FI73480C - Saett och anlaeggning att torka en kartongbana foer en yankee-cylinder. - Google Patents

Description

73480

Menetelmä ja laitteisto kartonkirainan kuivaamiseksi Yankee-sy-linterin toiminnalle sopivaksi - Sätt och anläggning att torka en kartongbana för en Yankee-cylinder

Keksintö kohdistuu menetelmään monikerroskartonkirainan kuivaamiseksi Yankee-sylinterin toiminnalle sopivaksi. Menetelmä perustuu siihen, että rainan kosteutta mitataan ennen Yankee-sy-linteriä. Lisäksi keksintö kohdistuu menetelmässä käytettävään 5 laitteistoon. Menetelmä ja laitteisto on määritelty itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osissa.

Monikerroskartongin tärkeitä laatuominaisuuksia ovat sileys ja kiilto. Kartongin sileyden kannalta määräävin tekijä on se, kuinka kartonkirainan kuivatus Yankee-sylinterillä tapahtuu.

10 Kuivatustapahtuman onnistumisen kannalta on puolestaan tärkeää, että kartonkiraina Yankee-sylintereille saapuessaan omaa oikean kosteustason. Lisäksi kartonkirainan paksuussuuntaisen kosteus-profiilin tulisi olla sellainen, että kartonkirainan pinnan kosteus on selkää suurempi. Käsitteellä "kartonkirainan pinta" 15 tarkoitetaan tässä kartonkirainan sitä puolta, joka tulee Yan- kee-sylinteriä vasten ja joka on tavallisimmin puhdasta selluloosaa ja käsitteellä "kartonkirainan selkä" tarkoitetaan tässä yhteydessä kartonkirainan sitä puolta, joka on poispäin Yankee-sylinteristä ja joka on usein selluloosan ja hiokkeen muodosta-20 ma seos. Pintakerroksen ja selkäkerroksen välissä on yksi tai useampia lisäkerroksia, jotka ovat halvempiarvoista materiaalia. Kerrokset muodostetaan kukin omalla viirallaan ja yhdistetään toisiinsa ennen Yankee-sylinteriä edeltävää etukuivatus-osaa. 1 2 3 4 5 6

Ainoastaan edellä mainittujen ehtojen - kosteustason ja kos- 2 teusprofiilin - ollessa oikeita kartonkiraina puristintelan 3 avulla painettuna kiinnittyy Yankee-sylinterin pintaan ja vaa 4 dittava kartonkirainan pintasileys saavutetaan kuivatuksen 5 edistyessä. Tällöin tapahtuu pintakuitujen luhistumista ja 6 hemiselluloosien valumista kartonkirainan sisäosista pintaa kohti.

2 73480

Pyrittäessä saavuttamaan oikea kartonkirainan kosteus menetellään nykyisin seuraavasti: Kartonkirainan keskimääräistä kosteutta ei yleensä ennen Yankee-sylinteriä mitata ollenkaan vaan kartongin laatuarvojen ollessa epätyydyttäviä koneen hoitaja ja 5 sylinterimies yhdessä kokemukseen perustuen joko säätävät etu- kuivatusosan painetasoa kartonkirainan Yankee-sylinteriä edeltävän kosteuden muuttamiseksi tai muuttavat itse Yankee-sy1in-terillä vallitsevia kuivatusolosuhteita (puhallusilman lämpötila ja -määrä ja mahd. sylinterin paine), kunnes vaadittu laatu-10 taso saavutetaan. Kokemukseen perustuva laatuominaisuuksien korjausmenetelmä on erittäin kallis, koska laatutason saavuttamiseen kuluu useasti paljon aikaa, käytännössä useita tunteja.

