FI71375B - Arrangemang foer en vals som anvaends vid pappersframstaellning i synnerhet en kalandervals - Google Patents

Description

71375 1 Järjestely paperinvalmistuksessa käytettävän telan, etenkin kalanteritelan kuumentamiseksi

Arrangemang för upphettning εν en vals soti används v.id pappers-framställning, i synnerhet en kalandervals 5

Keksinnön kohteena on järjestely paperinvalmistuksessa käytettävän telan, etenkin kalanteritelan kuumentamiseksi induktiivisesti pyörre-virtoja hyväksikäytäen, jossa järjestelyssä käytetään sähkömagneetti-10 silla keloilla varustettuja napakenkälaitteita, joilla pyörrevirtakuu-mennus kohdistetaan ferromagneettista ainetta olevaan telavaippaan pääasiallisesti vain ulkoapäin.

On ennestään tunnettua kuumentaa kalanteriteloja ja paperikoneen kui-15 vatusosan kuivatussylinterejä painenesteellä tai höyryllä. Kun mainitussa kuumennuksessa pyritään yli 100°C lämpötiloihin, joudutaan höyryn käytössä tiivistysvaikeuksiin. Lisäksi tunnetut kuumennetut telat tulevat valmistukseltaan kalliiksi, koska ne on valmistettava paineastioiksi. Paineväliaineella suoritettava telojen lämmitys on myös hyöty-20 suhteeltaan epäedullinen osittain sen takia, että siinä joudutaan lämmittämään suuria massoja. Lisäksi lämpötilaprofiilin säätö telojen aksi-aalisuunnassa tuottaa vaikeuksia.

Eräiden erityistarkoitusten saavuttamiseksi on FI-patenttihakemuksessa 25 n:o 812697 esitetty sähkömagneettisesta kuumennettava tela, erikoisesti kalanteritela, jossa on ferromagneettista ainetta oleva vaippa ja siihen induktiivisesti pyörrevirtoja synnyttävä magneetti. Tässä patenttihakemuksessa on pidetty uutena sitä, että useita magneetteja on sovitettu akselin suunnassa vierekkäin sovitettuihin ja vähintään ulkokehän työ-30 alueen vapaaksi jättäviin lohkoihin, että kussakin lohkossa tai lohkojen ryhmässä magneettivuon muutosta telan vaipassa vastaava asetusarvo on erikseen muutettavissa, että käytetään vähintään yhtä lämpötilamitta-ar-voanturia, joka ilmoittaa telan vaipan ulkopinnan oloarvolämpötilaa vastaavan mitta-arvon eri, aksiaalisesti erillään olevissa paikoissa ja 35 että on muodostettu ohjauspiiristö, joka muuttaa asetusarvoja mitta-arvojen ja ennalta annetun telan vaipan ulkopinnan lämpötilaprofiilin perusteella .

2 71375 1 Epäkohtana edellä mainitun FI-patenttihakemuksen n:o 812697 mukaisessa kuumennusjärjestelyssä on kuitenkin se, että siinä joudutaan kuumentamaan verraten paksun vaipan omaavaa telaa sekä se, että kantavan telavaipan sisätila on myös varattu sähköisiä kuumennuslaitteitä tai 5 vastaavia varten, jolloin telan yhteyteen ei voida sovittaa sinänsä tunnettuja ja käytännössä hyväksi havaittuja esim. kalanteritelojen yhteydessä välttämättömiä telojen taipuman säätö- tai kompensointi-laitteita. Em. FI-patenttihakemuksessa onkin tärkeimpänä seikkana pidetty suljettua säätöjärjestelmää, jossa telan lämpötila eri koh-10 dissa telan aksiaalisuunnassa havaitaan ja näiden mittausten perusteella toteutetaan lämpötilaprofiilin säätö. Kun tällöin kuitenkin joudutaan käyttämään verraten vahvaseinämäistä telaa ja kuumentamaan verraten suuria massoja, aiheuttaa tämä haitallista viivettä kyseiseen säätöjärjestelmään.

15

Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena onkin edellä ilmenneiden epäkohtien välttäminen ja uudenlaisen pyörrevirtakuumennuslaitteen ja sen yhteydessä käytetyn telan aikaansaaminen.

