FI75886C - Metod och anordning foer en pappersmaskins viraparti. - Google Patents

Description

75886 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 suurilla viiran nopeuksilla.

10 Lisäksi keksinnön kohteena on keksinnön menetelmää soveltava laite.

Paperikoneen perälaatikko levittää ennestään tunnetusti laimean, esim. 0,2...2,0 %:sen kuitu-vesi-seoksen mahdollisimman homogeeniseksi kerrokseksi viiralle tai kahden viiran muodostamaan kitaan. Viiraosalla ta-15 pahtuu kuitujen huopautuminen tasaiseksi paperirainaksi veden suodattuessa kuidukon läpi, kun vesi poistuu viiran tai viirojen silmien kautta.

Kaikki liikkuvat pinnat kuljettavat ilmaa mukanaan siten, että pinnan välittömässä läheisyydessä olevat ilmamolekyylit liikkuvat lähes pinnan 20 nopeudella, toisin sanoen liikkuva pinta synnyttää rajakerrosvirtauksen, jonka paksuus riippuu liikkuvan pinnan nopeudesta, karheudesta ja pituudesta. Täten liikkuvan pinnan ja ympäröivän ilman välillä vallitsee kitkavoimia.

25 Ennestään tunnettujen tasoviirojen tai vastaavien mukana liikkuvan kuitu-vesi-seoksen vapaan pinnan ja viiran yläpuolella palkallaan olevan ilman välillä vallitsee viiran nopeuden suuruinen nopeusero. Tämä nopeusero yleensä aiheuttaa edellä esitetyistä syistä kuitu-vesi-seoksen aaltoilua ja roiskeita, mikä ilmiö muistuttaa veden pinnan aaltoilua tuulisella 30 säällä.

Tasoviiralla tapahtuva kuitu-vesi-seoksen aaltoilu tai jopa roiskeet ovat haitallisia, koska siitä on yleensä seurauksena paperin pohjan epätasaisuus, joka näkyy esim. painatuksen epätasaisuutena. Aaltoiluilmiö 35 alkaa yleensä tulla erityisen haitalliseksi n. 1000 m/min rainannopeu-della ja se lisääntyy nopeuden noustessa, mikä onkin hyvin ymmärrettä- 2 75886 1 vää. Kyseinen aaltoilu voi joissakin tapauksissa suorastaan muodostua paperikoneen nopeutta rajoittavaksi tekijäksi.

Tähän keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan US-patent-5 teihin n:ot 1 563 095 ja 2 716 927 sekä Saksan patenttiin n:o 270 227. Näissä patenteissa on esitetty eräitä laitejärjestelyjä, joilla peitetään taeoviiraa ja/tai joiden yhteydessä avoimen tasoviiran päälle puhalletaan ilmasuihkuja, mutta näiden tunnettujen laitteiden toimintatapa ja käyttötarkoitus sekä rakenne poikkeavat huomattavasti esillä olevasta 10 keksinnöstämme. Lisäksi mainittujen viitepatenttien myöntämisaikoihin paperikoneiden viiran nopeudet olivat niin alhaisia, ettei niitä aaltoi-luilmiöitä, joiden haitallisia vaikutuksia tällä keksinnöllä on tarkoitus poistaa, edes esiintynyt, ei ainakaan häiritsevässä määrin, ja toisaalta paperin laatuvaatimukset silloisten painokoneiden takia olivat 15 huomattavasti väljemmät kuin nykyisin.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi menetelmä ja laite, joilla on estettävissä viiralla tapahtuvat kuitu-vesi-seoksen haitalliset aaltoiluilmiöt ja niistä jopa mahdollisesti syntyvät rois-20 keet. Tähän ja muihin myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että paperikoneen perälaatlkon huuliaukon avoimelle viiralle syöttämän kuitu-vesi-seoksen aaltoilua estetään järjestämällä viiraosan yläpuolelle välimatkan päähän kuitu-vesi-seoksen yläpinnasta liikkuva pinta, jonka indusoi-25 maila rajakerrosvirtauksella osaltaan synnytetään muodostusviiran koko leveydelle ulottuva ilmaverho, jonka alueella muodostusviiran päällä oleva ilmamassa saatetaan liikkeeseen, jonka suunta on sama kuin muodostusviiran liikesuunta ja jonka liikkuvan pinnan nopeus on olennaisesti yhtä suuri kuin sen kohdalla samaan suuntaan kulkevan muodostus-30 viiran nopeus.

Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on pääasiallisesti tunnusomaista se, että laite käsittää muodostusviiran koko leveydelle ulottuvan suljetun nauhasilmukan, jonka juoksu on järjestetty sopivalle 35 pienelle etäisyydelle muodostusviiralla olevan kuituvesi-seoksen yläpinnasta ja että mainitun nauhasilmukan johtotelojen ohjaamaa, sopi-vimmin suoraa juoksua käytetään käyttölaittein samaan suuntaan ja olennaisesti samalla nopeudella, jolla muodostusviira kulkee.

3 75886 1 Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa fourdrinier-viiraosilla eli taso-viiraosilla tai ns. hybridiviiraosilla, joissa viimemainituissa on yksi-viirainen muodostusvyöhykkeen alkuosuus,jolla raina ehtii saada tietyn huopautumlsasteen ennen kuin se siirtyy kaksiviiraiselle muodostusvyöhyk-5 keelle, jossa vettä poistetaan kahden vastakkaisen viiran läpi.

Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta sovelletaan tasoviiralla edullisesti siinä vaiheessa, jolloin vettä on ehtinyt poistua viiran läpi niin paljon, että kuitu-vesi-suspension sakeus on 10 välillä 1,2 ... A,5 %, sopivimmin välillä 1,5 ... 3,5 %. Hybridiforme-reilla vastaavat sakeusrajat ovat yleensä alemmat ja alarajan osalta luokkaa 0,7 % - 0,9 %. Tällöin keksinnön mukainen menetelmä ja laite vaikuttaa tehokkaimmin siihen, ettei kuitu-vesi-suspension aaltoilu jätä häiritsevässä määrin epätasaisuutta valmiiseen paperirainaan.

15

Tasovliraosilla keksinnön mukaisen nauhasilmukan kuten kuivaviiran vaikutus aloitetaan sopivimmin vasta vähintään n. 2 metrin päässä perälaati-kon huuliraosta.

20 Keksinnössä sovellettavan nauhasilmukan kuten kuivaviiran vaikutusalueen pituus konesuunnassa on edullisesti alueella 2-8 m, sopivimmin alueella n. 3-6 m.

Keksinnössä käytettävän nauhasilmukan kuten kuivaviiran etäisyys massa-25 suspenslokerroksen yläpinnasta on edullisesti suoran alajuoksun välillä 20-300 mm, sopivimmin välillä 50-200 mm.

Keksinnössä kuivaviiran nopeus v^ on edullisesti (1+0,2) x vq, missä vq = viiran ja rainan nopeus.

30

Keksinnössä käytetyn nauhasilmukan kuten kuivaviiran muodostusviiraa eli märkäviiraa vasten oleva pinta on sopivimmin karhea tai epätasainen niin, että se saa aikaan riittävän paksun ilman rajakerrosvirtauksen. Verrattuna ennestään tunnettuihin kaksivilraratkaisulhin on erona se, 35 että kuivaviira tai vastaava tulee sijaitsemaan tietyllä etäisyydellä märkäviirasta ja sen päällä olevasta massasuspensiokerroksen tai rainan yläpinnasta. Lisäksi keksinnön mukainen kuivaviira tai vastaava on muo- * 75886 1 dostusviiroja rakenteellisesti huomattavasti kevyempi. Toisaalta sillä ei pyritäkään vaikuttamaan tunnettujen kaksiviiraratkaisujen tavoin pape-rirainan symmetriseen vedenpoistoon.