Jo pelkät raaka-ainekustannukset monikerroskartonkia valmistettaessa ovat useita satoja markkoja minuutissa, koska kartonki-15 rainan pintakerros on puhdasta selluloosaa, mikä sekoittuu hyl-kypulpperissa halvempiarvoiseen keski- ja selkäkerrokseen. Jotta kuivatusprosessi olisi edes jotenkin hallinnassa, erityisesti paksuilla laaduilla, on esitetty erilaisia menetelmiä, kuten julkaisussa CA-652 700, jossa esitetään käytettäväksi vesisumu-20 tusta kartonkirainan pinnan kastelemiseksi ennen sen purista mista kiinni Yankee-sylinteriin. Toimenpiteellä pyritään takaamaan rainan kiinnittyminen Yankee-sylinterin pintaan. Kartongin laatu ei tällöin kuitenkaan vastaa kostuttamattoman rainan laatuominaisuuksia silloin, kun rainalla on oikea paksuussuuntai-25 nen kosteusprofii1i ennen Yankee-sylinteriä.

Jotta kostutustarvetta ja hylyn muodostumista kyettäisiin vähentämään on eräillä koneilla käytössä ennen Yankee-sylinteriä rainan kosteusmittauspalkki, joka mittaa rainan kosteutta. Rainan kosteusmittaustuloksen perusteella sylinterimies tarkkailee 30 ja säätää etukuivatusosan höyryryhmien painetasoa pyrkien pitämään kartonkirainan kosteuden vakiona. Tällä mittausmenetelmä!- 3 7 3 4 8 0 lä ei saavuteta kartongin Yankee-sylinterikuivatuksen kannalta oleellisinta tietoa rainan paksuussuuntaisesta kosteusprofii-lista vaan laadun hakeminen on tässäkin tapauksessa ajallisesti pitkä.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää ratkaisu edellä esitettyihin epäkohtiin kartonkirainan kuivaustekniikassa ennen Yankee-sylinteriä siten, että kartonkirainan ominaisuudet -kosteustaso ja kosteusprofiili - ovat Yankee-sylinterilie sopivat. Tämä tarkoitus saavutetaan pääasiassa siten, että 10 - mitataan kartonkirainan pinnan ja/tai selän pintakos- teutta ja kartonkirainan paksuussuuntaista keskimääräistä kosteutta ennen Yankee-sylinteriä ja - mittaustulosten perusteella ohjataan kartonkirainan kosteusprofii1iin ennen Yankee-sylinteriä vaikuttavia 15 prosessin hallintasuureita.

Mittaamalla etukuivatusosan ja Yankee-sylinterin välissä kartonkirainan pinnan ja/tai selän pintakosteutta ja kartonkirainan keskimääräistä kosteutta on mahdollista muodostaa tarkat tiedot kartonkirainan paksuussuuntaisesta kosteusprofii1ista ja 20 kosteusjakaumakäyrästä. Tämä tieto mahdollistaa kartonkirainan laatuun, ennen Yankee-sylinteriä vaikuttavien prosessin hallin-tasuureiden ohjaamisen siten, että kartonkirainan kosteusprofiili on aina Yankee-sylinterin toiminnan kannalta sopiva.

Muut keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tunnus-25 omaiset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

73480

Seuraavassa on lähemmin selvitetty keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa sen toteuttamiseksi. Esityksessä viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää kosteussuhdetta kartonkirainan paksuuden funkti-5 ona a) ennen Yankee-sylinteriä ja b) Yankee-sylinterin jälkeen ja kuva 2 esittää kaaviollisesti menetelmän mukaisen laitteiston sijoitusta kartonkikoneeseen ja laitteiston toimintaa.

