FI75375B - Banformningsparti foer pappersmaskin. - Google Patents

Description

75375 1 Paperikoneen rainanmuodostusosa

Banformningsparti för pappersmaskin 5 Keksinnön kohteena on paperikoneen rainanmuodostusosa, etenkin taso-viiraosien uusintoihin, joka muodostusosa käsittää paperikoneen perä-laatikon yhteydessä olevan alaviiran silmukan, joka muodostaa veden-poistovyöhykkeen yksiviiraisen, sopivimmin olennaisesti vaakasuoran, alkuosuuden jossa vedenpoistoelimien avulla muodostettavasta rainasta 10 poistetaan vettä alaviiran läpi, ja joka rainanmuodostusosa käsittää yläviirayksikön, jossa on johto- ja ralnanmuodostustelojen ohjaama yläviira, joka yhdessä alaviiran juoksun kanssa muodostaa kaksiviiraisen vedenpoistovyöhykkeen, joka alkaa yläviirasilmukan sisälle sovitetun avonaisella onsipinnalla varustetun ensimmäisen muodostustelan kohdalla, 15 jonka jälkeen kaksivilraisella vedenpoistovyöhykkeellä on alaviira-silmukan sisälle sovitettu muodostuskenkä, jolla on alaviirasilmukkaa ohjaava kaareva kansi, jonka kaarevuuskeskiöt tai -keskiö ovat ala-viirasilmukan puolella, ja mainitun muodostuskengän jälkeen on ala-viirasilmukan sisälle sovitettu, kaksiviiraista muodostusvyöhykettä 20 ohjaava muodostustela, jonka tietyllä sektorilla kaksiviiraisen muodostus vyöhykkeen juoksu kaareutuu alaspäin.

Täyteaineita, jotka ovat yleensä mineraaliaineita, lisätään paperiin lähinnä niiden painoteknisiä ominaisuuksia parantavan vaikutuksen 25 vuoksi. Tunnetusti täyteaineen lisäys tapahtuu kahdella tavalla, joko massatäytöllä tai päällystyksellä. Edellisessä menettelyssä täyteaine lisätään lietteenä massasulppuun ennen sulpun saapumista paperikoneelle, joten täyteaine on valmiissa paperissa sekoittuneena koko kuitu-ainekseen. Jälkimmäisessä menettelyssä täyteaineeseen sekoitetaan ve 30 sifaasissa sopivaa liima-ainetta, esim. tärkkelystä tai kaseiinia, minkä jälkeen paperin pinta sivellään tällä seoksella.

Täyteaineet lisätään massan joukkoon tavallisesti vesilietteenä. Lisäys suoritetaan esim. sulputtimeen, jauhimiin tai lähelle koneen pe-35 rälaatikkoa sopivaan massakyyppiin tai kiertovesipumpun imupuolelle. Yleisimmin täyteaineita käytetään painopapereihin. Täyteainelisäys parantaa niiden opasiteettia, vaaleutta, painomusteen absorptiota ja 2 75375 1 pinnan sileyttM. Erityisen edullisesti täyteaineet vaikuttavat kiillotettavan paperin laatuun.

Täyteaineet tarttuvat heikosti kuituverkostoon, mikä on yksi tärkeä 5 syy täyteaineiden huonoon retentioon. Tämän vuoksi tulee kuituverkos-ton täyteainehiukkasia pidättävästä suodatusvaikutuksesta tärkeä retentioon vaikuttava tekijä. Suodatusvaikutuksen puolestaan määräävät viiralla kulkevan masearainan paksuus, kultuverkoston tiheys, viiran tiheys sekä rainaan kohdistuvat vedenpolstoefektlt. Jauhatus, joka 10 fibrllloi kultuja, parantaa täyteaineretentiota edistämällä kuituverkon muodostumista ja täyteaineen tarttuvuutta kuituun.

Täytealnehiukkasten fysikaaliset ominaisuudet, kuten niiden koko, muoto ja tiheys, vaikuttavat retentioon. Suuret hiukkaset suotautuvat pa-15 remmin kuin pienet, jotka helposti kulkeutuvat suodatuskerroksen läpi. Raskaat hiukkaset suotautuvat huonommin kuin kevyet.

Paperin hienoaineiden kuten nollakultujen ja väriaineiden tavoin myös täyteaineilla on taipumus jakautua epätasaisesti paperin paksuussuun-20 nassa aiheuttaen paperin tolspuolisuutta. Tasovlirakoneilla tehdyn paperin toispuolisuus johtuu siitä, että täyteaineet huuhtoutuvat poistettavan veden mukana massarainan alaosasta suodosveteen, jolloin ne rikastuvat rainan yläosaan. Toispuolisuus-ongelmla on tunnetusti pyritty vähentämään paitsi retentiota parantavilla lisäaineilla myös helläva-25 raisella vedenpoistolla alkusuotausvalheessa, mikä vaatii pitemmän ve-denpoistoajan ja siten vliraosan pidentämistä tai paperikoneen nopeuden alentamista.

Hlenoainejakautuma viiraosalla vaikuttaa paperin sileyden ja huokosra-30 kenteen toispuoleisuuteen. Tolspuolelsuuteen vaikuttaa lisäksi mm. puristimien rakenne ja vedenpoistosuunta, joten tasainen hlenoainejakauma viiraosalla ei aina takaa, että valmiin paperin tolspuolelsuus voitaisiin välttää. Tasaista hlenoainejakaumaa voidaan pitää etuna paperin painettavuuden kannalta.

Tasovlirakoneilla hieno- ja täyteainejakaumavalkeudet ilmenevät valmistettaessa papereita offsetpainatusta varten. Suuri täyte- ja hieno- 35 75375 1 ainepitoisuus paperin yläpinnassa aiheutta pölyämistä, joka offset-prosessissa on vakava haitta. Sitä vastoin kaksolsvlirakoneella valmistettuja papereita pidetään offsetpainatukseen hyvin sopivina. Tämä johtuu hienoainejakauman symmetrisestä muodosta ja rainan molempien 5 pintojen yhtäläisestä huuhtoumisesta kaksipuolisen vedenpoiston vuoksi. Yleisesti katsotaankin, että tasaisemman hienoainejakauman takia kak-soisvlirakoneella valmistetun paperin painatus offsetmenetelmällä onnistuu paremmin kuin tasoviirakoneella valmistetun paperin painatus. Offsetpainettavuudella onkin entistä suurempi merkittävyys, koska 10 offsetpainatus kasvavassa määrin syrjäyttää kohopainomenetelmän.