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

Kuvio 1 selvittää aaltoiluilmiön syntyä viiraosalla.

10

Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen menetelmän vaikutustapaa.

Kuvio 3 esittää osaa paperikoneen tasoviiraosasta, jossa käytetään kek-15 sinnön mukaista kuivaviirajärjestelyä.

Kuviossa 1 on esitetty kuinka kuitu-vesi-seoksen W aaltoiluilmiö syntyy muodostusviiralla, tässä tapauksessa tasoviiralla 20. Kuitu-vesi-seoksen W liikkuva yläpinta synnyttää rajakerrosvirtauksen, jonka nopeusjakautuma 20 on korkeussuunnassa h esitetty jakautumafunktiona v(h). Seoksen W liikkuvan yläpinnan ja ympäröivän ilman välillä vallitsee tiettyjä kitkavoimia, jotka näkyvät laimean kuitu-vesi-seoksen W pinnalla aallonmuodostuksena A, ja jos aallonmuodostus on hyvin voimakas, myös aallon harjoilta lähtevinä roiskeina. Kuviossa 1 on selvyyden vuoksi aallonmuodostusta ja eten-25 kin roiskeita erittäin voimakkaasti liioiteltu. Kuviossa 1 on viiran nopeutta esitetty vailla ja rajakerroksen paksuutta h^llä.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti on liikkuvan märkäviiran 20 päälle sopivalle etäisyydelle hQ asennettu samaan suuntaan kuin märkä viira 20 nopeudella 30 Vj liikkuva nauhasilmukan 10 juoksu 10'. Nauhasilmukkaa 10 kutsutaan seuraavassa kuivaviiraksi 10. Kuviossa 2 on havainnollistettu viirojen 10 ja 20 välitilassa G syntyviä rajakerrosvirtauksia ja niiden nopeusjakau-tumia. Märkäviiran 20 nopeuden vq synnyttämän rajakerroksen jakautuma on v(h), jota on merkitty katkoviivalla. Vastaavasti kuivaviiran 10 nopeu-35 den v^ aikaansaaman rajakerroksen (paksuus t^) nopeusjakautuma pisteestä 0' suuntaan -h on V(h), jota jakautumaa on merkitty pisteviivalla. Mainittujen virtauskenttien v(h) ja V(h) yhteisvaikutuksesta viirojen 10 ja 5 75886 1 20 välitilassa G syntyy nopeusjakautuma E(h) * v(h) + V(h), mitä jakau tumaa on merkitty pistekatkoviivalla kuviossa 2. Näin saadaan minimoiduksi kuitu-vesi-seoksen W yläpinnan ja ilman väliset kitkavoimat, joten aallonmuodostusta ei synny joko lainkaan tai ei ainakaan rainanmuodos-5 tusta ja formaatiota häiritsevässä määrin.

Kuviossa 3 on esitetty osa paperikoneen tasoviiraosasta, joka on varustettu keksinnön mukaisella nauhajärjestelyllä. Kuitu-vesi-seos syötetään muodostusviiran eli märkäviiran 20 alkupäähän perälaatikon huulikana-10 vasta 22 rintatelan 21 alueella. Keksinnön mukainen nauhajärjestely on sijoitettu alkamaan tietyn matkan Lq päässä perälaatikon huuliaukosta 22, sillä aivan perälaatikon lähellä laite ei ole tehokas ja se likaantuisi nopeasti käyttökelvottomaksi roiskeiden takia. Perälaatikon huuli-aukosta 22 alkaen on tasoviiraosalla sinänsä tunnetut foililistat 23 ja 15 sen jälkeen sinänsä tunnetut tasoimulaatikot 24. Märkäviiran 20 johto-teloja on merkitty viitenumerolla 25 ja viiraosan runkorakenteita viitenumerolla 26.