Kuvan 1 mukaiset käyrät on saatu aikaan simuloinnin ja tuotan-10 tokoneilla tehdyin kosteusjakaumamittauksin. Kuvassa la on yh tenäisellä viivalla esitetty esimerkki kosteusprofiilista, johon keksinnön mukaisella menetelmällä pyritään ennen Yankee-sylinteriä. Tällöin kartonkirainan keskimääräinen kosteus on sellainen, että Yankee-sy1interi pystyy toimimaan tuotannon 15 kannalta parhaalla tavalla, jolloin Yankee-sylinterillä ei tarvitse suorittaa haihdutusta enempää kuin kartonkirainan sileys ja kiilto vaativat. Toisin sanoen rainan kosteustaso on sopiva. Edelleen havaitaan, että kartonkirainan pinnan kosteus on suurempi kuin selän kosteus. Kartonkilaadulla, josta kuvan 1 käy-20 rät on laadittu, mainitut arvot kosteussuhteena (ks) ilmaistuina (ks={1-k.a.p.)/k.a.p;k.a.p.= kuiva-ainepitoisuus) ovat: keskimääräinen kosteussuhde 0.8, pinnan kosteussuhde n. 0.8 ja selän kosteussuhde n. 0.7. Tällöin saavutetaan Yankee-sylinterin . jälkeen kuvassa Ib esitetty kosteusprofii1i, jossa pinta on 25 lähes kuiva, mutta kosteussuhde kartonkirainan sisäosaan päin kasvaa voimakkaasti.

Tämän edullisen kosteusprofii1 in vaikutuksen havainnollistamiseksi on kuvassa 1 esitetty lisäksi pistekatkoviivaila eräs toinen kosteusprofiili, jonka kosteustaso on lähes sama kuin 30 yhtenäisellä viivalla esitetyn kosteusprofiilin kosteustaso 1. keskimääräinen kosteus. Kuitenkin tässä kosteusprofiilissa on 7 3 4 8 0 havaittavissa (kuva la) se, että pinnan kosteus on oleellisesti pienempi kuin selän kosteus (pinnan kosteussuhde n. 0.6 ja selän kosteussuhde n. 0.9). Tämä kosteusprolii1i johtaa Yankee-sylinterin jälkeen, mikäli kuivatusolosuhteet Yankee-sylinte-5 rillä ovat muuttumattomat verrattuna edelliseen, edulliseen tapaukseen, kuvassa Ib pistekatkoviivoin esitettyyn kosteuspro-fiiliin. Tästä profiilista on havaittavissa se, että pinta on kuivunut kartonkirainan paksuussuunnassa suhteellisen pitkälle ja vasta kartonkirainan sisäosissa kosteussuhde kasvaa jyrkäs-13 ti. Tällöin kartonkirainan laatuominaisuuksien saavuttaminen on vähintäänkin epävarmaa, koska pinnan kuivuminen saattaa aiheuttaa kartonkirainan irtoamisen Yankee-sylinterin pinnasta, jolloin pinnalle ei saada tarvittavaa sileyttä. Mikäli pinta kuitenkin pysyy kiinni Yankee-sylinterissä, se liiallisesta kuivu-15 misesta johtuen "korppuuntuu" ja kartongille ei saada tarvittavia taivutusominaisuuksia, vaan kartongin pinta murenee sitä taivutettaessa. Kuvassa 1 pistekatkoviivoin esitettyä tilannetta voitaisiin luonnollisesti korjata joko nostamalla keskimääräistä kosteutta (siirtämällä kuvan la pistekatkoviivaa 20 ylöspäin) tai Yankee-sylinterin kuivatussuureita muuttamalla, mutta tällöin Yankee-sylinteri ei toimisi tuotannon kannalta edullisimmalla alueella.

Kuvassa 1 on nuolella A osoitettu, miten etukuivatusosan paine-taso vaikuttaa kosteussuhteeseen erityisesti juuri kartonkirai-25 nan keskimääräiseen paksuussuuntaiseen kosteuteen. Painetason nosto etukuivatusosassa esimerkiksi jossakin sen höyryryhmistä siirtää kosteusprofiilikäyrää alaspäin (laskee keskimääräistä kosteutta) ja painetason lasku siirtää kosteusprofiilikäyrää ylöspäin (nostaa keskimääräistä kosteutta) vaikuttamatta kos-30 teusprofiilikäyrän muotoon.

