FI72762B - Foerfarande foer saenkande av friktion i pappersmaskin. - Google Patents

Description

72762

Menetelmä paperikoneessa kitkan pienentämiseksi Förfarande för sänkande av friktion 1 pappersmaskin

Keksinnön kohteena on menetelmä paperikoneessa liikkuvan kudoksen ja stationääristen elementtien välisen kitkan pienentämiseksi, jossa menetelmässä siihen väliin, jossa kitkaa on tarkoitus pienentää, kohdistetaan ultraäänitaajuisia mekaanisia värähtelyjä.

5

Paperikoneessa tarvitaan viirojen ja muiden vastaavien kudosten pyörittämiseen huomattavan suuria tehoja. Esimerkiksi paperikoneen viiraosan stationääristen vedenpoistoelementtien ja niitä vastaan toimivien viirojen laahauskitka kuluttaa suurimman osan viirojen pyörittämiseen tarvittavasta 10 tehosta. Lisäksi mainitusta laahauskitkasta aiheutuu viirojen ja mainit tujen vedenpoistoelementtien huomattavaa kulumista.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, jolla voidaan olennaisesti vähentää edellä mainittujen epäkohtien vaikutusta.

15 Näihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmää sovelletaan paperikoneen muodostusosalla muodostusviiran ja stationääristen vedenpoistoelementtien välillä käyttäen hyväksi ultraäänivärähtelyjen kytkentänesteenä pääasiallisesti mainitun viiran kannatuksessa olevasta rainasta poistet-20 tavaa vettä.

Tunnetusti ultraäänellä ymmärretään mekaanista aaltoliikettä, jonka taajuus on suurempi kuin ihmiskuulon ylärajataajuus, joka on yleensä alle 20 kHz. Ultraäänialueena pidetään tavallisesti taajuus-25 aluetta 20...500 kHz.

Ennestään tunnetusti ultraääntä on käytetty hyväksi mm. lääketieteen diagnostiikassa, ainetta rikkomattomassa aineenkoestuksessa, erilaisissa mittaustehtävissä, esineiden puhdistuksen tehostamisessa, 30 ultraäänijuotossa tms.

Paperinvalmistusprosessissa on ennestään tunnettua käyttää ultraääntä esim. vedenpoiston mittauksen yhteydessä.

2 72762 Täten keksinnön mukaisesti voidaan paperikoneessa viirojen tai muiden kudosten laahauskitkaa olennaisesti pienentää sijoittamalla sinänsä tunnettuja esim. pietsosähköilmiöön perustuvia tai hydro-dynaamisesti sireeniperiaatteella toimivia ultraäänivärähtelijöitä 5 paperikoneen foilien, rintapöydän tai imulaatikoiden tai vastaavien sisälle tai yhteyteen.

Keksinnön mukaisesti voidaan rainasta poistuvaa vettä edullisesti käyttää "kytkentänesteenä", joka johtaa ultraäänivärähtelyt siihen 10 hankausväliin, jossa kitkaa tahdotaan vähentää.

Keksinnön mukaisessa ultraäänikentän hyväksikäytössä paperikoneen valmistusprosessissa käytetään sopivimmin varsin laajaspektristä ultraääntä. Eräs sopiva taajuusalue on esim. f = 20...80 kHz.

15 Joissakin erikoistapauksissa voidaan käyttää myös audiotaajuisia värähtelyjä, joko diskreetteinä taajuuksina tai yhdessä ultraäänen kanssa.

Esimerkkinä keksinnön mukaisen ultraäänikentän tehosta mainittakoon 20 paperikoneen umpikantinen muodostuspöytä, jonka yhteydessä pinta- 2 alayksikköä kohti käytetään tehotiheyttä 1...5 W/cm tai enemmän. Keksintöä voidaan soveltaa myös niin, että käytetään jotakin tiettyä ultraäänitaajuutta tai useita diskreettejä taajuuksia. Diskreettien taajuuksien säädöllä tai laajaspektrisiä ultra-25 äanikenttiä käytettäessä spektrin taajuusalueen säädöllä voidaan keksinnön menetelmän vaikutusta optimoida. Samassa optimointitarkoi-tuksessa voidaan käyttää myös ultraäänen amplitudin säätöä. Näitä säätötapoja voidaan luonnollisesti käyttää toisistaan riippumattomasti.