Paperirainan pintojen tayteainepitoisuutta ei kaksiviiraformerilla toisaalta aina saada toivotulle tasolle ja tasoviirojakin käyttäen vain rainan yläpuoli (viiran vastakkainen puoli) on täyteainepitoi-15 suudeltaan tyydyttävä. Erityisen ongelmallista rainan pintojen liian vähäinen täyteainepitoisuus on ns. SC-syväpainopapereilla. Paperin pintojen täyteainepitoisuutta voidaan pyrkiä kasvattamaan lisäämällä perälaatikon massan täyteainepitoisuutta, mutta tälläkään ratkaisulla ei päästä tyydyttävään tilanteeseen edellä mainitun täyteaineelle omi-20 naisen huonon retention ja paperin sisäosiin rikastumisen vuoksi. Lisäksi jouduttaessa nostamaan perälaatikon täyteainepitoisuutta kasvaa perälaatikon sakeus helposti liian suureksi heikentäen paperin formaatiota. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Yleisesti käytössä olevissa tunnetuissa kaksoisviiraformereissa ns.

2 täyskitaformereissa massa syötetään viiraosalle laihana lietteenä, 3 minkä jälkeen välittömästi tai lyhyen yksiviiraisen osan jälkeen al 4 kaa vedenpoisto massaradasta rajusti molempiin suuntiin tai samaan 5 suuntaan kuin yksiviiraisessa osassa. Tästä on seurauksena, että ve- 6 den mukana poistuu huomattavassa määrässä massaan lisättyjä täyteai 7 neita esim. kaoliinia ja myöskin hienokultuja. Tämä luonnollisesti 8 huonontaa huomattavassa määrin paperiradan laatua ja erikoisesti hei 9 kentää niitä ominaisuuksia, joita juuri täyealneilla pyritään saamaan 10 paperirataan. Samanaikainen ja raju kaksipuolinen vedenpoisto aiheut- 11 taa myös helposti rainan keskiosan heikkenemisen, josta on seurauksena alhainen palstautumlslujuus.

4 75375 Ί Edellä kosketeltujen epäkohtien välttämiseksi hakijan FI-patentissa n:o 50648 on esitetty kaksiviiraformeri, jolle on tunnusmerkillistä se, että viiraosan yksiviirainen alkuosa on niin pitkä, että veden poiston tapahtuessa tässä alkuosassa varovasti massarata ehtii en-5 nen kaksiviiralsta osaa saavuttaa sellaisen huopautumlsasteen, etteivät kuidut pysty enää merkittävästi siirtymään toistensa suhteen, ja että vedenpoistotelan tai vedenpoistolaatikon ohjaamana kaksivii-ralnen osa kaareutuu alaspäin niin, että vettä poistetaan tässä kaarevassa osassa etenkin keskipakovoiman ja viirojen välisen kiristyk-10 sen aikaansaaman painevyöhykkeen vaikutuksella yläviiran läpi ja vastakkaiseen suuntaan kuin ykslviiraisessa alkuosassa, pääasiallisena tarkoituksena pienentää massaradan lisäaineiden, kuten täyteaineiden sekä massaradan hienoaineiden poistumaa ja suurentaa palstautumlslu-juutta valmistettavassa paperissa.

15

On tunnettua, että normaalissa Fourdrinier-paperikoneessa valmistetussa rainassa vedenpoisto tapahtuu kokonaan alaspäin, jolloin hieno- ja täyteaineita poistuu ralnan viiran puolelta foilien tai rekisteritelo-jen pesuvalkutuksen johdosta. Tämän vuoksi Fourdrinier-koneella val-20 mistettu raina on anlsotroopplnen sen kahden puolen ominaisuuksien suhteen, ja ralnan yläslvu on tasaisempi ja sisältää enemmän hienoja täyteaineita, kun taas viiran puolella on vähemmän hieno- ja täyteaineita ja viirapuolella on lisäksi viiramarkkeeraus. Edellä esitetyistä syistä pidetäänkin kaksiviiraformereilla valmistettua paperia eten-25 kin painatusominaisuuksien suhteen parempana.

Sellaisissa ennestään tunnetuissa kaksivilraformereissa, joissa ei käytetä stationäärislä vedenpoistoelementtejä, on yleensä huono formaatio eikä näillä tunnetuilla laitteilla voida saada aikaan sellaisia veden-30 poistopaineen pulsaatioita, jotka on omiaan parantamaan formaatiota. Lisäksi epäkohtana on ollut se, että nämä tunnetut formerit eivät ole sisältäneet mahdollisuutta ylä- ja alaviiran läpi poistuvien vesimäärien suhteiden säätöön. Useissa tapauksissa paperikoneen ostajat ovat esittäneet toivomuksen tällaisen säädön aikaansaamisesta.

Ennestään tunnetaan myös sellaisia kaksiviiraformereita, joissa vedenpoisto perustuu pääasiallisesti stationääristen vedenpoistoelementtien 35 5 75375 1 käyttöön. Näissä on kuitenkin epäkohtana se, että retentio tulee huonoksi sekä viirojen kuluminen ja tehonkulutus suureksi.

Viime aikoina ovat yleistyneet tasoviirakoneiden sellaiset modernisoin-5 nit, joissa tasoviirayksikön yläpuolelle on sijoitettu yksi tai useampi yläviirayksikkö, joiden avulla saadaan aikaan vedenpoistoa ylöspäin, millä pyritään sekä nostamaan vedenpoistokapasiteettia että parantamaan formaatiota ja retentiota. Vedenpoistokapasiteetin lisääminen puolestaan mahdollistaa paperikoneen nopeuden lisäämisen. Eräänä pyr-10 kimyksenä on ollut myös mahdollistaa perälaatikosta syötettävän massan sakeuden alentaminen, millä on sinänsä suotuisia vaikutuksia. Eräissä tapauksissa on edellä esitetyillä yläviirayksiköillä vanhoja hitaita sanomalehtipaperikoneita modernisoitu paksuja laatuja tuottaviksi ja suurta vedenpoistokapasiteettia vaativiksi kartonkikoneiksi koneen 15 nopeutta nostamatta.

