FI74071B - Boejningskompenserad vals foer pappersmaskin. - Google Patents

Description

74071 1 Taipumakompensoitu paperikoneen tela Böjningskompenserad vals för pappersmaskin 5

Keksinnön kohteena on taipumakompensoitu paperikoneen tela, joka käsittää kesklakselln ja sen päälle pyöriväksi järjestetyn telavaipan, jonka keski-akselln ja mainitun telavaipan väliseen tilaan on sovitettu paineneste-10 kammio, -kammiot tai vastaavat liukuelimet, joilla on säädettävissä kyseisen telan vastatelansa kanssa muodostaman nipin profiilia ja joka painenes-tekammio tai vastaava on sovitettu mainitun nipin tason kohdalle ja joka telavaippa on laakeroitu pyöriväksi molempien päätyjensä läheisyydestä laakereilla mainitun keskiakselin päälle ja jota keskiakselia tuetaan 15 telavaipan laakerointikohtien ulkopuolelta nivellaakerein, ja joka tela-vaippa on molempien päätyjensä välityksellä laakeroitu pallomaiset laake-. . rointipinnat omaavin painelaakerein.

Paperikoneissa käytetään yleisesti sellaisia teloja, jotka muodostuvat 20 vettä poistavan puristinnipin, tasoltusnlpin tai kalanteroimisnipin vasta-telan kanssa. Näissä käyttötarkoituksissa on tärkeää se, että nipin viiva-paineen jakautuma eli profiili telojen aksiaalisuunnassa saadaan vakioineeksi tai että tämä profiili on säädettävissä halutuksi esimerkiksi rainan poikklsuuntaisen kosteusprofiilin ja/tai paksuusprofiilin (kaliiberin) 25 hallitsemista varten. Tässä tarkoituksessa on ennestään tunnettuja erilaiset talpumakompensoidut tai taipumasäädetyt telat (myöhemmin käytetään molemmista lyhennystä tk-tela), joilla nipin viivapaineen jakautumaan ", . pyritään vaikuttamaan.

: 30 Ennestään tunnetaan useita erilaisia paperikoneen tk-teloja. Nämä telat käsittävät yleensä massiivisen tai putkimaisen, stationäärisen tela-akselin ja sen ympärille pyöriväksi järjestetyn telavaipan. Mainitun akselin ja vaipan väliin on sovitettu vaipan sisäpintaan vaikuttavat painefluidin kammiot ja/tai liukukenkäjärjestelyt, Yleensä tällaisten telojen muodosta-mia nippejä kuten puristinnippejä tai kalanteroimisnippejä kuormitetaan tk-telan ja sen vastatelan akselitappeihin kohdistetuilla kuormitusvoimil-la.

2 74071 1 Esillä olevaan keksintöön lähiten liittyvän tekniikan tason osalta viitataan seuraaviin FI-pat.hak:iin n:ot 822393 ja 821487 (kuul.julk. 69913).

Tk-telan vastatelassa on yleensä telavaippaan kiinteästi liitetyt pyörivät 5 akselitapit, joista tela on laakeroitu. Tk-tela on puolestaan laakeroitu kiinteän massiivisen akselin päälle. Vastatelan ja tk-telan laakerointivä-lit ovat yleensä keskenään eri suuruiset niin, että tk-telan laakerlväli on olennaisesti pienempi kuin vastatelan laakerolntlväll. Tästä seuraa tietyt epäkohdat, joita myöhemmin tarkemmin selostetaan oheiseen kuvioon 10 A viitaten.

Vastatelan ja tk-telan vaipan laakerivälin keskinäisestä erlsuuruudesta johtuvaa taipumamuodon erilaisuutta on ennestään tunnetusti pyritty ratkaisemaan mm. seuraavilla keinoilla. Telat bombeerataan, mutta tällä kei-15 noin päästään vain yhdellä viivakuormituksella tasaiseen nippiprofiiliin. Etenkin kalanteriteloissa on käytetty lämmityslaitteita, joilla telavaip-paa kuumennetaan ympäristöön nähden niiltä kohdin, joissa tahdotaan suurempi vilvapaine. Tälläkin keinolla on omat rajoituksensa ja tietyt epäkohdat. Tk-telassa käytetään pidennettyä laakerlväliä, mikä ratkaisu siirtää ongel-20 mat paperikoneen runkorakenteisiin.

On ennestään tunnettua käyttää jatketulla vaipalla varustettua tk-telaa niin, että tk-telan ja vastatelan laakerivälit saadaan yhtä suuriksi.

