta varmistetaan se, että kaikissa lohkoissa todella on aina vakiomäärä lämmönsiirtonestettä. Tämä voidaan järjestää siten, että sisäänmenoputki 31 johdetaan symmetrisesti kahteen keskimmäiseen lohkoon ja neste virtaa sisälohkoista viereisiin lohkoihin telan päätyjä 12 kohti, joista neste poistetaan nuolen 30 suunnassa tilaan 33 ja sieltä ulostuloputkella 32. Mainittu nesteen kierto on niin vähäinen, ettei se vaikuta olennaisesti eri lohkoissa mahdollisesti vallitseviin erisuuruisiin lämpötiloihin.

Kun keksinnön mukaista menetelmää käytetään kalenterilla paperin pak-35 suusprofiilin säätöön eli kalibrointiin, erillisiin väliseinien 13 erot tamiin lohkoihin virtaavien nesteiden lämpötilaa voidaan säätää esim. kuviossa 5 esitetyllä periaatteella. Säätöjärjestelmä on sovitettu pitä- 6 69151 mään lämpötilojen oloarvot T ^ yhtäsuurina kuin asetusarvot T ^ (i = l..n, missä n = lohkojen lukumäärä). Kuviossa 5 säätäjää on merkitty lohkolla 35. Säätäjästä 35 saadaan säätöpoikkeamaan verrannollinen säätösingnaali S^, joka ohjaa kolmitieventtiileitä AI. Näille venttiileille tuodaan 5 putken 36 kautta lämmintä vettä ja putken 37 kautta kylmää vettä V^.

Kolmitieventtiileissä 31 vedet ja sekoitetaan tunnetulla tavalla siinä suhteessa, että saadaan asetusarvojen mukaiset oloarvot T telan sisälle syötetyille virtauksille F^. Virtausten F^n lämpötilojen oloarvot T mitataan putkissa 22 olevilla lämpötila-antureilla A3. Pois- 10 tovesivirtaus FQUt johdetaan edellä esitetyn mukaisesti lammitysnesteker- roksesta L yhteisen putken 23 kautta imupumpulla 39, jonka painepuoli on yhdistetty poistonestesäiliöön 38. Poistoputkessa 23 on pumpun 39 imupuo-lella koloitieventtiili AO, johon on yhdistetty säiliöstä 38 sivuvirtaus-putki AA. Venttiilin AO säätömoottorilla LC voidaan tunnetulla tavalla

15 säätää virtausta F

1J out

Etuna ennestään tunnetuun ulkopuolisiin jäähdytysilmapuhalluksiin perustuvaan profiilin säätöön nähden edellä selostetussa keksinnön mukaisessa proflilinsäätömenetelmässä on se, että lämmönsiirtokerroin nesteestä I.

20 telan vaippaan 10 on huomattavasti suurempi kuin ilmasta vaippaan. Kek sinnön mukainen menetelmä sopii hyvin paperi- tai kartonkirainan paksuus-profiilin säädössä käytettäväksi silloinkin, kun kuumakalanterin telalla käytetään telan ulkopuolelta tapahtuvaa lämmitystä.

25 Kun edellä selostetun kaltaista menetelmää käytetään telan akselin suun nassa tasaiseen telan lämmittämiseen, jossa ei tarvita telan lämpötila-profiilin säätöä sen aksiaalisuunnassa, ei myöskään tulloin tarvita kuvion 5 esittämää säätöpiiriä eikä erillisiä sisäänvirtausputkia.

30 Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin nöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella.

Il

Claims (13)

69151 Pat ent tivaat imukset

1. Menetelmä paperin tai muun rainamalsen tuotteen valmistuksessa käytetyn telan vaipan (10) lämpötilatason ja/tai aksiaalisuuntaisen lämpö tilaprofiilin säätämiseksi, jossa menetelmässä käytetään lämmönsiirto-nestettä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtonesteestä muodoste- 5 taan telan vaipan (10) sisäpinnalle (10") sopivan vahvuinen kerros (L) vaipan (10) pyöriessä syntyvien keskipakovoimien vaikutuksella, että lämmönsiirtonesteen mainittu kerros (L) on jaettu toisistaan eristettyihin rengasmaisiin lohkoihin, ja että kuhunkin mainittuun lohkoon on järjestetty nestekerroksen (L) lämpötilaan vaikuttavat elimet (20, 21, 10 22, 23 ; 29, 30, 31, 32).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainituissa toisistaan erotetuissa lohkoissa oleviin rengasmaisiin lämmönsiirtonestekerroksiin (L) kohdistetaan kuhunkin erikseen säädet- 15 tävä lämmitysvaikutus.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kussakin lohkossa olevia lämmönsiirtonestekerroksia (L) kierrätetään nesteen lämpötilan säätöä varten ja että mainittu kierrätys 20 tapahtuu tuomalla nestettä kuhunkin lohkoon erikseen (nuolet F^) ja ottamalla kustakin lohkosta seisovan siepon periaatteella (nuolet F£) nestettä poistoon (kuviot 1, 3 ja 5).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että mainittuihin eri lohkoihin johdettavien nesteiden lämpötiloja säädetään säätöjärjestelmällä (35, 36, 37, 41, 43) sekoittamalla kahta tai useampaa eri lämpötilan omaavaa nestettä säätöventtiileillä tai vastaavalla ja johtamalla lämpötilaltaan säädetyt nesteet putkiryhmällä (22) kuhunkin lohkoon erikseen ja poistamalla vastaavasti kustakin lohkosta 30 lämmönsiirtonestettä

