FI71374B - Foerfarande och anordning vid kalandrering av en bana - Google Patents

Description

71374 Ί Menetelmä ja laite rainan kalanteroinnissa Förfarande och anordning vid kalandrering av en bana 5

Keksinnön kohteena menetelmä rainan esim. paperirainan kalanteroinnissa, etenkin ns. konekalanteroinnissa, jossa kalanteroitava raina johdetaan yhden tai useamman kalanteroimisnipin kautta, joissa nipeissä kalanteroi-tavaa rainaa puristetaan sopivalla viivapaineella, ja jotka nipit muodos-10 tetaan kalanteritelojen välille, joista teloista ainakin ääriteloja tai-pumakompensoidaan tai -säädetään sisäpuolisesti.

Lisäksi keksinnön kohteena on kyseessä olevan menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu kalenteri, etenkin konekalanteri, joka käsittää ainakin 15 kahden, sopivimmin useamman kalanteritelan muodostaman kalanteripinon, jonka telat muodostavat keskenään kalanteroimisnipin tai -nippejä ja jonka kalanterin ääritela tai -telat on varustettu sisäpuolisin taipuma-kompensointi- tai taipumasäätölaittein.

20 Vaikka seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla nimenomaan paperi-rainaan, korostetaan sitä, että keksinnön menetelmä ja laite soveltuu käytettäväksi myös muidenkin rainojen, yleensä mutta ei välttämättä kui-turainojen, kalanterointiin.

25 Paperikoneen kuivatusosasta tuleva paperi ei yleensä vielä sellaisenaan sovellu käyttötarkoitukseensa, vaan se vaatii erilaisia lisäkäsittely-vaiheita.

Eräs tärkeä paperin käsittely on kalanterointi, jota kutsutaan konekalan-30 teroinniksi tai superkalanteroinniksi, joka tapahtuu erillisenä työvaiheena. Konekalanteroinnissa raina johdetaan yhden tai useamman puristus-vyöhykkeen eli nipin läpi, jonka muodostavat kovapintaiset ja sileät telat. Useamman nipin ollessa kysymyksessä telat on tavallisesti laakeroitu päällekkäin siten, että ne pääsevät vapaasti liikkumaan pystysuun-35 nassa kiinteästi laakeroidun alatelan päällä muodostaen monitelaisen pystykalanterin.

2 71 374 1 Kalanteroinnin tärkeimpänä tavoitteena on aikaansaada paperiin haluttu pintasileys ja kiilto sekä säätää paperin paksuus ja bulkki halutun suuruisiksi. Tähän liittyy myös rainan paksuuden tasaaminen poikkisuunnassa niin, että rainasta voidaan rullata tasaisia rullia. Käytännössä kalan-5 terillä voi olla myös muita tehtäviä.

Kalanterointia on verrattu silitysraudalla tapahtuvaan kankaan silitykseen, jossa paine, lämpötila, kosteus ja liukuminen ovat vaikuttavia tekijöitä. Kalanterointitapahtuma riippuukin monessa suhteessa näistä 10 tekijöistä. Voidaan todeta, että konekalanterin kalanterointitvö on perusluonteeltaan vierintäkitkaa, jolloin pääasiassa puristusvoimat aikaansaavat rainassa tapahtuvan muodonmuutoksen.

Kalanteroinnin vaikutus rainaan riippuu hyvin monesta tekijästä, joista 15 mainittakoon pintapaine puristusvyöhykkeessä, joka riippuu viivapainees-ta, telojen läpimitasta ja rainan paksuudesta, nippien lukumäärä, telojen lämpötila, paperin kosteus ja kosteuden jakautuminen rainan poikkileikkauksessa ja koneen nopeus. Puristusvyöhykkeen pintapaine on tärkeä kalanteroinnin prosessimuuttuja. Mitä suurempi paine on, sitä suurempi 20 vaikutus kalanteroinnilla on paperin paksuuteen ja sileyteen. Toisaalta liian suurella paineella voidaan raina turmella. Kovasti kalanteroitavia paperilajeja ajettaessa pintapaine on alimmassa nipissä 20...50 MPa. Nippien lukumäärällä on myös tärkeä merkitys.

25 Telojen lämpötila vaikuttaa myös kalanterointiin. Korkea lämpötila parantaa sileyttä. Ennestään tunnetusti osa kalanteriteloista on varustettu höyry- tai vesilämmityksellä.

Myös paperin vesipitoisuus on tärkeä kalanteroinnin prosessimuuttuja.

30 Vesipitoisuuden suurentaminen parantaa yleensä sileyttä, mutta pienentää paperin paksuutta, vaaleutta ja opasiteettia. Liian suuri vesipitoisuus aiheuttaa radan mustumista, mikä johtuu kuitujen murskaantumisesta sidos-kohdistaan. Yleensä kalanterointi pyritään suorittamaan 5...8 %:n vesi-pitoisuudessa, sanomalehtipaperin sekä eräiden hiokepitoisten painopape-35 rien kalanterointi jopa 9 %:n vesipitoisuudessa.