Tällä tavoin saadaan aikaan tk-telalle taipumaviiva, joka vastaa vasta-25 telan taipumaviivaa, mistä puolestaan seuraa, että tk-telan ja vastatelan muodostaman nipin kaliiberiprofiili on olennaisesti tasainen (oheinen kuvio D). Tätä tunnettua ratkaisua havainnollistaa oheinen kuvio B, johon myöhemmin tarkemmin palataan. Mainitusta vaipan jatkamisesta seuraa kuitenkin lukuisia epäkohtia, joita niitäkin myöhemmin tarkemmin selostetaan.

30

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi ratkaisu edellä kosketeltuihin ongelmiin niin, että edellä ilmenneet epäkohdat voidaan suurelta osin välttää.

35 Esillä olevan keksinnön erityistarkoituksena on saada aikaan sellainen tk-telan, etenkin ns. uivan tk-telan laakerointi niin, että tk-telan taipumaviiva saadaan muodoltaan samanlaiseksi kuin vastatelan taipumavii- 1: 3 74071 1 va, jolloin ns. lokinsiipi-ilmiö vältetään.

Keksinnön mukaiselle taipumakompensoidulle telalle on pääsiallisesti tunnusomaista se, että mainitut painelaakerit on sovitettu sekä mainittujen 5 nivellaakereiden että vastatelan laakerointivälin sisäpuolella ja että mainittujen painelaakereiden kiertokeskiöt on sijoitettu olennaisesti mainitun vastatelan laakereiden pystytasojen kohdalla.

Keksinnöllä aikaansaadaan myös se käytännössä tärkeä lisäetu, että tk-te-10 lan kiinteän akselin molemmissa päissä olevat taipumalaakerit (nivellaake-rit) voidaan keksinnön ansiosta asettaa entistä lähemmäksi tk-telaa. Tämän vuoksi tk-telasta saadaan entistä lyhyempi ja sitä voidaan aikaisempaa vapaammin käyttää mm. paperikoneiden uusinnoissa.

15 Seuraavassa keksinnön lähtökohtana olevia ongelmia ja siihen liittyvää tekniikan tasoa sekä keksinnön edullisia toteutusmuotoja selostetaan viittaamalla oheisten piirustusten kuvioihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

20 Kuvio A esittää ennestään tunnettua tk-telan ja vastatelan muodostamaa nippiä, jossa laakerivälit ovat keskenään erisuuruisia.

Kuvio B esittää ennestään tunnettua tk-telan ja vastatelan välistä nippiä, jossa tk-telan vaippaa on pidennetty päätyholkeilla ja jossa on saatu 25 aikaan teloille yhtä suuret laakerivälit.

Kuvio C esittää kuvion A mukaisen nipin kaliiberin profiilia poikkisuun-nassa.

: 30 Kuvio D esittää kuvion B mukaisen nipin kaliberin profiilia kuviota C

vastaavalla tavalla.

Kuvio 1 havainnollistaa laakeroinnin osalta kaaviollisesti keksintöä soveltavaa tk-telaa ja sen vastatelansa kanssa muodostamaa nippiä.

35 * 74071 1 Kuvio 2 esittää kuviota 1 suuremmassa mittakaavassa keksinnön ensimmäistä toteutusmuotoa.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen telan toista toteutusmuotoa kuviota 2 5 vastaavalla tavalla.

Aluksi selostetaan kuvioihin A,B,C ja D viitaten keksinnön lähtökohtana olleita ongelmia ja keksintöön liittyvää tekniikan tasoa. Kuvion A mukaisesti nippl N muodostuu vastatelan 20 ja tk-telan 40 välillä. Vasta-10 tela 20 on varustettu vaipalla 23, johon on kiinteästi liitetty akseli-tapit 21a ja 21b, joiden välityksellä tela 20 on laakeroitu laakerein 22a ja 22b niin, että laakeriväli on Lq. Tk-telassa 40 on kiinteä massiivinen akseli 41 ja sen päälle laakerein 42a ja 42b laakeroitu pyörivä vaippa 43. Akselin 41 ja vaipan 43 väliin on sovitettu nipin N kohdalle 15 sinänsä tunnettu taipumansäätöjärjestely 45, esim. nestekammio tai -kammioiden rivi. Vastatelan 20 ja tk-telan 40 laakerivälit Lq ja ovat keskenään erisuuret ja kuviossa A mainittuja erotuksia merkitty a:lla niin, että 2 x a Lq - Kun vastatelalla 20 on tasainen viivakuorma q, joka aikaansaadaan voimilla F, aiheutuu sen taipuma mainitusta viivakuormasta 20 q ja sen päätyjen momentista. Mainittu momentti M tk-telan 40 laakerivälin kohdalla M = Fxa = qxL^x a/2 (1) 25 Toisin sanoen mainittu momentti M on verrannollinen viivakuormaan q, joten taipumaviivan muoto on vakiollinen ja taipuman suuruus vaihtelee kuormituksen q suuruuden mukaan. Kuvion A esittämän tk-telan laakerit 42a ja 42b ovat vaipan 43 sisällä. Tällöin ei laakereihin 42a ja 42b kohdistuva voima aiheuta valppaan 43 sen laakereiden 42a,42b kohdalle, siis laakeri-30 välin päihin, lainkaan momenttia, joten vaippa 43 ei myöskään taivu samalla muodolla kuin vastatelan 20 vaippa 23. Tämän johdosta kuvion A mukaisen nipin N kaliberin profiili CP^ muodostuu kuviossa C esitetyn kaltaiseksi kaksihuippuiseksl (CP^ ja CP2). Tämä epäkohta on tässä keksinnössä tarkoitus välttää.