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kussakin lohkossa olevaan lämmönsiirtonestekerrokseen kohdistetaan stationäärisellä lämmityselementillä (29) lämmitysvaikutus 35 (kuviot 2, 4). 8 691 51

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri lohkoissa olevia lämmönsiirtonesteitä (L) kierrätetään itse lämmönsiirtoon olennaisesti vaikuttamattomassa määrin (F^) kussakin lohkossa olevan nestemäärän vakiona pitämistä varten. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtonestettä tuodaan keskimmäiseen tai keskimmäisiin lohkoihin ja lämmönsiirtonestettä otetaan poistoon (F^) telan molemmista päädyistä (kuvio 2). 10

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu paperin valmistuksessa käytetty tela, etenkin lämmitettävä kalanteritela, joka käsittää sylinterimäisen vaipan (10), joka on päädyistään (11) laakeroitu (IA, 16) pyöriväksi ja jonka vaipan (10) 15 sisällä on kiinteä akseli (17), jonka yhteyteen on järjestetty laitteet joilla telan vaippaa (10) lämmitetään, ja jossa telassa on järjestelyt, joilla saadaan aikaan telan vaipan (10) sisäpinnalle (10") lämmönsiirtoon telalle osallistuva nestekerros (L), tunnettu siitä, että mainitun nestekerroksen (L) jakamiseksi eri lohkoihin on telan vaipan 20 (10) sisälle kiinnitetty rengasmaiset väliseinät (13), jotka jakavat telan vaipan sisäpinnan (10") sen aksiaalisuunnassa erillisiin lohkoihin, sopivimmin tasavälein, ja että kuhunkin mainittuun lohkoon on sijoitettu mainitun nestekerroksen (L) lämpötilaan vaikuttavat elimet (20, 21, 22, 23 ; 29, 30). 25

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen tela, tunnettu siitä, että kussakin lohkossa olevan nestekerroksen (L) lämpötilaan vaikuttaviin laitteisiin kuuluvat kussakin lohkossa olevat suutinlaitteet (21), joilla tuodaan lämmitysnestettä mainittuun nestekerrokseen (L) ja että 30 kussakin lohkossa on seisovan siepon periaatteella toimivat laitteet (20), joilla lämmitysnestettä otetaan mainitusta kerroksesta (L) poistoon (F ). out

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että 35 kussakin lohkossa telan vaipan (10) aksiaalisuunnassa keskikohdalla on suutin (21), joka tuo lämmitysnestettä nestekerrokseen (L) ja että mainitun suuttimen (21) molemmin puolin on seisovan siepon periaatteella 9 69151 toimivat laitteet (20), jotka ottavat nestettä kerroksen (L) pintaosasta ja että mainitut sieppolaitteet (20) ovat yhteydessä (F^) telan kiinteässä akselissa (17) olevaan tilaan, joka on yhteydessä poistoputken (23) kautta imupumppuun (39). 5

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kussakin väliseinien (13) erottamassa lohkossa on lämmityselimen kiinteään akseliin (17) kytkettynä sähkövastuselementti (29), joka on yhdistetty sähköjohdoin (30) sähköverkkoon. 10

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kussakin lohkossa on telan kiinteään akseliin (17) kytkettynä lämmitys-elementtinä lämmitys/jäähdytys-nestekiertoon yhdistetty putkikierukka tai kierukkaryhmä. 15

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että telan kiinteän akselin (17) yhteydessä on putki (31), jolla kierto-nestettä tuodaan telan keskimmäiseen/keskimmäisiin lohkoon/lohkoihin ja että telan päätyjen (12) yhteydessä on järjestelyt (32, 33), joilla 20 reunimmaisista lohkoista otetaan vähäinen määrä nestettä poistokiertoon (F3) (kuvio 2). 691 51