Pituutta, jolle keksinnön mukainen nauhajärjestely on tasoviiran ylä-20 juoksun suunnassa ulotettu, on merkitty L^:llä. Keksinnön mukainen nauhajärjestely käsittää sopivimmin verraten karkean mutta varsin kevytrakenteisen kuivaviiran 10, joka on telojen 11 ja 12 välisellä juoksullaan 10' sen tuntumassa olevan tasoviiran 20 yläjuoksun suuntainen ja etäisyydellä hQ mainitusta yläjuoksusta. Kuivaviiraa 10 käytetään nopeu-25 della v^ samaan suuntaan kuin märkäviiraa 20. Kuivaviiran 10 suljettua silmukkaa ohjaavat lisäksi johtotelat 13 ja kuivaviiran 10 yhteydessä käytetään tarvittaessa ilmapuhallus- ja/tai vesisuihkulaitteita, joilla kuivaviiraa pidetään puhtaana. Yksi tai useampi kuivaviiran teloista kuviossa 3 tela 12 on varustettu käytöllä 15 kuivaviiran 10 käyttämiseksi 30 nopeudella v^. Tarvittaessa nopeus v^ järjestetään säädettäväksi niin, että nopeutta v^ muuttamalla etsitään sille kokeellisesti sellainen taso, jolla aaltoiluilmiöt saadaan minimoiduksi. Yleensä nopeus vL - (1 + 0,2)vo· Täten nopeus Vj on olennaisesti yhtä suuri kuin nopeus v . Mitta L on yleensä alueella L * 2-8 m, sopivimmin L = 3-6 m.

o o o o 35

Kuivaviiran 10 tai vastaavan nauhakomponentin juoksulla 10' aikaansaadaan eräänlainen ilmaverho, joka ulotetaan märkäviiran 20 koko le- , 75886

O

1 veydelle siten, että kuivaviiran 10 leveys on olennaisesti yhtä suuri kuin märkäviiran 20 leveys. Viiran 10 alajuoksun 10' ja märkäviiran 20 tasomaisen yläjuoksun muodostama väli G, johon mainittu ilmaverho synnytetään kuviossa 2 esitetyillä periaatteilla, pituus on yleensä 5 alueella = 2-8 m, sopivimmin alueella = 3-6 m. Yleensä mitta on noin 10-30 % tasoviiraosan koko pituudesta L. Kuivaviiran 10 juoksun 10' etäisyys massasuspensiokerroksen yläpinnasta on yleensä välillä hQ * 20-300 mm, sopivimmin välillä hQ = 50-200 mm.

10 Jos ajatellaan keksinnön mukaisen nauhayksikön sijoitusta muodostus-viiran yläpuolelle vesi-kuitu-seoksen W kuiva-ainepitoisuuden ka kannalta, voidaan todeta, että keksinnön mukaisen nauhasilmukan 10 alajuoksu 10' sijoitetaan sille alueelle, jossa kuitu-vesi-suspension sakeus ka on välillä ka = 0,7...4,5 %, tasoviiralla sopivimmin välillä 15 ka = 1,5...3,5 %.

Edellä on selostettu keksinnön edullisin sovellutusmuoto, jossa käytetään vain yhtä nauhayksikköä. Tarvittaessa mainittuja nauhayksiköitä voidaan sovittaa peräkkäin useampiakin ja nauhayksiköt voidaan rainan 20 poikkisuunnassa koostaa useammista rinnakkaisista nauhasilmukoista.