Ennestään tunnetusti useat kartonkilajit kuivatetaan ylikuiviksi ja li 3 71374 1 kostutetaan kalenterilla haluttuun vesipitoisuuteen. Vesi lisätään kartongin pintaan joko sunrusuihkulla ennen ensimmäistä nippiä tai yhdellä tai useammalla kalanteritelalla olevalla vesikaapimella. Vesi kostuttaa ainoastaan kartongin pintakerroksen, jolloin on mahdollista saavuttaa 5 hyvä sileys puristamatta kartonkia liian ohueksi.

Kalanteroinnin vaikutus rainaan riippuu myös koneen nopeudesta. Kalenterin vaikutus pienenee nopeuden kasvaessa. Tämä voidaan kompensoida vii-vapainetta suurentamalla, nippien lukumäärää lisäämällä tai lämpötilaa 10 nostamalla.

Nopeakäyntisissä paperikoneissa esiintyy kalanterilla usein vaikeasti poistettavissa oleva haittatekijä, ns. raippakuvioituma (barring). Rainaan syntyy poikkisuuntaisia selvästi nähtäviä ja säännöllisin välimat-15 koin toistuvia painautumia, raippoja. Tämä kuvioituma voidaan selvästi havaita myös rainan koneensuuntaisessa paksuusprofiilissa. Kuvioituma aiheutuu kalenterin värähtelystä, joka aiheuttaa viivapaineen vaihteluita nipeissä.

20 Ihannetilannetta, jossa kalenterin jokaisessa nipissä viivapaine poikki rainan on vakio ja kalenterille tulevan rainan ominaisuudet kuten paksuus, tiheys, kosteus, formaatio jne. sekä pituus- että poikkisuuntaan ovat tasaiset, ei käytännössä koskaan esiinny. Teloja ei voida käytännössä hioa ehdottoman suoriksi eikä niiden mykevointikäyrä noudata tar-25 kasti telan taipumakäyrää. Paperirainassa esiintyy paperikoneen märästä päästä ja kuivatusosalta peräisin olevia vaihteluita. Näiden virheiden kompensoimiseksi kalenterin toimintaa täytyy voida säätää. Eräs keino on telojen lämpötilan säätely vaipan eri kohdissa rainan poikkisuunnassa.

30 Jos kalenteriin tulevassa Tainassa on koneensuuntainen vyöhyke, jossa raina on muita kohtia paksumpi, tällä alueella syntyy nipissä suurempi viivapaine. Tällä kohdalla kehittyy enemmän lämpöä kuin muualla, telojen lämpötila nousee ja niiden läpimitta kasvaa aiheuttaen lisää lämmönkehi-tystä. Kalanterilla on siis rainan poikkisuuntäistä paksuusprofiilia 35 luontaisesti korjaava vaikutus. Tämä itsekorjaava vaikutus ei ole kuitenkaan riittävä vaan paksuusprofiilia on korjattava kalanterin telojen paikallisella kuumentamisella tai jäähdyttämisellä.

4 71374 1 Ennestään tunnetaan sellaisia menetelmiä ja laitteita kalanteritelan sähkömagneettiseksi induktiokuumentamiseksi, jossa kalanteritelan vaippaan kohdistetaan ulkopuolelta kosketuksettomasti magneettikenkälaitteen välityksellä ilmavälin kautta magneettivuo. Tämä magneettivuo indusoi 5 telan vaippaan pyörrevirtoja, jotka vaipan resistanssin vuoksi synnyttävät siinä lämpöä. Ennestään tunnetaan sellaisia kyseisiä magneettikenkä-laitteita, joissa on vierekkäin useita osasydämiä, joiden säädön avulla kuumennusvaikutusta telan aksiaalisuunnassa säädetään. Telojen induktio-kuumennuksen osalta viitataan esimerkkeinä FI-patenttihakemuksiin n:ot 10 812697, 820733, 821838 ja 824281. Lisäksi viitataan hakijan FI-patent- tihakemuksiin n:ot 833589 ja 843412.

Esillä olevan keksinnön yleistarkoituksena on kehittää edelleen tunnettuja kalanteroimismenetelmiä ja laitteita ja etenkin ns. konekalanteroin-15 tia.

Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen uusi kalanteroi-mismenetelmä ja kalanteri, jolla voidaan huomattavassa määrin poistaa tunnetuissa kalentereissa, etenkin sanomalehtipaperikalantereissa kor-20 keillä nopeuksilla esiintyviä epäkohtia, kuten rainan pinnan karheuden kasvua ja mainitun raippakuvioituman (barring) lisääntymistä. Tunnetus-tihan paperikoneiden tuotantonopeudet ovat viimeaikoina kasvaneet samoin kuin koneiden leveydet. Tämän vuoksi myös konekalantereille asetetaan entistä suurempia vaatimuksia.

25

Esillä olevan keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmä ja kalanteri, jossa kalanterointia, etenkin sanomalehtipaperin kalanterointia, pyritään muuttamaan siihen suuntaan, että paperin mekaanista kuormittamista kalanterinipeissä vähennetään ja tämä vähennys pää-30 asiallisesti korvataan tehostamalla paperin plastisia ominaisuuksia hyväksikäyttävän kalanteroinnin osuutta.