Edelleen kuvassa 1 on esitetty nuolilla B ja C kartonkirainan pinnan ja selän pintakosteuksien muutoksia. Näiden nuolten B ja C mukaisesti vaikuttaviin hallintasuureisiin vaikuttamalla voidaan etukuivatusoöan, ainakin yhden höyryryhmän ylä- ja alasy-35 linterien välistä paine-eroa muuttaa. Paine-eron muutos vaikut- 6 73480 taa seuraavasti. Jos esimerkinomaisesti oletetaan, että karton-kirainan pinta kulkee etukuivatusosan säädettävän höyryryhmän alasylintereitä vasten alasylintereissä vallitsevan paineen nosto siirtää kosteusprofiilikäyrän pinnan kosteusarvoa alas-5 päin kuvassa 1 (kartonkirainan pinnan pintakosteus laskee) ja alasylintereissä vallitsevan paineen lasku siirtää pinnan kosteusarvoa ylöspäin kuvassa 1 (kartonkirainan pinnan pintakosteus kasvaa) nuolen B mukaisesti. Alasylintereissä vallitsevan paineen nosto tai lasku puolestaan muuttaa luonnollisesti höy-10 ryryhmän ylä- ja alasylinterien välistä paine-eroa. Vastaava on voimassa myös selän puolella vaikuttavien yläsylintereiden paineen muuttuessa nuolen C mukaisesti.

Edellä esitetyllä etukuivatusosan ainakin yhden höyryryhmän painetason ja ylä- ja alasylinterien välisen paine-eron sää-15 döillä voidaan siis aina hakea sellainen kosteusprofiilikäyrä ennen Yankee-sylinteriä, että Yankee-sy1interin jälkeen (kuva Ib) saadaan kartongin laatuominaisuudet halutuiksi. Tämän mahdollistaa keskimääräisen kosteuden ja pinnan ja/tai selän pin-takosteuden mittaus. On luonnollisesti edullista tarkan mit-20 tauksen aikaansaamiseksi mitata sekä pinnan ja selän pintakos- teudet, mutta on periaatteessa (käyrän approksimoimisen kannalta) mahdollista, että mitataan ainoastaan toinen niistä.

Kartonkirainan pintakosteudet voidaan määrittää esim. infrapu-nakosteusmittareilla, joiden tunkeuma on vain muutamia μm:jä.

25 Keskimääräinen kosteus taas voidaan mitata esim. mikroaaltokos-teusmittarilla, jonka tunkeuma on tarpeeksi suuri kartonkirainan läpäisyyn. Molemmilla periaatteilla toimivia mittalaitteita on kaupallisesti saatavilla.

Kuvassa 2 on esitetty mittalaitteiden 1-3 sijoitus Yankee-sy-30 linterin 4 ja sitä edeltävän etukuivatusosan höyryryhmän 5 väliin. Kosteuemittausviestit ennen Yankee-sylinteriä johdetaan tietokoneelle 6, josea eri kosteusviestit käsitellään (pinta-kosteus /-»-kosteudet 1, 2, keskimääräinen kosteus 3) ja rainan w' ·' * *. ..

7 73480 paksuussuuntainen kosteusprofiili muodostetaan. Mikäli paksuus-suuntainen kosteusprofiili (tai pinnan ja selän välinen kos-teusero) ei muodoltaan ole oikea säätää tietokone 6 höyryryhmän 5 paine-eroa (paine-erosäädin 9) siten, että rainan keskimää-5 räinen kosteus pysyy oikeana mutta kosteusprofii1 in muoto muut tuu. Tämä tapahtuu suurentamalla tai pienentämällä höyryryhmän 5 ylä- 7 ja alasylinterien 8 välistä paine-eroa. Mikäli kos-teusprofiilin muoto on oikea, mutta keskimääräinen kosteus on väärä, säädin 10 säätää höyryryhmän painetasoa, jolloin ylä- 7 10 ja alasylinterien 8 välinen paine-ero pysyy muuttumattomana.

Säätimet 9 ja 10 säätävät etukuivatusosan höyryryhmän 5 ylä- 7 ja alasylinterien 8 venttiileitä 16 ja 17, jotka yhdistävät sylinterit päähöyrylinjaan 18.