Esimerkkeinä edellä mainituista ratkaisuista viitataan FI-patenttiha-kemukseen n:o 782709 (Beloit Walmsley Ltd) ja GB-patenttiin n:o 1.582.342 (Australian Paper Manufacturers Ltd ja Beloit Walmsley Ltd).

20 Hakijan vastaavien ratkaisujen osalta viitataan esimerkkinä US-patenttiin n:o 4.154.645 ja FI-hakemuksiin n:ot 810373 ja 811514.

Keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan vielä SE-kuulutus-julkaisuun n:o 308.244 ja FI-patenttiin n:o 40436.

25

Keksinnön yleistarkoituksena onkin kehittää edelleen edellä kosketeltuja kaksiviiraformereita, joille on olennaisena yhteisenä piirteenä se, että ne käsittävät perälaatikon huuliraon jälkeisen yksiviiraisen muodostusvyöhykkeen alkuosuuden, jolla vedenpoisto tapahtuu alaspäin 30 verraten varovaisesti edellä mainitussa hakijan FI-patentissa n:o 50648 esitettyjen pääperiaatteiden mukaisesti.

Esillä olevan keksinnön erityistarkoituksena on saada aikaan sellainen kaksiviiralnen rainanmuodostusosa, jolla aikaansaadaan entistä parempi 35 rainan formaatio. Toisena erityistarkoituksena on saada aikaan säädettävä vedenpoisto, jolla voidaan vaikuttaa edellä käsiteltyyn täyte- ja hlenoainejakautumaan. Tässä tarkoituksessa pyritään siihen, että rai- 6 75375 1 nanmuodostusvyöhykkeen yksiviiraisella alkuosuudella tapahtuvan vedenpoiston määrää voitaisiin entistä laajemmissa rajoissa säädellä ja täten jättää riittävän suuri vedenpoisto-osuus yläviiran läpi ylöspäin tapahtuvaksi, millä pyritään rainan anisotrooppisuuden vähentämiseen.

5

Keksinnön lieätarkoltuksena on saada aikaan entistä tehokkaampi vedenpoisto, ennen kaikkea aikaisempaa pidemmän aktiivisen vedenpoistovyö-hykkeen ansiosta. Tarkoituksena on myös paremman retention aikaansaaminen. Retentio on ollut erityisen huono ennestään tunnetuissa kita-10 formereissa, etenkin sellaisissa, joissa käytetään pääasiassa statio-näärisiä vedenpoistoelementtejä. Hyvä retentio tuo mukanaan ennen muuta sen edun, että massasysteemin pumppaukseen kuluvat energiakustannukset pienenevät ja perälaatikon kapasiteettia ei tarvitse retention huonouden takia lisätä.

15

Keksinnössä pyritään myös siihen, että tarvittaessa yläviiran läpi ylöspäin voidaan poistaa vettä jopa 50Z.

Keksinnön yhtenä erityistarkoituksena on saada aikaan sellainen kaksi-20 viirainen rainanmuodostusosa, jonka kaksivliraisella vedenpoistovyö-hykkeellä saadaan aikaan viiroille entistä parempi tuenta ja kulun stabiilisuus. Tällä pyritään formaation parantamiseen ja viirojen epästabiilista kulusta johtuvan poimuilun aiheuttaman rainan juovaisuu-den vähentämiseen.

25

Eräänä keksinnön erikoistarkoituksena on saada aikaan sellainen muodos-tusosa, jolla sinänsä päästään entistä suurempaan rainan kuiva-ainepitoisuuteen, minkä ansiosta voidaan tasoimulaatikoiden käytöstä kokonaan luopua tai niitä käyttää entistä vähemmän. Tällä voidaan pienen-30 tää muodostusosan tehonkulutusta ja vähentää viirojen kulumista.

Edellä kosketeltujen päämäärien saavuttamiseksi ja mainittujen epäkohtien välttämiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kaksiviirainen muodostusvyöhyke sijaitsee olennaisesti kokonai-35 suudessaan yksivilralsen alkuosuuden määräämän tason yläpuolella, josta tasosta kaksiviirainen muodostusvyöhyke kaareutuu ylöspäin ensimmäisen muodostustelan sektorilla ja sen jälkeen kun alkuvedenpoisto 7 75375 1 on tapahtunut sopivassa määrin alaviiran läpi yksiviiraisella alku-osuudella, tapahtuu vedenpoisto kaksiviiraisella vedenpoistovyöhyk-keellä aluksi ensimmäisen avoimen muodostustelan mainitulla sektorilla kahteen suuntaan molempien viirojen läpi, minkä jälkeen seuraa-5 van muodostuskengän alueella vedenpoisto tapahtuu pääasiallisesti ylöspäin yläviiran läpi ja tämän jälkeen vedenpoistopainetta edelleen nostetaan toisen muodostustelan alueella vedenpoiston tapahtuessa edelleen pääasiallisesti yläviiran läpi.

10 Tässä hakemuksessa ylös- ja alaspäin kaareutumisella tarkoitetaan viirojen ja rainan kulun suunnan muutosta ylös- tai alaspäin.

Kaksiviiraisella kaarevalla muodostusvyöhykkeellä tapahtuvan vedenpoiston teorian osalta viitataan seuraaviin julkaisuihin: "Papper och 15 Trä 1972" n:o 4 ss. 137-146, Jouni Koskimies, Jorma Perkinen, Heikki Puolakka, Eero Schultz, Björn Wahlström: "A Drainage Model for the Forming Zone of a Two-wire Former" ja Pulp and Paper Magazine of Canada, vol 74, n:o 2/February, 1973, ss. 72-77, E.G. Hauptmann ja J. Mardon: "The Hydrodynamics of Curved Wire Formers".