Keksinnön eräänä erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen järjestely, jolla jo käytössä olevat kalanterit, esim. tunnetut nelitelaiset 35 kalanterit voidaan joustavasti ja verraten pienin kustannuksin muuntaa keksinnön menetelmää ja päämääriä toteuttavaksi kalanteriksi.

li 5 71374 1 Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kalanteroimisnipin muodostavien vastakkaisten kalanteroimistelojen 5 tai -telan sylinterivaippaa kuumennetaan siten, että mainitun nipin kautta johdetun kalanteroitavan rainan paksuussuunnassa sen sisäosien ja pintakerrosten ja/tai vastakkaisten pintakerrosten välille syntyy huomattava lämpötilaero, 10 että mainittuun lämpötilaeroon perustuvalla lämpötilagradientilla kalanteroitavan rainan plastisiin ominaisuuksiin vaikuttamalla korvataan ainakin osittain mekaanista kalanteritelojen viivakuormitukseen perustuvaa kalanteroimistyötä, 15 että yhden tai useamman kalanteritelan sylinterivaipan mainittu kuumennus suoritetaan ulkopuolisilla kuumennuslaitteilla, ja että mainituilla samoilla laitteilla säädetään kalanteroimisnipin aksiaa-liprofiilia ja kalanteroitavan rainan poikittaista paksuusprofiilia kuu-20 mennettavan kalanteroimistelan lämpötilan muutoksien johdosta syntyvien telan säteen muutosten vaikutuksella.

Keksinnön mukaiselle kalenterille on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että yksi tai useampi kalanteritela, sopivimmin kalenterin 25 ylä- ja alatela on varustettu ulkopuolisilla kosketuksettornilla kuumennuslaitteilla, joilla niiden yhteydessä olevan kalanteritelan sylinteri-vaippaa kuumennetaan menetelmän mukaisen lämpötilagradienttikalanteroin-nin edellyttämään lämpötilaan ja että mainitut kuumennuslaitteet on sovitettu toimimaan myös poikittaisprofiilin säätölaitteina.

30

Keksinnön mukaisesti toimivaa kalenteria voidaan kutsua gradienttikalan-teriksi sen johdosta, että keksinnössä hyödynnetään kalanteroitavan rainan paksuussuuntaisia lämpötilaeroja ja tietyissä sovellutuksissa myös kosteuseroja, siis lämpötilagradienttia ja mahdollisesti myös kosteus-35 gradienttia.

Kun keksinnön mukaisesti käytetään kalanteroitavan rainan paksuussuun- 1 kosteuseroja, siis lämpötilagradienttia ja mahdollisesti myös kosteus- gradienttia.

6 71 374

Kun keksinnön mukaisesti käytetään kalanteroitavan rainan paksuussuun-5 täisten lämpötilaerojen aikaansaamiseksi kalanteritelaan nähden ulkopuolisia säädettäviä lämmityslaitteita, sopivimmin kosketuksettornia induk-tiokuumennuslaitteita, saadaan aikaan yhdellä kertaa kaksi tärkeätä etua, nimittäin ensiksi se etu, että samoilla lämmityslaitteilla voidaan hallita kalanterinippien poikittaisprofiilia ja tätä kautta kalanteroi-10 tavan rainan paksuusprofiilia ja toiseksi se etu, että ulkopuolisten kuumennuslaitteiden käyttö vapauttaa telan vaipan sisäpuolisen tilan sinänsä tunnetuille taipumakompensointi- tai taipumasäätölaitteille, jotka ovat kalanterissa hyvin tarpeelliset, yleensä välttämättömät. Viimemainittuja laitteita ei ole voitu käyttää ennestään tunnettujen 15 hyöryllä kuumennettavien kalanteritelojen yhteydessä. Keksinnön mukaisilla kuumennusjärjestelyillä on myös helposti toteutettavissa keksinnön päämäärien kannalta riittävän suuret lämpötilaerot sekä hallittavissa nipin poikittaisprofiili riittävän suurella tarkkuudella.

20 Keksinnön eräässä edullisessa sovellutusmuodossa käytetään kalenteriin tulevan rainan yhteydessä jäähdytystelaa riittävän suuren lämpötilagra-dientin aikaansaamiseksi.

Keksinnön eräissä edullisissa sovellutusmuodoissa yksi tai useampi 25 kalenterin keskitela on yhdistetty jäähdytys- tai kuumennusagregaattiin kyseisen lämpötilagradientin hallitsemista varten.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutusesi-30 merkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole rajoitettu.

Kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvana keksinnön mukaista kalenteria, jossa sovelletaan keksinnön mukaista menetelmää.

35 Kuvio 2 esittää kaaviollisesti kalanteripinoa sekä sen toimintaan liittyviä eri parametrejä, jotka vaikuttavat kalanteroimistapahtumaan.

7 71374 1 Kuvio 4 esittää poikittaisleikkausta keksinnössä käytetystä säädettävästä magneettikenkälaitteesta.

Kuvio 5 esittää leikkausta V-V kuviossa 4.

5

Kuvio 6 esittää eräitä edullisia esimerkkejä kalanterimuuttujien ja kalanterointitapojen kombinaatioista taulukkoon järjestettynä.