Kuviossa B on esitetty nippi N, joka muodostuu ennestään tunnetun tk-telan 50 ja vastatelan 20 välille. Vastatela 20 on kuvion A yhteydessä esitetyn li 35 5 74071 1 kaltainen. Tk-tela 50 on varustettu kiinteällä massiivisella akselilla 51 ja vaipalla 53, jonka molemmissa päissä on holkkimaiset jatkeet 56a ja 56b, joiden ulkopäiden yhteydessä vaippa 53 on laakerein 52a ja 52b laakeroitu niin, että tk-telan 50 ja vastatelan 20 laakerivälit ovat kes-5 kenään yhtä suuria e L^.

Tk-telan 50 kiinteän akselin 51 ja vaipan 53 välissä on sinänsä tunnettu painenestekammlojärjestely 55, jolla aikaansaadaan säädetty kuormitus qg vaipan 53 sisäpinnalle.

10

Kuvion B rakenteessa on omat epäkohtansa, etenkin runkorakenteiden osalta. Epäkohtia aiheuttaa myös se, että tk-telan 50 päihin kohdistuvan kuormitusta! tukivoiman F vaikutustaso tulee pakosta huomattavalle etäisyydelle b laakerelden 22a,52a ja 22b,52b tasosta.

15

Kuvion B mukaisella niplllä N toteutuu kuviossa D esitetyn kaltainen kaliiberin profiili CP , joka on verraten tasainen niin, että siinä on vain pienet "laaksot" CPj ja CP£ nipin N reuna-alueilla. Mainitut "laaksot" johtuvat telan 50 päätyjen painosta.

20

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa kuvioiden A ja B mukaisissa teloissa ja nlpelssä N ilmenneet edellä kosketellut epäkohdat ja saada aikaan nipin N kaliiberin profiili, joka on vielä tasaisempi kuin kuviossa D esitetty profiili 0Ρβ.

25

Seuraavassa selostetaan kuvioon 1 viitaten keksinnön mukaisen menetelmän pääperiaatteet ja kuvioihin 1 ja 2 viitaten keksinnön mukaisen telan ensimmäinen toteutusesimerkki.

30 Kuvion 1 mukaisesti nlppl N, jonka läpi kulkee leveyden omaava ralna W tai ralna ja huopa/huovat, muodostuu edellä selostetun kaltaisen vastate-lan 20 ja keksinnön mukaisen tk-telan 10 välille. Tk-telalla 10 ja vastate-lalla 20 on molemmilla sileäplntaieet 14,24 tai uritetut vaipat 13,23. Vastatela 20 on akselitapplensa 21a ja 21b välityksellä laakeroitu laake-35 rein 22a ja 22b, joiden laakerointiväli on Lq. Samalla välillä Lq on keksinnön mukainen tk-tela 10 tuettu kiinteän kesklakselinsa 11 akselitapeista 11a ja 11b nivellaakereihin 15a ja 15b. Tk-telan 10 pyörivällä vaipalla 6 74071 1 13 on vastacelan 20 laakerointiväliä Lq pienempi laakerointiväll niin, että Lp - Lj = 2 x a.

Tk-telan 10 massiivisen keskiakselin 11 ja pyörivän vaipan 13 väliseen 5 tilaan nipin N kohdalle on sovitettu painenestekammio 16, Joka on molemmista päistään tiivistetty päätytiivistein 17a ja 17b sekä sivutiivistein (ei esitetty). Kammion 16 painetta säätämällä voidaan nipin N profiilia säätää sinänsä tunnetuilla tavoilla.