20

Keksinnön mukaisesti on onnistuttu sovittamaan pyörivien ja statio-nääristen vedenpoistoelementtien järjestys ja näillä tapahtuvien vedenpoisto-osuuksien suhteet sellaiseksi, että saadaan aikaan optimaalinen kompromissi formaation, retention, muodostusosan tehonkulutuk-25 sen ja viirojen kulumisen suhteen. Lisäksi mahdollistetaan vedenpoiston kapasiteetin säätö sekä ylä- että alaviirojen läpi tapahtuvien vedenpoisto-osuuksien määrän ja suhteen säätö, millä pyritään edellä kosketeltuihin päämääriin. 1 2 3 4 5 6

Seuraavassa käsitellään yksityiskohtaisesti keksinnön tarjoamia etuja.

2

Aluksi keksintöä verrataan sellaisiin keksinnön lähtökohtana olleisiin 3 kaksiviiraformereihin, joissa käytetään yksinomaan pyöriviä vedenpois- 4 toelementtejä. Keksinnössä käytetyn muodostuskengän ansiosta saadaan 5 aikaan entistä parempi formaatio. Määrältään ja suhteiltaan säädettä- 6 vään vedenpoistoon päästään mm. sen ansiosta, että kaarevassa veden-poistokengässä voidaan tarvittaessa käyttää imujärjestelyjä kengän sisällä. Kengän kaarevuussäteen valinnalla ja sen jatkuvalla tai por- 8 75375 1 taittaisella muuttamisella tai kengän asennon säädettävyydellä voidaan kengän vedenpoistokapasiteettia ja jopa suuntaa säätää. Edellä esitetty tekee mahdolliseksi sen, että muodostusosan yksiviiraisella alkuosuudel-la voidaan vedenpoiston määrää entistä laajemmissa rajoissa säätää niin, 5 että sopivan suuruinen vedenpoisto-osuus jää ylöspäin ylävilran läpi tapahtuvaksi keksinnön mukaisen edullisen tela-kenkä-yhdlstelmän ansiosta.

Muita keksinnön tarjoamia etuja ovat entistä tehokkaampi vedenpoisto 10 pidemmän aktiivisen vedenpolstovyöhykkeen ansiosta, koska keksinnön mukaisesti käytetään kaksiviiraisella osuudella ainakin kolmea veden-poistoelementtiä, joilla aikaansaatua vedenpoistopainetta asteittain nostetaan. Etuna on myös parempi retentio ja tasaisempi täyte- ja hlenoainejakautuma, siis parempi rainan symmetrisyys. Eräs etu on 15 myös keksinnön mukaisella formerilla valmistetun rainan pintojen vähäisempi pölyäminen painatuksessa verrattuna tasovllrakoneella valmistettuihin ralnoihin.

Erityisen hyvin keksinnön mukainen formeri sopii tasoviirakoneiden 20 edellä käsiteltyihin modemlsointeihin.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutus esimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintö ei mitenkään ahtaas-25 ti ole rajoitettu.

Kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvana keksinnön mukaista kaksiviira-formeria sovellettuna tasoviirakoneen modernisointiin.

30 Kuvio 2 esittää kaaviollisena sivukuvana erästä esimerkkiä keksinnön mukaisesta formerista, joka on tarkoitettu uudelle paperikoneelle.

Kuvion 1 mukaisesti tasovilralla 10 varustettu paperikoneen muodostus-osa on keksinnön mukaisesti uudistettu kaksivliraiseksl muodostusosak-35 si. Alkuperäisen tasoviirakoneen viiran ylätasoa on merkitty viitteellä T-T. Muodostusosa käsittää vanhan vllraoean rungon 100, alkuperäiseen vliraoeaan kuuluneet tasolmulaatikot 16, viiran vetotelen 17 ja 9 75375 1 kääntötelan 18 sekä viiran 10 alajuoksua ohjaavat johtotelat 19.

Tasovllraosaa modernisoitaessa on vanhan runko-osan 10 varaan sijoitettu kaarevalla kannella 14' varustettu muodostuskenkä 14, sen jälkeen 5 sileäpintainen ja solidivaippainen muodostustela 15, joka on laakeroitu runko-osan 100 varaan laakerinkannattimin 101.

Yläviirayksikköön 45 kuuluu runko-osa 50, johon eri osat on kiinnitetty. Yläviirasllmukan 20 kulkua ohjaa kakslviiraisen osuuden alusta 10 A lähtien onsipinnalla 21' varustettu avoin muodostustela 21, sen jälkeen edellä mainittu muodostuskenkä 14, muodostustela 15 ja ylä-viirasilmukan 20 sisällä oleva ensimmäinen kääntötela 22, jonka yhteydessä kakslviiraisen osuuden juoksu yhtyy alavliran 10 alkuperäiseen tasoon T-T. Kaksiviiralnen vedenpoistovyöhyke päättyy yläviiran 20 15 toisen kääntötelan 23 kohdalla. Yläviiran 20 yläpuolisia johtoteloja on merkitty viitenumerolla 24. Telat 22,23 ja 24 on varustettu kaapimilla 31.

Ennen kakslviiraista osuutta, joka alkaa viivalla A ja päättyy ennen 20 viivaa B, on alkuperäisen viiran tason T-T muodostama yksiviirainen vedenpoistovyöhykkeen alkuosuus 10a, jolla vedenpoisto tapahtuu perä-laatikon huuliraon ja viivan A välillä olevilla vanhaan tasoviiraosaan kuuluvilla vedenpoistoelimillä, kuten rintapöydällä ja foililistoilla (ei esitetty), joita ei tarvitse välttämättä uusia. Yksiviiraisella 25 alkuosuudella 10a vedenpoisto tapahtuu alaspäin alavliran 10 läpi, kuitenkin sopivimmin verraten varovasti niin, että mahdollisuudet hyvään formaatioon ja retentloon säilyvät ja että ylöspäin tapahtuvalle vedenpoistolle jää riittävä osuus. Viivan A jälkeen viirojen 10 ja 20 yhteinen juoksu kaartuu ylöspäin sektorissa e*. Sektorin suuruus on 30 esim. 5°...60°, edullisesti esim. noin 30°. Sektorilla o< vedenpoisto-paine saadaan aikaan viirojen 10 ja 20 välisen kiristyksen vaikutuksesta ja keskipakovoimat edistävät veden poistumista.