Kuvion 1 mukainen kalenteri käsittää sinänsä tunnetun runkorakenteen 10, 10 joka on kiinnitetty alustalle 11. Kalanterin runkorakenteen 10 yhteyteen on laakeroitu kannatus- ja kuormituslaittein (ei esitetty) kalanteripino 20, joka muodostuu ylhäältäpäin lukien päätytelasta 21, väliteloista 22 ja 23 sekä alapuolisesta päätytelasta 24, jonka yhteydessä on kaavari 29. Molemmat päätytelat 21 ja 24 on varustettu taipumakompensointi- tai 15 taipumasäätölaittein 25;28, jotka sijaitsevat tunnetusti telan 21,24 sisällä ja toimivat joko paineväliaineella ja/tai magneettisesti. Kalanterin väliteloina 22 ja 23 käytetään sopivimmin ns. kaksoisvaippalämpö-teloja, joiden päädyissä on kytkinlaitteet 26 ja 27, joilla välitelojen 22,23 sisätilat on yhdistetty lämmitys/ jäähdytysagregaattiin. Jäähdyttä-20 vänä/lämmittävänä väliaineena voi olla esim. kiertovesi.

Kuvion 1 mukaisesti yläpuolisten päätytelojen 21 ja 24 yhteydessä on ulkopuoliset kuumennuslaitteet 30, joiden rakenteen yksityiskohdat selostetaan myöhemmin kuvioihin 4 ja 5 viitaten. Kuumennuslaite tai -laitteet 25 30 toimivat sähkömagneettisella induktiovaikutuksella. Kuumennuslaitteil- la 30 kohdistetaan niissä olevien magneettikenkien 31 välityksellä kos-ketuksettomasti ilmavälin D kautta sektorilla e telojen 21 ja/tai 24 vaippaan magneettivuo, joka indusoi telojen ferromagneettista ainetta olevaan vaippaan pyörrevirtoja. Nämä pyörrevirrat synnyttävät telojen 30 21,24 vaipan resistanssin vuoksi lämmitysvaikutuksen. Lämmitysvaikutuksen tunkeutumissyvyyttä voidaan säätää tunnetulla tavalla magnetoimis-virran taajuutta säätämällä. On edullista pitää magnetoimisvirran taajuus riittävän korkeana niin, että saadaan aikaan riittävän pieni kuumennusvaikutuksen tunkeutumissyvyys siten kuin on tarkemmin selos-35 tettu esim. hakijan aikaisemmassa FI-patenttihakemuksessa 833587 (hakupäivä 3.10.1983). Pieni tunkeutumissyvyys lisää myös säädön tarkkuutta ja nopeutta.

8 71374 1 Kuvion 1 mukaisesti päätytelan 21 yhteydessä oleva lämmityslaite 30, joka ulottuu päätytelan 31 koko pituudelle, on kiinnitetty siirtolaitteisiin (ei esitetty), joilla lämmityslaite 30 on nostettavissa katkoviivoin esitettyyn asentoon 30’ esim. rainan W katkon tapahtuessa tai 5 muuta huoltoa varten. Lämmityslaitteen 30 runko-osaan 40 on nivelöity molemmin puolin kaarevat lämpöeriste-elementit 16 ja 17. Alatelan 24 yhteydessä on vastaavat lämpöeriste-elementit 18 ja 19. Mainitut lämpöeriste-elementit 16,17,18 ja 19 on kiinnitetty lämmityslaitteiden 30 runko-osaan 40 vaakasuorin nivelakselein 16a,17a, 18a ja 19a siten, että 10 mainitut elementit ovat käännettävissä auki-asentoon 16’ ja 17’ esim. rainan W katkon tai muun huollon yhteydessä niin, että hylyn poisto on mahdollista ja päästään tarvittaessa huoltamaan kalanteriteloja ja muita laitteita. Lämpöeriste-elementit 16-19 ulottuvat kalanteritelojen 21,24 koko pituudelle.

15

Kuvioissa 1 ja 2 on rainan W tuloa kalenteriin paperikoneen kuivatus-osalta merkitty viitteellä W ja poistumista kalenterista viitteellä W . Kuvion 1 mukaisesti rainan tulopuolella W on jäähdytystela 12, jota raina sivuaa riittävän suuressa sektorissa a. Jäähdytystelan 12 20 päädyissä on kytkimet 12a, joilla telan 12 kaksoisvaipan välinen tila on yhdistetty jäähdytysvesiagregaattiin. Rainalle W on jäähdytystelan 12 jälkeen esitetty kolme vaihtoehtoista juoksua ja wc kalenterille.