20 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on lisäksi saada aikaan uudenlainen konekalanteri tai superkalanteri, jossa voidaan käyttää hyväksi lämmitysvaikutusta ja lämmitysprofiilin säätöä entistä edullisemmin. Keksinnön tarkoituksena on lisäksi saada aikaan laite, joka on helposti huollettava ja joka on lisäksi helposti sovellettavissa nykyisiin ka-25 lantereihin ilman että niissä tarvitsee tehdä olennaisia rakennemuutoksia.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että tela käsittää kan-30 tavan sisärungon, sen päälle sijoitetun magneettisesti johtamattomasta materiaalista tehdyn lämpöeristyskerroksen ja viimemainitun kerroksen päälle sovitetun ferromagneettista ainetta olevan ulkovaipan, johon induktiivinen pyörrevirtakuumennus on ulkoapäin tarkoitus kohdistaa ja rajoittaa.

Edellä esitettyä kuumennusjärjestelyä ja/tai telaa käytetään esim. paperin kalanterin kalanteripinon yhtenä tai useampana telana, sopivimmin i» 35 3 71375 1 ylä- ja/tai alatelana.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin so-5 vellutusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintö ei ole rajoitettu.

Kuvio 1 esittää osittaisena pystyleikkauksena keksinnön mukaisella kuumennusjärjestelyllä varustettua kalanteria.

10

Kuvio 2 esittää kalanterin telojen pyörimisakselin suuntaisena osittaisena pystyleikkauksena magnetointilaitteiden järjestelyä.

Kuvio 3 esittää samaa kuin kuvio 2 vaakasuuntaisena leikkauksena.

15

Kuvio 4 esittää kuviota 3 vastaavalla tavalla erästä toista vaihto-30ehtoista magnetointinapojen järjestelyä.

Kuvio 5 esittää samaa kuin kuvio 4 vastakkaisesta suunnasta nähtynä.

20

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti konekalanteri, joka on siis ns. on-machine-kalanteri. Kalenteri käsittää kalanteritelojen 10,11,12 ja 13 muodostaman kalanteripinon. Telat 10-13 ovat kovapintaisia kalanteriteloja ja ne on laakeroitu sinänsä tunnettuun runkoon ja 25 varustettu käytöillä sinänsä tunnetulla tavalla. Kalanterin runko- ja käyttölaitteita ei tähän keksintöön kuulumattomina ole esitetty.

Telat 10,11,12 ja 13 muodostavat parittain kovia kalanteroimisnippejä ja , joiden kautta paperikoneesta tuleva kalanteroitava raina W kulkee kuviosta 1 näkyvällä tavalla. Rainan W tuloa kalan-30 teriin on merkitty viitteellä W^n ja vastaavasti lähtöä viitteellä W . Telat 10-13 voivat olla taipumakompensoituja tai säädettyjä teloja ennestään tunnettujen kalanteritelojen tapaan. Kovissa ni-peissä ja tapahtuu sekä rainan W pinnan silitystä että rainan W paksuuden tasaamista (kalibrointia). Nipit ja 35 telojen 10-13 keskiakselit sijaitsevat samassa pystytasossa P-P.

Kalanteroitavan paperirainan W pintaominaisuuksien parantamiseksi on 4 71375 1 kuvion 1 mukaisesti kalanteripinon ylin tela 10 järjestetty keksinnön mukaisesti induktiivisesti pyörrevirroilla kuumennettavaksi telaksi, jonka pintalämpötilaa tämän kuumennuksen ansiosta nostetaan huomattavasti korkeammaksi kuin rainan W lämpötila, esim. yli 100°C.