10 Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty kaksi keksinnön vaihtoehtoista toteutusmuotoa. Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty vain tk-telan 10 vaipan 13 toisen päädyn laakerointi, koska toisen päädyn laakerointi on samanlainen.

Kuvion 2 mukaisesti tk-telan 10 vaipan 13 päätyyn on kiinnitetty holkkimai-15 nen jatko-osa 18 ruuvein 19. Jatko-osan 18 sisäpäädyn ja kiinteän akselin 11 porrasosan 11c väliin on sovitettu edellä mainittu palnekammion 16 päätytiiviste 17a. Mainitun porrasosan 11c jälkeen on akselissa 11 kartio-maisesti ulospäin supistuva osa lld, joka on sopivalla välillä jatko-osan 18 sisällä. Jatko-osan 18 ulkopäässä on sylinteriosa 18', jonka sisälle 20 on sovitettu keksinnön mukaisesti pallomainen painelaakeri 12a (12b), jonka pääkannatustaso on kulmassa a viisto pystytasoon nähden. Laakeri 12a (12b) käsittää lääkerirenkaat 121 ja 122, joiden välillä on laake-rirullat 123. Painelaakerin 12a (12b) pallomaisen laakerointipinnan sädettä on merkitty R:llä. Keksinnölle on ominaista, että mainitun säteen R keski-25 piste 0 sijaitsee vastatelan 20 laakerin 22a tasossa T-T ja akselin 10 keskiviivalla K-K. Taso T-T on myös taipumalaakerin 15a keskitaso.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön toinen toteutusmuoto, jossa ei ole käytetty jatko-osaa 18, vaan keksinnön mukainen pallomainen laakeri 12a (12b) 30 on sijoitettu suoraan vaipan 13 päätyalueen sisälle vaipan 13 uran 13a kohdalle. Tällöin akselin 11 porrasosa 11c tukee painenestekammion 16 päätytiivisteet 17a sisempää laakerointlrengasta 121 vasten. Painelaakerin 12a (12b) sisärengas 122 on kiinnitetty keskiakselin 10 sylinteriosalle, jonka jatkeena on akselltappi. Laakeri on kiinnitetty palkalleen kier-35 rerenkaalla 30. Nivellaakeri 15a (15b) on kiinnitetty paikalleen kierre-renkaalla 31.

li 7 74071 1 Kun keksinnön mukaista tk-telaa 10 kuormitetaan esim. vastatelan 20 laake-rirungolsta voimilla F, siirtyy kuormitus tk-telan 10 vaipalle 13. Laake-rointivälien Lq ja keskinäisen erisuuruuden johdosta pyrkii tk-telan vaippa 13 taipumaan eri muodolla kuin vastatelan 20 vaippa 23. Keksin-5 nössä tämä epäkohta on estetty käyttämällä viiston (kulma a) kannatustason omaavla, tietyllä tavalla sijoitettuja ja mitoitettuja pallomaisia laakereita 12a, 12b, jotka aikaansaavat tk-telan vaipan 13 päätyalueelle kompen-eointimomentin H, joka taivuttaa tk-telan 10 vaipan 13 nipin N kohdalla samanmuotoiseksi kuin vastatelan 20 vaippa 23 taipuu voimien F valkutukses-10 ta nipin N kohdalla.

Mainittu kompensointimomenttl M saadaan keksinnössä aikaan seuraavasti. Kuviossa 2 ja 3 on merkitty pallomaisten laakereiden 12a (12b) tukivoimaa F^rllä ja tämä voima on kulmassa a tk-telaan 10 päin viisto pystytasoon 15 nähden, siis laakerin 12a kannatussäteen R suuntainen. Voimalla FT on akslaalikomponentti ja radiaallkomponenttl FR. Aksiaalikomponentilla F^, joka suuntautuu telan keskiosaan päin, on momenttivarsi r telan keskiviivan K-K suhteen. Mainitun kompensointimomentin suuruus 20 M « F. x r (2)

A

Fa * Sin (a) x FT (3) r - R x cos (a) (4) 25

Edellä esitetyistä yhtälöistä (2)-(4) seuraa, että M - R x F^ x sin (a) x cos (a) (5) 30 Näin ollen voidaan pallolaakerin 12a,12b säteen R ja sisennyskulman a valinnalla sovittaa kompensointimomenttl M oikean suuruiseksi niin, että vastatelan ja tk-telan vaippojen 23,13 taipumaviivojen muoto nipin N kohdalla saadaan yhdenmuotolseksl.