Sektorin oC jälkeen seuraa viirojen 10 ja 20 lyhyt suora juoksu, minkä 35 jälkeen viirojen 10 ja 20 juoksu kaareutuu kengän 14 kohdalla alaspäin. Kengän 14 alueella vedenpoisto tapahtuu viirojen 10 ja 20 välisen puristuksen ja keskipakovoimien ansiosta ylöspäin yläviiran 20 10 75375 1 läpi. Kengän 14 jättöreunan jälkeen seuraa lyhyt suora viirojen 10 ja 20 yhteinen juoksu, minkä jälkeen muodostustelan 15 alueella viirojen 10,20 yhteinen juoksu kaareutuu sektorissa fb alaspäin, minkä jälkeen seuraa tela 22, jossa viirojen 10 ja 20 yhteinen juoksu kaa-5 reutuu ylöspäin sektorilla y yhtyen alaviiran 10 alkuperäiseen tasoon T-T. Viimeistään viivalla B kakeivllrainen osuus päättyy. Alaviiralta 10 raina W irrotetaan telojen 17,18 välisellä alaviistolla juoksulla pick-up telan 40 imuvyöhykkeen 40<* vaikutuksella ja siirretään pick-up kudokselle 41, joka siirtää ralnan edelleen puristinosaan (ei esitetty).

10

Seuraavassa selostetaan tarkemmin vedenpolstotapahtumat kaksiviirai-sella 10,20 vedenpoistovyöhykkeellä. Kun raina saapuu varovaisen, viiran 10 läpi tapahtuneen vedenpoiston alkuvaiheen jälkeen kaksivii-raisen osan alkuun A, se on saavuttanut sopivan huopautumisasteen.

15 Avonaisen telan 21 pinnan 21' sektorilla oC alkaa keksinnön mukaisesti vedenpoisto myös ylöspäin yläviiran 20 läpi telan 21 avoimen pinnan 21' ansiosta viirojen 10 ja 20 välisen puristuksen vaikutuksella. Tämä ylöspäin tapahtuva vedenpoisto alkaa sektorilla oC hyvin varovasti ja jatkuu kaarevaplntaisella muodostuskengällä 14 verraten varovasti 20 ylöspäin tapahtuvana vedenpoistona kengän 14 kaarevuuden aiheuttaman keskipakovoiman ja viirojen 10 ja 20 välisen kiristyksen vaikutuksesta. Sileäpintaisen muodostustelan 15 sektorilla /3 ylöspäin tapahtuvan vedenpoiston painetta olennaisesti lisätään. Tämä saadaan aikaan sillä, että telan 15 säde on valittu olennaisesti pienemmäksi kuin esim. kaa-25 revan muodostuekengän 14 kaarevuussäde R. Telan 15 sektorilla/3 veden-poistopaine yläviiran 20 läpi on mitoitettu maksimaaliseksi siten, että telan 15 säde määrää pääasiallisesti rainan kuiva-ainepitoisuuden.

Tasoimulaatlkolta 16 käytetään siinä määrin kuin on tarpeellista. Pää-30 periaatteena keksinnössä on kuitenkin se, että pyritään käyttämään niin pientä määrää tasoimulaatlkolta 16 kuin suinkin on mahdollista tai jopa kokonaan niistä luopumaan, koska nämä vedenpoistoelimet kuluttavat suhteellisen suuren määrän energiaa. 1

Kuviossa 1 esitetyn keksinnön toteutusesimerkin eri yksityiskohtien osalta todetaan vielä seuraava. Yläviirayksikkö 45 tehdään soplvimmin sellaiseksi, että se on kokonaisuutena paikaltaan siirrettävä esim.

11 75375 1 huoltoa varten. Paperikoneen tasovilraosaa modernisoitaessa kuvion 1 mukaisella ratkaisulla runkorakenteisiin 100 ei tarvitse tehdän olennaisia muutoksia, sillä muodostuskenkä 14 ja tela 15 voidaan yksinkertaisesti ja helposti sijoittaa olemassa olevan rungon 100 varaan. Ylä-5 viirayksikkö 45 käsittää runko-osan 50, johon on kiinnitetty mm. ensimmäisen muodostustelan 21 kannatuslaltteet 32, jotka ovat vaakasuorilla nivelakseleilla 33 yhdistetty runkoon 50. Avointa telaa 21 painetaan alaviiraa 10 vasten tangoilla 34, jotka ovat kierukkavaihteiden 35 avulla siirrettäviä. Laitteiden 32 yhteydessä on vedenkeräys-10 laitteet 32', joiden avulla kerättävään telan 21 avoimen pinnan 21' sisällä rainasta W poistunutta vettä. Lisäksi telan 21 yhteyteen on sovitettu sinänsä tunnetut puhtaanapitolaitteet, kuten vesisuihkulait-teet (ei esitetty).

15 Muodostustelan 15 jälkeen on yläviirasilmukan 20 sisälle rungon 50 yhteyteen sovitettu vedenkeräyslaitteet, joiden avulla kerätään muo-dostuskengän 14 ja toisen muodostustelan 15 alueella yläviiran 20 läpi poistunut vesi. Nämä laitteet käsittävät vedenkeräyskaukalon 36, jonka pohjan etureuna 30 sijoittuu telan 15 yläpuolisen vaakasuoran tan-20 genttitason alueelle. Vedenkeräyskaukalo 36 on ripustettu nivelakse-lein 37 runkoon 50. Kaukalo 36 on järjestetty nivelakselien 37 ympäri käännettäväksi tangoilla 38, joita käyttää kierukkavaihde 39. Laitteilla 38 ja 39 voidaan säätää etureunan 30 asema sopivaksi vedenke-räystä silmälläpitäen. Kaukaloon 36 kuuluvat laitteet ja kanavat, 25 joiden avulla vesi poistetaan paperikoneen sivuitse. Kaukalossa 36 olevan veden pintaa on merkitty viitteellä S.