Keksinnön mukaisesti on saatu aikaan yksinkertainen menetelmä ja laite, joka ei häiritse paperikoneen muita toimintoja, mutta joka tehokkaasti estää mainitut vesi-massa-seoksen W aaltoiluilmiöt, jotka rupeavat muo-25 dostumaan erityisen häiritseviksi, kun muodostusvllran 20 nopeus on luokkaa 1000 m/min tai sitä suurempi.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaih-30 della ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

35

Claims (10)

1. Menetelmä paperikoneen avoimessa vllraosassa paperin pohjan parantamiseksi, etenkin suurilla muodostusviiran (20) nopeuksilla, t u n - 5. e t t u siitä, että paperikoneen perälaatikon huuliaukon (22) avoimelle viiralle (20) syöttämän kuitu-vesi-seoksen (W) aaltoilua estetään järjestämällä viiraosan yläpuolelle välimatkan päähän kuitu-vesi-seoksen yläpinnasta liikkuva pinta (10'), jonka indusoimalla rajakerrosvirtauksella osaltaan synnytetään muodostusviiran (20) koko leveydelle ulottuva 10 ilmaverho, jonka alueella (L^) muodostusviiran (20) päällä oleva ilmamassa saatetaan liikkeeseen (E(h)), jonka suunta on sama kuin muodostus-viiran (20) liikesuunta ja jonka liikkuvan pinnan (10') nopeus (v^) on olennaisesti yhtä suuri kuin sen kohdalla samaan suuntaan kulkevan muodostusviiran (20) nopeus (v ). 15

1 Patenttivaatimukset

1 75886

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan tasoviiraosalla sillä alueella, jossa kuitu-vesi-seoksen (W) sakeus (ka) on noussut veden suotautumisen ja poiston vuoksi välille 0,7 ... 4,5 %, sopivimmin välille 1,0 ... 3,5 %. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetyn ilmaverhokanavan (G) korkeus (hQ) kuitu-vesi-seoksen (W) yläpinnasta on 20-300 mm, sopivimmin 50-200 mm.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmaverhossa ilman nopeus v. = (1 + 0,2) x v , missä 1. o vq rainan (W) ja muodostusviiran (20) nopeus.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että mainittu ilmaverho aloitetaan tasoviiraosalle konesuunnassa vasta tietyn matkan (Lq) päässä perälaatikon huuliaukosta (13), jonka matkan pituus Lq > 2 m, sopivimmin Lq 3 m ... 15 m ja että mainittu ilmaverho ulotetaan rainan (W) kulkusuunnassa tasoviiraosalle matkalle, jonka pituus L. - 2-8 m, sopivimmin 3-6 m. 35

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitettu laite, tunnettu siitä, että laite käsittää muodostus- 8 75886 1 viiran (20) koko leveydelle ulottuvan suljetun nauhasilmukan (10), jonka juoksu (10') on järjestetty sopivalle pienelle etäisyydelle (h^) muodos-tusviiralla olevan kuituvesi-seoksen yläpinnasta ja että mainitun nauha-silmukan johtotelojen (11,12,13) ohjaamaa, sopivimmin suoraa juoksua 5 käytetään käyttölaittein (15) samaan suuntaan ja olennaisesti samalla nopeudella (v^), jolla muodostusviira (20) kulkee.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuna nauhasilmukkana käytetään kuivaviiraa (10) tai vastaavaa, 10 joka on ulkopinnaltaan karkea tai epätasainen niin, että saadaan aikaan keksinnön vaikutuksen kannalta riittävän paksu (h^) ilman rajakerros.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu nauhalaite (10,11,12,13,15) on sijoitettu etäisyydelle (L ) 15 paperikoneen perälaatikon huuliaukosta (22), joka etäisyys Lo > 2 m, sopivimmin L 3 m ... 15 m.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun nauhasilmukan (10) alajuoksun (10') pituus (Lj) kone- 20 suunnassa on 2-8 m, sopivimmin 3-6 m ja/tai että mainittu, sopivimmin suora, alajuoksu (10') on etäisyydellä hQ, joka on 20-300 mm, sopivimmin 50-200 mm.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu 25 siitä, että menetelmässä käytetään kahta tai useampaa peräkkäistä lyhyen välin päähän toisistaan sijoitettua nauhayksikköä, joiden viiroilla on omat johto- ja käyttötelansa ja joiden eri nauhojen nopeudet on tarvittaessa aseteltavissa keskenään eri suuruisiksi. 30 35 9 75886