FI74312B - Metod och anordning foer en pappersmaskins viraparti. - Google Patents

Description

7431 2 1 Menetelmä ja laite paperikoneen viiraosalla

Metod och anordning för en pappersmaskins viraparti 5

Keksinnön kohteena on menetelmä paperikoneen avoimessa viiraosassa paperin pohjan parantamiseksi, etenkin sellaisilla suurilla viiran nopeuksilla, jotka ovat suuruusluokkaa 1000 m/min tai sitä suuremmat.

10

Lisäksi keksinnön kohteena on keksinnön menetelmää soveltava laite.

Ennestään tunnetusti paperikoneen perälaatikko levittää laimean, 0,2...1,2 %:n kuitu-vesi-seoksen mahdollisimman homogeeniseksi kerrokseksi viiralle 15 tai kahden viiran muodostamaan kitaan. Viiraosalla tapahtuu kuitujen huo-pautuminen tasaiseksi paperirainaksi veden suodattuessa kuidukon läpi sen poistuessa viiran ja viirojen silmien kautta.

Viiran mukana liikkuvan kuitu-vesi-seoksen vapaan pinnan ja viiran ylä-20 puolella paikallaan olevan ilman välillä vallitsee viiran nopeuden suuruinen nopeusero. Tämä nopeusero voi aiheuttaa kuitu-vesi-seoksen aaltoilua, mikä ilmiö on sama kuin veden pinnan aaltoilu tuulisella säällä.

Viiralla tapahtuva kuitu-vesi-seoksen aaltoiluilmiö on haitallinen, sillä 25 siitä on yleensä seurauksena paperin pohjan epätasaisuus, joka näkyy esim. painatuksen epätasaisuutena. Aaltoiluilmiö alkaa yleensä tulla erityisen haitalliseksi n. 1000 m/min rainannopeudella ja se lisääntyy nopeuden noustessa, mikä onkin hyvin ymmärrettävää. Kyseinen aaltoilu voi joissakin tapauksissa suorastaan muodostua paperikoneen nopeutta rajoittavaksi teki-30 jäksi.

Esillä olevan keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan US-patentteihin n:ot 1 563 095 ja 2 716 927 sekä Saksan valtakunnan patenttiin n:o 270 227. Näissä patenteissa on esitetty eräitä laitejärjestelyjä, 35 joilla peitetään tasoviiraa ja/tai joiden yhteydessä avoimen tasoviiran päälle puhalletaan ilmasuihkuja, mutta näiden laitteiden toimintatapa ja käyttötarkoitus sekä rakenne poikkeavat huomattavasti keksinnöstämme.

2 7431 2 1 Lisäksi todettakoon, että mainittujen patenttien myöntämisaikoihin paperikoneiden viiran nopeudet olivat niin alhaisia, ettei niitä aaltoiluilmiöi-tä, joiden haitallisia vaikutuksia tällä keksinnöllä on tarkoitus poistaa, edes esiintynyt ainakaan häiritsevässä määrin ja toisaalta paperin laatu-5 vaatimukset silloisten painokoneiden takia olivat huomattavasti väljemmät kuin nykyisin.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on luoda uusi menetelmä ja laite, joilla on estettävissä viiralla tapahtuvat kuitu-vesi-seoksen haitalliset 10 aaltoiluilmiöt. Tähän ja muihin myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että paperikoneen perälaatikon huuliaukon kautta viiralle syötetyn kuitu-vesi-seoksen aaltoilua estetään avoimella viiralla muodostamalla viiran yläpuolelle sen koko leveydelle ulottuva ilmaverho, jonka alueella viiran päällä 15 oleva ilmamassa saatetaan liikkeeseen, jonka suunta on sama kuin viiran liikesuunta ja jossa ilman nopeus on olennaisesti yhtä suuri kuin viiran nopeus.

Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on pääasiallisesti tunnusomaista 20 se, että laite käsittää viiran koko leveydelle ulottuvan puhalluslaatikon, joka on yhdistetty puhallusilmaa tuottaviin kanaviin ja että mainittu puhalluslaatikko on varustettu useilla viiran kulkusuuntaan nähden poikittaisilla suutinraoilla, joista puhalletaan ejektioilmasuihkuja niin, että mainitun puhalluslaatikon ja viiran välisessä ilmaverhokanavassa saadaan 25 ilmamassa liikkeelle viiran kulkusuuntaan olennaisesti samalla nopeudella kuin viira liikkuu.

Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa fourdrinier-viiraosilla eli taso-viiraosilla tai ns. hybridiviiraosilla, joissa viimemainituissa on yksi-30 viirainen muodostusvyöhykkeen alkuosuus,jolla raina ehtii saada tietyn huopautumisasteen ennen kuin se siirtyy kaksiviiraiselle muodostusvyöhyk-keelle, jossa vettä poistetaan kahden vastakkaisen viiran läpi.

Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta sovelletaan edul-35 lisesti siinä vaiheessa, jolloin vettä on ehtinyt poistua viiran läpi niin paljon, että kultu-vesi-suspension sakeus on välillä 1,2 ... 4,5, sopivimmin välillä 1,5 ... 3,5. Tällöin keksinnön mukainen menetelmä 3 74312 1 ja laite vaikuttaa tehokkaimmin siihen, ettei kuitu-vesi-suspension aaltoilu jätä epätasaisuutta valmiiseen paperirainaan.

Tasoviiräosilla keksinnön mukaisen ilmaverhon vaikutus aloitetaan vasta 5 vähintään n. 2 metrin päässä perälaatikon huuliraosta.

Keksinnön mukaisen ilmaverhon vaikutusalueen pituus konesuunnassa on yleensä alueella 2-8 m, sopivimmin alueella n. 3-6 m.

jO Keksinnön mukaisen ilmaverhokanavan korkeus on edullisesti yleensä välillä 100-300 mm, sopivimmin välillä 150-250 mm.

Ilman nopeus v^ keksinnön mukaisessa ilmaverhokanavassa on edullisesti v^ = (1 + 0,1) x Vjj, missä v^ = viiran ja rainan nopeus.

15

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus rajoittaa.

20 Kuviot IA ja IB selvittävät aaltoiluilmiön syntyä viiraosalla.

Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen menetelmän toteutusta.

Kuvio 3 esittää osaa paperikoneen viiraosasta, jossa käytetään keksinnön 25 mukaista laitetta.

Kuvio 4 esittää leikkausta A-A kuviosta 3.

Kuvio 5 esittää leikkausta B-B kuviossa 4 sitä suuremmassa mittakaavassa.

30

Kuvio 6 esittää osaa llmanohjalmen säätölevystä suuremmassa mittakaavassa.

Kuviossa IA ja IB on esitetty, kuinka kuitu-vesi-seoksen W aaltoiluilmiö syntyy viiralla. Jos nestepinnan S yläpuolella on kaasuvirtaus (kuvio 35 IA), rupeaa nesteen pinta S aaltoilemaan. Paperikoneen viiraosalla (kuvio IB) on kuitu-vesl-seos W viiran F päällä ja se liikkuu samalla nopeudella v kuin viira F. Näin kuitu-vesi-seoksen W ja sen yläpuolella paikallaan 4 74312 1 olevan liman välillä vallitsee nopeusero, joka synnyttää hyvin pienen sakeuden omaavaan kuitu-vesi-seokseen W aaltoja Λ samalla tavalla kuin nestepinnan yläpuolella vlrtaava kaasu kuviossa IA.

5 Keksinnön mukaisesti viiralla F olevan, vapaan pinnan omaavan kuitu-vesi-seoksen W (myöhemmin yksinkertaisuuden vuoksi rainaksi W nimetty) aaltoilu on estetty muodostamalla viiran F yläpuolelle ilmaverho 10 kuvion 2 periaatteen mukaisesti. Ilmaverho 10 on koko viiran F levyinen (p^) ja verho 10 peittää pituussuunnassa n. 10 ... 30 Z tasoviiraosan pituudesta L.

10 Ilmaverhon 10 alueella siis verhon 10 ja rainan W yläpinnan välisessä rakotilassa V ilma on keksinnön mukaisesti pakotettu liikkumaan samaan suuntaan kuin viira F ja ilman nopeus v^ on järjestetty olennaisesti samaksi kuin viiran F nopeus v^, sopivimmin niin, että v^ = (1 + 0,l)vg. Tällöin rainan W ja sen yläpuolella olevan ilman välillä ei ilmene merkittävää 15 nopeuseroa eikä haitallista aaltoilua pääse syntymään.