Seuraavassa selostetaan tarkemmin kuvioon 2 viitaten sellainen keksinnön eräs edullinen toteutusesimerkkl, joka on tarkoitettu uusiin pape-30 rlkoneisiin. Kuviossa 2 esitetty muodostusosa käsittää jalustalle 111 sijoitetun perälaatikon 110, jonka huuliraon 112 kautta massasuspensio syötetään alavilran 10 muodostamalle, olennaisesti vaakasuoralle muo-dostusosan alkuosuudelle 10a. Alkuosuudella 10a on sijoitettu rinta-pöytä 12 ja foililistoja 13. Alaviiran 10 alajuoksun kulkua ohjaavat 35 johtotelat 19. Muodostusosaan kuuluu yläviirayksikkö 45, jonka runko-osaan 50 on laakeroitu telat 21,23,24, jotka määräävät yläviirasilmukan 20 kulun. Kaksiviirainen vedenpoistovyöhyke alkaa viivalta A onsi- 12 75375 1 pinnalla 21' varustetun avoimen telan 21 sektorin o<, alusta. Telan 21 sektoria o4, Jolla on viirojen 10 ja 20 välinen juoksu kääntyy ylöspäin, seuraa lyhyen suoran viirojen 10 ja 20 yhteisen juoksun jälkeen muodos-tuskenkä 14. Kengän 14 jälkeen on lyhyt suora viirojen 10 ja 20 yhtei-5 nen juoksu, jonka jälkeen seuraa toinen muodostustela 15, jonka sektorilla /Ä viirojen 10,20 juoksu kääntyy alaspäin suoraksi juoksuksi, jonka alueella alaviiran 10 silmukan sisällä on tasolmulaatikoita 16, joiden imulla osaltaan varmistetaan se, että ralna W seuraa alaviiraa 10, jolta ralna W irrotetaan sinänsä tunnetusti telojen 17 ja 18 välisellä 10 juoksulla pick-up telan 40 imusektorilla 40e*ja siirretään pick-up kudokselle 41 puristinosalle vietäväksi.

Vedenpoistotapahtumat vedenpoistovyöhykkeen yksiviiraisella alkuosuu-della 10a ja sitä seuraavalla kaksiviiraisella vedenpoistovyöhykkeel-15 lä, joka on viivojen A ja B välillä, ovat olennaisesti kuviossa 1 esitetyn kaltaiset. Tärkeimpänä erona on kuitenkin se, että sileäplntai-sen muodostustelan 15 jälkeen ei ole ylävllrasilmukan 20 sisällä telaa 22 vastaavaa telaa, vaan yläviiran 20 kääntötela 23. Erona kuvioiden 1 ja 2 välillä on vielä se, että telan 15 ja vetotelan 17 vä-20 Iillä on suora alaspäin viisto viirojen 10 ja 11 välinen juoksu, jolle on sijoitettu tasolmulaatikoita 16. Kaikissa sovellutuksissa tasolmulaatikoita 16 ei välttämättä tarvita.

Ylävllrasilmukan 20 sisälle on yläviirayksikön 45 rungon 50 yhteyteen 25 sijoitettu vedenkeräyslaitteet, joiden avulla kerätään ralnasta H ylöspäin yläviiran 20 läpi poistunut vesi. Onsipinnalla 21' varustetun avoimen telan 21 yläpuolelle on sijoitettu vedenkeräyskaukalo 25, jonka osa 26 avautuu telan 21 avoimeen pintaan 21', jonka onteloista sinkoutuva vesi kerätään kaukaloon 25. Kaukalo 25 on nivelakselein 25' 30 kiinnitetty runkoon 50. Tarvittaessa kaukalo 25 järjestetään nivel-akselin 25' ympäri käännettäväksi sen asennon säätöä varten. Laitteeseen kuuluu toinen vedenpoistokaukalo 27, joka on nivelakselein 27' kiinnitetty runkoon 50 laitteilla 28 käännettäväksi. Kaukaloon 27 kuuluu yläseinämä ja alaselnämä, jonka etureuna 30 on sijoitettu te-35 iän 15 jälkeisen viirojen 10,20 yhteisen juoksun yläpuolelle. Veden-poistokaukaloon 27 kuuluvat kanavat 29, joiden kautta vesi poistetaan paperikoneen sivuitse.

13 75375 1 Eräs luonteenomainen piirre kuviossa 2 samoinkuin kuviossa 1 esitetyn formerin toiminnalle on se, että ylöspäin yläviiran 20 läpi tapahtuva vedenpoisto alkaa jo avoplntaisen muodostustelan 21 alueella, tosin aluksi hyvin varovaisesti ja tämä vedenpoisto jatkuu kengän 14 5 alueella soplvimmin siten, että vedenpolstopaine asteittain tai jatkuvasti kasvaa kengän 14 alueella. Viime mainittu voidaan saada aikaan esim. siten, että kengän 14 kaarevuussäde portaittain tai jatkuvasti pienenee kengän etureunasta takareunaan mentäessä. Täten kuviossa 2 tuloreunan kaarevuussäde on ratkaisevasti suurempi kuin jättö-10 reunan kaarevuussäde R^. Slleäpintalsen telan 15 alueella vedenpoisto-painetta entisestään lisätään sektorilla /3. Kun lisäksi mainittujen sektoreiden c<,Rj-R2 ja välissä on suorat viirojen 10 ja 20 väliset juoksut, joilla vedenpolstopaine äkkinäisesti häviää, saadaan aikaan vedenpoistopaineen vaihtelevaa pulseerausta, jolla on todettu olevan 15 edullinen vaikutus rainan W formaatioon. Kuvion 2 mukaisesti sektorin jälkeen ei ole enää kuviota 1 vastaavaa sektoriaγ, vaan vedenpoisto alaviiran 10 läpi saadaan aikaan tasolmulaatikkoja 16 käyttäen, mikäli tämä viime mainittu vedenpoistovalhe yleensäkään enää on tarpeellista.

20 Olennaista on myös se, että ylöspäin tapahtuva vedenpoisto saadaan määrältään riittäväksi ja tarvittaessa säädettäväksi.

Keksinnön mukaisesti saadaan aikaan formaation ja retention kannalta edullinen vedenpoistosuuntien ja eri vedenpoistopaineet omaavien ve-25 denpoistovaiheiden keskinäinen suuruus ja järjestys siten, että optimaalinen retentio, formaatio ja vedenpoistokapaslteetti saadaan aikaan. Lisäksi tämä ratkaisu on toteutettavissa verraten yksinkertaisilla rakenteilla ja elimillä, joiden rakenne ja toiminta on erikseen tullut jo aikojen kuluessa varmistetuksi ja koetelluksi.