Rainan W nämä eri juoksut on toteutettu johtotelan 15 eri asennoilla 15a, 15b ja 15c. Johtotela 15 on liitetty kalanterirunkoon 10 esim. vipu-25 varsien ja/tai johdelaitteiden varaan niin, että telan 15 asentoa voidaan muuttaa riittävän laajoissa rajoissa nuolen A suunnassa. Johtotelan 15 asennon säädöllä nuolen A suunnassa voidaan vaikuttaa myös siihen suuntaukseen, jolla raina W tulee ensimmäiseen kalanterinippiin , joka muodostuu telojen 21 ja 22 välille. Rainan juoksu menee tangentiaali-30 sesti nippiin N^. Juoksu menee nippiin niin, että raina W sivuaa välitelaa 22 sektorissa b. Sektorin b suuruus on telan 15 aseman muutoksin säädettävissä. Telan 15 ylimmän asennon 15c määräävä rainan juoksu Wc menee nippiin niin, että raina W sivuaa ennen nippiä päätytelaa 21 sektorissa c. Telan 15 aseman säädöllä voidaan vaikuttaa sektoriin c.

35 Sektorien b ja c säädöllä voidaan osaltaan hallita keksinnössä hyödynnettävää lämpötilagradienttia, jonka syntymistä ja vaikutustapaa seuraa-vassa tarkemmin selostetaan.

9 71374 1 Ennen johtotelaa 15 rainan W juoksujen W ja W yhteydessä on kostutus-

d C

laitteet 13 ja 14 rainan molemmin puolin. Laitteilla 13,14 suihkutetaan rainan W toiseen tai molempiin pintoihin vesisuihkuja S sopivan rainan paksuussuuntaisen kosteusgradientin aikaansaamiseksi. Kaikissa ajotavois-5 sa kostutusta ei tarvita.

Kuviossa 2 on esitetty kaaviolllsestl kalanteripino 20, jonka pystykeski-taso on tasossa K-K. Nipit Ν^,Ν2 ja sijaitsevat mainitussa tasossa K-K. Pinon 20 teloilla voi tarvittaessa olla sinänsä tunnetusti ns. off-10 settiä tason K-K suhteen. Telojen 21,22,23 ja 24 pintalämpötiloja on merkitty T^,T2»T^ ja T^rllä. Vastaavasti nippien ja viivapaineita on merkitty K^ja Kuilla. Ensimmäiseen nippiin tulevan rainan W lämpötilaa on merkitty T^lla.

15 Kuvio 3 havainnollistaa lämpötilagradientin syntyä nipissä N^.

Seuraavassa taulukossa esitetään lämpötilojen Τ^,Τ2»Τ^ ja samoin kuin viivakuormitusten K^,K2 ja K^ eräät sopivat alueet.

20 ________________________________________________ ro (°C) Ίι (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) K^kN/m) K2(kN/m) K3(kN/m) I _!

jiO...50 150...200 40...50 40...50 150...200 20...80 40...100 60...120 J

Ϊ , _ , , ____ _____ 25 Päätytelojen 21 ja 24 edellä esitetyt korotetut lämpötilat Τ^,Τ2 = 150.. .200°C saadaan edellä vain alustavasti selostetuilla lämmityslait-teilla 30, joilla voidaan hallita myös lämpötilaprofiilia telojen 21 ja 24 aksiaalisuunnassa. Keskitelojen 22 ja 23 lämpötila-alue T_,T_ = 40.. .50°C on saatu aikaan joko ilman mitään erityisiä toimenpiteitä tai tarvittaessa teloja 22,23 jäähdyttämällä tai lämmittämällä.

Kuvion 3 mukaisesti rainan W ulkopinnat eivät ehdi saavuttaa telojen 21 ja 22 pintalämpötiloja T. ja T., vaan tietyt alemmat lämpötilat Τ' ja ftp 1 ‘ t 4

Tj', joiden erotus T^' - ' * Λχ m 50°C edustaa esimerkkiä keksinnössä hyödynnettävästä lämpötilagradientista, jolla on keksinnön päämäärien kannalta edullinen vaikutus kalanteroitavan rainan W kuidukon plastisiin ίο 713 74 1 ominaisuuksiin. Paperirainan W sisäosien lämpötila pysyy olennaisesti siinä lämpötilassa Tq, jossa koko raina W tulee ensimmäiseen nippiin N^. Lämpötila Tq on esim. n. 40°C. Mainittua lämpötilaa Tq voidaan säätää jäähdytystelalla 12.

5

Nipissä vallitsevaan lämpötilagradienttiin voidaan vaikuttaa osaltaan myös em. sektorien b ja c säädöllä. Käytettäessä kuumennettua ylätelaa 21 rainan W yläpinnan lämpötila T^' muuttuu sitä suuremmaksi mitä korkeammalle johtotela 15 sijoitetaan.

10

Seuraavassa selostetaan pääasiallisesti kuvioihin 4 ja 5 viitaten eräs toteutusesimerkki keksinnön menetelmässä käytetyistä lämmityslaitteista 30, jotka on sijoitettu kalanterin toisen tai molempien päätytelojen 21 ja 24 yhteyteen ja eräissä erikoissovellutuksissa tarvittaessa muidenkin 15 telojen, siis välitelojenkin yhteyteen. Tarvittaessa yhden telan yhteydessä voi olla useampiakin kuumennuslaitteita. Telan 21 ja/tai 24 vaippa on tehty sopivasta ferromagneettisesta aineesta, joka on valittu telan 21,24 lujuus ja induktiivinen kuumennus huomioonottaen. Telojen 21 sekä 24 sisätiloissa on sinänsä tunnetut taipumakompensointi tai -säätölait-20 teet, joille jää ulkopuolisen kuumennuslaitteen 30 ansiosta vapaa tila, koska telan 21,24 sisätilassa ei tarvitse käyttää nestemäisellä väliaineella toimivia tai muita vastaavia kuumennuslaitteita.