Ilmaverhon 10 aikaansaamiseksi on viiraosalle muodostettu tila tai kanava V, jonka yhtenä sivuna on viira F ja sillä oleva raina W. Kanavaan V tuodaan puhallusilmaa laittein, joita kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti 20 viitenumerolla 11. Sopivasti muotoiltujen suuttimien avulla puhallusilma saadaan liikkumaan viiran F suuntaisesti ja olennaisesti samalla nopeudella kuin viira F. Kanavan V ei tarvitse ulottua kuin suhteellisen lyhyelle matkalle Lq viiran F pituussuunnassa, koska ilma jatkaa virtaustaan kanavan V jälkeen samaan suuntaan ja lähes samalla nopeudella kuin viira F ja 25 raina W. Mitta Lq on yleensä alueella Lq = 2-8 m, sopivimmin = 3-6 m.

Kuviossa 3 on esitetty osa paperikoneen viiraosasta, joka on varustettu keksinnön mukaisella laitteella 20. Kuitu-vesi-seos syötetään paperikoneeseen perälaatikon huuliaukosta 13 viiralle F rintatelan 12 kohdalla. Kek-30 sinnön mukainen laite 20 on sijoitettu jonkin matkan päähän perälaatikon huuliaukosta 13, sillä aivan perälaatikon lähellä laite ei ole tehokas ja se likaantuisi nopeasti käyttökelvottomaksi roiskeiden takia. Puhallus-ilma tuodaan laitteelle 20 nuolten Aq suunnassa ilmakanavilla 14A ja 14B.

35 Kuvioista 4 ja 5 näkyy keksinnön mukainen puhalluslaatlkko 30, jossa on tasomainen yläselnämä 31, pystysivuselnämät 32 ja tasomainen alaseinämä 10. Puhalluslaatlkko 30 on kiinnitetty päädyistään palkeilla 25 samoihin 5 74312 1 paperikoneen runko-osiin tai perustuksiin 24, joihin viiraosan imulaati-kot 23 on ulokeosistaan 23a ja 23b kiinnitetty. Kuviossa 3 näkyy lisäksi viiraosan alkuosuudella olevat foililistat 22 ja viiran F ohjaustelat 21.

5

Kuvioista 3 ja 5 on jätetty selvyyden vuoksi pois kanavan V sivulevyt 15, jotka näkyvät poikkileikkauksessa (kuvio 4). Ilmakanavat 14A ja 14B on tuotu laitteelle 20 siten, että ne eivät estä laitteen nostoa pois paikoiltaan esimerkiksi viiranvaihdon ajaksi. Ilmakanavien 14A ja 14B 10 vaakasuorassa osassa on pikalukitus 16, joka näkyy kuviossa 4. Kuvion 4 mukaisesti laatikko 20 on päätyjensä 32 yhteydestä kiinnitetty nosto-vaijereihin 26a ja 26b.

Kuviosta 5 selviää tarkemmin keksinnön mukaisen laitteen 20 eräs 15 edullinen rakenne-esimerkki. Laitteessa 20 on useita viiran F kulun poikkisuuntaisia ja viiran F koko leveydelle p^ ulottuvia suutinrakoja 17a...171 alaseinämässä 10. Suutinrakojen 17 toinen rajoituspinta 18 on muotoiltu kaarevaksi Coanda-pinnaksi ja toinen rajapinta on suora levy-kappale 19. Ulosvirtaavat suihkut S seuraavat kaarevia ohjauspintoja 18, 20 jotka kääntävät ilmasuihkut S suutinrakojen 17 kohdalla olennaisesti viiran kulun F suuntaiseksi. Myös itse laitteen 20 etuosa 10' on muotoiltu kaarevaksi kidaksi G, jonka kaarevuussäde R on edullisesti välillä R * 500 mm ... 700 mm. Kaarevalla etuosalla 10' olevien suihkujen 17a...17c tehtävänä on pitää laitteen 20 etupuoli puhtaana viiralta F 25 tulevista roiskeista.

Suuttimien 17 suihkut S saavat ejektiovaikutuksellaan liikkeelle laitteen 20 ja viiran F välissä olevan ilmamassan. Ilma jatkaa virtaustaan viiran F myötäsuuntaan laitteen jälkeenkin (nuolet Aq ja Ag).