30

Seuraavassa selostetaan keksinnön mukaisen rainanmuodostusosan eri vedenpoistoelementtien edullisia rakenne-esimerkkejä. Kuten sanottu, ensimmäinen muodostustela 21 on oltava verraten avopintainen, niin että vedenpoisto voi tapahtua myös ylöspäin yläviiran 20 läpi. Tela 35 21 voi olla joko uratela, sokeaporattu tela tai läpiporattu tela. Edul lisesti tela 21 on proflilinauhasta kietomalla tehty, kierreurapäällys-teellä varustettu tela, jonka avoimen pinnan, siis urien tai reikien 14 75375 1 osuus koko vaippaplnta-alasta on sopivlmmln vähintään noin 50%. Edullisesti tämä avoin onslpintatela 21 on päällystetty viirasukalla. Telana 21 voidaan käyttää joissakin erikoissovellutuksissa imutelaa.

5 Muodostuskengän IA rakenteen osalta todetaan seuraavaa. Kengällä IA voi olla vakiollinen kaarevuussäde R tai tämä säde R pienenee rainan W kulkusuuntaan mentäessä. Edullisena esimerkkinä mainitaan sellainen kenkä IA, jonka kannen IA' etureunassa kaarevuussäde R^ on noin 6 m ja jättöreunassa noin 0,A m. Kengän IA viiraa 10 ohjaava kansi IA' 10 voi olla umpinainen tai rivoituksella varustettu. Edullisin on ainakin osittain avoin onsipintalnen kansi IA', esim. sellainen, jossa on rainan W kulkusuuntaan nähden poikittaisia uria. Käytettäessä avointa kengän IA kantta IA' voidaan sen urat tai reiät yhdistää alipainejärjestelmään. Kengän kannella IA' vallitsevan alipaineen säädöllä voi-15 daan vaikuttaa jossakin määrin ylös- ja alaspäin poistettavien vesimäärien suhteeseen. Kengän IA pituus on sopivlmmln sellainen, että alavliran 10 kosketuskulma kengän IA kanteen IA' on noin 5°...A5° kengän säteestä R riippuen. Vastaavassa kulmassa 5°...A5° kaksiviiraisen 10,12 osuuden kulku muuttaa suuntaansa alaspäin kengän IA alueella.

20

Toisen muodostustelan 15 pääasiallisena tehtävänä on ohjata viiroja 10 ja 11 sekä niiden välissä olevaa ralnaa W alaspäin sekä aikaansaada vedenpoistoa yläviiran 20 läpi. Telana 15 voidaan käyttää sileäpin-taista solidivaippalsta umpitelaa tai avopintaista telaa. Edullisem-25 pana pidetään sileää telaa 15. Avointa telaa käytettäessä edullinen tela on uritettu tela ilman sen päällä olevaa vilrasukkaa. Telan 15 sopivimmat läpimitat ovat alueella 600...1500 mm. Telan 21 sopivat läpimitat ovat samalla alueella. 1

Kuvion 1 mukaisessa versiossa telojen 21,15 ja 22 alapinnat ovat edullisesti olennaisesti samalla tasolla, siis alkuperäisen tasovliran 10 tasolla T-T. Telojen 21,15,22 ja 23 vapaat välit sovitetaan mahdollisimman pieniksi kuitenkin niin, että telojen 21 ja 15 väliin mahtuu riittävän pitkä, sopivan kaarevuussäteen R omaava muodostuskenkä IA 23 ja telojen 22 ja 23 välille vedenkeräyskaukalo 36. Lisäksi telojen 22 ja 23 väli on sopivlmmln niin pitkä, että sille mahtuu yksi tai kaksi tasoimulaatlkkoa 16.

75375 1 Kuvion 2 mukaisessa versiossa järjestetään telat 21,15 ja 23 olennaisesti samalle korkeudelle. Telojen 21,15 ja 23 keskinäiset vapaat välit mitoitetaan mahdollisimman pieniksi kuitenkin niin, että telojen 15 ja 23 välille jää riittävästi tilaa vedenkeräyskaukalolle 27 ja 5 yhdestä kolmeen imulaatikolle.

Kuvion 1 mukaisessa versiossa käytetään eopivimmin yhdestä kolmeen tasoimulaatikkoa 16 ja kuvion 2 mukaisessa versiossa sopiva tasoimu-laatikkojen 16 määrä on kahdesta viiteen imulaatikkoa.

10

Vielä kerran korostettakoon sitä, että yksivliraisella alkuosuudella 10a vedenpoisto on järjestettävä varovaiseksi niin, että mahdollisuudet hyvään retentioon säilyvät. Lisäksi yksivliraisella alueella 10a vedenpolstomäärä ei saa olla liian suuri, jotta ylöspäin yläviiran 20 15 läpi tapahtuvalle vedenpoistolle jää riittävän suuri osuus. Eri suuntiin tapahtuvien vedenpoistojen määrien ja osuuksien säätö voidaan toteuttaa telojen 21 ja 15 säteen ja pinnan valinnalla, kengän 14 kaa-revuuseäteen ja kannen 14' pinnan valinnalla sekä osien 21,14 ja 15 asennon ja keskinäisen aseman säädöllä. Lopullinen vedenpolstomäärä 20 ja ralnan hienoainejakautuma voidaan hienosäätää tarvittaessa tasoimu-laatikolla 16.

Keksinnön mukaista formeria voidaan käyttää myös monlkerrosrainaimena esim. siten, että kuviossa 1 esitettyjä rainanmuodostusyksikköjä 45 25 sijoitetaan useita tasoviiran 10 yläpuolelle peräkkäin ja kullekin yläviirayksikölle 45 järjestetään esim. yläviiran 20 yläjuoksulle omat eekundäärlperälaatikot, joista syötetään kustakin oma massakerros pää-perälaatlkosta alaviiralle 10 syötetyn päärainan päälle.