Laitteeseen 30 kuuluu useita rinnakkaisia osasydämiä 31,,31....31., (N

1 l N

25 kappaletta), joiden asemat ovat toisistaan riippumattomasti säädettävissä kuviossa 5 nuolen B suunnassa sydänten 31 otsapinnan ja telan 21;24 välisen aktiivisen ilmaraon D suuruuden d säätämistä varten. Ilmavälin D suuruus d on säädettävissä esim. välillä d = 10...60 mm. Osasydämillä 31 on esim. yhteinen magnetoimiskela, joka on tuettu 30 ulokkein 33b kotelo-osaan 33. Kelaan 32 syötetään säädettävä, riittävän taajuuden E omaava vaihtosähkö. Magnetoimisvirran taajuutta f säätämällä voidaan induktiokuumennuksen tunkeutumissyvyyttä säätää esim. hakijan FI-patenttihakemuksista n:ot 833589 ja 843412 esitetyllä tavalla. Kuu-mennusvaikutuksen tason ja sen jakautuman säädön osalta sekä sähkö- ja 35 säätölaitteiden osalta yleensä viitataan viimemainittuihin FI-patentti-hakemuksiin.

Π 71374 1 Kunkin osasydän 31 on toisista osasydämistä 31 riippumattomasti asemaltaan säädettävissä ilmavälin D suuruuden d ja kuumennusvaikutuksen aksiaalisen jakautuman säätämistä varten. Tässä tarkoituksessa osasy-dämet 31 on laipalla 35a kiinnitetty varsiin 35, jotka on liukusovituk-5 sella 38 johdeputkien 37 sisällä. Varsiin 35 on yhdistetty kierteellä 41 ruuvit 42, jotka ovat ruuvimoottorien 36 käyttämiä. Ruuvimoottorit 36 on yhdistetty sinänsä tunnetulla tavalla säätöjärjestelmään (ei esitetty). Osasydänten 31 ilmavälin d tason asetuksella ja/tai kelan 32 magnetoi-misvirran tason asetuksella voidaan säätää telojen 21 ja 24 lämpötila-10 tasoa T^;To> Osasydänten 31 yksilöllisellä asentosäädöllä voidaan säätää aksiaalista lämpötilaprofiilia ja tätä kautta telan 21,24 säteen muutosten perusteella ja sinänsä tunnetusti nippiä ja kalanteroitavan rainan W paksuusprofiilia.

15 Osasydänten 31 otsapinnan edessä on suojakotelo 33, joka on ura-uloke- sovituksella 34 kiinnitetty lämmityslaitteen 30 runko-osaan 40. Lämmitys-laitteen tai -laitteiden 30 runko-osa 40 on kiinnitetty joko kiinteästi kalanterin runko-osaan 10 tai kannatuslaitteisiin, joilla lämmityslaite 30 on siirrettävissä kauemmaksi kalanteriteloista (kuviossa 1 asento 20 30’) esim. rainan W katkon tai huollon yhteydessä.

Seuraavassa selostetaan kuvioon 6 viitaten eräitä keksinnön mukaisen kalanterin käyttöesimerkkejä. Kuvion 6 taulukon ensimmäisessä pystysarak-keessa on eri esimerkkien numerot 1,2,3,4 ja 5. Seuraavassa pystysarak-25 keessa on esitetty kalanterin konfiguraatiot, eri telojen lämpötilat ja nippien viivakuormat. Kolmannessa, neljännessä ja viidennessä pystysa-rakkeessa on esitetty järjestyksessä kalanterointitapa, toimivat nipit, paperin yläpuolen kalanteroimiskoodi ja viimeisessä pystysarakkeessa paperin viirapuolen kalanteroimiskoodi. Viimemainitut kuvion 6 koodit 30 ovat seuraavat: KO * konventionaalinen sinänsä tunnettu kalanterointi, KO- * konventionaalinen tunnettu kalanterointi tavallista matalammassa lämpötilassa, 35 K0+ = konventionaalinen kalanterointi tavallista korkeammassa lämpö tilassa , LG = keksinnön mukainen lämpötilagradienttiin perustuva kalanterointi, i2 71 374 1 KG = kosteusgradientin käyttöön perustuva kalanterointi.

Kuvion 6 esimerkit 1 ja 2 kuvaavat sitä, että keksinnön mukaisesti sovitettua kalanteria voidaan käyttää monipuolisesti myös koventionaalisessa 5 ennestään tunnetussa kalanteroinnissa.