30

Keksinnön mukaisesti ilmaverhon pituus konesuunnassa Lq on yleensä välillä Lq 2-8 m, sopivimmin Lq - 3-6 m. Seinämän 10a etäisyys rainan W yläpinnasta on h - 100-300 mm, sopivimmin h - 150-250 mm.

35 Keksinnön mukaisesti ilmaverho aloitetaan vasta huomattavalla etäisyydellä Lj perälaatikon huullaukosta 13 ja laitteen 20 alueella Lq puhalletaan ilmaverhokanavaan V puhalluksia niin suurella nopeudella, että ne jatkuvat 6 74312 1 nuolen A suunnassa vielä huomattavalle matkalle keksinnön mukaisen lait- s teen 20 varsinaisen vaikutusalueen Lq jälkeenkin, sopivimmin aina rainan W ns. kuivaviivaan tai sen tuntumaan saakka, jolla kohtaa Tainassa W ei enää ole vapaata vettä ja Taina W on saavuttanut sellaisen huopautumis-5 asteen, että sen kuidut eivät enää voi liikkua toisiinsa nähden. Ilmaverho voi ulottua ainakin alenneen pienen nopeuden omaavana, jopa tasoviiraosan loppuun saakka tai hybridiformereilla kaksiviiraisen vyöhykkeen alkuun saakka.

10 Laitteen etuosassa on erillinen ilmanohjain 30, jonka tarkoituksena on parantaa laitteen etupuolella tapahtuvan ejektiovirtauksen E hallintaa. Samalla ilmanohjain 30 kerää Itseensä suurimman osan viiralta F roiskuvista massapisaroista. Ilmanohjain 30 on kiinnitetty sillä tavalla, että se voidaan irrottaa helposti puhdistusta varten.

15

Ilmanohjaimen 30 ja varsinaisen puhalluslaatikon 20 välistä 35 tapahtuvaa ejektiovirtausta E säädetään ilmanohjaimeen 30 kuuluvalla säätölevyllä 31. Säätölevy 31 on jaettu viiran F leveyssuunnassa useaan lohkoon, 31^,312*312·.*31jj (kuvio 6), jotka ovat kukin erikseen aseteltavissa.

20 Asettelu tapahtuu levyjen 31 lovien 32 ja ruuvien 33 avulla. Koska laitteen aiheuttaman ilmaverhon nopeus on ratkaisevasti riippuvainen ilmanohjaimen 30 ja varsinaisen puhalluslaatikon 20 välissä 35 vallitsevasta ejektiovirtauksesta E, voidaan ilmanohjaimen 30 säätölevyllä 31 tasata paikallisten olosuhteiden aiheuttamia nopeuseroja. Ilmanohjain 30 on 25 kiinnitetty tukielimlllä 34 puhalluslaatikkoon 20.

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

30 35

Claims (13)

7431 2 Ί Patenttivaatimukset

1. Menetelmä paperikoneen avoimessa viiraosassa paperin pohjan parantamiseksi, etenkin sellaisilla suurilla viiran (F) nopeuksilla, jotka ovat 5 suuruusluokkaa 1000 m/min tai sitä suuremmat, tunnet tu siitä, että paperikoneen perälaatikon huuliaukon (13) kautta viiralle (F) syötetyn kuitu-vesi-seoksen (W) aaltoilua estetään avoimella viiralla (F) muodostamalla viiran (F) yläpuolelle sen koko leveydelle ulottuva ilmaverho, jonka alueella (Lq) viiran (F) päällä oleva ilmamassa saatetaan liikkeeseen, 10 jonka suunta on sama kuin viiran (F) liikesuunta ja jossa ilman nopeus (v^) on olennaisesti yhtä suuri kuin viiran (F) nopeus (Vq) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ilmaverho aloitetaan tasoviiraosalle konesuunnassa vasta 15 tietyn matkan päässä perälaatikon huuliaukosta (13), jonka matkan pituus on Lj > 2 m, sopivimmin L^ = 3 m ... 15 m ja että mainittu ilmaverho ulotetaan rainan (W) kulkusuunnassa tasoviiraosalle matkalle, jonka pituus Lq = 2-8 m, sopivimmin Lq = 3-6 m.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan tasoviiraosalla sillä alueella, jossa kuitu-vesi-seoksen (W) sakeus on noussut veden suodattumisen ja poiston vuoksi välille ka * 1,2 ... 4,5 %, sopivimmin välillä ka 1,5 ... 3,5 %.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetyn ilmaverhokanavan (V) korkeus h vesi-kuitu-seoksen (W) yläpinnasta on alueella h = 100-300 mm, sopivimmin h = 150-250 mm.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmaverhossa ilman nopeus v^ ** (1 + 0,1) x Vq, missä Vq rainan (W) ja viiran (F) nopeus.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että ilmaverho aloitetaan sellaisella paperiralnan (W) poikkisuuntaisella tulokldalla (G), jonka alueelle puhalletaan llmasuihkuja (S), joilla osaltaan ejektoidaan ilmaa (A^) mainittuun llmaverhokanavaan (V) 8 74312 1 ja että mainitussa kanavassa (V) käytetään ejektiopuhalluksia (S), jotka on siten järjestetty, että ilmaverho jatkuu mainitun varsinaisen ilmavcrhon alueen (Lq) jälkipuolella sopivimmln rainan (W) ns. kuivaviivan läheisyyteen. 5