30

Keksinnössä tarkoitettujen vaikutusten aikaansaamiseksi ultraääni-kentän tehotiheys on useimmissa sovellutuksissa mitoitettava niin suureksi, että syntyy kytkentänesteenä toimivaan, esim. rainasta poistuvaan veteen kavitaatiota. Kavitaatiohan on tunnetusti esim.

35 laivapotkureiden yhteydessä ilmetessään haitallinen ilmiö, kun taas keksinnössä kavitaatiolla on pikemminkin positiivisia vaikutuksia.

72762

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen sovellutusesimerkkiin. Kuitenkin jo tässä yhteydessä on korostettava, että keksintöä voidaan soveltaa varsin useissa paperinvalmistus-5 prosessin eri vaiheissa.

Kuvio 1 esittää paperikoneen formeriosaa kaaviollisena sivukuvana.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen formeriosan muodostuskenkää, jonka 10 yhteydessä sovelletaan keksinnön mukaista ultraäänimenetelmää.

Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista muodostuskenkää päältäpäin nähtynä.

Kuvion 1 esittämä kaksiviirainen muodostusosa on hakijan "Sym-Formeri" 15 (tavaramerkki), joka käsittää kantavan viiran 10 ja peittävän viiran 11. Kantava viira 10 muodostaa perälaatikon huuliraosta (ei esitetty) lähtien yksiviiraisen vedenpoistovyöhykkeen alku-osuuden 10a, jonka yhteydessä on foileja 12 ja märkäimulaatikko 20. Viirat 10 ja 11 yhdessä rajoittavat kaksiviiraisen muodostusvyöhvk-20 keen 13, jonka alkuosassa on kaarevapintainen umpikantinen muodos- tuskenkä 14, jonka alueella viirojen 10 ja 11 yhteinen kulku kaareutuu alaspäin. Viirojen 10 ja 11 yhteisen juoksun loppualueella on imulaatikoita 21. Viiralta 10 raina W irrotetaan sinänsä tunnetusti pick-up-laitteilla ja siirretään edelleen puristinosaan (ei esi-25 tetty).

Kuten aiemmin mainittiin paperikoneen viiraosan stationääristen vedenpoistoelementtien ja niitä vasten toimivien viirojen laahaus-kitka kuluttaa pääosan viirojen pyörittämiseen tarvittavasta tehos-30 ta. Eräs tyypillinen stationäärinen vedenpoistoelementti on kuvioissa esitetty kaarevalla kannella 15 varustettu muodostuskenkä, jonka alueella kannen 15 ja viiran 10 välille muodostuu huomattava laahaus-kitka viiran 10 muuttaessa suuntaansa muodostuskengän 14 alueella. Stationäärisiä vedenpoistoelementtejä kuvioissa ovat myös foilit 12, 35 märkäimulaatikko 20 ja muodostuskengän 14 jälkeiset imulaatikot 21.

Keksinnön mukaisesti pienennetään edellä mainittu viiran ja statio-näärisen vedenpoisto- tai ohjauselementin välistä kitkatvötä kohdis- 4 72762 taraalla ultraäänivärähtelyjä rainasta poistuvan veden välityksellä viiran ja laahaavan elementin välille. Mainitun kitkan pienenemisen lisäksi täten aikaansaadulla ultraäänikentällä voidaan saada aikaan myös muita suotuisia vaikutuksia. Erityisen merkittäviä etuja keksin-5 non mukaisella viiran ja sen silmukan sisällä olevan stationäärisen elementin välisen kitkan vähentämismenetelmällä saadaan aikaan hakijan ns. "Sym-Formerissa" (tavaramerkki), jota kaaviollisesti esittää kuvio 1. Tällöin käyttäen kitkan pienentämistarkoituksessa sopivan taajuusspektrin ja sopivan intensiteetin omaavaa ultraäänikenttää 10 kaarevalla kengällä 14 ja tasoimulaatikoilla 20 ja/tai 21 voidaan kitkahäviöitä aivan ratkaisevasti pienentää, sillä mainitut elementit 14,20,21 kuluttavat noin puolet "Sym-Formerin" viirojen pyöritys-tehoista.