Kuvion 6 esimerkit 3,4 ja 5 kuvaavat keksinnön mukaisia lämpötilagra-dienttikalanteroimisajotapoja, joihin eräisiin liittyy myös kosteusgra-dienttifunktio. Esimerkin 5 on tarkoitus kuvata sitä, ettei välttämättä 10 paperin vastakkaisilla pinnoilla tarvita keskinäistä lämpötilaeroa, sillä keksinnössä hyväksikäytetty lämpötilagradientti muodostuu kuvion 6 esimerkissä 5 rainan W vastakkaisten pintojen voimakkaan kuumennuksen (T^ = T£ = 200°C) ja rainan W sisäosien (T = 50°C) lämpötilojen erotukseen perustuen.

15

Kuvion 6 esimerkkien osalta pantakoon merkille myös se, että esimerkeissä 1 ja 2, jotka kuvaavat konventionaalista tunnettua kalanteroin-titapaa, viivakuormat (kN/m) ovat olennaisesti suurempia kuin keksintöä havainnollistavissa esimerkeissä 3 ja 4. Näillä esimerkeillä on tarkoi-20 tus korostaa sitä keksinnön edullista ominaispiirrettä, että keksinnössä vähennetään mekaanisen kalanterityön, siis puristuspaineeseen perustuvaa kalanteroinnin osuutta, mikä korvataan lämpötila- ja mahdollisesti lisäksi kosteusgradienttiin perustuvalla kalanteroimisefektillä, siis paperi-rainan plastisiin ominaisuuksiin tukeutuvalla kalanteroimisvaikutuksella.

25

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

30 11 35

Claims (15)

1. Menetelmä rainan esim. paperirainan (W) kalanteroinnissa, etenkin ns. konekalanteroinnissa, jossa kalanteroitava raina (W) johdetaan yhden tai 5 useamman kalanteroimisnipin kautta, joissa nipeissä kalante- roitavaa rainaa puristetaan sopivalla viivapaineella (Κ^,Κ^,,Κ^), ja jotka nipit (Ν^,Ν^,Ν^) muodostetaan kalanteritelojen (21,22,23,24) välille, joista teloista ainakin ääriteloja (21,24) taipumakompensoidaan tai -säädetään sisäpuolisesti, tunnettu siitä, 10 että kalanteroimisnipin muodostavien vastakkaisten kalanteroimistelojen (21,22;23,24) tai -telan sylinterivaippaa kuumennetaan siten, että mainitun nipin kautta johdetun kalanteroitavan rainan (W) paksuussuunnassa sen sisäosien ja pintakerrosten ja/tai vastakkaisten pintakerrosten 15 välille syntyy huomattava lämpötilaero (Δ T). että mainittuun lämpötilaeroon (^T) perustuvalla lämpötilagrandtentillä kalanteroitavan rainan (W) plastisiin ominaisuuksiin vaikuttamalla korvataan ainakin osittain mekaanista kalanteritelojen viivakuormitukseen 20 perustuvaa kalanteroimistyötä, että yhden tai useamman kalanteritelan sylinterivaipan mainittu kuumennus suoritetaaan ulkopuolisilla kuumennuslaitteilla (30,40), ja 25 että mainituilla samoilla laitteilla (30,40) säädetään kalanteroimisnipin aksiaaliprofiilia ja kalanteroitavan rainan (W) poikittaista paksuusprofiilia kuumennettavan kalanteroimistelan lämpötilan muutoksien johdosta syntyvien telan säteen muutosten vaikutuksella.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanteriin tulevaa rainaa (W ) jäähdytetään sopivaan riittävän alhaiseen lämpötilaan (T ) riittävän suuren lämpötilaeron aikaansaamiseksi kalanteroitavan rainan (W) sisäosan ja sen ainakin toisen pintakerroksen välille.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanteroitavaksi tulevaa paperirainaa (W ) kostutetaan 35 i4 71374 1 hallitusti toiselta tai molemmilta puoliltaan tietyn hallitun kosteus-gradientin aikaansaamiseksi rainan (W) toisen tai molempien pintakerrosten ja rainan sisäosan välillä ja että mainittua kosteusgradienttia hyödynnetään kalanteroinnissa mainitun lämpötilagradientin hyväksikäytön 5 ohella.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanteroimisnipin tai nippejä muodostavia tiettyjä kalante-riteloja (21,24) lämmitetään ja tiettyjä toisia teloja (22,23) tarvit- 10 taessa jäähdytetään siten, että kalanteroitavan rainan (W) vastakkaisten pintakerrosten lämpötilaero tulee olemaan luokkaa Δτ 50°C.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhtä tai useampaa kalanteritelaa (21,24) lämmitetään sähkö- 15 magneettisesti induktiokuumennukseen perustuvilla kosketuksettomilla magneettikenkälaitteilla (30,40), joilla samoilla laitteilla (30,40) hallitaan lämmitettävän telan (21,24) sylinterivalpan aksiaalisuuntaista lämpötilaprofiilia kalanteroitavan rainan (W) poikittaisprofiiliin vaikuttamista varten. 20

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanterin ensimmäiseen nippiin (N^) tuotavan paperirainan (W) suuntausta säädetään rainan (W) johtotelan (15) asemaa säätämällä, jolla säädöllä lisäksi vaikutetaan ensimmäisessä nipissä (N^) vallitse- 25 vaan lämpötilagradienttiin.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanterin nippien (Ν^,Ν^ίΝ^) viivakuormat ovat alueella n. 20-200 kN/m alemman raja-arvon edustaessa ylimmän kalanterinipin (N^) 30 viivakuormitusta ja edellä määritellyn alueen ylärajan edustaessa alimman nipin (N^) viivakuormitusta tai kalanterin ainoan nipin viivakuormitusta .