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitettu laite, tunnettu siitä, että laite (20) käsittää viiran (F) koko leveydelle (p^) ulottuvan puhalluslaatikon (30), joka on yhdistetty puhallusilmaa tuottaviin kanaviin (14A.14B) ja että mainittu puhallus- 10 laatikko (30) on varustettu useilla viiran (F) kulkusuuntaan nähden poikittaisilla suutinraoilla (17a-17i), joista puhalletaan ejektioilmasuihkuja (S) niin, että mainitun puhalluslaatikon (30) ja viiran (F) välisessä ilmaverhokanavassa (V) saadaan ilmamassa liikkeelle viiran (F) kulkusuuntaan olennaisesti samalla nopeudella kuin viira (F) liikkuu. 15

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että puhalluslaatikossa (30) on viiraa (F) vastassa oleva tasoseinämä (10), jossa on kaareva etuosa (10*), joka rajoittaa viiran (F) liikesuunnassa suppenevan tulokidan (G) ennen varsinaista olennaisesti tasakorkuista 20 (h) ilmaverhokanavaa (V).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuja suutinrakoja (17a-17i) on sijoitettu mainitun kidan (G) ja mainitun tasakorkuisen (h) ilmaverhokanavan (V) alueelle, sopivimmin 25 olennaisesti tasavälein, ja että mainituissa suutinraoissa (17) on coanda- pinta (18), joka kääntää suutinraoista (17) puhallettavat ilmasuihkut viiran (F) liikesuuntaan päin.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen laite, tunnettu siitä, 30 että mainittu laite (20) on sijoitettu etäisyydelle paperikoneen perä- laatikon huuliaukosta (13), joka etäisyys > 2 m, sopivimmin Lj * 3 m ... 15 m.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen laite, tunnettu 33 siitä, että mainitun laatikon pituus Lq konesuunnassa on välillä Lq « 2-8 m, sopivimmin välillä Lq 3-6 m ja/tai että mainitun puhallus-laatikon rainaa (V) vastassa oleva seinämä (10), joka on pääasiallisesti 9 74312 1 tasomainen, on etäisyydellä h, joka on välillä h = 100-300 mm, sopivimmin h - 150-250 mm.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 7-11 mukainen laite, tunnettu 5 siitä, että laitteen etuosaan on järjestetty viiran (F) poikkisuunnassa erillinen llmanohjain (30), jonka tarkoituksena on parantaa laitteen etupuolella tapahtuvan ejektiovirtauksen (E) hallintaa ja kerätä viiralta (F) roiskuvia massaplsaroita.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitussa ilmanohjalmessa (30) on säätölevy (31), joka on jaettu viiran (F) leveyssuunnassa useaan lohkoon (31^...31^), jotka ovat kukin erikseen aseteltavissa ilmanohjaimen (30) ja varsinaisen puhalluslaatikon (20) välistä (35) tapahtuvan ejektiovirtauksen (4) viiran leveyssuuntaisen 15 jakautuman hallitsemiseksi ja paikallisten olosuhteiden aiheuttamien nopeuserojen tasaamiseksi. 20 25 30 35 10 7431 2