15 Keksinnön mukaisesti voidaan vaikuttaa erityisesti viskoosikitkaa pienentävästi. Viskoosikitkalla on hallitseva osuus märässä veden-poistovaiheessa, s.o. listakaluston alueella. Viskoosikitkalla on merkittävä osuus myös koko viiran jarruttavan hihnavoiman muodostumisessa.

20

Lisäksi viiran ja laahaavan elementin välisessä nesteessä ultraääni aiheuttaa kavitaatiota, millä on oleellinen kontaktikitkaa pienentävä vaikutus (kaareva kenkä ja imulaatikot).

25 Kuvioiden 1,2 ja 3 mukaisesti on kaareva kengän kansi 15 järjestetty keksinnön mukaista ultraäänimenetelmää soveltavaksi. Tässä tarkoituksessa on kengän 14 kanteen 15 järjestetty useita ultra-äänigeneraattoreita 16, joiden ulkopinta on työstetty kannen 15 kaarevuutta vastaavaksi siten, että ultraäänigeneraattorien 16 30 käytöstä huolimatta kannen 15 pinta on sileä ja tasaisesti kaareva.

Kuvioiden mukaisessa sovellutusesimerkissä voidaan käyttää esim.

ultraäänipuhdistuslaitteissa käytettyinä tunnettuja pietsosähköisiä antureita, jotka ovat esim. suorakulmaisen särmiön muotoisia kappa- 35 leita ja joiden taajuus on esim. 25 kHz tai 40 kHz ja nimelliset liitäntätehot esim. 1,2...12 kW ja vaikutuspinta-alan mitat esim.

2 235 · 405 mm . Näiden sinänsä tunnettujen ultraäänigeneraattorien 5 72762 ulkopinta voidaan työstää kannen 15 kaarevuutta vastaavaksi.

Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty eräs tarkempi toteutusesimerkki ultra-äänigeneraattorien 16 sijoituksesta muodostuskengän 14 kannelle 15.

5 Muodostuskengän 14 kanteen 15 on työstetty viirojen 10 ja 11 sekä rainan W kulkusuuntaan A nähden poikittaisia uria, joihin on sijoitettu peräkkäin useita ultraäänigeneraattoreita 16. Generatttorien 16 väliin on sijoitettu niiden leveyttä d vastaavat välipalat 19. Täten saadaan aikaan mekaanisesti helposti toteutettava rakenne.

10 Vierekkäisissä ultraäänigeneraattoririveissä 16,16' on generaattorit järjestetty toisiinsa nähden offsettiin siten, että välipala 19 tulee vieressä olevien generaattorien keskikohdalle. Täten saadaan aikaan tasaisesti vaikuttava ultraäänikenttä. Eri ultraäänigene-raattorit ovat johdoilla 18 yhdistetty suurtaajuiseen teholähtee-15 seen, jonka taajuus f ja teho P ovat esim. edellä määritellyillä alueilla.

Kuvioon 3 merkitty peräkkäisten ultraäänigeneraPattoririvien 16,16' väli a on esimerkiksi olennaisesti yhtä suuri kuin generaattorien 16 20 leveys d. Generaattorien 16 pituus c rainan W poikkisuunnassa on sopivimmin olennaisesti suurempi kuin niiden leveys d. Peräkkäisten generaattorien keskinäinen etäisyys b on esim. olennaisesti yhtä suuri kuin generaattorien leveys d.