Mikäli yhden höyryryhmän 5 säätömahdollisuudet eivät ole riit-15 tävät voidaan tietokone yhdistää myös höyryryhmää 5 edeltävään höyryryhmään, jonka painetasoa ja ala- ja yläsylinterien välistä paine-eroa säädetään em. tavalla.

Kuvassa 2 on lisäksi viitenumerolla 11 esitetty Yankee-sylinte-rin paineensäätöpiiri viitenumerolla 12 kääntötela ja viitenu-20 merolla 13 painotela, jotka painavat kartonkirainan 14 Yankee- sylinteriä vasten. Kartonkirainan kulkusuunta on esitetty nuolella 15. Yankee-sylinterin puhalluskaapu on esitetty viitenumeron a 19.

Käytettäessä edellä kuvattua rainan kosteuden mittaus- ja sää-25 tömenetelmää, saavutetaan seuraavia etuja nykyisin käytössä oleviin menetelmiin verrattuna.

Laatutason hakemiseen kuluva aika esim. häiriö- ja käyntiinajo-tilanteessa pienenee oleellisesti, kun etukuivatusosalta ja puristimelta tulevat virheet voidaan havaita ja paikallistaa sekä 30 sitä mukaan korjata. Edelleen voidaan kaikissa tilanteissa olla varmoja rainan kiinnittymisestä Yankee-sylinteri1 le käyttämällä oikean laatuista' l^osteusprof i i 1 i a ja siten turvata laatutaso.

i'

______ _ ..._____________IT

8 73480

Edellä esitetyn rainan pinnan murtumisen lisäksi Yankee-sylin-terikuivatuksessa esiintyy mm. ns. läikikkäisyyttä johtuen ainakin osaksi väärästä rainan kosteusprofii1ista . Täten menetelmä parantaa monikerroskartonkikoneen käyttöhyötysuhdetta.

Claims (7)

9 73480 Patenttjlvaatimukset:

1. Menetelmä kartonkirainan kuivaamiseksi Yankee-sylinterin toiminnalle sopivaksi, jossa menetelmässä mitataan kartonkirainan kosteutta ennen Yankee-sylinteriä, tunnettu siitä, että 5. mitataan kartonkirainan pinnan ja/tai selän pintakoste- utta ja kartonkirainan paksuussuuntaista keskimääräistä kosteutta ennen Yankee-sylinteriä, mittaustulosten perusteella ohjataan kartonkirainan kosteusprofii1iin ennen Yankee-sylinteriä vaikuttavia 10 prosessin hallintasuureita kuivatusosalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan kartonkirainan sekä pinnan että selän pin-takosteutta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- 15. u siitä, että mitataan kartonkirainan pinnan pintakosteut- ta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mittaustulosten perusteella muodostetaan kartonkirainan paksuussuuntainen kosteusjakaumakäyrä, jota käy- 20 tetään hallintasuureiden ohjauksessa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjattavina hallintasuureina käytetään etukuivatus-osan ainakin yhden höyryryhmän (5) painetasoa ja/tai ainakin yhden höyryryhmän ylä- (7) ja alasylinterien (8) välistä paine- 25 eroa. 10 7 3 4 8 0

6. Patenttivaatimusten 1-3 mukaisessa menetelmässä käytettävä laitteisto, jossa on mittauselimet kartonkirainan kosteuden mittaamiseksi ennen Yankee-sylinteriä, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää 5. ainakin yhden kartonkirainan pinnan kosteutta mittaavan elimen (1, 2) , ainakin yhden kartonkirainan paksuussuuntaista keskimääräistä kosteutta mittaavan mittause1 imen (3) ja säätimet (9, 10), jotka ohjaavat ainakin yhden etukui-10 vatusosan höyryryhmän (5) ylä- (7) ja alasylinterien (8) ja kartonkikoneen päähöyry1injan (18) välisiä höyry ventti i lei tä (16, 17) tietokoneen (6) antamien, kartonkirainan paksuussuuntaisen kosteusjakaumakäyrän mukaisten tietojen perusteella.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää tietokoneen (6), johon on muodostettu rainan paksuussuuntainen kosteusjakaumakäyrä. 11 73480