5 Induktiivista kuumennusta varten on kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti tasoon P-P telan 10 yläpuolelle järjestetty palkki 23, johon on kiinnitetty useita napakenkälaitteita 20^ ,2(^.. .20N. Palkki 26 on tuettu molemmista päistään kannatuslaitteisiin 25, jotka on esitetty vain kaaviollisesti. Kannatuslaitteina 25 voi olla esim. hydraulisylinterit 10 tai pneumaattiset palkeet, joilla koko pyörrevirtalämmityslaite voidaan siirtää paikaltaan ja tarvittaessa säätää ilmaväliä A sopivaksi. tNämä laitteet 20 kukin muodostuvat magneettisesti pehmeästä materiaalista tehdystä levypakkarautasydämistä 22, joiden levyt on pvörrevirtahäviöiden estämiseksi eristetty sinänsä tunnetusti toi-15 sistaan. Rautasydämien 22 telan 10 ulkopintaa vasten olevat napa-pinnat 23 ovat pienen ilmavälin Δ päässä kuumennettavan telan 10 ulkopinnasta. Rautasydämien 22 yhteydessä on magnetointikelat 21^, 212-..21^, joihin kuhunkin johdetaan sähköteholähteestä 100 säädetty virta I,,I_...I„. Pyörrevirtakuumennuslaite ulottuu telan 10 koko

12 N

20 pituudelle.

Keksinnön mukaisesti käytetään erityistä eristettyä telaa 10 pyörre-virtalämmityslaitteen yhteydessä. Kuvioiden 1,2 ja 3 mukaisesti tämä tela 10 käsittää putkimaisen sisärungon IA, joka on esim. valu-25 rautaa ja jonka sisätilaan 18 voidaan järjestää sinänsä tunnetut hydraulivyöhykkeisiin ja/tai mekaanisiin hankauskenkiin perustuvat telan taipuman kompensointi- tai säätölaitteet, jotka ovat sinänsä tunnettuja. Rungon IA päälle on tehty rengasmainen lämpöeristys-kerros 15, joka on magneettisesti ei-johtavaa materiaalia ja esiin-30 tyvät lämpötilat kestävää esim. teflonia (PFTE) tai betonia. Kerroksen 15 päällä on magneettisesti johtavaa ferromagneettista materiaalia, kuten rautaa tai terästä oleva ulkovaippa 16, jonka seinämävahvuus d^ (kuvio 2) on niin pieni kuin se mekaanisten kuormitusten kannalta on mahdollista. Ulkovaippaa 16 kuumennetaan magneettivuon B synnyttämillä 35 suurtaajuisilla pyörrevirroilla, jotka synnytetään kelojen 21 avulla.

Kelojen 21 magnetointivirrat ovat joko tasavirtaa tai vaihto virtaa (sopivimmin kolmivaiheista) tai näiden yhdistelmää. Pyörrevirtojen li 5 71375 1 taajuuden telavaipassa 16 määrää osaltaan telan 10 pyörimisnopeus ja osaltaan magnetoimisvaihtovirtojen taajuus. Magnetointitaajuus f järjestetään, tarvittaessa säädetään, sellaiseksi että magneettivuon B tunkeutu-masyvyys vaipassa 16 on olennaisesti yhtä suuri kuin ulkovaipan 16 pak-5 suus d^. Ulkovaipan paksuus d.^ on yleensä välillä 1...50 mm telan 10 halkaisijan ollessa 400...1000 mm. Vastaavasti esim. teflonia olevan eriste-kerroksen 15 paksuus d^ = 10...100 mm. Välivaippa 15 estää magneettivuon B ja pyörrevirtojen aiheuttaman lämmön siirtymisen merkittävässä määrin telarunkoon 14.

10

Kuvioissa 2,3,4 ja 5 on esitetty eräitä vaihtoehtoisia ratkaisuja pvörre-virtakuumennuslaitteiden magneettikenkien järjestelyyn. Kuvioiden 1,2 ja 3 mukaisesti rautasydämissä 22 on kaksi napapintaa 23, joiden kautta magneettivuot sulkeutuvat telan 10 vaipassa 16 kuviossa 3 näkyvällä tavalla, 15 jonka mukaisesti napapinnat 23' ovat pareittain kulmassa «t limittäin telan 10 keskiakseliin nähden kohtisuoran pystytason suhteen. Tällä limittäi-seilä napapintojen 23' sijoituksella saadaan aikaan se, että pyörrevirtojen kuumennusvaikutus jakautuu tasaisesti koko telan pituudelle.

20 Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty eräs vaihtoehtoinen tapa telan 10,13 yhteydessä olevien napapintojen limitykseen. Napapinnat 24 ovat symmetrisesti keskitason P-P molemmin puolin ja tietyllä aksiaalisella limityksellä L.