25 Kuvioissa esitetty laite toimii keksinnön menetelmää soveltaen seuraavasti. Ultraäänigeneraattoreilla 16 saadaan muodostuskengän 14 kaareva kansi 15 värähtelemään ja tämä värähtely siirtyy tehokkaasti viiroihin 10 ja 11 sekä niiden välissä olevaan rainaan W, josta kenkään nähden ulospäin poistuva vesi toimii eräänlaisena kytkentä-30 nesteenä.

Keksinnön mukaista ultraäänimenetelmää voidaan kuviossa 1 soveltaa myös folleihin 12, märkäimulaatikkoon 20 sekä muodostuskengän 14 jälkeisiin imulaatikoihin 21.

Edellä selostetussa esimerkissä käytettiin hyväksi pietsosähköilmiöön perustuvia sähköteholla toimivia ulfaäänigeneraattoreja. Myös magne-tostriktioon perustuvia generaattoreita voidaan käyttää. Keksintöä 35 6 72762 voidaan soveltaa myös käyttäen sinänsä tunnettuja hydrodynaamisella periaatteella toimivia pyöriviä generaattoreita, jotka toimivat sireenin tapaan. Tällainen tunnettu laite muodostuu esim. kahdesta revitetystä koaksiaalisesta sylinteristä, jonka keskiosassa on 5 siipipumpun tapainen laite, jolla aikaansaadaan mainittujen sylinterien rei'itysten läpi suuren nopeuden omaavia vesisuihkuja. Mainittujen rei'itettyjen sylinterien pyörimisliikkeellä katkotaan vesisuihkuja ja täten saadaan aikaan laajaspektristä, lähes valkoinen kohinan tapaista ultraääntä.

10

Keksinnön mukaisessa menetelmässä tarkoitettujen vaikutusten aikaansaamiseksi tarvitaan useimmiten niin suuria ultraäänitehoja, että nesteeseen syntyy kavitaatiota, ts. värähtelyjen paineminimi on niin pieni, että neste höyrystyy. Kavitaatiota voidaan keksinnössä hyö-15 dyntää edellä selostetulla tavalla.

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

Claims (3)

1. Menetelmä paperikoneessa liikkuvan kudoksen (10) ja stationääristen elementtien välisen kitkan pienentämiseksi, jossa menetelmässä siihen väliin, jossa kitkaa on tarkoitus pienentää, kohdistetaan ultraääni-taajuisia mekaanisia värähtelyjä, tunnettu siitä, että mene-5 telmää sovelletaan paperikoneen muodostusosalla muodostusviiran (10) ja stationääristen vedenpoistoelementtien välillä käyttäen hyväksi ultraäänivärähtelyjen kytkentänesteenä pääasiallisesti mainitun viiran (10) kannatuksessa olevasta rainasta (W) poistettavaa vettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetyn ultraäänikentän taajuusalue on 20...500 kHz, sopivimmin n. 20...80 kHz.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettävä ultraäänikenttä aikaansaadaan diskreetillä taajuudella tai taajuuksilla ja/tai laajaspektrisellä, valkoisen kohinan tapaisella ultraäänellä. A. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-20 t u siitä, että menetelmässä varustetaan muodostuskenkä (IA), foilit (12), märkäimulaatikot (20) ja/tai imulaatikot (21) ultraäänigeneraatto-reilla (16), jotka kohdistavat muodostuskudokseen tai -kudoksiin (10,11) ultraäänivärähtelyjä. ^5 5. Patenttivaatimuksen A mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paperikoneen kaksiviiraisen muodostusosan muodostuskengän (IA), sopivimmin umpinainen, kansi (15) varustetaan siihen tehtyihin uriin sovitetuilla useilla peräkkäisillä ja/tai rinnakkaisilla ultraääni-generaattoreilla (16), joiden ulkopinta yhtyy muodostuskengän (IA) 5® kannen (15) ulkopintaan.