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

35

Claims (7)

16 , 75375 • Patenttivaatimukset

1. Paperikoneen rainanmuodostusosa, etenkin tasovliraosien uusintoihin, joka muodoetusosa käsittää paperikoneen perälaatikon (110) yhteydessä 5 olevan alaviiran (10) silmukan, joka muodostaa vedenpoistovyöhykkeen yksi-viiraisen, sopivimmin olennaisesti vaakasuoran, alkuosuuden (10a) jossa vedenpoistoelimien (12,13) avulla muodostettavasta ralnasta (W) poistetaan vettä alaviiran (10) läpi, ja joka rainanmuodostusosa käsittää yläviirayk-sikön (45), jossa on johto- ja rainanmuodostustelojen (21,22,23,24) ohjaama 10 ylävlira (10), joka yhdessä alaviiran (10) juoksun kanssa muodostaa kaksi-viiraisen vedenpoistovyöhykkeen, joka alkaa yläviirasilmukan sisälle sovitetun avonaisella onslplnnalla varustetun ensimmäisen muodostustelan (21) kohdalla, jonka jälkeen kaksivilralsella (10,20) vedenpoistovyöhyk-keellä on alaviirasilmukan (10) sisälle sovitettu muodostuskenkä (14), 15 jolla on alavilrasilmukkaa (10) ohjaava kaareva kansi (14')> jonka kaarevuuskeskiöt tai -keskiö ovat alaviirasilmukan (10) puolella, ja mainitun muodostuskengän (14) jälkeen on alaviirasilmukan (10) sisälle sovitettu, kaksiviiraista (10,20) muodostusvyöhykettä ohjaava muodostustela (15), jonka tietyllä sektorilla ^8) kaksiviiraisen muodostusvyöhykkeen 20 juoksu kaareutuu alaspäin, tunnettu siltä, että kakslvlirainen muodostusvyöhyke sijaitsee olennaisesti kokonaisuudessaan yksiviiralsen alkuosuuden (10a) määräämän tason (T-T) yläpuolella, josta tasosta (T-T) kakslvlirainen muodostusvyöhyke kaareutuu ylöspäin ensimmäisen muodostustelan sektorilla (c/.) ja sen jälkeen kun alkuvedenpoisto on tapahtu-25 nut sopivassa määrin alaviiran (10) läpi ykslvllraieella alkuosuudella (10a), tapahtuu vedenpoisto kaksivilralsella (10,20) vedenpoistovyöhyk-keellä aluksi ensimmäisen avoimen muodostustelan (21) mainitulla sektorilla (o4) kahteen suuntaan molempien viirojen (10,20) läpi, minkä jälkeen eeuraavan muodostuskengän (14) alueella vedenpoisto tapahtuu pää-30 asiallisesti ylöspäin yläviiran (10) läpi ja tämän jälkeen vedenpoisto-painetta edelleen nostetaan toisen muodostustelan (15) alueella vedenpoiston tapahtuessa edelleen pääasiallisesti yläviiran (20) läpi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rainanmuodostusosa, joka on tarkoitettu jo olemassa olevan taeoviiraosan modernisointiin kyseisen tasovilraosan vedenpoistokapasiteetin ja paperin formaation parantamista varten samalla hyvä retentio saavuttaen, tunnet tu siitä, 75375 1 että rainanmuodostusosa käsittää yläviirayksikön (45), jossa on edellä mainittujen vedenpoistoellmien lisäksi mainitun toisen muodostustelan (15) jälkeen sijoitettu, yläviirasilmukan (20) sisälle sovitettu ensimmäinen kääntötela (22), jonka tietyllä sektorilla (y) viirojen (10,20) 5 yhteinen juoksu kaartuu olennaisesti vaakasuoraksi ja jonka alapuolinen tangenttltaso on sovitettu olennaisesti uudistettavan yksikön alkuperäisen viiran tasolle (T-T), ja että uudistetun ralnanmuodostusosan alku-vedenpoietovyöhykkeen muodostaa perälaatikon jälkeinen tasoviiraosan alkuosuus (10a). 10

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen rainanmuodostusosa, tunnettu siitä, että mainittu toinen muodostustela (15) on laakeri-kannattimln (101) sijoitettu alkuperäisen tasoviirayksikön rungon (100) varaan siten, että muodostustelan (15) akseli sijaitsee alku- 15 perälsen viiratason (T-T) yläpuolella tai olennaisesti mainitulla tasolla (T-T).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen rainanmuodostusosa, tunnettu siltä, että mainittuna ensimmäisenä yläviirasilmukan (20) 20 sisälle sovitettuna avoimena muodostustelana (21), jonka sektorin (y) alusta alkaa kakslviirainen muodostusvyöhyke, on uratela, sokeaporattu tela, läpiporattu tela tai muu vastaava tela kuten imutela, joka sopi-vimmin on päällystetty viirasukalla ja jonka onsipinnan (21') avoimen alueen osuus on vähintään n. 50% telan koko lieriöpinta-alasta. 25

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen rainanmuodostusosa, t u n n e t t u siitä, että mainittuna muodostuskenkänä (14) on vaklokaa-revuussäteen (R) omaava muodostuskenkä tai sellainen muodostuskenkä, jonka kaarevuussäde (RJ-R2) jatkuvasti tai portaittain pienenee ken- 30 gän tuloreunasta sen jättöreunaan päin siirryttäessä ja että mainittu kenkä (14) on varustettu sileällä solidilla kannella (14') tai vastaavalla onsipintakannella, jonka ontelot on tarvittaessa yhdistetty imu-järjestelmään vedenpoiston tarkkaa hallintaa varten. 1

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen rainanmuodostusosa, tun nettu siitä, että mainittuna toisena muodostustelana (15), jonka alueella viirojen (10,20) yhteinen juoksu kaareutuu tietyssä sektorissa (ft) 18 75375 1 alaspäin, on slleäpintalnen solidivaippalnen tela tai onslplntatela

7. Monlkerrosrainaln, tunnettu siitä, että alaviiran (10) yläjuoksun yläpuolelle on järjestetty yksi tai useampia peräkkäisiä patentti-5 vaatimuksen 1-10 mukaisia rainanmuodostusykslkkSjä, joiden yläviirayksikön (45) yhteyteen on sovitettu, soplvimmin yläviiran (20) yläjuoksun tuntumaan, omat sekundääriperälaatikot tai -laatikko, joista syötetään massa-kerros pääperälaatikosta alaviiralle (10) sijoitetun päärainan päälle. 10 15 20 25 30 35 19