Kaikkien kuvioiden 1-5 mukaisessa rakenteessa rautasydämet 22 on sijoi-25 tettu symmetrisesti kalanterin pystytason P-P suhteen, millä voidaan kompensoida magneettikenttien B ilmavälissä Δ aiheuttamat voimavaikutukset.

Kuvion 1 mukaisesti pyörrevirtakuumennuslaite on sijoitettu kalanteri-telapinon ylimmän telan 10 yläpuolelle symmetrisesti pystykeskitasoon 30 P-P nähden. Tällöin kuumennusvaikutus rainaan W kohdistetaan ensimmäisessä nipissä ja seuraavia nippejä ja voidaan käyttää paperi-radan W paksuuden kalibroimiseen.

Kuvion 1 mukaisesti on telan 11 yhteyteen sovitettu lisäksi keloilla 35 31 varustetut magnetointilaitteet 30a ja 30b vastakkain samaan vaaka tasoon, jolloin niiden voimavaikutukset kumoavat toisensa. Tela 11 voi olla samanlainen tela kuin 10 tai vaihtoehtoisesti normaali kalanteri- 6 71375 1 tela. Pyörrevirtakuumennuslaitteet 30a,31 kohdistavat kuumennusvaiku-tuksen rainan W läpi. Laitteita 30a ja 30b ei useinkaan tarvita. Sen sijaan saattaa olla edullista sijoittaa telan 10 yläpuolella olevaa pyörrevirtakuumennuslaitetta vastaava laite telan 13 alapuolelle sym-5 metrisesti tasoon P-P nähden, jolloin rainaa W kuumennetaan kalanterin viimeisessäkin nipissä N . Tällöin tela 13 on samanlainen tela kuin edellä esitetty tela 10, jossa on lämpöeristyksenä magneettisesti ei-johtava lämpöeristyskerros 15.

10 Keksinnön mukaisesti on mahdollista järjestää kalanterointiin lämpötila-profiilin säätö eri magnetointivirtojen I ,1 ...I voimakkuutta ja/tai taajuutta säätämällä. Teholähteeseen 100 voidaan järjestää sinänsä tunnetut säätömuuntajat, säätömuuttajat ja/tai taajuusmuuttajat.

15 Keksinnöllä aikaansaadaan käytännössä monia etuja. Käytettäessä keksinnön mukaisesti lämpöä huonosti johtavaa ja magneettisesti johtamatonta eristyskerrosta 15 verraten ohuen magneettisesti johtavan päällyskerrok-sen 16 alla pyörrevirroilla kuumennettavassa telassa 10,13 saadaan aikaan erityisen hyvä lämmityksen hyötysuhde, koska lämmitys kohdistuu vain 20 telan pintakerroksiin eikä telan muihin rakenteisiin. Koska kalanteroimis-nippien alue on lyhyt ja täten viipymäaika niissä pieni, ratkaisee rainan W lämmityksen telan 10 pintalämpötila.

Tärkeänä etuna keksinnössä on se, että käytettäessä ulkopuolista kuumennus-25 laitetta, telan sisäosa 18 voidaan varata taipuman kompensointi tai -säätölaitteilla. Tärkeä etu keksinnössä on myös lämpötilaprofiilin säätömah-dollisuus. Myös on mahdollista - vaikkakaan ei usein välttämätöntä - järjestää telan 10 pintalämpötilan mittaus useista eri kohdista telan ak-siaalisuunnassa ja yhdistää nämä mittauslaitteet suljettuun säätöjärjes-30 telmään, jolla toteutetaan joko tasainen tai tietty asetettu lämpötila-profiili kalanteroimistelan 10 aksiaalisuunnassa.

Keksinnön mukainen eristyskerroksella 15 varustettu tela voidaan valmistaa useilla erilaisilla tekniikoilla. Eräs mahdollisuus on valmistaa erilli-35 sesti sisärunko IA ja varustaa se sitten eristyskerroksella 15 ja tämän jälkeen työntää sen päälle ennalta valmistettu lieriömäinen ulkovaippa 16 lämmitettynä huomattavasti yli päällysteen 16 toimintalämpötilaan li 7 71375 1 (pyörrevirtakuumermuksen jälkeen). Tämän jälkeen lieriön 16 jäähtyessä saadaan aikaan luotettava puristusliitos osien 14,15 ja 16 välillä.