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että sylinterivaipaltaan kuumennettujen kalanteritelojen, sopivim-min kalanterin päätytelojen (21,24) lämpötilat ovat alueella 110-250°C ja että kalanterin muiden telojen, sopivimmin völitelojen (22,23) lämpö- 15 71 374 1 tilat ovat luokkaa 40° ja että kalenteriin tulevan rainan (W. ) lätnpö- in tila on luokkaa 50°C.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukaisen menetelmän toteuttamiseen 5 tarkoitettu kalanteri, etenkin konekalanteri, joka käsittää ainakin kahden, sopivimmin useamman kalanteritelan muodostaman kalanteripinon (20), jonka telat (21,22,23,29) muodostavat keskenään kalanteroimisnipin tai -nippejä (Ν^,^,Ν^) ja jonka kalanterin ääritela tai -telat (21,24) on varustettu sisäpuolisin taipumakompensointi- tai taipumasäätölaittein 10 (25,28), tunnettu siitä, että yksi tai useampi kalanteritela, sopivimmin kalanterin ylä- ja alatela (21,24) on varustettu ulkopuolisilla kosketuksettomilla kuumennuslaitteilla (30,40), joilla niiden yhteydessä olevan kalanteritelan (21,24) sylinterivaippaa kuumennetaan menetelmän mukaisen lämpötilagradienttikalanteroinnin edellyttämään 15 lämpötilaan ja että mainitut kuumennuslaitteet on sovitettu toimimaan myös poikittaisprofiilin säätölaitteina.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen kalanteri, tunnettu siitä, että mainittuna lämmityslaitteena tai lämmityslaitteina (80) käytetään 20 sähkömagneettiseen induktiokuumennukseen perustuvia magneettikenkälait-teita, joissa on rainan poikkisuunnassa peräkkäin useita osasydämiä (31^...31^), joiden kunkin osasydämen (31) asema on järjestetty säätölaittein (36,37,38,39,40,41) toisistaan riippumattomasti säädettäväksi kunkin osasydämen (31) aktiivisen magnetointi-ilmavälin (D) suuruuden (d) 25 säätämiseksi kuumennusvaikutuksen jakautuman ja mahdollisesti myös kokonaistason säätämiseksi telan (21,24) aksiaalisuunnassa, ja että kalenteriin kuuluu mainittujen kuumennettujen päätytelojen (21,24) lisäksi kaksi tai useampia väliteloja (22,23), jotka ovat joko normaaleja kalanteri-teloja tai ns. lämpövaippateloja, jotka viimemainitut on yhdistetty kier-30 tovesiagregaattiin välitelojen (22,23) lämmittämiseksi ja/tai jäähdyttämiseksi.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen kalanteri, tunnettu siitä, että ulkopuolisesti kuumennettavien kalanteritelojen, 35 sopivimmin kalanterin päätytelojen (21,24), ympärille on järjestetty lämpöeriste- elementit (16,17,18,19), jotka on kiinnitetty sopivimmin niveltyvästi mainittujen lämmityslaitteiden (30) runko-osaan (40) , että i6 71 374 1 mainitut lämmityselementit (16,17,18,19) ympäröivät suuren osan mainittujen kuumennettavien telojen (21) kehää.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen kalanteri, tunnettu 5 siitä, että kalanterissa on rainan tulopuolella (W ) jäähdytystela (12), joka on liitetty päädyistään yhtein (12a) jäähdytysväliaineagregaattiin.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 9-12 mukainen kalanteri, tunnettu siitä, että kalanterissa on joko rainan (W) molemmin puolin tai toisella 10 puolella kostutuslaitteet (13,14), joilla kalanteriin tulevaan rainaan (W ) on kohdistettavissa hallitusti kostutusvesisuihkuja (S).

13 71 374

14. Jonkin patenttivaatimuksen 9-13 mukainen kalanteri, tunnettu siitä, että se johtotela (15), joka ohjaa paperirainan (W ) kalanteriin, 15 on järjestetty sijoitettavaksi eri asemiin (15a,15b,15c) tarkoituksena rainan ensimmäiseen nippiin (Np suuntauksen säätämiseen ja sitä kautta ensimmäisessä nipissä (N^) vallitsevan lämpötilagradientin hallitsemiseen ainakin osittain.

15. Paperin kalanteri, etenkin konekalanteri, joka käsittää neljän kalan- teritelan (21,22,23,24) muodostaman kalanteripinon, jotka telat muodostavat keskenään kolme kalanteroimisnippiä (Ν^,^,Ν^) tunnettu siitä, että kalanteripinon ylä- ja alatela (21,24) ovat ulkopuolisesti, sopivim-min induktiivisesti kosketuksettomasti, kuumennettuja kalanteriteloja ja 25 että kalanteripinon välitelat (22,23) ovat jäähdytettyjä teloja. 30 35 17 71 374