35 Keksinnössä on olennaista se, että pallomaisten laakereiden 12a ja 12b kiertokeskiöt O sijaitsevat vastatelan 20 laakereiden 22a ja 22b keskitasoissa T.-T. ja T„-T_. Tällä saadaan aikaan se, että keksinnön mukainen A A J B B

8 74071 1 tk-tela 10 käyttäytyy aivan kuin se olisi laakeroitu yhtä suurella laake-rointivälillä LQ kuin sen vastatela 20.

Kuvioissa 2 ja 3 esitetty kulma a on yleensä välillä a - 30-60°, sopivimmin 5 välillä a = 40°-50°.

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

10 15 20 25 30 li 35

Claims (7)

1 Patenttivaatimukset

1. Taipumakompensoitu paperikoneen tela, joka käsittää keskiakselin (11) ja sen päälle pyöriväksi järjestetyn telavaipan (13), jonka keskiakselin 5 (11) ja mainitun telavaipan (13) väliseen tilaan (V) on sovitettu paine- nestekammio (16), -kammiot tai vastaavat liukuelimet, joilla on säädettävissä kyseisen telan (10) vastatelansa (20) kanssa muodostaman nipin (N) profiilia ja joka painenestekammio (16) tai vastaava on sovitettu mainitun nipin (N) tason kohdalle, ja joka telavaippa (13) on laakeroitu pyö-10 riväksi molempien päätyjensä läheisyydestä laakereilla (12a,12b) keskiakselin (11) päälle ja jota kesklakselia (11) tuetaan telavaipan laake-rointikohtien ulkopuolelta nivellaakerein (15a,15b), ja joka telavaippa (13) on molempien päätyjensä välityksellä laakeroitu pallomaiset laake-rointipinnat omaavin painelaakerein (12a,12b,121,122,123), tunnet-15 t u siitä, että mainitut painelaakerit (12a,12b,121,122,123) on sovitet-tu sekä mainittujen nivellaakereiden (15a, 15b) että vastatelan laakeroin-tivälin (L^) sisäpuolella ja että mainittujen painelaakereiden (12a,12b, : 121,122, 123) kiertokeskiöt (0) on sijoitettu olennaisesti mainitun vas- ···'_ tatelan (20) laakereiden (22a,22b) pystytasojen (Ta-Ta,Tb-Tb) kohdalle. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen taipumakompensoitu tela, tunnet-t u siitä, että mainittujen pallomaisten painelaakereiden (12a,12b) kiertokeskiöt (0) sijaitsevat tk-telan (10) akselitappeihin (11a,11b) yhdistettyjen taipumalaakereiden (15a,15b) pystykeskitasojen (T-T) kohdalla. 25 " 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen taipumakompensoitu tela, t u n - . n e t t u siitä, että tk-telan (10) telavaipan (13) molempiin päätyihin . .·. on ruuviliitoksin (19) tai vastaavin kiinnitetty jatko-osa (18), jonka uiko- osan sisälle on sovitettu mainittu pallomainen painelaakeri (12a,12b) 30 (kuvio 2).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen taipumakompensoitu tela, tunnet-t u siitä, että mainittujen jatko-osien (18) ulkopäässä on sylinterimäi-nen osa (18'), jonka sisälle mainittu pallomainen painelaakeri (12a,12b, 35 121,122,123) on sovitettu.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen taipumakompensoitu tela, t u n - 10 74071 1. e t t u siitä, että mainitut pallomaiset painelaakerit (12a,12b) on sovitettu tk-telan kiinteän keskiakselin (11) sylinterimäiselle kaulaosal-le (lie) mainitun telavaipan (13) sisäpuolelle (kuvio 3).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen taipumakompensoitu tela, tunnet- t u siitä, että mainitun pallomaisen painelaakerin (12a,12b) ulkorengas (121) tulee välillisesti tai välittömästi tk-telan (10) keskiakselin (11) porrasosaa (11c) tulevia tk-telan painekammion (16) päätytiivisteitä (17a,17b) vasten (kuvio 3). 10

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen taipumakompensoitu tela, tunnettu siitä, että mainittujen pallomaisten painelaakereiden (12a,12b) keskikantotaso sijaitsee viistosti terävässä kulmassa a tk-telan (10) keskiosaan päin pystytasoon nähden ja että mainitun kulman a suuruus on 15 alueella a = 30°-60°, sopivimman alueella a = 40°-50°. 20 25 30 35 11 74071