Kun keksinnön mukaista telaa 10,13 käytetään kalanteripinon ylimpänä 5 tai alimpana telana, voidaan myös sallia se, että ulkovaippa 16 lämpötilan nousun johdosta laajenee jopa irti väl.iva 1 pasta 15.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat 10 vaihdella.

15 20 25 30 35

Claims (8)

1. Järjestely paperinvalmistuksessa käytettävän telan, etenkin kalanteri-telan (10;11;13) kuumentamiseksi induktiivisesti pyörrcvirtoja hyväksi-5 käyttäen, jossa järjestelyssä käytetään sähkömagneettisilla keloilla (21) varustettuja nnpakenkälaitteita (20^,202...20 ,23) , joilla pyörrevirtakuti-mennus kohdistetaan ferromagneettista ainetta olevaan telavaippaan pääasiallisesti vain ulkoapäin, tunnet t u siitä, että tela (10;13) käsittää kantavan sisärungon (14) , sen päälle sijoitetun magneettisesti 10 johtamattomasta materiaalista tehdyn lämpöeristyskerroksen (15) ja viimemainitun kerroksen (15) päälle sovitetun ferromagneettista ainetta olevan ulkovaipan (16), johon induktiivinen pyörrevirtakuumennus on ulkoapäin tarkoitus kohdistaa ja rajoittaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen telan kuumennusjärjestcly, tun nettu siitä, että magnetointilaite käsittää useita vierekkäisiä magnetointikelalla (21 ,21^...21^) varustettuja rautasydämiä (22), joihin kuhunkin on johdettavissa telan (10,13) aksiaalisuuntaisen lämpötila-profiilin hallitsemista varten voimakkuudeltaan ja/tai taajuudeltaan 20 säädettävä magnetointivirta (Ij ,I2·...1^).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuumennusjärjestely, tunnettu siitä, että mainitut napakenkälaitteet (20,,202...20^, 23) kukin käsittävät ainakin kaksi napapintaa (23;23';24), joiden yhdessä vastassa 25 olevan telan (10) ulkopinnan kanssa rajoittaman ilmavälin (Δ) kautta pyörre-virtoja aiheuttava magneettivuo (B) sulkeutuu telan (10) vaipan ulko-vaippaan (16) ja jotka napapinnat (23;23';24) sijaitsevat pareittain tietyllä aksiaalisella ja/tai radiaalisella välillä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kuumennusjärjestely, tunnettu siitä, että vierekkäisten napakenkälaitteiden (20^ , 202. . . 20^,) napapinnat (23';24) ovat limitetyt (L) telan (10) aksiaalisuunnassa siten, että saadaan aikaan koko telan pituudelle riittävän tasaisesti jakautuva pyörre-virtakenttä (kuviot 3 ja 4).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu eristyskerros (15) on teflonia (PTFE) tai muuta II 35 9 71375 1 vastaavaa magneettisesti johtamatonta ja lämpöä eristävää materiaalia.

6. Patenttivaatimukset A tai 5 mukainen tela, tunnettu siitä, että mainitun eristyskerroksen (15) radiaalinen vahvuus on välillä 5 10... 100 mm ia että mainitun magneettisesti johtavan ulkovaipan (16) vahvuus on välillä 1...50 mm.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu kosketukseton pyörrevirtakuumennysjärjestely on sovi- 10 tettu kalanteritelapinon ylimmän kalanteritelan (10) yläpuolelle ja/tai alimman kalanteritelan (13) alapuolelle olennaisesti symmetrisesti kalan-teripinon pystykeskitasoon (P-P) nähden pyörrevirtakuumennuksen aikaansaavan magneettivuon (B) voimavaikutusten eliminoimiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että niitä nippejä (Ν^,Ν^), jotka eivät ole varustettu induktiivisella pyörrevirtakuumennuksella, käytetään kalenterissa pää-asiallisesti kalan-teroitavan rainan (W) kalibroimiseen. 20 25 30 35 10 71 375